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      淺談超聲波流量計的工作原理


      淺談超聲波流量計的工作原理
            超聲波流量計工作原理 : 超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量。超聲脈沖穿過管道從一個傳感器到達另一個傳感器,就像一個渡船的船夫在橫渡一條河。當氣體不流動時,聲脈沖以相同的速度(聲速, C )在兩個方向上傳播。如果管道中的氣體有一定流速 V (該流速不等于零),則順著流動方向的聲脈沖會傳輸得快些,而逆著流動方向的聲脈沖會傳輸得慢些。這樣,順流傳輸時間 tD 會短些,而逆流傳輸時間 tU 會長些。這里所說的長些或短些都是與氣體不流動時的傳輸時間相比而言;根據檢測的方式,可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。起聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發展才開始應用的一種。 

            根據對信號檢測的原理,目前超聲波流量計大致可分傳播速度差法 ( 包括:直接時差法、時差法、相位差法、頻差法 ) 波束偏移法、多普勒法、相關法、空間濾波法及噪聲法等類型。其中以噪聲法原理及結構*簡單,便于測量和攜帶,價格便宜但準確度較低,適于在流量測量準確度要求不高的場合使用。 

            由于直接時差法、時差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報時速度之差來反映流體的流速的,故又統稱為傳播速度差法。其中頻差法和時差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來的誤差,準確度較高,所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同,傳播速度差撥又分為: Z 法 ( 透過法 ) 、 V 法 ( 反射法 ) 、 X 法 ( 交叉法 ) 等。 

            波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳播方向隨流體流速變化而產生偏移來反映流體流速的,低流速時,靈敏度很低適用性不大. 

            多普勒法是利用聲學多普勒原理,通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來確定流體流量的,適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。 
       
            相關法是利用相關技術測量流量,原理上,此法的測量準確度與流體中的聲速無關,因而與流體溫度,濃度等無關,因而測量準確度高,適用范圍廣。但相關器價格貴,線路比較復雜。在微處理機普及應用后,這個缺點可以克服。 

            噪聲法 ( 聽音法 ) 是利用管道內流體流動時產生的噪聲與流體的流速有關的原理,通過檢測噪聲表示流速或流量值。其方法簡單,設備價格便宜,但準確度低。 

            以上幾種方法各有特點,應根據被測流體性質.流速分布情況、管路安裝地點以及對測量準確度的要求等因素進行選擇。一般說來由于工業生產中工質的溫度常不能。

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