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多普勒流量計(jì)是什么樣的?

2020-03-02

原理

 

多普勒超聲流量計(jì)的工作原理如圖所示。發(fā)射換能器t發(fā)射一定頻率的超聲波到流動(dòng)液體內(nèi)的氣泡和固體顆粒上產(chǎn)生散射波,散射波被接收換能器r所接收,其頻率變化與粒子(或氣泡)的移動(dòng)速度成正比(由于換能器具有一定的的指向性,所以接收的散射信號(hào)基本上是從管道中心附近發(fā)射來(lái)的)。

 

組成

 

多普勒超聲流量計(jì),它由超聲流量換能器和控制器組成。下圖所示是整機(jī)方框圖。  雙頻多普勒流量計(jì)是新出現(xiàn)的產(chǎn)品,其控制器使換能器間斷地短時(shí)間產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的連續(xù)波聲信號(hào)。所產(chǎn)生的多普勒信號(hào)與原頻率會(huì)有固定的頻差,噪聲則沒有。將兩個(gè)多普勒信號(hào)重疊、提升,經(jīng)信息處理后,獲得多普勒頻移?d,計(jì)算出來(lái)流速或流量。這種新型多普勒流量計(jì)能抗噪聲,并使測(cè)量準(zhǔn)確度明顯提高。

 

特點(diǎn)

 

多普勒超聲流量計(jì)要求流體內(nèi)有足夠大的散射體連續(xù)存在。通常散射體的速度與流體的速度有明顯的偏差(滑差),要求流體的流速必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子產(chǎn)生沉淀的臨界速度。而且測(cè)到的速度為散射體相遇點(diǎn)的速度,所以速度測(cè)量值對(duì)流速分布和流態(tài)的依賴性很大,即要求直管段很長(zhǎng)(20倍管徑以上)。所以,這種方法的使用具有一定的局限性。  

 

除上述的特點(diǎn)外,還有其自身的優(yōu)點(diǎn)。  

 

1 沒有零點(diǎn)漂移。由于?d正比于,在流體靜止時(shí),不產(chǎn)生多普勒頻移。因此,控制器顯示單元不出現(xiàn)零點(diǎn)漂移。  

 

2 不受聲信號(hào)幅度變化影響。聲信號(hào)在流體中傳播時(shí)會(huì)衰減,受擾動(dòng)而起伏。盡管幅度變化,但發(fā)射和接收頻率卻不受影響。雙頻率多普勒法更具有抗噪聲干擾的能力。  

 

3 分辨力好。由于發(fā)射頻率?t選擇較高,對(duì)于所測(cè)流速可以得到較高的?d,因此分辨力較好。 測(cè)量與流體聲速無(wú)關(guān)。

 

注意事項(xiàng)

 

1.液體中微粒子濃度。由于多普勒法是得用氣泡和微粒子所反射的聲信號(hào)工作的,因此若流體中不含有氣泡和微粒子,則不能工作。以含有低限度懸浮粒子30% 以上的流體作為測(cè)量對(duì)象。  

 

2.保證直管段長(zhǎng)度,安裝部位要合理。為了保障管內(nèi)液體流速分布較好(多數(shù)情況為紊流狀態(tài)),消除不均勻狀態(tài),直管段長(zhǎng)度上游至少為15d,下游為5d以上,管內(nèi)流場(chǎng)狀態(tài)決定補(bǔ)償系數(shù),否則加大誤差。

 

3.換能器不應(yīng)安裝在下列位置:管道未充滿;液體向下流動(dòng);離彎頭太近;管內(nèi)有沉淀物堆積。在水平布置管線上,換能器不要安裝在管道的上側(cè)或下側(cè)。  

 

4.聲耦合要好。對(duì)于非侵入式換能器安裝部位的管壁面應(yīng)較好、平坦、光滑,定位要相對(duì)準(zhǔn)確。超聲換能器與管壁之間的聲耦合(聲接觸)是通過油脂完成。油脂可以是硅油、硅脂、丹士林、機(jī)油等。耦合層不能侵入空氣、固體物。  5.管內(nèi)徑應(yīng)精確測(cè)量。

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