超聲波流量計(jì)的主要特點(diǎn)是:流體中不插入任何元件,對(duì)流速無(wú)影響,也沒有壓力損失;能用于任何液體,特別是具有高黏度、強(qiáng)腐蝕,非導(dǎo)電性等性能的液體的流量測(cè)量,也能測(cè)量氣體的流量;對(duì)于大口徑管道的流量測(cè)量,不會(huì)因管徑大而增加投資;量程比較寬,可達(dá)50:1;輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點(diǎn)。超聲波流量計(jì)缺點(diǎn):當(dāng)被測(cè)液體中含有氣泡或有雜音時(shí),將會(huì)影響測(cè)量精度,故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段;此外,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。
北京超聲波流量計(jì)測(cè)量原理
設(shè)靜止流體中的聲速為c,流體流動(dòng)的速度為u,傳播距離為L(zhǎng),當(dāng)聲波與流體流動(dòng)方向一致時(shí)(即順流方向),其傳播速度為c+u;反之,傳播速度為c-u.在相距為L(zhǎng)的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當(dāng)T1順方向,T2逆方向發(fā)射超聲波時(shí),超聲波分別到達(dá)接收器R1和R2所需要的時(shí)間為t1和t2,則 t1=L/(c+u) t2=L/(c-u) 由于在工業(yè)管道中,流體的流速比聲速小的多,即c>>u,因此兩者的時(shí)間差為 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,當(dāng)聲波在流體中的傳播速度c已知時(shí),只要測(cè)出時(shí)間差▽t即可求出流速u,進(jìn)而可求出流量Q。利用這個(gè)原理進(jìn)行流量測(cè)量的方法稱為時(shí)差法。此外還可用相差法、頻差法等。
相差法原理:如果超聲波發(fā)射器發(fā)射連續(xù)超聲脈沖或周期較長(zhǎng)的脈沖列,則在順流和逆流發(fā)射時(shí)所接收到的信號(hào)之間便要產(chǎn)生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc 式中,w為超聲波角頻率。當(dāng)測(cè)得▽O時(shí)即可求出u,進(jìn)而求得流量Q。此法用測(cè)量相位差▽O代替了測(cè)量微小的時(shí)差▽t,有利于提高測(cè)量精度。但存在者聲速c對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
超聲波流量計(jì)北京頻差法原理:為了消除聲速c的影響,常采用頻差法。由前可知,上、下游接收器接受到的超聲波的頻率之差為▽f可用下式表示 ▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L 由此可知,只要測(cè)得▽f就可求得流量Q,并且此法與聲速
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