傳感器 流量檢測(cè)

1、第5章 流量檢測(cè)第五章 流量檢測(cè)n在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究試驗(yàn)中，流量都是一個(gè)很重要的參數(shù)。例如，在石油化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)和控制中，為了有效地操作、控制和監(jiān)測(cè)，需要檢測(cè)各種流體的流量。n流量檢測(cè)儀表是發(fā)展生產(chǎn)、節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具。5.1 流量的檢測(cè)方法n流量：是流體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道或設(shè)備某橫截面處的數(shù)量。n體積流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體體積，用QV表示，單位為m3/s。vAQv5.1 流量的檢測(cè)方法n質(zhì)量流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體質(zhì)量，用Qm表示，單位為kg/s。n累積流量一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值vAQQvmdtQmtm0dtQVtv05.1 流

2、量的檢測(cè)方法u流量測(cè)量方法：（1）速度式流量測(cè)量方法直接測(cè)出管道內(nèi)流體的流速，以此作為流量測(cè)量的依據(jù)。（2）容積式流量測(cè)量方法通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)流量?jī)x表排出的流體的固定容積的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）通過(guò)直接或間接的方法測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道截面的流體質(zhì)量數(shù)。5.1 流量的檢測(cè)方法n工業(yè)上常用的流量計(jì)，按其測(cè)量原理分為以下四類(lèi)：1. 差壓式流量計(jì)：主要利用管內(nèi)流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關(guān)系。屬于這類(lèi)流量計(jì)的有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置等。5.1 流量的檢測(cè)方法2. 容積式流量計(jì)：主要利用流體連續(xù)通過(guò)一定容積之后進(jìn)行流量累積的原理。屬于這類(lèi)流量計(jì)的有橢圓齒輪流量計(jì)和腰輪流量計(jì)。5.1

3、流量的檢測(cè)方法3. 速度式流量計(jì)：主要利用管內(nèi)流體的速度來(lái)推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速成正比。屬于這類(lèi)流量計(jì)的有葉輪式水表和渦輪式流量計(jì)等。4. 其它類(lèi)型流量計(jì)：如基于電磁感應(yīng)原理的電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。5.2 差壓式流量計(jì)n差壓式流量計(jì)基于流體在通過(guò)設(shè)置于流通管道上的流動(dòng)阻力件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的確定關(guān)系，通過(guò)測(cè)量差壓值求得流體流量。5.2.1 節(jié)流裝置的工作原理n當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流體將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。n流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來(lái)衡量流量的大小。n基礎(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守

4、恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。5.2.1 節(jié)流裝置的工作原理連續(xù)性方程：n任取一管段，設(shè)截面、截面處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為A1、 、 和A2、 、 。 11v22v222111AvAv5.2.1 節(jié)流裝置的工作原理伯努利方程：n當(dāng)理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動(dòng)時(shí)，對(duì)于管道中任意兩個(gè)截面和有如下圖所示：2vh1h21v1p2p5.2.1 節(jié)流裝置的工作原理勢(shì)能mgh1mgh2動(dòng)能1/2mv121/2mv22壓力能mp1/1mp2/2221122121222vpvpghgh5.2.2 流量方程5.2.2 流量方程n由于流束在節(jié)流裝置后的最小收縮面積S2，實(shí)際上很難

5、確切地知道它的數(shù)值，因此用節(jié)流裝置開(kāi)孔的截面積S0來(lái)表示。20SS其中稱(chēng)為流束的收縮系數(shù)，其大小與節(jié)流裝置的類(lèi)型有關(guān)。01221SvvmvS5.2.2 流量方程n設(shè)被測(cè)流體為不可壓縮的理想流體（液體），根據(jù)伯努利方程，對(duì)截面II、處沿管中心的流體有以下能量關(guān)系： 2211221222PvPv2122121222vvPP5.2.2 流量方程合并上列等式，可得：2122212()1vppm流過(guò)截面IIII的體積流量為：0222012220122()12()vSQv SvSppmSpp5.2.2 流量方程流過(guò)截面IIII的質(zhì)量流量為：0122 ()mvQQSpp流量公式中的流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形

