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超声波流量计的测量原理

编辑:上海巨贯工业自动化设备有限公司时间:2022-06-15

  根据信号测试原理,超声波流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤波法和噪声法。

  1.时差法

  测量正反向传播时传播速度不同造成的时差,计算被测流体的速度。它采用两个声波发射器(SA和SB)和两个声波接收器(RA和RB)。同一声源的两组声波分别在SA和RA之间以及SB和RB之间传播。它们沿管道安装,与管道成θ角(一般θ=45°)。由于向下游传播的声波被流体加速,向上游传播的声波被拖延,两者之间的时间差与流量成正比。还可以通过发送正弦信号来测量两组声波之间的相移,或者发送频率信号来测量频率差来测量流量。

  2.相位差法

  测量前后传播过程中时差引起的相位差的计算速度。它的发射器沿着垂直于管道的轴线发送声波。由于流体流动的作用,声波束向下游偏移一段距离。距离与流速成正比。

  3.频差法

  测量声环前后传播时的频差。当超声波在非均匀流体中传播时,声波会发生散射。当发射器和流体之间存在相对运动时,发射的声信号和被流体散射后接收到的信号之间会发生多普勒频移。多普勒频移与流体速度成正比。

  被测流体的区域位于发射光束和接收散射光束的交点处。要求光束很窄,这样两束光束之间的角度θ就不会受到光束宽度的影响。也可以只使用一个转换器作为发射器和接收器,这称为单通道类型。在单通道多普勒血液流量计中,发射器每隔一段时间发送声脉冲信号,并在两个声脉冲之间的间隔期间接收从血管壁和血管中的红细胞反射的声脉冲信号。控制电路选择给定距离的红细胞反射信号,比较后得到多普勒频移,该频移与血流速度成正比。当血管的横截面已知时,可以获得血流量。

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