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      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)廠家選型號(hào)價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來(lái)電咨詢,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)度在管軸線的平行線上的投影長(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)管道軸線的平面內(nèi)(即傾斜的弦線),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?;驓馀萆⑸?,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)電咨詢我廠家流量計(jì)選型、報(bào)價(jià)等內(nèi)容。

      超聲波流量計(jì)量表的應(yīng)用

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