超聲波流量計多普勒測量原理

點擊次數：3715 發布時間：2021-03-19 07:37:15

多普勒超聲波流量計的工作原理類似于交通的雷達測速方法。

發射部件以角度α和頻率f1（約1MHz～5MHz）向流動的液體發射超聲波。該超聲波在傳播過程中碰到在超聲波場中以速度νp運動的粒子。頻率為f1的發射波長是

由于粒子以νp速度運動，以運動粒子作為參考系，接收從發射單元發出的超聲波波長為

再以接收單元為參考系，得到從粒子上反射的超聲波，它的波長變化為

對此得出

由于νp》c，得到的頻率差為

次頻率差與粒子運動的速度νp呈線性關系（見圖5.2）。

多普勒超聲波流量計的優點:

·在已有的管道中安裝簡單;

·無活動部件，無摩擦。

多普勒超聲波流量計的缺點和限制:

·測量方法要求介質必須連續，并含有足夠的反射粒子;

·粒子具有足夠大的尺寸，以便能進行良好反射(λ/4);

·在粒子材料中的超聲波傳播速度應與在被測流體中的傳播速度相差很大;

·在被測流體中超聲波的傳播速度直接包含在測量結果中;

·通常粒子的速度與流體的速度有明顯的偏差(滑差);

·大多數情況下超聲波聲場僅能測反射物質相遇點的速度，這樣顯示值對流速分布有很大的依賴性;

·流體的流速必須遠遠大于粒子產生沉錠的臨界速度;

·為了保持良好的流體流動的性能需要很長的無干擾入口管道(20倍于管道口徑的長度)。

多普勒超聲波流量計的主要應用領域如下:

·醫學應用(血流量檢測)。這里絕對精度不起作用。僅要求良好的動態性能，詳細重復診斷在血管中血液的脈動情況〔類似于心電圖)。在無干擾情況下簡單和無需出血地把測量探頭貼放在皮膚上(帶耦合脂肪)。

·礦漿的流量測量(如鐵礦石)。這里天然的礦粒子溶度很高。粒子的超聲波傳播速度與在載體介質內的傳播速度有足夠大的差別。當然，在對未超過臨界的速度進行信號化時，與溶度有關的超聲波滲透深度和流速分布會產生很明顯的測量誤差。

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