超聲波流量計在一聯(lián)合常減壓裝置中的應(yīng)用
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1 超聲波流量計的分類
超聲波流量計是一種利用流體流動對超聲波束在流體中傳播速度的改變來測量滿管流體體積的儀表。按照不同的測量原理、結(jié)構(gòu)、供電方式和使用場合分類，有如下幾種形式。
根據(jù)對信號檢測原理的不同可分為多種，主要有時差式、多普勒式和聲束偏移式流量計。聲束偏移式流量計是利用超聲波在流體中傳播時，因流體流動而產(chǎn)生的偏移程度來反映流速或流量值。
根據(jù)超聲換能器的配置方式的不同，可以分為單聲道、雙聲道和多聲道三種形式流量計。雙聲道換能器能發(fā)射兩個不同頻率的獨(dú)立超聲波信號，兩種頻率用于自動識別和消除諸如有不穩(wěn)定的頻率激勵而產(chǎn)生的噪聲干擾，從而大大提高了測量準(zhǔn)確度。
根據(jù)換能器的供電方式不同，可以分為外帖式、管段式和插入式三種。管段式超聲波流量計把換能器和測量管組成一體，解決了管道因材質(zhì)疏松內(nèi)壁積垢等原因，導(dǎo)致超聲波信號嚴(yán)重衰減的難題，同時提高了測量準(zhǔn)確度。插入式超聲波流量計可以在不斷流的情況下，利用專用工具在管道上打孔，將換能器插入管道內(nèi)進(jìn)行測量。由于換能器直接在管道內(nèi)發(fā)射和接收信號，其信號只經(jīng)過被測介質(zhì)，而不經(jīng)過管壁和襯里，所以流量測量不受管壁和襯里材質(zhì)的影響。
根據(jù)超聲波流量計的使用場合不同，可分為固定式和便捷式兩種形式。固定式超聲波流量計安裝在管道固定位置上長期連續(xù)運(yùn)行，通常有4~20mA信號輸出，供遠(yuǎn)傳顯示、控制使用。便捷式流量計主要用于對不同口徑、材質(zhì)的管道內(nèi)流體流量作臨時性測量，就地顯示或存儲流量信息。
2 超聲波流量計的測量原理
2.1 多普勒式超聲波流量計
內(nèi)容多普勒式超聲波流量計是利用多普勒效應(yīng)原理來測量立體的流量。
如圖1所示，換能器A發(fā)射頻率為fA的超聲波信號，經(jīng)過管道內(nèi)流體中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，以fB的頻率反射到換能器B，著就是多普勒效應(yīng)，fA與fB之差即為多普勒頻差fd。
設(shè)流體的平均流速為vm，超聲波聲速為C，多普勒頻移fd正比于流體平均流速vm，即
圖1 多普勒式超聲波流量計測量原理
內(nèi)容當(dāng)超聲波在流體中傳播時，探頭A發(fā)射的超聲波脈沖被探頭B接收，同時探頭B也發(fā)射超聲波脈沖，被探頭A接收，于是同一傳播距離就產(chǎn)生順流和逆流傳播的時間差，時差式超聲波流量計就是利用超聲波順流和逆流傳播的時間差與流體流速成正比這一原理求得流速，進(jìn)而求得流量。
如圖2所示，超聲波換能器A和B安裝于測量管道的外側(cè)，組成一個測量聲道，兩個換能器之間的距離為L，測量聲道A和B與測量管道中心軸線形成夾角θ，超聲波在被測流體中聲波傳播速度為C。
由換能器A向換能器B發(fā)送超聲波信號，這是順流方向，其傳播時間為：
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