超聲波流量計(jì)

1、超聲波流量計(jì)原理及應(yīng)用1、概述利用超聲波測(cè)量流速、流量的技術(shù)不僅用于工業(yè)計(jì)量，而且在醫(yī)療、海洋觀測(cè)、河流等 的各種計(jì)量測(cè)試中有著廣泛的應(yīng)用，這里主要說(shuō)明在工業(yè)計(jì)量測(cè)試中使用的超聲波流量計(jì)。超聲流量計(jì)是超聲檢測(cè)技術(shù)的一種運(yùn)用，超聲檢測(cè)是一種無(wú)損檢測(cè)。 超聲波可以穿透電磁波、光波無(wú)法穿透的物體，同時(shí)又能在兩種物質(zhì)（聲阻抗不同的物質(zhì)）交界面上反射，由 于物體內(nèi)部的不均勻性，使超聲波衰減變?nèi)?，從而可分體內(nèi)的裂紋、疏松、氣泡、沙眼、夾 渣、未焊透和脫層等缺陷。所以，檢測(cè)超聲技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。它的突出優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)可靠、 測(cè)定迅速、操作簡(jiǎn)便、便于在現(xiàn)場(chǎng)使用，對(duì)人體無(wú)害，對(duì)系統(tǒng)不改變運(yùn)行狀態(tài)，超聲儀器可 用性好

2、，壽命長(zhǎng)，攜帶方便。在國(guó)外已成功應(yīng)用于船舶、冶金、機(jī)械、石油、化工、食品、 電子、航天、建筑、農(nóng)林、水產(chǎn)及醫(yī)療等領(lǐng)域。原理一般所謂超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理如圖表1所示。測(cè)量原理是多種多樣的，如傳播速度差法一一聲循環(huán)法，時(shí)間差法和多普勒法，這里對(duì)其他方法則只做簡(jiǎn)單的說(shuō)明。從古至今一直在研究利用聲波測(cè)量液體和氣體的流速，但直到二次世界大戰(zhàn)為止沒(méi)有太大的進(jìn)展。戰(zhàn)后爆發(fā)的技術(shù)革新首先在美國(guó)興起，繼相位差法之后，應(yīng)用聲循環(huán)法（兩組型）的馬克森流量計(jì)于 1995年首先作為航空燃料用流量計(jì)得到應(yīng)用。這刺激了利用超聲波測(cè)量 流量、流速技術(shù)的迅速進(jìn)步，如上所述，在很多方面進(jìn)行了研制，結(jié)果出現(xiàn)了時(shí)間差法和射 束位移

3、法等等。以后一段時(shí)期雖然繼續(xù)進(jìn)行了研制，但實(shí)用的計(jì)量測(cè)試儀器并未占有牢固的地位。進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以后，由于 IC （集成電路）技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以使用高性 能、工作非常穩(wěn)定的PLL （鎖相環(huán)路）回路技術(shù)，因此產(chǎn)生了將這種技術(shù)用于流量計(jì)的設(shè)想， 結(jié)果，陸續(xù)出現(xiàn)了作為實(shí)用計(jì)量測(cè)試儀器的超聲波流量計(jì)。而現(xiàn)在，隨著聲循環(huán)法的發(fā)展， 以PLL （鎖相環(huán)路）技術(shù)為基礎(chǔ)的超聲波流量計(jì)在實(shí)際中也得到了應(yīng)用。另一方面，在蘇聯(lián)雖然也廣泛地進(jìn)行了理論研究，論述了基于流速分布的流量修正系數(shù)問(wèn)題，而一般來(lái)說(shuō)，包括西歐各國(guó)在內(nèi)，其研究創(chuàng)新不如美國(guó)進(jìn)行的活躍。日本從二十世紀(jì)五十年代后期開(kāi)始研究用超聲波測(cè)量流量、流速；繼

