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超聲波流量計的測流原理及其應用
作者：
時(shí)間：2013-05-18
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1引言
近幾年來(lái)，隨著(zhù)電子技術(shù)、數字技術(shù)和聲楔材料等技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快?；诓煌?，適用于不同場(chǎng)合的各種形式的超聲波流量計已相繼出現，其應用領(lǐng)域涉及到工農業(yè)、水利、水電等部門(mén)，正日趨成為測流工作的首選工具。
2超聲波流量計的測量原理
超聲波流量計常用的測量方法為傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法又包括直接時(shí)差法、相差法和頻差法。其基本原理都是測量超聲波脈沖順水流和逆水流時(shí)速度之差來(lái)反映流體的流速，從而測出流量；多普勒法的基本原理則是應用聲波中的多普勒效應測得順水流和逆水流的頻差來(lái)反映流體的流速從而得出流量。
2.1時(shí)差法測量原理
時(shí)差法測量流體流量的原理如圖1所示。它利用聲波在流體中傳播時(shí)因流體流動(dòng)方向不同而傳播速度不同的特點(diǎn),測量它的順流傳播時(shí)間t1和逆流傳播時(shí)間t2的差值,從而計算流體流動(dòng)的速度和流量。 
圖1超聲波流量計測流原理圖
設靜止流體中聲速為c，流體流動(dòng)速度為v，把一組換能器P1、P2與管渠軸線(xiàn)安裝成θ角，換能器的距離為L(cháng)。從P1到P2順流發(fā)射時(shí)，聲波傳播時(shí)間t1為： 
從P2到P1逆流發(fā)射時(shí)，聲波的傳播時(shí)間t2為： 
一般c>>v，則時(shí)差為： 
單聲道測試系統只適用于小型渠道水位和流速變化不大的場(chǎng)合。大型渠道水面寬、水深大，其流速縱橫變化也較大，須采用多聲道超聲波測流才能獲得準確的流量值，見(jiàn)圖2。應用公式(5)、(6)可測得流量Q。
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