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超声波流量传感器的测量原理

关键词:超声波流量传感

时间:2024-05-21 10:40:21      来源:网络

频率差法是在时差法和相差法的基础上发展起来的,是目前常用的方法,可以克服温度的影响。通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差来测量流速,测得的流体流量与频率差成正比。

超声波传输时间差法测流量原理如图3—7所示。百波在流体中传输时,在静止流体和流动流体中的速度是不同的,利用这一特点可以求出流体的速再根据管道流体的截面积,便可知道流体的流量。如果在流体中设置两个超声波传感器,它们可以

超声波又可以接收超声波,一个装在上游,一个图3—7 超声波传输时间差法测流量原理图下游,其距离为L。图3—7中如设顺流方向的传输时间为t,逆流方向的传输时间为t,静止时的超声波传输速度为c,流体流动速度为v,则

一般来说,流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度,则超声波传播时间差



由于c远大于v,从上式可得到流体的流速,即



2.超声波传输频率差法测流量原理

频率差法是在时差法和相差法的基础上发展起来的,是目前常用的方法,可以克服温度的影响。通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差来测量流速,测得的流体流量与频率差成正比。

如图 3—8 所示,T, 和 T2是安装在管壁外面相同的超声探头,通过电子开关的控制,交替作为超声波发射器与接收器使用。首先由T,发射出个超声脉冲,它通过管壁、流体及另一侧管壁被T2接收,此信号经放大后再次触发T,的驱动电路,使T,发射第二个超声脉冲,以此类推。设在一个时间间隔t内,测得T,共发射了nt个脉冲,脉冲重复频率为f=n/i。紧接着,在另一个相同的时间间隔t2 (4=2)内,与上述过程相反,由72发射超声脉冲,而7,作为接收器,同理可测得T2的脉冲复频率为f2=n2/l2

如图 3—8 所示,设流体静止时声速为c,流体的流速为0,T,与管道轴线的夹角为0,个传感器之间的距离为L。经推导,顺流发射频率f,与逆流发射频率f2的频率差f为

由式(3—12)可知,频率差Af与被测流速v成正比,而与声速。无关,所以频率差法温漂较小。发射和接收探头也可以安装在管道的同一侧。

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