76 超声流量计(24).ppt

超声流量计
工作原理及组成
选用与安装考虑要点
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工作原理及组成
通过检测流体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用,以测量体积流量的仪表。
超声流量计的特点:
可作非接触测量;无流动阻挠测量,无额外压力损失;适用于大型圆形管道和矩形管道;多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体;超声流量计可测量非导电性液体,在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。
讨论用于测量封闭管道液体流量的超声流量计。
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封闭管道用超声流量计分类
传播时间法;
多普勒效应法;
波束偏移法;
相关法;
噪声法
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1. 传播时间法
声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速的关系求取流速,称之传播时间法。
按测量具体参数分类:
时差法、
相位差法
频差法。
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传播时间法原理
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(1)流速方程式
超声波逆流从换能器1送到换能器2的传播速度c被流体流速Vm所减慢,
反之,超声波顺流从换能器2传送到换能器1的传播速度则被流体流速加快,
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上面两式相减并变换可得
式中, L——超声波在换能器之间传播路径的长度(m);
x——传播路径的轴向分量(m);
t12——从换能器1到换能器2的传播时间(s);
t21——从换能器2到换能器1的传播时间(s);
c——超声波在静止流体中的传播速度(m/s);
Vm——流体通过换能器1、2之间声道上平均流速(m/s)
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(2) 流量方程式
测量和计算的流速是声道上的线平均流速,
计算流量所需是流通横截面的面平均流速,
二者的数值是不同的,差异取决于流速分布状况
因此,必须用一定的方法对流速分布进行补偿。
对于夹装式换能器仪表,还必须对折射角受温度变化进行补偿,才能精确的测得流量。
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体积流量qv为:
式中,K ——流速分布修正系数, K=Vm/V
DN ——管道内径。
K是单声道通过管道中心的流速(分布)修正系数。
管道雷诺数ReD变化K值将变化,
仪表范围度为10时,K值变化约为1%;
范围度为100时,K值约变化2%。
流动从层流转变为紊流时,K值要变化约30%。
所以要精确测量时,必须对K值进行动态补偿。
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2. 多普勒(效应)法
多普勒(效应)法是利用在静止(固定)点检测从移动源发射声波多产生多普勒频移现象。
多普勒法超声波流量计原理图
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