超声波流量测量技术研究

超声波流量计的测量方法

 

超声波流量计的主要测量方法有多普勒效应法和时差法·

 

2.1多普勒效应法

 

超声波多谱勒流量计使用两个换能器，一个传感器总是用来发射，另一个总是用来接收.探头紧贴流体管外发射的超声波可以穿透致密的管壁散播在流体介质中，当遇到介质中随波逐流的悬浮物、固体颗粒、汽泡，甚至非稳状态的漩涡、扰乱等，均会产生偏离发射频率的反射波，这种频率变化称为多普勒效应，它与反射物的运动流速成正比.另一探头接收到各点的反射波，经过复杂的信号处理、动态频谱分析和精度计算，就可得出管截面内流体的流速，如图1.由于采用了多普勒效应，被测流体管道中唯一可以改变反射波频率的只有流体中反射物的运动速率，所以测量装置及流量计基本不受管道材料、管径、流体成分和浓度变化、温度和压力的影响，可实现高度的稳定性和重复性.

 

2.2时差法

 

时差法流量计也利用两个传感器(或换能器)，每个换能器都有发射和接收的功能，超声波声脉冲能量通过管壁和流体以一定的已知角度在两传感器间传播.超声波声脉冲在两换能器间的传播时间受流体流速的影响，从上游传感器发向下游传感器的声速度由于流体而加速，而由下游传感器发向上游传感器的声速度由于流体而受阻碍.上游和下游传播时间的净时间差与流速成正比，如图2.由于时差法测量系统没有内在的惯性，所以时差法流量计具有很高的灵敏度，可以测量非常低的流速和流量.