傳感器原理與技術(shù)課件：超聲波流量計(jì)

Ultrasonicflowmeter同學(xué)們，本節(jié)課我們學(xué)習(xí)超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)流量及流速檢測(cè)超聲流量計(jì)超聲流量計(jì)是一種新型流量計(jì)，新型流量計(jì)20世紀(jì)70年代集成電路技術(shù)實(shí)際應(yīng)用目前已成功地應(yīng)用于河流量、血流量等特殊場(chǎng)合的流量測(cè)量中。河流量血流量超聲波在流動(dòng)流體中傳播會(huì)帶上有關(guān)流體流速的信息，帶上有關(guān)流體流速的信息檢測(cè)流體流速和流量超聲流量計(jì)中發(fā)射和接受超聲波的部分稱為換能器。換能器以一定的方式穿過(guò)流動(dòng)的流體接收換能器接收到返回的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理得到流體流速而流體質(zhì)量流量qm與流速v之間滿足以下關(guān)系qm=ρVA式中，密度ρ、截面A一般都可以測(cè)量得到，因此檢測(cè)到流速v就可以得到質(zhì)量流量。流速V可以得到質(zhì)量流量流體質(zhì)量流量qm與流速V之間滿足的關(guān)系

密度ρ、截面A一般可以測(cè)量得到超聲流量計(jì)按工作原理主要可以分為以下三種。超聲流量計(jì)工作原理1傳播時(shí)間差法2聲束偏移法3多普勒法產(chǎn)生的時(shí)差與流體流速有關(guān)精確測(cè)量河流流速或體積流量產(chǎn)生的偏移量與流速有關(guān)多普勒效應(yīng)聲波束沿流體流動(dòng)方向傳播的聲波與反向散射的聲波之間的頻差與流速有關(guān)。適用于醫(yī)學(xué)測(cè)量，因此在醫(yī)學(xué)上可用來(lái)測(cè)量人體血管深處的血流量。3多普勒法測(cè)量人體血管深處的血流量這幾種方法測(cè)量流量各有利弊，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)被測(cè)流體和測(cè)量要求等加以選擇。各有利弊1傳播時(shí)間差法2聲束偏移法3多普勒法實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)被測(cè)流體和測(cè)量要求等加以選擇其中傳播時(shí)間差法是較為常用的一種方法，它又可分為時(shí)差法、相差法和頻差法。1傳播時(shí)間差法較為常用的方法時(shí)差法相差法頻差法超聲流量計(jì)的原理超聲波在靜止流體和流動(dòng)流體中的傳播速度有所不同，傳播速度有所不同靜止流體中超聲波傳播速度為聲速c，假設(shè)流體流速為v，那么當(dāng)超聲波傳播方向與流體流動(dòng)方向一致時(shí)，其傳播速度為(c+v)；當(dāng)兩者方向相反時(shí),傳播速度為(c-v)。聲速c流速v方向一致

方向相反

圖4-3-10是傳播時(shí)間差法的測(cè)量原理圖，分別有兩組超聲波發(fā)射器和接收器T1、R1和T2、R2，超聲波發(fā)射器到接收器傳播路徑長(zhǎng)度為L(zhǎng)，圖4-3-10傳播時(shí)間差法的原理那么順?lè)较蚣闯暡◤腡1到R1的傳播時(shí)間為而逆方向即超聲波從T2到R2的傳播時(shí)間為，兩束波傳播的時(shí)間差為一般工業(yè)過(guò)程中的v＜＜c，因此上式可以簡(jiǎn)化為，所以v＜＜c當(dāng)聲速一定時(shí)，測(cè)量超聲波順向和逆向傳播的時(shí)間差流體流速下面，我們學(xué)習(xí)一下超聲波流量計(jì)的主要特點(diǎn)。超聲流量計(jì)的主要特點(diǎn)1非接觸式測(cè)量?jī)x表不會(huì)影響流場(chǎng)沒(méi)有壓力損失（2）適用范圍廣，在工程上適用于各種流體和中低壓氣體的流量測(cè)量，包括一般流量計(jì)難以解決的強(qiáng)腐蝕性、放射性等流體的流量測(cè)量問(wèn)題，2適用范圍廣各種流體中低壓氣體強(qiáng)腐蝕性放射性采用多普勒法兩相流體流量彌補(bǔ)電磁流量計(jì)不能測(cè)量的非導(dǎo)電性流體的缺點(diǎn)（3）測(cè)量準(zhǔn)確度不受流體電導(dǎo)率、黏度、密度、腐蝕性和成分的影響，3測(cè)量準(zhǔn)確度電導(dǎo)率黏度密度腐蝕性成分不受管徑大小的限制管道直徑5～20cm流速0.001～100m/s（4）傳播時(shí)間差法只能用于清潔液體和氣體，4傳播時(shí)間差法多普勒法多普勒法測(cè)量精度不高5（5