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時(shí)差法超聲波流量計(jì)的原理和設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-05-20 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言

超聲波用于氣體和流體的流速測(cè)量有許多優(yōu)點(diǎn)。和傳統(tǒng)的機(jī)械式流量?jī)x表、電磁式流量?jī)x表相比它的計(jì)量精度高、對(duì)管徑的適應(yīng)性強(qiáng)、非接觸流體、使用方便、易于數(shù)字化管理等等。近年來(lái),由于電子技術(shù)的發(fā)展,電子元?dú)饧某杀敬蠓认陆?,使得超聲波流量?jī)x表的制造成本大大降低,也開(kāi)始普及起來(lái)。經(jīng)常有讀者回詢問(wèn)有關(guān)超聲波流量測(cè)量方面的問(wèn)題。作為普及,我們將陸續(xù)撰寫(xiě)一些專題文章,來(lái)介紹一些相關(guān)知識(shí),以便推廣和普及超聲波流量技術(shù)的普及和提高。本文主要介紹目前最為常用的測(cè)量方法:的原理和設(shè)計(jì)。

2 的原理

超聲波流量計(jì)(Transit Time Ultrasonic Flowmeter)其工作原理如圖1所示。他是利用一對(duì)超聲波相向交替(或同時(shí))收發(fā)超聲波,通過(guò)觀測(cè)超聲波在介質(zhì)中的順溜和逆流傳播時(shí)間差來(lái)間接測(cè)量流體的流速,在通過(guò)流速來(lái)計(jì)算流量的一種間接測(cè)量方法。

佳工機(jī)電網(wǎng)
圖1 時(shí)差法超聲波流量測(cè)量原理示意圖

圖1中有兩個(gè)超聲波:順流和逆流換能器,兩只換能器分別安裝在流體管線的兩側(cè)并相距一定距離,管線的內(nèi)直徑為D,超聲波行走的路徑長(zhǎng)度為L(zhǎng),超聲波順流速度為tu,逆流速度為td,超聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向加角為θ。由于流體流動(dòng)的原因,是超聲波順流傳播L長(zhǎng)度的距離所用的時(shí)間比逆流傳播所用的時(shí)間短,其時(shí)間差可用下式表示:

佳工機(jī)電網(wǎng)

其中:c是超聲波在非流動(dòng)介質(zhì)中的聲速,V是流體介質(zhì)的流動(dòng)速度,tu和td之間的差為:

佳工機(jī)電網(wǎng)

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