6、式、取壓方式、節(jié)流裝置開(kāi)孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)，是一個(gè)用實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，值可直接從有關(guān)手冊(cè)中查出。5.2.3 流量系數(shù)的確定 流量公式中的流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開(kāi)孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)，是一個(gè)用實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，值可直接從有關(guān)手冊(cè)中查出。5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置n節(jié)流裝置安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，進(jìn)而引起流體靜壓變化。n常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴、孔板。5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 文丘利管孔板 噴嘴5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)孔板：n標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同

7、心圓形開(kāi)孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形。n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，價(jià)格便宜 n缺點(diǎn)：壓力損失較大，測(cè)量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測(cè)量大管徑高溫高壓介質(zhì)時(shí)，孔板易變形。5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)噴嘴n標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長(zhǎng)徑噴嘴兩種型式。 5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置ISA1932噴嘴5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 長(zhǎng)徑噴嘴5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置文丘利管文丘利管n文丘里管有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘利管與文丘利噴嘴。n優(yōu)點(diǎn)：壓力損失最低，有較

8、高的測(cè)量精度，對(duì)流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測(cè)量，在大管徑流量測(cè)量方面應(yīng)用的較多。n缺點(diǎn)：尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場(chǎng)合。5.2.5 取壓方式n差壓式流量計(jì)是通過(guò)測(cè)量節(jié)流件前后壓力差p來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，而壓力差 p的值與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。節(jié)流裝置的取壓方式有以下5種，各種取壓方式及取壓孔位置如圖所示。5.2.5 取壓方式5.2.5 取壓方式1. 理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因 值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。如圖中的11位置。5.2.5 取壓方

9、式2. 角接取壓: 上下游取壓管位于孔板(或噴嘴)的前后端面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖中2-2位置。3. 法蘭取壓：取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.40.8mm（1inch)。取壓孔開(kāi)在孔板上下游側(cè)的法蘭上如圖中3-3位置。5.2.5 取壓方式4. 徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5D。如圖的4-4位置。5. 管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8D。如圖中的5-5位置。該方法使用很少。5.2.5 取壓方式n目前廣泛采用的

10、是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測(cè)量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。 5.2.6 差壓計(jì)n差壓計(jì)與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計(jì)。差壓計(jì)經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接受被測(cè)流體流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的差壓信號(hào)，并根據(jù)生產(chǎn)的要求，以不同信號(hào)形式把差壓信號(hào)傳遞給顯示儀表，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量參數(shù)的顯示、記錄和自動(dòng)控制。5.2.6 差壓計(jì)n差壓計(jì)的種類(lèi)很多，凡可測(cè)量差壓的儀表均可作為節(jié)流式流量計(jì)中的差壓計(jì)使用。目前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采用差壓變送器。n它們可將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.02-0.1 MPa的氣壓信號(hào)和4-20mA的直流電

11、流信號(hào)。5.3 容積式流量計(jì)n工作原理：在一定容積的空間里充滿(mǎn)的液體，隨流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)元件的移動(dòng)而被送出出口，測(cè)量這種送出流體的次數(shù)就可以求出通過(guò)流量計(jì)的流體體積。n優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，被測(cè)流體粘度影響小，不要求前后直管段。n缺點(diǎn)：對(duì)介質(zhì)的清潔度要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過(guò)流量計(jì)。5.3.1 橢圓齒輪流量計(jì)5.3.1 橢圓齒輪流量計(jì)n每轉(zhuǎn)一周，四個(gè)相同月牙形腔（測(cè)量室）被形成、被封閉、被傳送、被卸出。兩個(gè)齒輪共送出4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積的流體。n粘度愈大的介質(zhì)，從齒輪和計(jì)量空間隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此被測(cè)介質(zhì)的粘度愈大，對(duì)測(cè)量愈有利。 5.3.2 腰輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)5.3.2 腰輪流量計(jì)n

