dn50 超声波流量计

dn50 超声波流量计是专为公称直径 50mm 小口径管道设计的非侵入式（夹装式）或半侵入式（插入式）流量计量设备，基于 “时差法” 核心原理工作（部分型号兼容 “多普勒法”，适配含悬浮颗粒介质），核心适配工业企业工艺支管（如机械厂设备冷却支管、电子厂清洗水管）、商用小型设备（酒店中央空调末端支管、餐饮燃气热水器进水管）、实验室精密流体监测（色谱仪载液管路、反应釜微量进料管）及小型市政供水支管（老旧小区入户支管）等场景。

 

其核心技术参数围绕小口径特性设计：实际测量管内径 48-50mm（无缝钢管常用内径 49mm），流量测量范围 1-10m³/h（对应流速 0.3-13.3m/s，核心工作流速 0.8-4.0m/s，兼顾防沉积与低磨损），测量精度达 ±1.0% FS（液体，时差法）/±1.5% FS（含颗粒液体，多普勒法），重复性误差≤0.2%，工作压力 PN1.0-PN2.5MPa，介质温度 - 20℃-150℃，主机体积小巧（夹装式主机约 150×100×50mm），适配小空间安装（如设备机柜内、管道井狭小区域）。针对小口径管道 “传统流量计安装空间不足、小流量信号弱难捕捉、流场敏感易失真” 的痛点，该设备通过微型化传感器、高频信号处理、紧凑结构设计，实现 “小空间易安装、小流量精准测、全量程低压损” 的优势，同时具备维护周期长（3-5 年）、无机械磨损的特点，适配小口径管道长期稳定计量需求。下文将从核心构成、工作原理、功能特性、典型应用及维护规范展开，系统解析其技术特点与实用价值，为小口径液体计量提供参考。

一、dn50 超声波流量计的核心构成与小口径适配设计

dn50 超声波流量计的核心构成围绕 “50mm 小口径流场覆盖”“小流量信号捕捉”“小空间安装兼容” 三大需求，分为微型化传感器单元、高频超声波发射接收模块、轻量化信号处理单元，各部件均针对小口径管道的尺寸限制与计量特性优化设计。

（一）微型化传感器单元：小口径信号采集核心

小口径管道安装空间有限（常≤200mm），传感器需在微型化基础上确保信号强度，按安装方式分为两类：

• 夹装式微型传感器（非侵入式，适配已运行管道）：
  采用双声道 V 型布局，2 组传感器对称安装于管道外壁（轴向间距 80-100mm，适配 50mm 口径的短传播路径），每组传感器含发射 / 接收探头（尺寸 30×20×15mm，重量≤20g），材质为 PPS 工程塑料（耐温 - 20℃-120℃）+ 高频压电陶瓷晶片（中心频率 1.2MHz，声速测量精度 ±0.1m/s）。传感器与管道间涂抹专用微型耦合剂（导热系数≥1.5W/(m・K)，单次用量仅 0.5-1g），确保超声波穿透薄壁管道（dn50 不锈钢管壁厚 2.5-3.5mm）时衰减率≤3%。
  双声道设计覆盖管道全截面：第一声道沿管道上 1/3 区域传播，第二声道沿下 1/3 区域传播，避免单一声道因管道底部积垢（如设备冷却水管的水垢）导致的测量偏差，流场修正后误差从 ±2.0% 降至 ±1.0%；传感器防护等级 IP65，外壳采用 ABS+PC 合金，适配设备机柜内粉尘、潮湿环境。
• 插入式微型传感器（半侵入式，适配新建 / 停役改造管道）：
  传感器通过管道上的专用微型法兰（DN20 PN2.5MPa）插入管内，插入深度 22-24mm（适配 49mm 内径，确保探头位于管道中心流场，避开管壁边界层），探头材质为 316L 不锈钢（耐弱腐蚀，如电子厂清洗水），前端设流线型导流头（直径 5mm，减少水流阻力，压损≤0.003MPa）。采用单声道高频设计（1.5MHz），适配小口径低流量（1-3m³/h）时的信号捕捉，在流速 0.3m/s（流量 1m³/h）时，信号信噪比仍≥15:1，避免小流量 “无读数” 问题。

