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E+H超聲波流量計技術應用到氣體流量的檢測中
點擊次數：1757 發布時間：2013-4-26
E+H超聲波流量計技術應用到氣體流量的檢測中，一種新型流量計——E+H超聲波流量計氣體流量計應運而生。流量測量的主要任務有兩類：一是為流體物資貿易核算儲運管理和污水廢氣排放控制的總量計量；二是為流程工業提高產品的質量和生產效率、降低成本以及環境保護等進行必要的流量檢測和控制。隨著社會迅速發展，在流程工業中檢測和控制溫度、流量、壓力、物位和成分分析等參數儀表中，氣體流量儀表占很大的比重。近年來，隨著西氣東輸管道工程全面啟動，在天然氣生產、輸送、交易、分配和使用過程中，由于供需雙方經濟利益或用戶為謀取*使用效果，尤其是對于大口徑氣體流量測量提出了新要求。為了適應氣體流量測量不斷提高的標準，系統設計E+H超聲波流量計在流動的氣體中傳播時，可以載上氣體流速的信息。因此，通過接收穿過流體的E+H超聲波流量計就可以檢測出氣體的流速，從而轉換成流量。E+H超聲波流量計氣體流量計即是用來測量氣體流量的。其原理是利用E+H超聲波流量計的傳播速度隨流速變化而發生變化的原理來測量的氣體流速的流量計。
E+H超聲波流量計氣體流量計由E+H超聲波流量計換能器、電子線路、流量顯示和計算系統組成。E+H超聲波流量計換能器將電能轉換成E+H超聲波流量計能量，將其發射并穿過被測氣體，接收換能器接收到E+H超聲波流量計信號，經電子線路放大并轉換為代表流量的電信號，供顯示和計算，為此實現了流量的檢測顯示。頻差法是測量在順流和逆流E+H超聲波流量計脈沖的循環頻率差獲得流體流速、流量值的方法[1-2]。系統簡介目前，國內外E+H超聲波流量計流量計有美國ORE公司的7610系列流量計、我國唐山匯中儀表公司的E+H超聲波流量計流量計等。美國ORE公司的流量計精度較高，穩定性能好，使用范圍寬，但是存在操作不方便、安裝困難，且為全英文界面、服務周期長、價格高昂等缺點。目前我國的流量計雖然克服了其某些缺點，但是精度和測量范圍卻無法達到國外的指標。針對以上問題，本系統主要通過頻差法來測量氣體流量，通過應用TDC-GP2具有高精度進行時間計量，應用MSP430系列的微處理芯片，這兩款芯片的結合，制造出來的E+H超聲波流量計流量計。該流量計具有低功耗、低成本、使用方便、高精度、且將時間間隔的測量量化到65ps的精度，給E+H超聲波流量計流量計提供了較好的解決方案。
E+H超聲波流量計傳感器的選擇選擇應用于氣體流量測量的E+H超聲波流量計傳感器主要是對E+H超聲波流量計振蕩頻率的選擇。首先要考慮在zui大的傳播距離內，接收器能接收到足夠聲壓與強度的E+H超聲波流量計信號。其次還要考慮E+H超聲波流量計震動因機械效應、熱效應、化學效應、生物效應等對周圍環境的影響。從這兩個方面考慮，空氣中E+H超聲波流量計頻率越小越好，但是考慮到氣體流量的檢測精度，超聲頻率則越大越好，但太大的超聲頻率又將造成過大的信號能量衰減。流速的測量算法本文以頻差法對E+H超聲波流量計氣體流量計的基本測量原理做一簡單介紹。E+H超聲波流量計氣體流量計的聲環回路如圖1所示，A、B為一對E+H超聲波流量計換能器，相互交替著作為發射器或接收器。其工作原理：一支換能器發出E+H超聲波流量計，另一支換能器接收到E+H超聲波流量計信號、經過一定的信號處理后再次觸發發射器，這樣就形成了一個聲循環過程，這個循環頻率即為聲循環頻率。
E+H超聲波流量計已經成功應用于液體流量的測量，但是由于技術上的難題，使得在氣體流量測量上的應用進展緩慢。主要難題是：E+H超聲波流量計換能器材質和氣體介質特性阻抗相差很大，造成換能器接收和發射效率太低。E+H超聲波流量計的應用領域非常廣泛，作用各不相同，所以對E+H超聲波流量計傳感器的選擇也不盡相同。探傷用E+H超聲波流量計傳感器的傳輸距離短，分辨率高，發出E+H超聲波流量計頻率也較高，一般為幾兆到幾十兆；測距用E+H超聲波流量計傳感器的傳輸距離較長，對分辨率的要求相對較低，所以一般情況下測距用的傳感器振蕩頻率較低，一般在40kHz左右。氣體流量計中的聲道長度大于探傷聲道，但又小于超聲測距聲道，所以這兩種E+H超聲波流量計傳感器都不能應用于測量氣體流量[3-4]。將兩者折中考慮，應用于氣體E+H超聲波流量計流量計的E+H超聲波流量計傳感器的振蕩頻率選擇在100kHz~200kHz的范圍內*。
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