摘要：阐述了电磁流量计的工作原理和在传感器 (探头) 安装、使用过程中应注意的感染, 以及测量数据准确性的伤害因素及弥补措施。1 使用现状 随着科学技术的进步, 流量的检测已经很少采用围堰法进行。
与之相比, 电磁流量计有检测精度高、便于携带、检测快速等优点。目前采用电磁流量计对管路中流体流量的测量已经成为相关检测机构广泛使用的方法。
2 电磁流量计的使用原理 清楚了对信号检测的原理电磁流量计可分为传播速度差法 (直接时差法、时差法、相位差法和频差法) 、波束偏移法、多普勒法、互相关法及噪声法等。目前, 泛采用的是超声波传播时间差法。其工作原理是:超声波在流体中传播时其传播速度受到流体流速的打扰, 通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速, 从而换算出流量来。当超声波在流体中传播时顺溜传播的超声波传播速度会增大, 逆流传播的超声波传播速度会减小, 即同一传播距离就有不同的传播时间, 再利用传播速度之差与被测流体流速值关系求出流速从而换算出流量。
有两个超声波换能器, 两个换能器分别安装在流体管线的两侧并保持一定距离, 管线的内直径为D, 超声笔行走的路径长度为L, 超声波顺流流速为tu, 逆流流速为td, 超声波的传播方向与流体的流动方向夹角为θ。3 流量发现准确性的打破因素 3.1 探头的耦合性能 3.1.1 表面的粗糙度 超声波从一种介质传播到另一种介质时, 在介质分界面上将会发生反射和透射, 以及散射。
当反射面光滑时我们认为散射效应为零, 在比较光滑 (Ra<6.3) 时其表面散射效应非常小可近似认为是零。过大的粗糙度将会使探头与管壁表面的耦合界面处发生较严重的散射现象, 使超声波回波波形发生畸变, 从而大量的损耗超声能量, 降低传感器 (探头) 接收到能量的强度, 刺激测量效果。
3.1.2 探头晶片与管道外壁的贴合情况 传感器 (探头) 的晶片安装部位为水平面, 而管道为具有一定曲率的近平面, 这必将导致一部分的超声波自晶片发出后无法有效的通过耦合剂进入管道内壁引起能量损耗, 进而破坏测量效果。
实际耦合剂的声阻抗在1.5-2.5×106kg/m2, 而钢声阻抗为45×106kg/m2, 所以靠耦合剂是很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的打扰。为此从一定程度上说, 晶面与管道壁圆弧处贴合情况越好, 就会有越多的超声波导入管道壁中用于测量, 其信号强度也就越高。
3.2 管道内壁水垢 水在长期的管道输送过程中, 在输水管道内壁会形成一层坚硬的沉淀物———水垢。通常将水垢按其主要化学成分分为四类:碳酸盐水垢、硅酸盐水垢、硫酸盐水垢和混合水垢等, 其对于超声波的传波有极大的吸收与阻碍作用。
超声波在通过该类物质时, 受其组织结构刺激, 在传导过程中发生极大地吸收衰减及扩散衰减从而在很大程度上降低了传感器 (探头) 所接收到的超声波能量, 使得所接收到的信号难以满足设备检测的需要。3.3 安装位置的干扰 流体在管路中流动时因受到管路变径、管路方向改变等因素是用白醋, 管路中流体流速会在变截面处和流体运动方向发生改变处以及靠近这两个部位的一定距离范围内呈现不均衡状态 (即这些区域水流流速不稳定) , 从而干扰测量结果的可靠性, 导致测量结果失真。
4 小结 在流量测量中为了高效、准确地对流量进行测量, 在测量前应根据相关要求及相关规定制定测量方案。测量时应首先挑选测点位置, 并且对测点处管路进行打磨以降低表面粗糙给各位推荐的声能损耗, 然后利用超声波测厚仪测量测点处的管道壁厚, 同时应获得合适的探头和安装方式, 准确的安装探头, 调节仪器信号值, 从而使仪器达到检测状态进而实现测量效果。