（二）高频超声波发射与接收模块：小流量信号增强核心

小口径管道内介质传播距离短（仅 49mm），需高频信号确保传播时间差可测，模块针对小流量特性优化参数：

• 发射单元：
  采用高频脉冲发生器，输出频率 1.2-1.5MHz 的正弦波信号（峰峰值 80V），脉冲宽度可调（50-100ns）—— 薄管壁（2.5mm）时用 50ns 窄脉冲，减少信号干扰；厚管壁（3.5mm）时用 100ns 宽脉冲，确保超声波穿透。发射功率≤3W，比传统大口径模块节能 60%，适配实验室、设备机柜等低功耗场景（可外接 5V DC 电源）。
• 接收单元：
  含低噪声高增益放大器（增益 1500 倍）与带通滤波器（中心频率 1.2-1.5MHz，带宽 100kHz），将微弱接收信号（nV 级）放大至 mV 级，同时滤除管道振动（≤50Hz）、设备电磁干扰（5V/m 场强）导致的杂波，信噪比≥20:1。针对小流量信号弱的问题，接收单元采用 “信号累加算法”，累加 5 次信号取平均值，减少随机干扰，在流量 1m³/h 时，测量稳定性偏差≤±0.5%。

（三）轻量化信号处理单元：小空间与便携适配

单元需兼顾功能完整性与微型化，适配小空间安装与移动检测（如实验室多管路巡检）：

• 核心计算功能：
  采用工业级 32 位 MCU（运算速度≥80MHz），支持每秒 300 次信号采样，基于时差法计算流量：通过测量超声波顺流（t₁）与逆流（t₂）的时间差 Δt=t₂-t₁，结合声道长度 L（80-100mm）、管道内径 D=49mm，按公式 v=(L²×Δt)/(2×D×t₁×t₂) 计算流速，再通过 Q=v×A×3600（A=π×(0.049/2)²≈0.00188m²）得到流量。例如：流速 v=1m/s 时，Q=1×0.00188×3600≈6.77m³/h，误差≤±1.0%；
• 数据存储与通讯：
  内置 4GB Flash 芯片，存储 2 年历史数据（按小时存储流量、温度），支持 USB 2.0 本地导出或蓝牙无线传输（距离≤10 米，适配手机 APP 查看）；配备 1.8 英寸 LCD 显示屏（分辨率 128×64），可实时显示瞬时流量、累积流量，字体大小可调（适应设备机柜内强光环境）；模块尺寸 150×100×50mm，重量≤300g，可手持或壁挂安装。
• 防护与供电：
  外壳防护等级 IP65，适应潮湿、粉尘环境；供电支持 5V DC（USB）或 220V AC（适配器），续航时间≥6 小时（内置 1500mAh 锂电池），满足移动巡检需求。

二、dn50 超声波流量计的工作原理与小口径适配逻辑

该流量计基于超声波传播特性实现流量计量，结合 dn50 小口径的流场特点与小流量需求，通过高频信号与算法优化，解决小口径计量的核心痛点。

（一）基础工作原理（以时差法为例）

1. 信号发射与传播：夹装式传感器的上游探头发射 1.2MHz 超声波信号，穿透 dn50 管道壁（3mm）与介质（49mm 内径）后，被下游探头接收；同时下游探头发射信号，被上游探头接收，形成顺流、逆流双向传播路径；
2. 时间差与流速计算：介质流动使顺流传播时间 t₁缩短（如 t₁≈0.00006 秒），逆流传播时间 t₂延长（如 t₂≈0.000062 秒），时间差 Δt≈0.000002 秒。根据时差法公式，计算流速 v=(L²×Δt)/(2×D×t₁×t₂)≈(0.08²×0.000002)/(2×0.049×0.00006×0.000062)≈1.5m/s，与实际流速误差≤±0.8%；
3. 流量输出：结合管道截面积 A=0.00188m²，计算瞬时流量 Q=1.5×0.00188×3600≈10.15m³/h（满量程），单元通过 LCD 显示数据，同时通过蓝牙传输至手机 APP，支持数据存储与导出。

