时差法超声波流量计的原理和设计

2013-05-20 10:13:41来源: 21ic
1 引言

超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。近年来,由于电子技术的发展,电子元气件的成本大幅度下降,使得超声波流量仪表的制造成本大大降低,超声波流量计也开始普及起来。经常有读者回询问有关超声波流量测量方面的问题。作为普及,我们将陆续撰写一些专题文章,来介绍一些相关知识,以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。本文主要介绍目前最为常用的测量方法: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(Transit Time Ultrasonic Flowmeter)其工作原理如图1所示。他是利用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波,通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速,在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。

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图1 时差法超声波流量测量原理示意图

图1中有两个超声波换能器:顺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,超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因,是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短,其时间差可用下式表示:

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其中:c是超声波在非流动介质中的声速,V是流体介质的流动速度,tu和td之间的差为:

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关键字:时差法  超声波流量计  换能器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0520/article_7371.html
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