4、研究相位差法之后又研究了聲循環(huán)法（一組變換型），1964年1月第一臺(tái)實(shí)用的超聲波流量計(jì)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。其后，經(jīng)過(guò)了一些實(shí)流試驗(yàn)，和文丘利流量計(jì)、電磁流量計(jì)等一起大量地應(yīng)用到大流量測(cè)量中。由于使用這種方法可以從管道外側(cè)測(cè)量流量，所以在水利發(fā)電廠中被用來(lái)測(cè)量水輪機(jī)效率，不久，日本全電力會(huì)社也將其作為輕便式流量計(jì)來(lái)使用，并制定了檢測(cè)指南。以后，還進(jìn)行了 采用聲循環(huán)法的超聲波流量計(jì)的研制，也進(jìn)行了明渠河流、風(fēng)速等的測(cè)量。其后不久，使用 PLL （鎖相環(huán)路）技術(shù)的超聲波流量計(jì)成了主要的、大口徑管道用的計(jì)量測(cè)試儀器。到此為止，我們談的主要是傳播速度差法，而另一重要方法是多普勒法。多普勒法最 初是在船舶或艦艇上用

5、來(lái)測(cè)量船速，海底或水中的懸濁物被用做超聲波的漫反射源。這一技術(shù)也在醫(yī)用的血流測(cè)量中得到應(yīng)用，現(xiàn)在被看做是非觀血的、無(wú)侵襲的臨床測(cè)量血液的重要手段。可是，在工業(yè)計(jì)量測(cè)試方面，即使在日本以外的國(guó)家也未得到太多的應(yīng)用，日本也只 是最近才開(kāi)始在下水、排水的流量測(cè)量中使用。但是，如圖 1所示，多普勒法對(duì)流速變化的 靈敏度較其他方法好得多，值得重視。以上概述了用超聲波流量計(jì)測(cè)量流量、流速技術(shù)的發(fā)展情況。超聲波流量計(jì)除了可以 不妨礙流動(dòng)地測(cè)量流速外，只要能傳播超聲波的流體皆可以用此法來(lái)測(cè)量流速，也可以測(cè)量高粘度液體、非導(dǎo)電性液體或者氣體的流速，而且，不管被測(cè)對(duì)象多大，例如河流之類也可 以用此法測(cè)量其流速，因

6、此現(xiàn)在的應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大著。特別是超聲波法可以從厚的金屬管道外側(cè)測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)的液體的流速，它具有不用對(duì)原有管子進(jìn)行任何加工就可實(shí)施流量測(cè)量的特征，而這是其他方法所不具備的，對(duì)于這點(diǎn)下面將做稍微詳細(xì)的說(shuō)明。2、傳播速度差法2.1原理數(shù)十年來(lái)，人們一直試圖用超聲波來(lái)進(jìn)行流量的計(jì)量測(cè)試，而實(shí)用的超聲波流量計(jì)直到十幾年前才算完成了。其主要原因在于：一般情況下測(cè)量的液體流速在每秒數(shù)米以下，而液體中的聲速約1500米/秒，流速帶給聲速的變化量至多不過(guò)IC3數(shù)量級(jí)，在工業(yè)計(jì)量中當(dāng)測(cè)量流速要求精度達(dá) 1%時(shí)，對(duì)聲速的測(cè)量精度要求為10-5到IO-6,過(guò)去的計(jì)量技術(shù)要想長(zhǎng)期保持這樣的高精度是很困難的。但是，

7、如前所述，由于電子測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，克服了上述 的困難，現(xiàn)在已有數(shù)種超聲波流量計(jì)得到了實(shí)用，下面將說(shuō)明一下是怎樣克服這個(gè)困難的。將流體流動(dòng)時(shí)與靜止時(shí)超聲波在流體中傳播的情形進(jìn)行比較，由于流速不同會(huì)使超聲波的傳播速度發(fā)生變化。如圖2所示，取靜止流體中的聲速為C,流體流動(dòng)的速度為 V,當(dāng)聲波的傳播方向與流體流動(dòng)的方向一致（順流方向）時(shí)，其傳播速度為（ C+V）,而聲波傳播 方向與流體流動(dòng)方向相反（逆流方向）時(shí)，其傳播速度為（ C-V）。我們?cè)诰嚯x為 L的兩處 放兩組超聲波發(fā)生器與接收器（T1 , R1和T2 , R2）,當(dāng)T1順?lè)较?、T2逆方向發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波分別到達(dá)接收器 R1和R2所需要的時(shí)

