超聲波流量計(jì)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(jì)的分類
超聲波流量計(jì)是一種利用流體流動(dòng)對(duì)超聲波束在流體中傳播速度的改變來(lái)測(cè)量滿管流體體積的儀表。按照不同的測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)、供電方式和使用場(chǎng)合分類，有如下幾種形式。
根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)原理的不同可分為多種，主要有時(shí)差式、多普勒式和聲束偏移式流量計(jì)。聲束偏移式流量計(jì)是利用超聲波在流體中傳播時(shí)，因流體流動(dòng)而產(chǎn)生的偏移程度來(lái)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(jì)。雙聲道換能器能發(fā)射兩個(gè)不同頻率的獨(dú)立超聲波信號(hào)，兩種頻率用于自動(dòng)識(shí)別和消除諸如有不穩(wěn)定的頻率激勵(lì)而產(chǎn)生的噪聲干擾，從而大大提高了測(cè)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(jì)把換能器和測(cè)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(hào)嚴(yán)重衰減的難題，同時(shí)提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。插入式超聲波流量計(jì)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(cè)量。由于換能器直接在管道內(nèi)發(fā)射和接收信號(hào)，其信號(hào)只經(jīng)過(guò)被測(cè)介質(zhì)，而不經(jīng)過(guò)管壁和襯里，所以流量測(cè)量不受管壁和襯里材質(zhì)的影響。
根據(jù)超聲波流量計(jì)的使用場(chǎng)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(jì)安裝在管道固定位置上長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，通常有4~20mA信號(hào)輸出，供遠(yuǎn)傳顯示、控制使用。便捷式流量計(jì)主要用于對(duì)不同口徑、材質(zhì)的管道內(nèi)流體流量作臨時(shí)性測(cè)量，就地顯示或存儲(chǔ)流量信息。
2 超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理
2.1 多普勒式超聲波流量計(jì)
內(nèi)容多普勒式超聲波流量計(jì)是利用多普勒效應(yīng)原理來(lái)測(cè)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(hào)，經(jīng)過(guò)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(jì)測(cè)量原理
內(nèi)容當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，探頭A發(fā)射的超聲波脈沖被探頭B接收，同時(shí)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(shí)間差，時(shí)差式超聲波流量計(jì)就是利用超聲波順流和逆流傳播的時(shí)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(cè)量管道的外側(cè)，組成一個(gè)測(cè)量聲道，兩個(gè)換能器之間的距離為L(zhǎng)，測(cè)量聲道A和B與測(cè)量管道中心軸線形成夾角θ，超聲波在被測(cè)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(hào)，這是順流方向，其傳播時(shí)間為：
評(píng)論