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沧州市合正仪器仪表有限公司

涡街流量计,涡轮流量计,电磁流量计,孔板式流量计,V锥流量计

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国内外超声波流量计现状及发展趋势
发布时间:2018-02-26        浏览次数:609        返回列表
  流量是 指单位时间内流经传输管道有效截面的流体数量的多少,流体数量多少可以用体积表示也可以用质量表示。流量计是 应用在管道或明渠中,用来计量液体、气体等流量的工业仪表。超声流量计根据运动的流体对超声束(或超声脉冲)的作用实现对流体测量的仪表。
超声波流量计
超声波流量计技术发展过程看,到现在,超声流量计的研究与探索经历了将近一个世纪的历史,20世纪20年代,德国科学家研制了世界上第一台超声波流量计。20世纪30年代,科学家采用相位差(属于传播时间法的一种)的计量原理来测量流体的流量,但是 最终以商业化失败而告终。20世纪50年代,在该期间超声流量计发展比较迅速:J.Kritz采用了回鸣法的测量原理测量超声波在流体中的传播时间,该方法是 在电子技术相当落后的情况下,可以相对准确的测量流体流量,该方法的出现对时差式超声流量计的出现起到非常重要的促进作用;MAXSON流量计是 基于声循环法的测量原理,具有两组超声换能器,该流量计用于计量当时航空领域的燃烧油,这是 世界上第一台投入商业使用的超声流量计;科学A.L.Herdrich等人发明了折射式的超声换能器,很好解决了由于流体管壁的交混回响所带来的超声波相位失真问题,为外夹式超声流量计出现奠定了理论基础,同时为超声波流量计的多样性发展做出了贡献;在这个期间,多普勒超声流量开始出现,并且以成熟的产品投入工业现场的应用,超声流量计的家族中又多了一个重要成员。20世纪70年代,Controlotron公司成功研制第一台外夹式超声波流量计,后来又推出宽脉束传感、声波驱动技术使得超声换能器可以适用于不同的材料的管道。70年代中后期,大规模集成电路技术得到了迅速发展,超声波在流体中的传播时间测量精度得到很大的提高,另外高性能的、高稳定的PLL(锁相环路)技术的广泛应用,从而提高了超声流量计长期运行的稳定性。于此同期间出现了频差法超声波计量方法,测量周期比较短,响应跟随速度比较快。该方法成为测量大管径、高流量超声流量计的主要技术方案,而测量小流量流体时精度比较差。同一时期,前苏联科技工作工作人员对流体力学进行了深入研究,发现了管道内的流体流速分布规律,指出了流体在管道中运动时存在两种状态,即层流状态和紊流状态,并给出了层流状态与紊流状态下流速分布规律以及相对应的经验公式,为超声流量计精度的进一步提升做出了贡献。20世纪80年代,随着电子科技及其相关理论的飞速发展,超声波流量计的测量原理已不局限于时间差法、多普勒法,超声流量计出现新的测试方法,例如频差法、噪声法及相关法等。80年代中后期,伴随着单片机技术的出现,使得超声波流量计向高性能、智能化的方向发展。单片机技术引进超声波流量计中,使超声波流量计开始真正进入工业应用领域,使得超声流量计的应用领域开始广泛起来。近10年来,随着微处理器技术、高速数字信号处理技术的发展以及新的超声换能器的材料、加工工艺的提高,超声流量技术取得了长足的发展,展示它强大的发展潜力。
从超声波流量计的发展水平及发展史来看,美国最早开始该领域的研究,产品很快投入到工业应用,到20世纪70年代,全国近1000多台超声波流量计投入到工业现场工作。欧洲各国着手这方面的研究比较早,但应用不及美国活跃。前苏联对流量测量理论进行了研究,讨论了流速分布对流量计量、流速计量的影响问题,为超声波流量计精度的提高做出了贡献,但实际工业应用方面远落后于美国。日本在超声波流量计研究方面,起步比较晚,但是 发展非常迅速,在提高仪器精度、快速跟随流体的变化方面做的比较出色。当前全世界50多家较大的超声波流量计公司都集中在欧美日等国家,其中处于领先水平的国家有:美国、英国、德国、日本、荷兰等。这些国家已经在超声波流量计的研制、生产和推广方面投入比较多,再加上他们 在电子技术比较发达以及加工工艺比较精密,使得他们 占据了全球大部分的份额,并且在超声波测量技术发展的方向起主导作用,著名的品牌有日本的FUJI、YOCOGAWA,美国的ORE、POLYSONIC、Controlotron,英国的MICRONICS,德国的Krohne,荷兰的Instrormet等。
我国在超声波流量计的研究工作起步比较晚,在20世纪70年代北京大学、上海自动化仪表研究所相继进行超声波流量检测方面的研究。20世纪80年代中期,开封仪表厂从欧美引进相关技术,生产具有该时期国际水平的超声流量计。20世纪90年代,我国年生产超声流量计不足1000台。1996年与1997年,我国先后正式起草并出版了《HJ中华人民共和国环境保护行业标准》、《CJ/T3063-1997给排水用超声流量计标准》,这是 我国超声波流量计发展的一个重要的里程碑。
经过80多年的发展,超声波流量计在研究、生产和应用普及方面取得很大的发展。在实际应用方面,欧美对超声流量计的应用范围比国内要广得多,并且每年以15%~16%的速度增长。在国外,尤其在欧洲,户内采暖计量以及自来水计量都采用超声流量计,而在国内,由于家用超声流量计每台估计价格要3000-4000元,不得不采用机械式表,但精度和可靠性远不及超声流量计。国内超声流量计主要应用于工业领域,例如石油化工领域,天然气管道流量的现场测量,发电场,医疗仪器,航空领域等等,而应用于居民的水、气、采暖计量领域则寥寥无几。无论是 从技术研发、公司规模还是 从实际应用方面,国内的公司和国外都存在很大的差距。近年来国内外对超声流量计的研究主要集中在以下几个方面:研究更精确的时间测量方法;适用于气体计量的超声流量计;超声流量计中数据处理方法研究以及流体状态分析;智能化、多功能化以及低功耗等方面的研究等。从近年来国内外对超声流量计研究的热点分析,超声流量计的研究向高精度、高稳定性、智能化和低功耗化方向发展。
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