8、間分別為t1和t2,則： TOC o 1-5 h z t1=L/（C+V）（1）t2=L/（C-V）（2）一般情形下，液體中的聲速C在1000米/秒以上，而多數(shù)工業(yè)用的流速V不超過(guò)每秒幾米，即由于 C2V2 ,因此得到：At=t2-t1=2LV/C2（3）因而，如果知道了 L、C,通過(guò)測(cè)量時(shí)間差t就可以求得流速 V。但是，由于這個(gè)時(shí)間 差非常小，因此，早期使用了檢測(cè)靈敏度高的相位差法。所謂相位差法，就是測(cè)量順、逆兩 個(gè)方向接收波的相位差4 ，而時(shí)間差 t和的關(guān)系為：=2 % ftAt （4）這里，ft是超聲波的頻率。由此可知，相位差法和時(shí)間差法的原理可以看做是一樣的。上述方法中的問(wèn)題在于：根據(jù)

9、式（3）,需要明確的知道正確的聲音速度Co 一般而言，液體中的聲速 C是溫度的函數(shù)，例如，水中的聲音速度由于水溫而變的關(guān)系如圖3所示。這種關(guān)系可用下面的數(shù)學(xué)形式來(lái)表示。此式是包含有水溫、含鹽量、水深的一般實(shí)驗(yàn)式：C=1449.2+4.6T-0.055T 2+0.00029T 3+（1.34-0.010T）（S-35）+0.016D式中，C是聲音速度（米/秒）；T是水溫（C） ; S是含鹽量（o）; D是水深（米）。此式的 適用范圍為:0WTW35C； 0WSW 45%。； 0 D 1000 米。-. .、一 2 一由此可知，為了正確測(cè)量流速，需要進(jìn)行聲速修正。在式（3）中，為了消去 C項(xiàng)進(jìn)行了

10、許多努力。例如，可以采用這樣一些手段：當(dāng)OV時(shí)，由式（1）可以得到C= L/t 1；或者由式（1）和式（2）得到C=2L/（t1 +t2）；或者當(dāng)dnV時(shí)，得C2= L2/（t 7 2）等等?？墒?， 若使用聲循環(huán)法，就不需要進(jìn)行這種聲速修正。聲循環(huán)法的原理可用圖 2來(lái)說(shuō)明。首先從發(fā)生器 Ti沿順流方向發(fā)射超聲波脈沖，在接 收器R處接收這個(gè)信號(hào)。再在放大器-1處把此接收信號(hào)進(jìn)行放大，把輸出信號(hào)加到發(fā)生器 重復(fù)的頻率（聲循環(huán)頻率） f1為：f 1= 1/t 1= （ C+V /L（6）其次，在逆方向的 T2-R2也進(jìn)行了同樣的操作，可以得到聲馴化聲循環(huán)頻率f2為：f2= 1/t 2= (C-V)

11、/L從這里可以得到兩個(gè)聲循環(huán)頻率之差，取此差為f,則可得： f=fif2=2V/L(8)由于此式中不含有聲音速度C的項(xiàng)，因此流速的測(cè)量可以與聲音速度無(wú)關(guān)。可是，由于這個(gè) f非常小，為了提高測(cè)量精度尚需進(jìn)一步努力。 2.2相位差法相位差法本質(zhì)上和時(shí)間差法是相同的，兩者的關(guān)系用圖1說(shuō)明，可得：=4 兀 ftDcotV/C2(9)這里，ft為超聲波頻率；D為管道直徑。 由于相位差法和頻率成正比，頻率愈高則測(cè)量的靈敏度也高?？墒菓?yīng)該看到，頻率提高時(shí)，可能測(cè)量得最大流速值也就降低了，因此必須適當(dāng)選取頻率值。 按圖1所示方式使用連續(xù)波時(shí)，有可能產(chǎn)生兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)間的相互干擾，為了避免這點(diǎn)，提出了把一組超聲波