12、腰輪流量計(jì)又稱(chēng)羅茨流量計(jì)，其工作原理與橢圓齒輪流量計(jì)相同。腰輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)子是一對(duì)不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來(lái)完成驅(qū)動(dòng)。5.3.3 刮板式流量計(jì) 刮板式流量計(jì)5.3.3 刮板式流量計(jì)n轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每當(dāng)相鄰兩刮板進(jìn)入計(jì)量區(qū)時(shí)均伸出至殼體內(nèi)壁且只隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動(dòng)，形成具有固定容積的測(cè)量室，當(dāng)離開(kāi)計(jì)量區(qū)時(shí)，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出，同時(shí)后一刮板又與其另一相鄰刮板形成測(cè)量室。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，排出4份固定體積的流體，由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)就可以求得被測(cè)流體的流量。5.4 速度式流量計(jì)5.4.1 葉輪式流量計(jì)5.4.2 渦輪式流量計(jì)工作原理：n在一定范

13、圍內(nèi)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比，通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪轉(zhuǎn)速變成電脈沖信號(hào)，以推導(dǎo)出被測(cè)流體的瞬時(shí)流量和累積流量。5.4.2 渦輪式流量計(jì)5.4.2 渦輪式流量計(jì)n優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好；量程范圍寬，刻度線性；耐高壓，壓力損失；對(duì)流量變化反應(yīng)迅速，可測(cè)脈動(dòng)流量；抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)便于遠(yuǎn)傳及與計(jì)算機(jī)相連。n缺點(diǎn)：制造困難，成本高。n使用場(chǎng)合：通常渦輪流量計(jì)主要用于量精度要求高、流量變化快的場(chǎng)合，還用作標(biāo)定其他流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。5.5 振動(dòng)式流量計(jì)n流體振動(dòng)流量計(jì)是上世紀(jì)60年代末期發(fā)展起來(lái)的一種較新的流量測(cè)量技術(shù)。它具有如下一些特點(diǎn)：可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào)；被測(cè)流體本身

14、就是振動(dòng)體，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；所以，該測(cè)量方法越來(lái)越受到人們的重視。5.5.1 旋渦流量計(jì)n旋渦流量計(jì)又稱(chēng)渦街流量計(jì)，其測(cè)量方法基于流體力學(xué)中的卡門(mén)渦街原理。n把一個(gè)旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流線型對(duì)稱(chēng)物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過(guò)旋渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列就稱(chēng)為卡門(mén)渦街。 5.5.1 旋渦流量計(jì)5.5.1 旋渦流量計(jì)n由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮.卡門(mén)對(duì)渦列的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，于1911年得到結(jié)論：只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L

15、之比滿(mǎn)足：n時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的。0.281HL5.5.1 旋渦流量計(jì)n流體流過(guò)圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：n其中St是與雷諾數(shù)有關(guān)的無(wú)量綱數(shù)，稱(chēng)為斯特羅哈數(shù)。n則體積流量為：0.21tvvfSdd21()4vQAvDDd v5.5.1 旋渦流量計(jì)n旋渦頻率的檢測(cè)5.5.1 旋渦流量計(jì)n當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過(guò)隔板中央部分的小孔，流過(guò)鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。5.5.1 旋渦流量計(jì)n如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過(guò)鉑電阻絲時(shí)，就會(huì)帶走熱量，改

16、變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過(guò)鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，可由檢測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。5.5.1 旋渦流量計(jì)n優(yōu)點(diǎn)：渦街流量計(jì)測(cè)量精度較高；量程比寬；使用壽命長(zhǎng)，壓力損失小，安裝與維護(hù)比較方便；測(cè)量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響，用水或空氣標(biāo)定后的流量計(jì)無(wú)須校正即可用于其它介質(zhì)的測(cè)量；易與數(shù)字儀表或計(jì)算機(jī)接口，對(duì)氣體、液體和蒸汽介質(zhì)均適用。5.5.1 旋渦流量計(jì)n缺點(diǎn)：流體流速分布情況和脈動(dòng)情況將影響測(cè)量準(zhǔn)確度，因此適用于紊流

17、流速分布變化小的情況，并要求流量計(jì)前后有足夠長(zhǎng)的直管段。 5.6 電磁流量計(jì)n電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。5.6 電磁流量計(jì)n在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。則體積流量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比：EBDv244vDDEQvB5.6 電磁流量計(jì)5.6 電磁流量計(jì)n優(yōu)點(diǎn)：壓力損失小，適用于含有顆粒、懸浮物等流體的流量測(cè)量；可以用來(lái)測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的流量；流量測(cè)量范圍大；流量計(jì)的管徑

