手持式超聲波流量計(jì)，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬*流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

手持式超聲波流量計(jì)測(cè)量原理：當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí)，液體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速，其關(guān)系符合下列表達(dá)式其中：

θ為聲束與液體流動(dòng)方向的夾角

M為聲束在液體的直線傳播次數(shù)

D為管道內(nèi)徑

Tup為聲束在正方向上的傳播時(shí)間

Tdown為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間

ΔT=Tup–Tdown

設(shè)靜止流體中的聲速為c，流體流動(dòng)的速度為u，傳播距離為L(zhǎng)，當(dāng)聲波與流體流動(dòng)方向*時(shí)(即順流方向)，其傳播速度為c+u;反之，傳播速度為c-u.在相距為L(zhǎng)的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當(dāng)T1順?lè)较?，T2逆方向發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波分別到達(dá)接收器R1和R2所需要的時(shí)間為t1和t2,則

t1=L/(c+u);t2=L/(c-u)

由于在工業(yè)管道中，流體的流速比聲速小的多，即c>>u,因此兩者的時(shí)間差為▽t=t2-t1=2Lu/cc由此可知，當(dāng)聲波在流體中的傳播速度c已知時(shí)，只要測(cè)出時(shí)間差▽t即可求出流速u，進(jìn)而可求出流量Q。利用這個(gè)原理進(jìn)行流量測(cè)量的方法稱為時(shí)差法。此外還可用相差法、頻差法等。

如果超聲波發(fā)射器發(fā)射連續(xù)超聲脈沖或周期較長(zhǎng)的脈沖列，則在順流和逆流發(fā)射時(shí)所接收到的信號(hào)之間便要產(chǎn)生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc

式中，w為超聲波角頻率。當(dāng)測(cè)得▽O時(shí)即可求出u,進(jìn)而求得流量Q。此法用測(cè)量相位差▽O代替了測(cè)量微小的時(shí)差▽t，有利于提高測(cè)量精度。但存在者聲速c對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

為了消除聲速c的影響，常采用頻差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超聲波的頻率之差為▽f可用下式表示▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L

由此可知，只要測(cè)得▽f就可求得流量Q，并且此法與聲速無(wú)關(guān)。超聲波技術(shù)及其應(yīng)用一、沒(méi)測(cè)量水位概況

水電站多采用浮子式液位計(jì)或投入式液位計(jì)來(lái)進(jìn)行水位測(cè)量。其缺點(diǎn)為:測(cè)量精度低，不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)浮子卡死不動(dòng)和傳感器堵塞導(dǎo)致測(cè)不準(zhǔn);維護(hù)工作量大，安裝、調(diào)試不便，采集到的僅是模擬告警信號(hào)，不能直接進(jìn)入電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)無(wú)人值班電廠不實(shí)用。

通過(guò)對(duì)攔污柵水位測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了反復(fù)對(duì)比，優(yōu)化得出zui后的方案設(shè)計(jì)，采用超聲波液位計(jì)對(duì)柵前、柵后水位進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，超聲波液位計(jì)用PLC對(duì)采集量進(jìn)行處理。并且把實(shí)時(shí)水位和壓差數(shù)據(jù)送到中控室，超聲波液位計(jì)顯示和越限報(bào)警。超聲波液位計(jì)同時(shí)采用RS422/RS232接口，又把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送到大壩集中控制室工控機(jī)，處理成計(jì)算機(jī)通信報(bào)文，zui終將采集量送到電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)。

根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

優(yōu)點(diǎn)：超聲波流量計(jì)是一種非接觸式儀表，它既可以測(cè)量大管徑的介質(zhì)流量也可以用于不易接觸和觀察的介質(zhì)的測(cè)量。它的測(cè)量準(zhǔn)確度很高，幾乎不受被測(cè)介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾，尤其可以解決其它儀表不能的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。

測(cè)量精度：優(yōu)于1％，重復(fù)性：優(yōu)于0.2%

測(cè)量周期：500ms(每秒2次，每個(gè)周期采集128組數(shù)據(jù))

工作電源：85～264VAC/24VDC可選

流速范圍：0～±32m/s(流速分辨率0.001m/s)

顯示：2×10背光型漢字液晶顯示器。可顯示瞬時(shí)熱流量及正、負(fù)、凈累積熱流量、流速等

操作：4×4輕觸鍵盤

信號(hào)輸入：3路4-20mA輸入，2路三線制PT100鉑電阻

信號(hào)輸出：

路隔離4-20mA或0-20mA輸出

路隔離型可編程OCT用于輸出正、負(fù)、凈累積脈沖及各種報(bào)警信號(hào)

路繼電器可輸出正、負(fù)、凈累積脈沖及各種報(bào)警信號(hào)

數(shù)據(jù)接口：隔離RS485輸出(MODBUS協(xié)議，M-BUS協(xié)議，海峰FUJI擴(kuò)展協(xié)議，并兼容國(guó)內(nèi)其它廠家同類產(chǎn)品通訊協(xié)議)

其它功能：◇可記錄前64日、前32個(gè)月、前2年的累積流量和工作狀態(tài)，可記錄前16次上、斷電時(shí)間和流量，并可進(jìn)

行人工或自動(dòng)補(bǔ)加

◇可編程批量（定量）控制器，故障自診斷功能

*防護(hù)等級(jí)：IP65

*防爆等級(jí)：EXdⅡBT4(TDS-100F2型)

*外殼材料：壓鑄鋁