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时差法超声波流量计的原理

更新时间:2013-06-13      浏览次数:2442
  超声波用于气体和流体的流速丈量有许多优点。和传统的机械式hart375手操器、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的顺应性强、非接触流体、运用便当、易于数字化管理等等。近年来,超声波流量计厂家由于电子技术的展开,电子元气件hart475手操器的本钱大幅度降落,使得超声波流量仪表的制构成本大大降低,超声波流量计也开端进步起来。经常有读者回讯问有关超声波流量丈量方面的问题。作为进步,超声波流量计厂家将陆续撰写一些专题文章,来引见一些相关学问,以便推行和进步超声波流量技术的进步和进步。超声波流量计厂家主要引见目前zui为常用的丈量方法:时差法超声波流量计的原理和设计。
  2时差法超声波流量计的原理
  时差法超声波流量计(TransitTimeUltrasonicFlowmeter)其工作原理如图1所示。他是应用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波,经过观测超声波在介质中的顺溜和逆传播播时间差来间接丈量流体的流速,在经过流速来计算流量的一种间接丈量方法。
  图1时差法超声波流量丈量原理表示图
  图1中有两个超声波换能器:逆流换能器和逆流换能器,两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离,管线的内直径为D,超声波行走的途径长度为L,超声波逆流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的活动方向加角为θ。由于流体活动的缘由,是超声波逆传播播L长度的距离所用的时间比逆传播播所用的时间短,其时间差可用下式表示:
  其中:c是超声波在非活动介质中的声速,V是流体介质的活动速度,tu和td之间的差为
  3时差法超声波流量计的设计
  图2是超声波流量计厂家设计的超声波流量计的原理框图。图中主要有两个超声波发射单元、一个时间丈量单元和一个控制器。他们共同来完成超声波的发射、接受和时间差的丈量等工作。其他的外围单元主要是为了丈量仪表的参数设定、丈量数据的输出、显现和传送等功用,可参考相关资料,这里不作引见。
  图2超声波流量计的电原理框图
  4结语
  时差法超声波流量计的换能器安装方式可以有多种。常见的有外加式和管段式,也有介入式,比如超声波流量计厂家家用煤气表普通可采用介入式。无论何种安装方式其原理大同小异。比如介入式就是取上面公式中的θ=0。
  超声波波用于流体的丈量还有其他几种基于不同原理的丈量方法:多卜勒频移法、相位差法和相关法等等,各有优缺陷,可根据不同的运用条件和计量精度等要素加以选取。
  随着电子技术的疾速展开、超声波技术的进步以及产品本钱的降低和可靠性的进步,超声波流量计厂家置信,超声波流量仪表将成为流体计量中zui为普遍采用的伎俩
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