12、發(fā)射接收器進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換的方案，也提出了更簡(jiǎn)單的、不進(jìn)行轉(zhuǎn)換的、同時(shí)進(jìn)行發(fā)射接收的方案。 2.3聲循環(huán)法應(yīng)用聲循環(huán)法的超聲波流量計(jì)其特點(diǎn)在于：可與被測(cè)液體中的聲速無(wú)關(guān)的測(cè)量流速，現(xiàn)在作為大口徑管道用的流量計(jì)已經(jīng)得到了最廣泛的應(yīng)用。 (1) 聲循環(huán)回路用聲循環(huán)法測(cè)量的原理如前所述，是利用構(gòu)成順、逆兩個(gè)方向的聲循環(huán)回路來(lái)進(jìn)行的。 這種場(chǎng)合，脈沖經(jīng)回路一圈的時(shí)間叫做聲循環(huán)周期，其倒數(shù)叫聲循環(huán)頻率。一般而言，這個(gè) 周期t取決于超聲波經(jīng)過(guò)發(fā)射接收器間的距離L所用的傳播時(shí)間，若取聲速C,則t=L/C。若聲循環(huán)頻率為f,則f=C/L ,如果已知L,可以由測(cè)量f而求出聲速C,因此，這是大量用 來(lái)測(cè)量聲速的最正

13、確的方法之一，據(jù)說(shuō)其穩(wěn)定度在十分鐘內(nèi)優(yōu)于107,三個(gè)月內(nèi)優(yōu)于104。二組方式 這種方式是聲循環(huán)法的典型，上文已談到使用這種方法的馬克森流量計(jì)是最早應(yīng)用而有 名的流量?jī)x器。這種流量計(jì)如圖4所示，與密度測(cè)量部件配合起來(lái)可測(cè)量質(zhì)量流量。在此圖中，超聲波發(fā)生器 T1、接收器R、放大器1和電信號(hào)發(fā)射機(jī)1構(gòu)成順?lè)较虻穆曆h(huán)回路，T2、R、放大器2、電信號(hào)發(fā)射機(jī)2構(gòu)成逆方向的聲循環(huán)回路。再以間歇振蕩方式由10兆赫石英振蕩器中發(fā)射超聲波脈沖，對(duì)面的10兆赫石英振蕩器接收這個(gè)信號(hào)。這樣一來(lái)，兩個(gè)回路所產(chǎn)生的聲循環(huán)頻率分別取為fa、fu ,則：(C+Vcos fa= (10L(C-Vcos 0) fu=L 若兩者

14、的差額為 f,則得： 2Vcos0 f = fa-fu= (12)一L這種流量計(jì)的測(cè)量精度優(yōu)于2%測(cè)量范圍是最小流量的 20倍，當(dāng)雷tg數(shù)在 3X104到106之間時(shí)，流速分布對(duì)直線性的影響約為土右。當(dāng)流速小時(shí)，兩個(gè)回路的聲循環(huán)頻率接近， 由于頻率牽引現(xiàn)象，用這種方式不能進(jìn)行流 速測(cè)量。曾經(jīng)考慮的措施之一是使用不同的頻率， 但這樣做的話，要保持兩個(gè)回路的特性相 同是困難的，從而產(chǎn)生精度上的問(wèn)題。為了避免這點(diǎn)，又提出了這樣的流量計(jì)的設(shè)計(jì)方案， 它的結(jié)構(gòu)是：給一回路以固定的延遲，則即使流速為零，差頻也不為零；為了檢測(cè)零點(diǎn)，向同方向發(fā)射超聲波，并交替轉(zhuǎn)換另一回路的超聲波的發(fā)射和接收。一組轉(zhuǎn)換方式保持

15、兩個(gè)聲循環(huán)回路的特性在長(zhǎng)期內(nèi)相同并且避免相鄰兩個(gè)回路間的相互干擾是非常困難的，因此提出了僅用一個(gè)聲循環(huán)回路按時(shí)交替轉(zhuǎn)化的分時(shí)方式的方案。也就是說(shuō)，超聲波的接收、發(fā)射和電信號(hào)的放大、發(fā)射回路（無(wú)線電收發(fā)機(jī)）僅僅是一組，這個(gè)超聲波收發(fā)器的發(fā)射和接收在一定周期內(nèi)交替轉(zhuǎn)換，使超聲波的傳播方向逆轉(zhuǎn)， 分別地把對(duì)應(yīng)的聲循環(huán)頻率用加減運(yùn)算技術(shù)器計(jì)數(shù)，從而得到頻率差。本方式的一例如圖5所示，超聲波收發(fā)器 P1裝在管道的外璧上，使超聲波射束斜著經(jīng)過(guò)液體中傳播，在被測(cè)液體是水的場(chǎng)合， 振蕩器用0.4兆赫或1兆赫的錯(cuò)鈦酸鉛陶瓷（PZT）,并使用超聲波射束入射角為40o的膠木材料作為塑料楔。在這個(gè)楔子和管子的交界面上

