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超声波流量计的原理和特点
发布日期:2018/7/6 11:24:32
超声波流量计
一、工作原理
根据对信号检测的原理,***声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
1、时差法:测量顺逆传播时传播速度不同引起的时差计算被测流体速度。
它采用两个声波发送器(SA和***)和两个声波接收器
(RA和RB)。同***声源的两组声波在SA与RA之间和***与RB之间分别传送。它们沿着管道安装的位置与管道成θ角(一般θ=45°)(图1)。由于向下游传送的声波被流体加速,而向上游传送的声波被延迟,它们之间的时间差与流速成正比。也可以发送正弦信号测量两组声波之间的相移或发送频率信号测量频率差来实现流速的测量。
2、相位差法:测量顺逆传播时传播时由于时差引起的相位差计算速度。
它的发送器沿垂直于管道的轴线发送***束声波,由于流体流动的作用,声波束向下游偏移***段距离。偏移距离与流速成正比。
3、频差法:测量顺逆传播时传播时的声环频率差。
当超声波在不均匀流体中传送时,声波会产生散射。
体与发送器间有相对运动时,发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。多普勒频移与流体流速成正比。如图2中被测流体的区域位于发射波束与接收到的散射波束的交叉之处。要求波束很窄,使两波束的夹角θ不致受到波束宽度影响。也可只采用一个变换器既作为发送器又作为接收器,这种方式称为单通道式。在单通道多普勒血液流量计中,发送器间隔地发送声高冲信号,在两个声高冲间隔的时间中,接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声高冲信号。采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号,通过比较后得到多普勒频移,它与血液流速成正比。在已知血管横截面时可得到血液流量。 
二、特点
(1)***声流量计可作非接触测量。夹装式换能器***声流量计可无须停流截管安装,只要在既设管道外部安装换能器即可。这是***声流量计在工业用流量仪表中具有的******优点,因此可作移动性(即非定点固定安装)测量,适用于管网流动状况评估测定。
(2)***声流量计为无流动阻挠测量,无额外压力损失。
(3)***声流量计适用于大型圆形管道和矩形管道,且原理上不受管径限制,可认为是在无法实现实流校验的情况下优先考虑的选择方案。
(4)***声流量计可测量非导电性液体,在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。
(5)某些传播时间法***声流量计附有测量声波传播时间的功能,即可测量液体声速以判断所测液体类别。例如,油船泵送油品上岸,可核查所测量的是油品还是仓底水。
(6)传播时间法***声流量计只能用于清洁液体和气体。
(7)外夹装换能器的***声流量计不能用于衬里或结垢太厚的管道,也不能用于衬里(或锈层)与内管壁剥离(若夹层夹有气体会严重衰减***声信号)或锈蚀严重(改变***声传播路径)的管道。