（二）dn50 小口径的适配逻辑

1. 小流量信号捕捉适配：
   dn50 管道小流量时（1-3m³/h，流速 0.3-1m/s），超声波传播时间差极小（仅 0.000001-0.000003 秒），传统低频传感器（0.5MHz）难以识别。通过 1.2-1.5MHz 高频信号，将时间差放大 3-5 倍（高频信号波长更短，传播时间差更易测量），配合信号累加算法，确保小流量时信号稳定，误差≤±1.5%；
2. 流场敏感修正适配：
   小口径管道易因上游阀门、接头导致流场紊乱（直管段不足 3 倍管径 = 150mm 时），双声道 V 型布局覆盖管道不同区域，通过 “加权平均算法” 整合信号（中心权重 0.4、边缘权重 0.6），将流场不均误差从 ±2.5% 降至 ±1.0%，适配设备机柜内 “短直管段” 安装场景；
3. 小空间安装适配：
   夹装式传感器与主机总占用空间≤200×150×100mm，可安装于设备机柜内的 dn50 支管（间隙常≤150mm）；插入式传感器法兰仅 DN20，无需大幅改造管道，安装时间≤30 分钟（传统管道式需 1-2 小时），适配老旧设备改造场景。

三、dn50 超声波流量计的功能特性与典型应用

（一）核心功能特性

1. 小口径高精度计量：±1.0% FS 精度 +≤0.2% 重复性，符合 JJG 1030-2007《超声波流量计检定规程》1.0 级要求，可用于实验室精密计量、商用设备能耗监控；量程比 1:10（1-10m³/h），适配小口径管道的流量波动（如餐饮热水器早高峰 10m³/h、夜间 1m³/h）；
2. 小空间易安装：夹装式无需断管，2 人 15 分钟可完成安装；插入式法兰仅 DN20，适配管道改造；主机体积小巧，可壁挂或手持，适配设备机柜、实验室通风橱等小空间；
3. 低压损与节能：夹装式无压损，插入式压损≤0.003MPa（满量程时），远低于同口径转子流量计（0.02-0.05MPa）、孔板流量计（0.03-0.06MPa），适配实验室微型输液泵（扬程≤5m）、商用小型设备，年节能成本可达 500-1000 元；
4. 多场景兼容：支持时差法（洁净液体：水、乙醇）、多普勒法（含颗粒液体：清洗废水、冷却液）切换，介质温度 - 20℃-150℃，适配工业、商用、实验室多场景；防护等级 IP65，适应潮湿、粉尘环境；
5. 低维护与便携：无机械运动部件，维护周期 3-5 年（仅需每半年清洁探头）；内置锂电池续航≥6 小时，支持手持巡检（如实验室多管路流量核查），数据可蓝牙导出，运维便捷。

（二）典型应用场景与配置方案

应用场景	介质特性	推荐配置	核心价值
电子厂清洗水支管（dn50）	常温清洗水（含微量杂质，电导率≥50μS/cm），PN1.0MPa，流量 2-8m³/h，设备机柜内安装	夹装式双声道传感器 + 1.2MHz 高频模块 + 蓝牙通讯 + IP65 主机	夹装式无需断管，适配机柜内小空间；高频模块捕捉 2m³/h 小流量，误差≤±1.0%；蓝牙传输数据，避免布线；实时监控清洗水用量，优化清洗工艺，某电子厂年减少清洗水浪费 100m³，节约水费 2000 元
实验室色谱仪载液管（dn50）	乙醇溶液（纯度 95%，电导率≥8μS/cm），PN0.6MPa，流量 1-3m³/h，精密计量需求	插入式单声道传感器 + 1.5MHz 高频模块 + USB 导出 + 锂电池供电	插入式适配色谱仪管路，无死体积（避免载液污染）；1.5MHz 高频确保 1m³/h 小流量精度≤±1.0%；锂电池供电无外接电线干扰，USB 导出数据便于实验溯源；某实验室使用后，实验数据重复性从 93% 升至 98%
酒店中央空调末端支管（dn50）	空调冷水（7℃，电导率≥200μS/cm），PN1.0MPa，流量 3-10m³/h，吊顶内安装	夹装式双声道传感器 + RS485 通讯 + IP65 主机 + 壁挂安装	夹装式适配吊顶内狭小空间（间隙≤150mm）；RS485 接入空调控制系统，实时调节流量；低压损减少空调泵能耗 8%，某酒店年节约电费 3000 元；维护周期 5 年，减少吊顶拆卸次数
老旧小区供水入户支管（dn50）	自来水（电导率 200-300μS/cm），PN0.8MPa，流量 1-5m³/h，户外管道井安装	夹装式双声道传感器 + 220V AC 供电 + RS485 通讯 + IP65 主机	夹装式无需停水安装（避免居民用水影响）；适配管道井潮湿环境；RS485 远程抄表，替代人工（原抄表需打开管道井，效率低）；±1.0% 精度实现水费精准计量，某小区 100 户年减少水费纠纷 15 起

