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超聲波流量計(jì)

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超聲流量計(jì)是指一種基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播速度等于被測(cè)介質(zhì)的平均流速與聲波在靜止介質(zhì)中速度的矢量和的原理設(shè)備的流量計(jì)。...

詳細(xì)介紹

超聲流量計(jì)是指一種基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播速度等于被測(cè)介質(zhì)的平均流速與聲波在靜止介質(zhì)中速度的矢量和的原理設(shè)備的流量計(jì)。主要由換能器和轉(zhuǎn)換器組成，有多普勒法、速度差法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型。

工作原理：

根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理，超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法（直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

1、時(shí)差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播速度不同引起的時(shí)差計(jì)算被測(cè)流體速度。

它采用兩個(gè)聲波發(fā)送器（SA和等）和兩個(gè)聲波接收器

（RA和RB）。同一聲源的兩組聲波在SA與RA之間和等與RB之間分別傳送。它們沿著管道安裝的位置與管道成θ角(一般θ=45°)。由于向下游傳送的聲波被流體加速，而向上游傳送的聲波被延遲，它們之間的時(shí)間差與流速成正比。也可以發(fā)送正弦信號(hào)測(cè)量?jī)山M聲波之間的相移或發(fā)送頻率信號(hào)測(cè)量頻率差來實(shí)現(xiàn)流速的測(cè)量。

2、相位差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播時(shí)由于時(shí)差引起的相位差計(jì)算速度。

它的發(fā)送器沿垂直于管道的軸線發(fā)送一束聲波，由于流體流動(dòng)的作用，聲波束向下游偏移一段距離。偏移距離與流速成正比。

3、頻差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播時(shí)的聲環(huán)頻率差。

當(dāng)超聲波在不均勻流體中傳送時(shí)，聲波會(huì)產(chǎn)生散射。流體與發(fā)送器間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)送的聲波信號(hào)和被流體散射后接收到的信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移。多普勒頻移與流體流速成正比。如圖2中被測(cè)流體的區(qū)域位于發(fā)射波束與接收到的散射波束的交叉之處。要求波束很窄，使兩波束的夾角θ不致受到波束寬度影響。也可只采用一個(gè)變換器既作為發(fā)送器又作為接收器，這種方式稱為單通道式。在單通道多普勒血液流量計(jì)中，發(fā)送器間隔地發(fā)送聲脈沖信號(hào)，在兩個(gè)聲脈沖間隔的時(shí)間中，接收從血管壁和血管內(nèi)紅血球反射回來的聲脈沖信號(hào)。采用控制線路選擇給定距離處的紅血球反射信號(hào),通過比較后深受多普勒頻移,它與血液流速成正比。在已知血管橫截面時(shí)可深受血液流量。

特點(diǎn)：

(1)超聲流量計(jì)可作非接觸測(cè)量。夾裝式換能器超聲流量計(jì)可無須停流截管安裝，只要在既設(shè)管道外部安裝換能器即可。這是超聲流量計(jì)在工業(yè)用流量?jī)x表中具有的值得信賴優(yōu)點(diǎn)，因此可作移動(dòng)性（即非定點(diǎn)固定安裝）測(cè)量，適用于管網(wǎng)流動(dòng)狀況評(píng)估測(cè)定。

(2)超聲流量計(jì)為無流動(dòng)阻撓測(cè)量，無額外壓力損失。

(3)超聲流量計(jì)適用于大型圓形管道和矩形管道，且原理上不受管徑限制，可認(rèn)為是在無法實(shí)現(xiàn)實(shí)流校驗(yàn)的情況下優(yōu)先考慮的選擇方案。

(4)超聲流量計(jì)可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，在無阻撓流量測(cè)量方面是對(duì)電磁流量計(jì)的一種補(bǔ)充。

(5)某些傳播時(shí)間法超聲流量計(jì)附有測(cè)量聲波傳播時(shí)間的功能，即可測(cè)量液體聲速以判斷所測(cè)液體類別。例如，油船泵送油品上岸，可核查所測(cè)量的是油品還是倉(cāng)底水。

(6)傳播時(shí)間法超聲流量計(jì)只能用于清潔液體和氣體。

(7)外夾裝換能器的超聲流量計(jì)不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道，也不能用于襯里（或銹層）與內(nèi)管壁剝離（若夾層夾有氣體會(huì)嚴(yán)重衰減超聲信號(hào)）或銹蝕嚴(yán)重（改變超聲傳播路徑）的管道。

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