超聲流量傳感器與超聲電子水表
超聲流量傳感技術(shù)具有其它流量傳感技術(shù)所不具備的諸多特點(diǎn),主要有:可以較好地解決大管徑、大流量以及各類明渠、暗渠的流量測(cè)量難題;對(duì)被測(cè)流體介質(zhì)幾乎無要求,不僅可以測(cè)量液體,也可測(cè)量氣體;由于采用非接觸方式,所以不破壞被測(cè)流體流場(chǎng),也無壓力損失;流量測(cè)量的準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、密度、粘度等物性參數(shù)影響;儀表價(jià)格不隨測(cè)量口徑的增大而大幅上升;可在測(cè)量管外側(cè)測(cè)量管內(nèi)流體流速等。
但單聲道超聲流量傳感器為了保證流量測(cè)量準(zhǔn)確度,其上游側(cè)應(yīng)有足夠長(zhǎng)的直管段。多聲道超聲流量傳感器測(cè)量準(zhǔn)確度較高,對(duì)直管段要求可以大大降低;超聲流量測(cè)量對(duì)被測(cè)水質(zhì)有一定要求。用時(shí)差法測(cè)量時(shí),當(dāng)水中有較多氣泡、懸浮物或換能器表面附有污物,會(huì)阻礙超聲波的正常傳播,致使測(cè)量無法進(jìn)行;隨著測(cè)量管徑減小,采用時(shí)差測(cè)量法原理的超聲流量傳感器會(huì)遇到測(cè)量誤差增大的困惑。此時(shí)應(yīng)設(shè)法增加正、逆向測(cè)量的時(shí)間差,提高計(jì)時(shí)分辨力,保證小流量測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。 超聲流量傳感器以及超聲電子水表可以采用換能器外掛方式(見圖1)和換能器侵入方式(見圖2)。
時(shí)差法超聲流量傳感器的原理與特性
超聲流量傳感器是超聲電子水表的關(guān)鍵核心部件,它主要由測(cè)量管、超聲換能器、收發(fā)電路、計(jì)時(shí)脈沖發(fā)生器和精密計(jì)時(shí)控制器等組成。當(dāng)前,超聲流量測(cè)量方法大多采用時(shí)差法或速度差法測(cè)量管道內(nèi)水流體的流速、流量等參數(shù),進(jìn)而積算成用水量的實(shí)際體積值。超聲時(shí)差測(cè)量法的工作原理見圖3,正、逆向傳播時(shí)間、時(shí)間差和線平均流速的計(jì)算公式可分別參見式(1)~(3)。 由于 所以 或 式中,t1-2 —超聲波正向傳播時(shí)間; t2-1—超聲波逆向傳播時(shí)間;Δt —超聲波正、逆向傳播時(shí)間差;c —超聲波傳播速度;v —流體軸向平均線流速; D—管道直徑; φ—超聲波傳播方向與流體軸線間的夾角。
圖3、超聲時(shí)差測(cè)量法工作原理圖
評(píng)論