超声波流量计的测流原理介绍

  已相继呈现，其使用领域涉及到工农业、水利、水电等部分，正日趋成为测流作业的首选东西。

  超声波流量计常用的丈量方法为传达速度差法、多普勒法等。传达速度差法又包含直接时差法、相差法和频差法。其根底原理都是丈量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，然后丈量出流量；多普勒法的根底原理则是使用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速然后得出流量。

  时差法丈量流体流量的原理如图1所示。它使用声波在流体中传达时因流体活动方向不同而传达速度不同的特色,丈量它的顺流传达时刻t1和逆流传达时刻t2的差值,然后核算流体活动的速度和流量。

  设停止流体中声速为c，流体活动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成角，换能器的间隔为L。从P1到P2顺流发射时，声波传达时刻t1为：

  单声道检测体系只适用于小型途径水位和流速改变不大的场合。大型途径水面宽、水深大，其流速纵横改变也较大，须选用多声道超声波测流才可以取得精确的流量值，见图2。使用公式(5)、(6)可测得流量Q。

  以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的间隔，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。

  多普勒法丈量原理，是根据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差便是因为流体中固体颗粒运动而发生的声波多普勒频移。因为这个频率差正比于流体流速，所以通过丈量频率差就可以求得流速，从而可以取得流体流量，如图3。