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超聲波流量計測量原理

  超聲波流量計的主要特點是:流體中不插入任何元件,對流速無影響,也沒有壓力損失;能用于任何液體,特別是具有高黏度、強腐蝕,非導電性等性能的液體的流量測量,也能測量氣體的流量;對于大口徑管道的流量測量,不會因管徑大而增加投資;量程比較寬,可達5:1;輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點。缺點:當被測液體中含有氣泡或有雜音時,將會影響測量精度,故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段;此外,結構復雜,成本較高。  

超聲波流量計測量原理;
 
  當超聲波束在液體中傳播時,液體的流動將使傳播時間產(chǎn)生微小變化,并且其傳播時間的變化正比于液體的流速,其關系符合下列表達式  
 其中  
  θ為聲束與液體流動方向的夾角
  M 為聲束在液體的直線傳播次數(shù)
  D 為管道內(nèi)徑
  Tup 為聲束在正方向上的傳播時間
  Tdown為聲束在逆方向上的傳播時間
  ΔT=Tup –Tdown
  設靜止流體中的聲速為c,流體流動的速度為u,傳播距離為L,當聲波與流體流動方向一致時(即順流方向),其傳播速度為c+u;反之,傳播速度為c-u.在相距為L的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當T1順方向,T2逆方向發(fā)射超聲波時,超聲波分別到達接收器R1和R2所需要的時間為t1和t2,則  
  t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)
  由于在工業(yè)管道中,流體的流速比聲速小的多,即c>>u,因此兩者的時間差為 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,當聲波在流體中的傳播速度c已知時,只要測出時間差▽t即可求出流速u,進而可求出流量Q。利用這個原理進行流量測量的方法稱為時差法。此外還可用相差法、頻差法等。

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