服务热线

18118846266
网站导航
新闻资讯
当前位置:主页 > 新闻资讯 > >

聊一聊超声波流量计的应用

时间:2021-06-26
UltrasonicFlowmeter(UltrasonicFlowmeter)是一种通过检测流体流动时对超声波(超声波脉冲)的作用来测量体积流量的仪器。超声流量计具有以下主要特点:被测流体中不插入任何元件,对流速没有影响,也没有压力损失;可用于任何液体,尤其是高粘度、强腐蚀、非导电等性能的液体,也可用于测量气体的流量;对大直径管道的流量,不会因管径大而增加投资;量程较宽,可达5∶1;输出和流量之间呈线性等。
超声这些独特的优点,超声波流量计发展迅速,已成为常用流量计之一,其应用领域不断扩大,具有相当好的发展前景。
超声波流量计的检测原理包括时差法和多普勒法两种。目前市面上常用的超声波流量计是时差法超声波流量计。多普勒超声波流量计由于对被测介质要求高,有一定的局限性。这两种超声波流量计的检测原理和选择应用分别介绍。
时差法超声流量计的工作原理。
如图1所示,测量安装在管道中的超声波流量计时的示意图可以清楚地显示超声波在传感器探头A和B之间管道中传播的简化几何关系。其中,超声波传播的声道与管道轴之间的角度为β,管径为D。
超声穿过管子就像渡过河流一样,如果管子里没有液体流动,超声就会以同样的速度向两个方向传播。当管路中的流体流速不为零时,沿流动方向顺流传播的超声会加速,逆流传播的超声会变慢。所以相对于没有流体流动的情况,当管路中有流体流动时,顺流传播的时间tD会缩短,逆流传播的时间tU会增加。根据这两个传播时间差,可以计算出管路中的流体流速。那是时差法超声流量计的基本测量原理。
图1时差法超声流量计测量图。
图1中有以下关系:
(1)(1)
(2)(2)
上述式(1)和式(2)联合并解,可得:
(3)(3)
L-超声在还能器之间的传播路径长度,m;
x-管轴平行线上声道长度的投影长度,m;
td,tU-超声顺流传播时间和逆流传播时间,s;
超声在静止流体中的传播速度,m/s;
Vm-流体通过间声道上的平均流速,m/s。
事实上,在公式(3)中计算的流速只是流体速度沿声道传播方向的平均值。用户想知道的是管道截面上的平均流速V。通过Vm计算V,一般会引入一个速度分布校准系数Kc,即可获得:
V=KcVm(4)
公式V-管路横截面平均流速,m/s;
Vm-流体通过间声道上的平均流速,m/s。
速度分布校准系数。
Kc的数值主要取决于流体的雷诺数。如果声道位于通过管轴的平面内,则由式(5)给出Kc的近似值:
(5)(5)
ReD-体内雷诺数;
对于充分发展的紊流,如果声道不在通过管轴的平面内(即倾斜的弦线),Kc系数及其与雷诺数的关系将不同。
多普勒超声流量计的工作原理。
多普勒(效应)法利用声学多普勒原理确定流体流量。多普勒效应是声源与目标相对运动时声波频率的变化。这种频率变化与运动目标与静止发射换能器的相对速度成正比。图2是多普勒流量计测量的示意图。
图2多普勒超声流量计测量示意图。
如图2所示,超声波流量计的传感器探头a和b安装在管道外,其中a为发射探头,b为接收探头。a向流体发出频率为fa的连续超声波,通过照射域内液体中的散射体浮游粒子和气泡散射,散射的超声波产生多普勒频移动fd,探头b接收频率为fb的超声波
(6)(6)
V-散射体运动速度,m/s;
超声在静止流体中的传播速度,m/s;
δ-声道角。
因为液体的声速约为1500m/s,所以被测流速只有每秒几米,也就是说,C远大于V,所以(6)可以简化为:
(7)(7)
多普勒频移fd与散射体流速成正比,即:
(8)(8)
由式(8)可知,
(9)(9)
多普勒超声流量计是根据上述原理在管道中测量流体速度的。

Copyright © 2021 红旗仪表(江苏)有限公司 版权所有  备案号:苏ICP备11081253号-4

地址:江苏省金湖县戴楼工业园区润楼路19号 电话:0517-86809691 手机:18118846266

服务热线

18118846266