16、超聲波射束發(fā)生折射，同時(shí)產(chǎn)生波形變換，在管材為鋼、鑄鐵等鐵系材料時(shí)，產(chǎn)生從縱波到橫波 的變換。這里特意使橫波的理由在于，超聲波在水中的透過(guò)率，橫波比縱波高，而且橫波向 水中的折射角也能取的大寫。向此水中的折射角大約為23o,可以把超聲波收發(fā)器 P2設(shè)置在對(duì)面管璧的一個(gè)位置上，在該位置可以有效地接收從該角度發(fā)射的超聲波。兩個(gè)超聲波收發(fā)器希望制造的完全相同，因而具有相同的特性， 它們既起超聲波發(fā)生器又起超聲波接收器 TOC o 1-5 h z 的作用。交替轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用來(lái)轉(zhuǎn)換超聲波的發(fā)射方向，一定時(shí)間使超聲波沿順流方向發(fā)射，再6所示。6所示。fa、fu,其差取為 f,則:Csin 0 -23-Vsin

17、2 0 f=fa-fu= （-4+）DD式中，V為流速；。為超聲波的行進(jìn)方向和液體流動(dòng)方向的夾角；D為管道內(nèi)徑；。為固定延遲時(shí)間，即：超聲波經(jīng)過(guò)塑料楔、管壁和襯材傳播所需的時(shí)間以及電信號(hào)滯后時(shí)間之和。在式（13）中括號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)包含有聲速 C,而在大口徑管道中，這一項(xiàng)非常小，因此 即使C發(fā)生變化也幾乎不產(chǎn)生測(cè)量誤差。在大口徑管道的情況下 f非常小，因此，為了提高精度，縮短測(cè)量時(shí)間，使用了倍頻 回路（倍率為數(shù)十到數(shù)百倍）。然后，把倍頻的脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)著順逆方向進(jìn)行加減運(yùn)算，其殘 值就是與流速成正比的解。正如后面第2.5節(jié)第（1）項(xiàng)所詳述的，這樣得到的流速值不是普通意義的平均流速， 而是超聲波射束通過(guò)

18、水路中各點(diǎn)的流速的平均值。因此，用超聲波流量計(jì)測(cè)量的流速V和真正的平均流速V之比若命名為流量修正系數(shù)K,則瞬時(shí)流量Q可以用平均流速和水流的橫截面的乘積來(lái)表示：nd2Q=V （14）4k在圖5中，有數(shù)字式儀表求累積流量，有數(shù)模轉(zhuǎn)換回路（D/A轉(zhuǎn)換器）得到瞬時(shí)流量，基本測(cè)量方式是數(shù)字式。典型的大口徑管道用的超聲波流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表2所示。然而,在這個(gè)表中有些附屬電路并沒(méi)有表示出來(lái)，例如：為了把由于流動(dòng)的紊亂而造成的測(cè)量值的離散度搞得平滑，具有數(shù)字式的對(duì)測(cè)量值偏差進(jìn)行平均化的回路；為了模擬，有阻尼常數(shù)交表2大口徑管道用超聲波流量計(jì)（聲循環(huán)法）規(guī)格之一例被測(cè)流體種類原水、凈水、工業(yè)用水、海水溫度0-

19、40C混濁度5000度以下被測(cè)管道材質(zhì)鋼、鑄鐵、延性鑄鐵（水流管道）口徑300-5000mm內(nèi)表向不管有無(wú)襯里都可測(cè)量流速0-1m/s (最小間隔）以上測(cè)量精度滿刻度為1m/s的場(chǎng)合（對(duì)于滿刻度）大口徑為1.0%,中口徑為 1.5%主機(jī)電源電壓100, 110,200,220V ac0%,50/60Hz中的任種。消耗功率100VA測(cè)量周期0.24S同軸電纜RC12/U,PE 鎧裝， 500m替變換器，還有為了消除由于水中的氣泡、異物而造成的超聲波射束的遮斷和電噪聲而附屬的數(shù)字式處理回路等等。再者，除了有對(duì)各部分機(jī)能進(jìn)行檢查的檢測(cè)器外，還附屬有顯示動(dòng)作異常的警報(bào)燈以便于進(jìn)行維修檢查。此外，作為附

