都卜勒超聲流量計

都卜勒超聲流量計

都卜勒超聲流量計是利用都卜勒效應測量的一種測流裝置。現今,它已是一種測量工業用水、污水流量的重要儀表,實際套用有攜帶型、固定式。超聲換能器有接觸式和非接觸式。測量管徑12~5000mm,準確度在±1%~±5%。雖然比不上時差法,但是其儀表價格相對要低。

原理,組成,特點,注意事項,

原理

都卜勒超聲流量計的工作原理如圖所示。發射換能器t發射一定頻率的超音波到流動液體內的氣泡和固體顆粒上產生散射波,散射波被接收換能器r所接收,其頻率變化與粒子(或氣泡)的移動速度成正比(由於換能器具有一定的的指向性,所以接收的散射信號基本上是從管道中心附近發射來的)。都卜勒頻移d和流速的關係如下式所示:

組成

都卜勒超聲流量計,它由超聲流量換能器和控制器組成。下圖所示是整機方框圖。  雙頻都卜勒流量計是新出現的產品,其控制器使換能器間斷地短時間產生兩個不同頻率的連續波聲信號。所產生的都卜勒信號與原頻率會有固定的頻差,噪聲則沒有。將兩個都卜勒信號重疊、提升,經信息處理後,獲得都卜勒頻移?d,計算出來流速或流量。這種新型都卜勒流量計能抗噪聲,並使測量準確度明顯提高。

特點

都卜勒超聲流量計要求流體內有足夠大的散射體連續存在。通常散射體的速度與流體的速度有明顯的偏差(滑差),要求流體的流速必須遠遠大於粒子產生沉澱的臨界速度。而且測到的速度為散射體相遇點的速度,所以速度測量值對流速分布和流態的依賴性很大,即要求直管段很長(20倍管徑以上)。所以,這種方法的使用具有一定的局限性。  除上述的特點外,還有其自身的優點。  1 沒有零點漂移。由於?d正比於,在流體靜止時,不產生都卜勒頻移。因此,控制器顯示單元不出現零點漂移。  2 不受聲信號幅度變化影響。聲信號在流體中傳播時會衰減,受擾動而起伏。儘管幅度變化,但發射和接收頻率卻不受影響。雙頻率都卜勒法更具有抗噪聲干擾的能力。  3 分辨力好。由於發射頻率?t選擇較高,對於所測流速可以得到較高的?d,因此分辨力較好。 測量與流體聲速無關。

注意事項

1.液體中微粒子濃度。由於都卜勒法是得用氣泡和微粒子所反射的聲信號工作的,因此若流體中不含有氣泡和微粒子,則不能工作。以含有最低限度懸浮粒子30% 以上的流體作為測量對象。  2.保證直管段長度,安裝部位要合理。為了保障管內液體流速分布較好(多數情況為紊流狀態),消除不均勻狀態,直管段長度上游至少為15d,下游為5d以上,管內流場狀態決定補償係數,否則加大誤差。  3.換能器不應安裝在下列位置:管道未充滿;液體向下流動;離彎頭太近;管內有沉澱物堆積。在水平布置管線上,換能器不要安裝在管道的上側或下側。  4.聲耦合要好。對於非侵入式換能器安裝部位的管壁面應較好、平坦、光滑,定位要相對準確。超聲換能器與管壁之間的聲耦合(聲接觸)是通過油脂完成。油脂可以是矽油、矽脂、丹士林、機油等。耦合層不能侵入空氣、固體物。  5.管內徑應精確測量。

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