日本oval超聲波流量計(jì)原理

發(fā)布日期：2021-03-18      瀏覽次數(shù)：1368

日本oval超聲波流量計(jì)原理

1，什么是超聲波？

超聲波是人耳無(wú)法聽(tīng)到的高頻聲波，通常定義為20 kHz或更高的聲振動(dòng)。簡(jiǎn)而言之，它是一種高頻聲音。自然界中有許多利用超聲波的動(dòng)物。其中，z著ming的是蝙蝠和海豚。蝙蝠尤其是夜行性的，必須飛過(guò)無(wú)光的洞穴或在黑暗中識(shí)別外來(lái)敵人。因此，蝙蝠區(qū)分它們自身產(chǎn)生的超聲波的反射波，以識(shí)別它們的伴侶并確認(rèn)物體的位置。

 

2。為什么要超聲波

由于超聲波是聲振動(dòng)，因此它們需要傳輸諸如氣體，液體或固體之類(lèi)的介質(zhì)。因此，它與甚至在真空中傳播的無(wú)線(xiàn)電波（電磁波）*不同。與無(wú)線(xiàn)電波相比，超聲波具有較慢的傳播速度（超聲波傳播的速度）和較短的波長(zhǎng)，因此此特性用于測(cè)距儀，厚度計(jì)，醫(yī)療診斷設(shè)備和此處介紹的流量計(jì)。用于。那么為什么傳播速度會(huì)很慢呢？這很容易。因?yàn)椋?ldquo;無(wú)線(xiàn)電波太快了，無(wú)法使用”。

考慮到空氣，超聲波的傳播速度約為340 m / s，而無(wú)線(xiàn)電波的傳播速度約為300,000,000 m / s（300,000 km / s）。無(wú)線(xiàn)電波比超聲波快約880,000倍。如果您行駛相同的距離，則更快意味著更少的時(shí)間。*，您可以通過(guò)看“雷聲”來(lái)理解這一點(diǎn)。閃爍后，一段時(shí)間后您會(huì)聽(tīng)到黎明。由于光的傳播速度與無(wú)線(xiàn)電波的傳播速度相同，因此光與聲之間的時(shí)間差就是無(wú)線(xiàn)電波與聲波之間的速度差。

例如，假設(shè)將傳感器以45度角放置在直徑為50 mm的管道上，如上圖所示，并測(cè)量每個(gè)傳感器傳播的時(shí)間。由于傳感器之間的距離約為71 mm，因此超聲波約為0.2 ms（毫秒），而無(wú)線(xiàn)電波約為0.2 ns（納秒）。實(shí)際上，關(guān)鍵是要能夠識(shí)別出非常短的0.2 ns無(wú)線(xiàn)電波時(shí)間差，但這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。即使可以識(shí)別，其準(zhǔn)確性也極低。
因此，超聲波適用于短距離測(cè)量，例如測(cè)距儀，測(cè)厚儀，流量計(jì)和醫(yī)療診斷程序。另一方面，如果物體很大并且很遠(yuǎn)（例如，距離30 km的物體），則無(wú)線(xiàn)電波適合實(shí)際使用。因此，無(wú)線(xiàn)電波被用于雷達(dá)，廣播和通信。

 

3。超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理

超聲波流量計(jì)有幾種方法，例如傳播時(shí)間差法，傳播時(shí)間倒數(shù)差法，環(huán)繞法和多普勒法。每種都有其自己的特性，但將解釋z常用的傳播時(shí)間倒數(shù)差分法（頻率差分法）。

 

換能器（超聲波傳感器）在管道中的預(yù)定位置放置，以交替發(fā)送和接收超聲波。在無(wú)流量的情況下，超聲波從上游側(cè)A向下游側(cè)B傳播的時(shí)間T _ab與超聲波從B側(cè)向A傳播的時(shí)間T _ba相等，得到下式。

　　　　
在此，L是超聲波的傳播距離（即，換能器之間的距離），C是聲速。

當(dāng)有水流時(shí)，從A到B的超聲波沿水流的前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)，這是順風(fēng)。因此，它的傳播比沒(méi)有流量時(shí)傳播得更快。相反，當(dāng)它從B傳輸?shù)紸時(shí)，由于它與流動(dòng)相反，因此成為順風(fēng)，并且比沒(méi)有流動(dòng)時(shí)要慢。將其表示為方程式，
　　　　 

其中V是流速，而φ是管軸與超聲傳播軸之間的角度。
根據(jù)該關(guān)系，當(dāng)取各傳播時(shí)間的倒數(shù)（頻率差）時(shí)，通過(guò)

　　　　 
　　　　 

從上述方程式中除去上述方程式的聲波項(xiàng)，從而z終獲得氣體流速，溫度和壓力，從而獲得流速V。即使聲速由于諸如波動(dòng)之類(lèi)的原因而發(fā)生變化，也可以進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量，因?yàn)樗粫?huì)影響流速的計(jì)算。從這里開(kāi)始，可以通過(guò)將上述流速乘以管截面積A以獲得

　　　
流速來(lái)獲得體積流速。

 

5，超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)（摘要）

超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

　　1。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件
　　。超大射程能力
　　3。無(wú)壓力損失
　　4。可以進(jìn)行正向和反向測(cè)量
　　5。與渦街流量計(jì)相比，制造大直徑更容易

。另外，在超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理中必須注意以下幾點(diǎn)。（分為氣體和液體）

　　<氣體和液體的通用名稱(chēng)>
　　　　1。受流速分布的影響（需要一些上游直管或整流器）
　　　　2。與Koriori流量計(jì)相似，檢測(cè)量是模擬量，因此存在分辨率問(wèn)題
　　　　　?。◤牧懔髁块_(kāi)始的“可測(cè)量”變?yōu)?ldquo;精度差”）
　　<對(duì)于氣體>
　　　　1。由于超聲噪聲，減壓閥和節(jié)流閥不能安裝在附近
　　　　。不能用于有大量灰塵，薄霧等的管道上。
　　<對(duì)于液體>
　　　　1。無(wú)法測(cè)量是否混入了會(huì)散射超聲波（例如氣泡）的東西。