20、加機(jī)能，也可以附加兩方向（順、逆）測(cè)量、兩測(cè)線（直徑）交替變換、 兩量程交替變換、數(shù)字輸出（二一十進(jìn)制編碼法四位）等。2.4時(shí)間差法用時(shí)間差法測(cè)量流速、 流量，在初期是用模擬技術(shù)進(jìn)行的。其典型例子是在進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用脈沖傳播時(shí)間法測(cè)量流經(jīng)血管內(nèi)的血液流速。在這種實(shí)驗(yàn)里，把兩個(gè)傳感器和血管相接，使用3兆赫的小型鈦酸銀陶瓷振蕩器用高速交替變換的一組轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行超聲波的收 發(fā)，在測(cè)量1厘米/秒以下到1米/秒以上的流速時(shí)線性很好。 測(cè)量范圍的界限取決于漂移和 噪聲，據(jù)報(bào)道四小時(shí)以內(nèi)在 0.5厘米/秒以下。近年來(lái)，由于數(shù)字式技術(shù)的進(jìn)步可以精密測(cè) 量微小時(shí)間，因此，在順、逆兩方向同時(shí)發(fā)射脈沖，把這些接收

21、波前沿的時(shí)間差用數(shù)字方式 進(jìn)行測(cè)量等的文獻(xiàn)發(fā)表了，并以實(shí)用化為目標(biāo)進(jìn)行了種種試驗(yàn)。（1）相位同步回路（鎖相環(huán)路 PLL）時(shí)間差法在工業(yè)計(jì)量中得到實(shí)用卻是最近的事，其原動(dòng)力之一在于相位同步回路 （鎖相環(huán)路一一PLL）技術(shù)的進(jìn)步。相位同步回路是一種自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)， 電壓控制振蕩器（VCO 的振蕩頻率隨著輸入信號(hào)的頻率或其平均值一致地變化。這種鎖相環(huán)路技術(shù)雖然早在1930年已為人們所知道，但線路復(fù)雜、成本高等原因，只能用在特殊的測(cè)量器具和通訊設(shè)備上。（2）用鎖相環(huán)路（PLL）的時(shí)間差法由于最近IC （集成電路）技術(shù)的發(fā)展有可能普遍使用PLL （鎖相環(huán)路），使用這種技術(shù)的超聲波流量計(jì)如圖 7所示。V

22、CO(1)分頻相位差檢出接收同 步 轉(zhuǎn)換器分頻相位差檢出接收VCO(1)分頻相位差檢出接收同 步 轉(zhuǎn)換器分頻相位差檢出接收在這個(gè)例子里，把一組 1.2兆赫的壓電躍變（PZT）振蕩器放在管壁上進(jìn)行流量測(cè)量， 據(jù)報(bào)道，在100倍以上的測(cè)量范圍內(nèi)得到高精度，測(cè)量回路如圖所示用了兩組PLL （鎖相回路），一個(gè)回路沿順?lè)较?、另一回路沿逆方向發(fā)射超聲波，把P1,P2兩個(gè)探測(cè)器的收發(fā)交替進(jìn)行轉(zhuǎn)換。測(cè)量相位差，是指測(cè)量VCO（電壓控制振蕩器）的振蕩頻率分頻為N分之一的信號(hào)和接收信號(hào)之間的相位差（時(shí)間差）。這個(gè)接收信號(hào)是把分頻信號(hào)和同期發(fā)射的信號(hào)接收下來(lái)的信號(hào)，超聲波在液體中的傳播時(shí)間比發(fā)射時(shí)間滯后。因?yàn)轫?、逆兩個(gè)回路都是鎖相環(huán)路，因此，在鎖定相位的場(chǎng)合，電壓控制振蕩器（VCO （1）以N/T1的頻率進(jìn)行振蕩（其中的T1是超聲波從P1到P2的傳播時(shí)間），電壓控制振蕩器（V