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超声波流量计技术概述——多普勒法
2014/12/15 10:25:46
浏览:1671
                                                                           超声波流量计技术概述——多普勒法

                   

  现代测量技术中,随着测量介质的多样化和复杂化,对于测量仪器的精度和可靠性要求越来越高。单一的时差式测量满足不了越来越复杂的工业状况,于是多普勒成为了另一种有效的解决方案。

  多普勒法超声波流量计由转换器、检测器、专用电缆组成,与传播时间法差法不同,是把超声发射器和超声接收器安装在测量管段流动方向的同一位置。 如右图,超声发射器发射出连续波到流体中时,超声波会碰到与流速v同速度的微小浮游物(悬浮物质或微小气泡)而被散射。用超声接收器将此散射后的超声波信号接收下来。由于发射信号频率f1受多普勒效应的影响,此时的接收信号f2的频率会发生变化,具体的公式可由下式表达:

                                                                  f2=f1*c+v*cosβ/(c-v*cosβ)                                           

式中的c为流体中的声速,由于c^2>>v*cosβ^2,上式也转变为:

f2=f1*1+2v*cosβ/c

将发射信号频率和接收信号频率之差作为多普勒频率Δf,则有:

Δf=f2-f1=f1*(2v*cosβ/c)

根据上式,可求得流速v

v=Δf*c/(2cosβ*f1)

就是流速从与多普勒频率Δf成正比求得,再将测量流速v转换成平均流速。为此,需要有流量补偿系数k,把流速v,流量补偿系数k和水流截面积A进行运算,从而求得流量Q

Q=kv*A

具体的k值由管道雷诺数Re的大小决定。(可参考超声波流量计技术概况——时间差法)

  多普勒式超声波流量计存在着它固有的其他流量计没有的优势,故得以发展和广泛推广。它可以有效测量高浊度的流体和连续含有微小气泡的流体,可以测量管径从6mm2000mm,测量范围广,测量的流体速度范围则从几cm/s到约10m/s,可用于大部分原始污水、化工浆液、原油等的测量和处理。

  同时,由于多普勒式超声流量计的测量原理限制,测量的流体必须有约50mg/L以上的浊度,不能测量清洁的流体;但是流体如果混入太多的气泡时,往往会使测量产生不稳定和漏测;还有原理上是以流体中的固体颗粒或者气泡的流速来代替流体流速,他们是随机存在的,传声性能也有差别。这些原因都导致多普勒超声流量计的测量精度略差于时差式,一般等级为2.0级,即2%满量程误差(2%F.S.)。

  现我公司有外夹、在线插入、便携式PX3PX4(带无线手抄器)包括防爆等级Exd BT6的隔爆式多普勒式超声流量计,可供用户选择用于解决不同应用问题。技术的发展离不开应用,顾客的需求就是我们发展的动力,希望我公司和国内工行共同努力,为顾客创造出更好的产品,也于行业中创造更多的价值。

 

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