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1、毕业设计文献综述电气工程与自动化单通道时差法超声流量计研发（软件部分）流量测量方法和仪表的种类繁多，分类方法也很多。至今为止，可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表，每种产品都有它特定的适用性，也都有它的局限性。超声波流量计作为一种非接触式测量仪表，相对于传统的流量计而言具有以下优点:（1）测量元件不需穿透管壁, 这样在管内就不会产生压降。（2）测量范围广。（3）比其它型式的流量表, 初期投资和维修费用都较低, 由于是非接触测量, 所以对电厂具有很大的吸引力, 因为安装
2、和维修流量表时不需停机。（4）可测量固相含量较多或含有气泡的液体，可测量非导电性液体，是电磁流量计的一种补充。封闭管道用超声波流量计按其测量原理分类有:传播时间法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法等。由于传播时间法的测量方法简单，能够快速掌握其测量原理，而且此技术已在许多超声流量计中使用，并验证了其可靠性。所以本课题采用传播时间法。其测量方法如下：如图，换能器1、2相对于管道的轴线的角度为，管道的直径为D换能器1、2之间的距离为L。当流体以速度u流动时，超声波的实际传播速度为c是声速c和流体在声道方向上的速度分量ucos的叠加，即： 超声波信号在流体中顺流和逆流的传播时间分别为： 故：由此可计
3、算出u，在通过参数的测定就可计算出瞬时流量以及累积流量。研究历史及现状：1928 年德国人研制成功第一台超声波流量计，并取得了专利。至今超声波流量计已有80 年历史。 1955 年首先应用于马克森（MAXSON）流量计测量航空燃烧油，这是一种基于声循环法的两组探头（换能器）组成的液体流量计。 1958 年A.L.H-ERDRICH 等人发明折射式探头，由于他们的研究可进一步消除由于管壁的交混回响所产生的相位失真，也为管外夹装提供了理论依据。进入20 世纪七十年代以后，由于集成电路和锁相环路技术的发展，使超声波流量计得以克服以前的精确度不高，响应慢，稳定性与可靠性差等致命弱点，使实用的超声波流量
4、计得以发展。近20 年来特别是近10 年来，基于高速数字信号的处理技术与微处理技术的快速发展，基于新型探头材料与工艺的研究以及声道配置与流量动力学的研究，超声流量测量技术取得了长足进展，显示了强劲的技术优势，发展势头迅猛。2000 年在巴西召开的国际流量测量学术会议（FLOMEK-O2000）上共宣读学术论文集103 篇，其中直接涉及超声波流量计及超声波技术的论文20 篇，约占论文总数的1/5。在历次国际流量学术会议上，采用超声波流量计作为传递标准的文献愈来愈多。在我国淡水资源人均拥有量十分少只有世界平均水平的1/4，目前缺水已经严重影响了我国国民经济的增长。据统计我国有57%的城市处于供水不
5、足的状态，14%的城市严重缺水。淡水资源不仅影响着人们的生活，还关系到国家的经济发展和社会的稳定。为了改变现状我国实施了南水北调、三峡工程等项目。这样一来就需要在水计量的精度、可靠性等方面有保障。超声流量计就能很好的做到高精度和可靠性。故本人认为对本课题的研究是非常有意义的，并且目前国内使用的水表大部分都是机械式的，超声流量计与传统的流量计相比有着明显的优势超声流量计其潜在的生命力是巨大的。发展动向与趋势：超声流量计由于它的特点及测量的可靠性, 再加上近几年由于技术的发展已告别了超声波流量计价格昂贵的时代, 使用量逐年增加。国内的生产厂家也越来越多, 产品各有特色。另外, 还引进了美国、日本、
6、英国、德国等国家的超声流量计。该流量计在工业计量及其他领域广泛应用的局面已全面展开。今后在产品质量上、技术上、应用上会有较强的竞争, 关心该流量计的部门、人员也更多。但总体来讲现在国内的超声流量计应用还不是很广泛，特别是民用这一块，还很少有用到超声流量计。所以超声流量计在民用这一方面会有很好的发展前景。近几年超声流量计在测量气体方面也有了很多的应用，有人估计工业用超声波流量计，当前已有近15%用于气体。由于我国天然气长输管道计量的需要，近年来大量采用了进口气体超声流量计，也带动和促进了国产气体超声流量计的发展和研发。为了适应我国天然气开发需要，满足长距离输送天然气管道计量的需求，我国于2000
7、 年引进了气体超声流量计，开展了一系列产品验证及可行性评估研究。并于2001 年编制了GB/T18604用气体超声流量计测量天然气流量的国家标准。随着我国天然气管道建设的发展，INSTROMAT、DANIEL 等多家外国公司的气体超声流量计开始大量应用于我国天然气长输管道的贸易计量。基于国家宏观战略规划的考虑，为了提高能源资源管理的准确性和能源技术安全性，大力支持和推广国产气体超声流量计在天然气、石油开采、输送、集气站、气体处理厂、集输管道、长输管道、地下储气库以及煤层气田等各个环节的全面应用，具有非常重要的意义。因此，国产超声流量计在输气、输油管道建设领域的应用，将有着非常广阔的发展前景。近
8、几年来国内对于超声流量计的研究主要在以下几个方面：测量精度的提高；气体超声流量计的研制；超声流量计低功耗的研究。本课题顺应发展动向将主要研究方向定为提高超声流量计的精度以及降低功耗。 综上所述超声波流量计正在快速发展成为流量和气体测量领域的首选。不论是从技术上还是从经济上看，超声波测量仪器都是流量测量的理想选择。而对精度和能耗的研究将会是今后几年超声流量计的主要研究方向。参考文献：【1】、李明伟，丁利晶，黄升秀.一种夹装式超声多普勒流量计【M】.国内科技.2001(4):4344页【2】、梁国伟，蔡武昌.流量测量技术及仪表.北京:机械工业出版社【M】.2002:12页【3】、王庆，李爱华，苟阳
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