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時(shí)差法超聲波流量計的原理和設計

作者： 時(shí)間：2013-05-20 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
1 引言

超聲波用于氣體和流體的流速測量有許多優(yōu)點(diǎn)。和傳統的機械式流量?jì)x表、電磁式流量?jì)x表相比它的計量精度高、對管徑的適應性強、非接觸流體、使用方便、易于數字化管理等等。近年來(lái)，由于電子技術(shù)的發(fā)展，電子元氣件的成本大幅度下降，使得超聲波流量?jì)x表的制造成本大大降低，超聲波流量計也開(kāi)始普及起來(lái)。經(jīng)常有讀者回詢(xún)問(wèn)有關(guān)超聲波流量測量方面的問(wèn)題。作為普及，我們將陸續撰寫(xiě)一些專(zhuān)題文章，來(lái)介紹一些相關(guān)知識，以便推廣和普及超聲波流量技術(shù)的普及和提高。本文主要介紹目前最為常用的測量方法：時(shí)差法超聲波流量計的原理和設計。

2 時(shí)差法超聲波流量計的原理

時(shí)差法超聲波流量計（Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作原理如圖1所示。他是利用一對超聲波換能器相向交替（或同時(shí)）收發(fā)超聲波，通過(guò)觀(guān)測超聲波在介質(zhì)中的順溜和逆流傳播時(shí)間差來(lái)間接測量流體的流速，在通過(guò)流速來(lái)計算流量的一種間接測量方法。

佳工機電網(wǎng)
圖1 時(shí)差法超聲波流量測量原理示意圖

圖1中有兩個(gè)超聲波換能器：順流換能器和逆流換能器，兩只換能器分別安裝在流體管線(xiàn)的兩側并相距一定距離，管線(xiàn)的內直徑為D，超聲波行走的路徑長(cháng)度為L(cháng),超聲波順流速度為tu,逆流速度為td,超聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向加角為θ。由于流體流動(dòng)的原因，是超聲波順流傳播L長(cháng)度的距離所用的時(shí)間比逆流傳播所用的時(shí)間短，其時(shí)間差可用下式表示：

佳工機電網(wǎng)

其中：c是超聲波在非流動(dòng)介質(zhì)中的聲速，V是流體介質(zhì)的流動(dòng)速度，tu和td之間的差為：

佳工機電網(wǎng)

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