四、dn50 超声波流量计的维护规范

（一）安装操作规范（精度与安全保障）

1. 管道预处理与位置选择：

• 安装前用高压气（气体介质）或清水（液体介质）冲洗 dn50 管道，去除焊瘤、杂质（粒径＞0.1mm 会影响超声波传播）；若为精密场景（如实验室），用介质本身循环冲洗，去除管道内油污；
• 位置选择需满足上游直管段≥5D=250mm、下游≥3D=150mm，避免靠近阀门、泵体（振动导致信号波动）；水平安装确保传感器与管道轴线平行，偏差≤0.5mm；垂直安装时介质自下而上流动（避免气泡积聚）；
• 夹装式安装时，用砂纸清洁管道外壁（去除锈蚀、油漆，粗糙度 Ra≤3.2μm），均匀涂抹耦合剂（厚度 1-2mm，无气泡），用胶带固定传感器（避免移位）。

2. 参数设置与校准：

• 输入基础参数：管道内径 49mm、材质（钢 / PVC）、介质类型（水 / 乙醇）、流量量程 1-10m³/h；
• 零点校准：关闭阀门，管道内无流动时，主机自动采集信号（时间差 Δt≈0），保存零点值；精密场景（如实验室）需用标准体积管（精度 ±0.1%）校准；
• 精度校准：由 CMA 资质机构在 2、5、9m³/h 三个流量点校准，误差超 ±1.0% 时，调整仪表常数（通过主机菜单修改）。

（二）维护要点

1. 日常维护（每季度 1 次）：

• 传感器清洁：夹装式传感器用湿布擦拭耦合剂残留，重新涂抹新耦合剂（避免干涸导致信号弱）；插入式传感器取出后，用软布蘸酒精擦拭探头（避免介质残留）；
• 数据核对：对比主机显示流量与远程平台数据（偏差≤±1%）；实验室场景核对流量与试剂消耗（如色谱仪载液每日消耗 0.5m³，流量计显示应在 0.495-0.505m³）；
• 设备检查：查看主机电量（锂电池场景），低于 20% 时充电；检查防护壳是否破损，破损时及时更换。

2. 定期维护（每年 1 次）：

• 精度复校：由 CMA 机构重新校准流量精度，确保符合 1.0 级要求；实验室场景需同步校准温度传感器（影响声速补偿）；
• 模块维护：清洁发射接收模块的散热孔（去除粉尘）；测试蓝牙 / RS485 通讯是否正常（发送指令，接收准确率≥99%）；
• 电池维护：锂电池场景需完全充放电 1 次（避免记忆效应），续航低于 4 小时时更换电池。

3. 故障排查：

• 信号弱 / 无信号：夹装式检查耦合剂是否干涸（重新涂抹）、传感器是否移位（重新固定）；插入式检查探头是否堵塞（清洁探头）、线缆是否断线；
• 流量误差大：检查直管段是否满足要求（不足时加装整流器）、介质是否含气泡（打开排气阀）、参数设置是否正确（如内径误输为 50mm 实际 49mm）；
• 通讯中断：蓝牙通讯检查设备距离（≤10 米）、主机蓝牙是否开启；RS485 通讯检查 A/B 线是否接反、终端电阻（120Ω）是否安装。

五、总结

dn50 超声波流量计通过 “微型化传感器、高频信号处理、紧凑结构设计”，精准解决了小口径管道 “安装空间不足、小流量难计量、流场敏感误差大” 的痛点，其 ±1.0% 的测量精度、3-5 年的维护周期、低功耗便携特性，使其成为工业支管、实验室精密计量、商用小型设备等场景的理想选择。
在选型与使用中，需紧扣 “场景空间定安装（小空间选夹装、精密场景选插入）、介质特性定原理（洁净用时差法、含颗粒用多普勒法）、运维需求定功能（巡检选蓝牙 / 锂电池、固定监控选 RS485）” 的原则，通过规范安装与定期维护，充分发挥其 “小口径精准计量 - 小空间便捷安装 - 全周期低耗运维” 的一体化价值。
未来，随着工业微型化、实验室智能化的发展，dn50 超声波流量计将进一步向 “超微型化（主机体积≤100×80×40mm）、超低功耗（续航≥12 小时）、AI 自校准” 方向升级，持续提升小口径流量计量的便捷性与精准性，为工业精细化生产、实验室高质量研究、商用节能运营提供更有力的技术支撑。