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超聲波流量計(jì)的測流原理及其應(yīng)用

作者: 時(shí)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(shí)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(shí)因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點(diǎn),測量它的順流傳播時(shí)間t1和逆流傳播時(shí)間t2的差值,從而計(jì)算流體流動的速度和流量。

佳工機(jī)電網(wǎng)
圖1超聲波流量計(jì)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(shí),聲波傳播時(shí)間t1為:

佳工機(jī)電網(wǎng)

從P2到P1逆流發(fā)射時(shí),聲波的傳播時(shí)間t2為:

佳工機(jī)電網(wǎng)

一般c>>v,則時(shí)差為:

佳工機(jī)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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