18、小到1mm，大到2m以上；測(cè)量精度為0.5-1.5級(jí)；電磁流量計(jì)的輸出與流量呈線性關(guān)系；反應(yīng)迅速，可以測(cè)量脈動(dòng)流量。n缺點(diǎn)：被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電的液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測(cè)量；流速測(cè)量下限有一定限度；工作壓力受到限制。結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本較高。5.7 超聲流量計(jì)超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)：n可作非接觸測(cè)量；無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)額外壓力損失；適用于大型圓形管道和矩形管道；多普勒超聲流量計(jì)可測(cè)量固體含量較多或含有氣泡的液體；超聲流量計(jì)可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，在無(wú)阻撓流量測(cè)量方面是對(duì)電磁流量計(jì)的一種補(bǔ)充。5.7.1 時(shí)間差法測(cè)量流量n時(shí)間差法的基本原理為：測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過(guò)程中的速度之

19、差來(lái)得到被測(cè)流體的流速。5.7.1 時(shí)間差法測(cè)量流量n在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和F2以及兩個(gè)接收換能器J1和J2，F(xiàn)1J1和F2J2與管道軸線夾角為a，管徑為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由F1到J1超聲波傳播速度為： F2到J2超聲波傳播速度為：1cosccu2cosccu5.7.1 時(shí)間差法測(cè)量流量n如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，其順流傳播時(shí)間為：n而逆流傳播的時(shí)間為：1/sincosDtcu2/sincosDtcu5.7.1 時(shí)間差法測(cè)量流量2122221222222cotcos2cot2cottan42cot8vDutttcuucDutttcctuDDctQAu

20、DctD 5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量一、頻差法n頻差法法是通過(guò)測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射。5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量n對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為：1cos/sincufD21cos2 cossin/sincuuffDD5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量213sin2sin24sin2vfffuDD fufQuSD 5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量二、多普勒法n多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的。多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的

21、變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量多普勒效應(yīng)：n對(duì)于多普勒效應(yīng)中聲源頻率與接受者感受到的頻率之間的關(guān)系，要分三種情況考慮：1. 波源靜止，觀測(cè)者相對(duì)于媒質(zhì)以u(píng)向波源運(yùn)動(dòng)，則頻率為：/cucucuffcfc5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量2. 觀測(cè)者靜止，波源相對(duì)于媒質(zhì)以u(píng)向觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)3. 波源相對(duì)于媒質(zhì)以u(píng)1向觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)觀測(cè)者相對(duì)于媒質(zhì)以u(píng)2向波源運(yùn)動(dòng)。 ()ccffcu Tcu21cuffcu5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量n圖是超聲多普勒流量計(jì)示意圖。超聲換能器安裝在管外。從發(fā)射晶體T發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)著顆?；驓馀?，再

22、反射回來(lái)由接收晶體R接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒(méi)有速度梯度，以及粒子是均勻分布的。5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量n超聲換能器A向流體發(fā)出頻率為f1的超聲波，到達(dá)反射體時(shí)的頻率f1為n經(jīng)照射域內(nèi)液體中反射體反射的超聲波產(chǎn)生多普勒頻移，接收換能器B收到頻率為f2的超聲波，其值為：11coscuffc211coscosccufffcucu5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量2111112 coscos2 cos2cos2cosvuffffcucuuffccfufScQuSff 5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：n流體中不插入任何元件，對(duì)流速無(wú)影響，也沒(méi)有壓力損失；n能用于任何液體，也能測(cè)量氣體的流量；n非接觸式儀表，適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量；n量程比較寬；n輸出與流量之間呈線性。5.7.2 多普勒頻移法測(cè)量流量缺點(diǎn)：n只能用于測(cè)量200以下的流體；n結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。5.8 質(zhì)量流量的測(cè)量問(wèn)題引出：為什么需要質(zhì)量流量計(jì)?1. 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲(chǔ)存、經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積；2. 在測(cè)量工作中，常需將測(cè)出的體積流量，乘以密度換算成質(zhì)量流量，設(shè)備復(fù)雜，測(cè)量耗時(shí)；3. 密度隨溫度、壓力而變化，在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達(dá)到測(cè)量的目的