超波流量计信号怎么检测?方法是什么?
发表日期:2020-11-01 08:41
超声波流量计的工作原理是:超声波在流体中传播时携带流体速度信息。因此,可以通过接收超声波来检测流体的速度,并将其转换为流量。超声波脉冲通过管道从一个传感器传到另一个传感器,就像船夫过河一样。当气体不流动时,声脉冲以相同的速度(声速)向两个方向传播。当管道中的气体具有一定的速度(速度不等于零)时,沿流动方向的声脉冲传播较快,相反方向的声脉冲传播较慢。这样,下游传输时间将更短,逆流传输时间将更长。这里所说的长或短与气体不流动时的传输时间相比较,按检测方法可分为不同类型的超声波流量计,如传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法和相关法。
 
根据信号检测原理,超声波流量计大致可分为直接时差法、时差法、相位差法、频差法、波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法和噪声法三种类型。噪声法的原理和结构最简单,易于测量和携带,价格低廉但精度较低,适用于流量测量精度要求不高的场合。
 
由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理是通过测量超声波脉冲沿电流和逆流传播的速度差来反映流体的速度,所以又称传播速度差法。频差法和时差法克服了声速随流体温度变化而产生的误差,具有较高的精度,因而得到了广泛的应用。根据换能器配置方式的不同,波速差分法可分为z型发生器(透射法)、V型法(反射法)、X射线法(交叉法)等;波速偏移法是利用超声波在流体中的传播方向来反映流体中的速度液体。当流速较低时,灵敏度很低,适用性较差。

 
多普勒法是根据声学多普勒原理,通过测量散射体在非均匀流体中的多普勒频移来确定流体流速的方法。适用于含悬浮颗粒和气泡的流体流量测量。
 
该方法的测量精度原则上与流体中的声速无关,与流体的温度和浓度无关。因此,测量精度高,适用范围广。但相关器价格昂贵,电路复杂。这一缺点在微处理器得到广泛应用后是可以克服的。
 
噪声法(声学法)基于流体在管道中流动产生的噪声与流体流速有关的原理。方法简单,设备便宜,但准确度低。
 
上述方法各有特点,应根据被测流体的特性、流速分布、管道安装位置和测量精度要求进行选择。在工业生产中,由于工作介质的温度不能保持恒定,一般采用频差法和时差法。直接时差法仅在管径较大时使用。传感器安装方式的选择原则一般为:当流体平行于管轴流动时,选用Z法;当流向与管轴不平行或管道安装位置限制传感器安装间隔时,采用V法或X法。当流场分布不均匀,流量计前直管段较短时,可采用多通道(如双通道或四通道)来克服速度扰动引起的流量测量误差。多普勒法适用于两相流的测量。它可以避免常规仪器中悬浮颗粒或气泡引起的堵塞、磨损和粘附等问题,从而得到快速发展。
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