電磁、超聲波課件

電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)與原理i基本原理——法拉弟電磁感應(yīng)定律u=B*v*DB=磁場強(qiáng)度v=流體流速D=切割磁力線的導(dǎo)線有效長度工作原理

電磁感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)換信號(hào)放大顯示儀表變送器被測介質(zhì)電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)與原理電磁流量計(jì)的特點(diǎn)可以測量導(dǎo)電介質(zhì)，耐腐蝕；無阻流部件，不滯留介質(zhì)，幾乎無壓損；可雙向流量測量；測量體積流量，不受溫度、密度、粘度、電導(dǎo)率變化影響；口徑范圍寬，2～3000mm；具有極大測量范圍，100:1~1000:1；輸出信號(hào)和流量成線性關(guān)系；不可測量氣體，以及含有大量氣體的液體；不能測量電導(dǎo)率太低的液體；溫度過高和過低的介質(zhì)無法測量；比較容易感受外界干擾。特點(diǎn)三、故障判斷和處理1)安裝方面通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系最高點(diǎn)；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空；或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內(nèi)非滿管。2)環(huán)境方面通常主要是管道雜散電流干擾，空間強(qiáng)電磁波干擾，大型電機(jī)磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道，有時(shí)在兩電極上感應(yīng)的交流電勢峰值Vpp可高達(dá)1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。3)流體方面被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計(jì)的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí)，隨著氣泡流過電極會(huì)使電極回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。低頻方波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)測量固體含量過多漿液時(shí)，也將產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。測量混合介質(zhì)時(shí)，如果在混合未均勻前就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測量，也將使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。電極材料與被測介質(zhì)選配不當(dāng)，也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測量。應(yīng)根據(jù)儀表選用或有關(guān)手冊(cè)正確選配電極材料。三、故障判斷和處理2.運(yùn)行期故障運(yùn)行期故障是電磁流量計(jì)經(jīng)調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)的故障，常見的運(yùn)行期故障一般由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。1)傳感器內(nèi)壁附著層由于電磁流量計(jì)常用來測量臟污流體，運(yùn)行一段時(shí)間后，常會(huì)在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。所以，應(yīng)及時(shí)清除電磁流量計(jì)測量管內(nèi)的附著結(jié)垢層。2)雷電打擊雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵(lì)磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。3)環(huán)境條件變化在調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好(例如沒有干擾源)，流量計(jì)工作正常，此時(shí)往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源(如在流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝上大型變壓器等)，就會(huì)干擾儀表的正常工作，流量計(jì)的輸出輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)實(shí)際應(yīng)用超聲波流量計(jì)定義超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種超聲波流量計(jì)組成超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測和顯示。

超聲波流量計(jì)常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振勸。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔?，以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)，而接收換能器則是利用壓電效應(yīng)。

超聲波流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)超聲測量儀表的流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀表所難以測量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。另外，鑒于非接觸測量特點(diǎn)，再配以合理的電子線路，一臺(tái)儀表可適應(yīng)多種管徑測量和多種流量范圍測量。超聲波流量計(jì)的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的。超聲波流量計(jì)具有上述一些優(yōu)點(diǎn)因此它越來越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)已制成不同聲道的標(biāo)準(zhǔn)型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應(yīng)不同介質(zhì)，不同場合和不同管道條件的流量測量。

超聲波流量計(jì)缺點(diǎn)超聲波流量計(jì)目前所存在的缺點(diǎn)主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計(jì)的測量線路比一般流量計(jì)復(fù)雜。這是因?yàn)?，一般工業(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m／s左右，被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量最大也是10－3數(shù)量級(jí)．若要求測量