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  • 多普勒法测量道理
  • 1021 多普勒法测量道理 多普勒法测量道理,超声波流量计是以“速度差法”为原理,测量圆管内液体流量的仪表,是根据声波中的多普勒效应,检测其多普勒频率差。超声波产生器为一固定声源,随流体以同速度活动的固体颗粒与声源有相对活动,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就是因为流体中固体颗粒活动而产生的声波多普勒频移。因为这个频率差正比于流体流速,所以经由过程测量频率差就可以求得流速,进而可以获得流体流量,FLEXIM前身为德国Rostock大学自动化研究所, 超声波流量测量的基础研究,如图3。

     
    图3多普勒超声波流量计测流道理图

    当随流体以速度v活动的颗粒流向声波产生器时,颗粒接收到的声波频率f1为:

    是以,声波接收器和产生器间的多普勒频移Δf为:

    以上各式中:θ为声波偏向与流体流速v之间的夹角,f0为声源的初始声波频率,便携式超声波流量计是目前国内体积非常小、质量非常轻、真正意义上的便携式超声波流量计,c为声源在介质中的传播速度。若c>>vcosθ则

    式(11)、(12)是按单个颗粒推敲时,测得的流体流速和流量。但对于实际含丰年夜量粒群的水流,则应对所有频移旌旗灯号进行统计处理。超声波多普勒流量计的换能器平日采取收发一体构造,见图4。换能器接收到的反射旌旗灯号只能是产生器和接收器的两个指向性波束重叠区域内颗粒的反射波,这个重叠区域称为多普勒旌旗灯号的信息窗。换能器所收到的旌旗灯号就是由信息窗中所有流动悬浮颗粒的反射波的叠加,即信息窗内多普勒频移为反射波叠加的平均值。 平均多普勒频移Δ-f可以表示为:

    式中Δ-f――信息窗内所有反射粒子的多普勒频移的平均值; ΣNi――产生多普勒频移Δfi的粒子数; Δfi――任一个悬浮粒子产生的多普勒频移。 由上可知,该流量计测得的多普勒频移旌旗灯号仅反应了信息窗区域内的流体速度,是以请求信息窗应位于管渠内接近平均流速的部位,才能使其测量值反应管渠内流体的平均流速。

     
    图4多普勒信息窗示意图

    超声波流量计&