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超聲波流量計的測流原理及其應(yīng)用

作者: 時間:2013-05-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1引言

近幾年來,隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和聲楔材料等技術(shù)的發(fā)展,利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快?;诓煌恚m用于不同場合的各種形式的已相繼出現(xiàn),其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到工農(nóng)業(yè)、水利、水電等部門,正日趨成為測流工作的首選工具。

2的測量原理

常用的測量方法為傳播速度差法、法等。傳播速度差法又包括直接、相差法和頻差法。其基本原理都是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r速度之差來反映流體的流速,從而測出流量;法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體的流速從而得出流量。

2.1測量原理

測量流體流量的原理如圖1所示。它利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點,測量它的順流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值,從而計算流體流動的速度和流量。

佳工機電網(wǎng)
圖1超聲波流量計測流原理圖

設(shè)靜止流體中聲速為c,流體流動速度為v,把一組換能器P1、P2與管渠軸線安裝成θ角,換能器的距離為L。從P1到P2順流發(fā)射時,聲波傳播時間t1為:

佳工機電網(wǎng)

從P2到P1逆流發(fā)射時,聲波的傳播時間t2為:

佳工機電網(wǎng)

一般c>>v,則時差為:

佳工機電網(wǎng)

單聲道測試系統(tǒng)只適用于小型渠道水位和流速變化不大的場合。大型渠道水面寬、水深大,其流速縱橫變化也較大,須采用多聲道超聲波測流才能獲得準(zhǔn)確的流量值,見圖2。應(yīng)用公式(5)、(6)可測得流量Q。

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