超聲波流量計(jì)量表的應(yīng)用

發(fā)布：2018-12-18 | 點(diǎn)擊：人次

摘要：超聲波流量計(jì)量表的應(yīng)用資訊由優(yōu)秀的流量計(jì)、流量?jī)x生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠(chǎng)家為您提供。超聲波流量計(jì)（UltrasonicFlowmeter）是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)時(shí)對(duì)超聲波（超聲脈沖）的作用，以測(cè)量體積流量的儀表。超聲波流量計(jì)具有如下主要特點(diǎn)：被測(cè)流體中不插入任何元件，對(duì)流速。更多的流量計(jì)廠(chǎng)家選型號(hào)價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來(lái)電咨詢(xún)，下面是超聲波流量計(jì)量表的應(yīng)用文章詳情。

超聲波流量計(jì)（UltrasonicFlowmeter）是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)時(shí)對(duì)超聲波（超聲脈沖）的作用，以測(cè)量體積流量的儀表。超聲波流量計(jì)具有如下主要特點(diǎn)：被測(cè)流體中不插入任何元件，對(duì)流速無(wú)影響，也沒(méi) 有壓力損失；能用于任何液體，特別是具有高黏度、強(qiáng)腐蝕，非導(dǎo)電性等性能的液體的流量測(cè)量，也能測(cè)量氣體的流量；對(duì)于大口徑管道的流量測(cè)量，不會(huì)因管徑大而增加投資；量程比較寬，可達(dá)5∶1；輸出與流量之間呈線(xiàn)性等。

由于這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，超聲波流量計(jì)的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)成為常用的流量計(jì)之一，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，具有相當(dāng)好的發(fā)展前景。

超聲波流量計(jì)的檢測(cè)原理包括兩種：時(shí)差法和多普勒法。目前，市場(chǎng)上zui常用的超聲波流量計(jì)為時(shí)差法超聲波流量計(jì)。多普勒法超聲波流量計(jì)由于對(duì)被測(cè)介質(zhì)要求較高，存在一定的局限性。下面就分別介紹這兩種超聲波流量計(jì)的檢測(cè)原理與選型應(yīng)用。

1 時(shí)差法超聲波流量計(jì)的工作原理

如圖1所示，為管道式安裝的超聲波流量計(jì)測(cè)量時(shí)的示意圖，可以清楚的表示出超聲波在傳感器探頭A和B之間的管道內(nèi)傳播的簡(jiǎn)化幾何關(guān)系。其中，超聲波傳播的聲道與管道的軸線(xiàn)間夾角為β，管徑為D。

超聲波穿過(guò)管道如同渡船過(guò)河流，如果管道內(nèi)沒(méi)有液體流動(dòng)，超聲波將以相同的速度向兩個(gè)方向傳播。當(dāng)管道中的流體流速不為零時(shí)，沿流動(dòng)方向順流傳播的超聲波將加快速度，而逆流傳播的超聲波將變緩慢。因此，相對(duì)于沒(méi)有流體流動(dòng)的情況，當(dāng)管道中存在流體流動(dòng)時(shí)，順流傳播的時(shí)間tD將縮短，逆流傳播的時(shí)間tU將增長(zhǎng)。根據(jù)這兩個(gè)傳播時(shí)間差，就可以計(jì)算出管道中流體流速。這就是時(shí)差法超聲波流量計(jì)的基本測(cè)量原理。

圖1 時(shí)差法超聲波流量計(jì)測(cè)量示意圖

在圖1中，有下面的關(guān)系成立：

（1）

（2）

將以上式（1）和式（2）聯(lián)立并解之，可得：

（3）

式中L—超聲波在還能器之間的傳播路徑長(zhǎng)度，m；

X—聲道長(zhǎng)度在管軸線(xiàn)的平行線(xiàn)上的投影長(zhǎng)度，m；

tD，tU—超聲波順流傳播時(shí)間和逆流傳播時(shí)間，s；

C—超聲波在靜止流體中的傳播速度，m/s；

Vm—流體通過(guò)換能器之間聲道上的平均流速，m/s。

其實(shí)，式（3）中計(jì)算得到的流速還只是沿聲道傳播方向的流體速度的平均值。而用戶(hù)想知道的是管道橫截面上的平均流速V。由Vm計(jì)算V，一般會(huì)引入一個(gè)速度分布校準(zhǔn)系數(shù)Kc，即可得：

V=KcVm（4）

式中V—管道橫截面上的平均流速，m/s；

Vm—流體通過(guò)換能器之間聲道上的平均流速，m/s。

Kc—速度分布校準(zhǔn)系數(shù)。

Kc的數(shù)值主要取決于流體的雷諾數(shù)。如果聲道在通過(guò)管道軸線(xiàn)的平面內(nèi)，則由式（5）給出Kc的一個(gè)近似值：

（5）

式中ReD—流體的雷諾數(shù)；

對(duì)于充分發(fā)展的紊流，如果聲道不在通過(guò)管道軸線(xiàn)的平面內(nèi)（即傾斜的弦線(xiàn)），這Kc系數(shù)及它與雷諾數(shù)的關(guān)系都將不同。

2 多普勒法超聲波流量計(jì)工作原理

多普勒（效應(yīng)）法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的。多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化。這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的發(fā)射換能器之間的相對(duì)速度。圖2是多普勒流量計(jì)測(cè)量時(shí)的示意圖。

圖2 多普勒法超聲波流量計(jì)測(cè)量示意圖

如圖2所示，超聲波流量計(jì)的傳感器探頭A和B安裝在管道外，其中A為發(fā)射探頭，B為接受探頭。A向流體發(fā)出頻率為fA的連續(xù)超聲波，經(jīng)照射域內(nèi)液體中散射體懸浮顆粒或氣泡散射，散射的超聲波產(chǎn)生多普勒頻移fd，探頭B接收到頻率為fB的超聲波，可知：

（6）

式中V—散射體運(yùn)動(dòng)的速度，m/s；

C—超聲波在靜止流體中的傳播速度，m/s；

θ—聲道角。

由于液體的聲速為1500m/s左右，被測(cè)流速僅僅為每秒數(shù)米，即C遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于V，由此式（6）可以簡(jiǎn)化為：

（7）

多普勒頻移fd正比于散射體流動(dòng)速度，即：

（8）

由式（8）可知，

（9）

多普勒超聲波流量計(jì)就是通過(guò)以上原理測(cè)量管道中流體流速的。

以上就是本文全部?jī)?nèi)容，歡迎您來(lái)電咨詢(xún)我廠(chǎng)家流量計(jì)選型、報(bào)價(jià)等內(nèi)容。