多普勒流量傳感器的原理及應(yīng)用

多普勒流量傳感器是一種完全獨(dú)立的便攜式傳感器，可以同時(shí)記錄管道中瞬時(shí)流量、總流量、流速、pH值以及井下溫度等多種參數(shù)。其測量原理是以物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)，根據(jù)聲學(xué)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個(gè)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的頻率變化與兩物體的相對(duì)速度成正比。

在多普勒超聲波流量測量方法中，超聲波發(fā)射器為一固定聲源，隨流體一起運(yùn)動(dòng)的固體顆粒起了與聲源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“觀察者”的作用，固體顆粒把入射到其表面上的超聲波反射回接收器，發(fā)射聲波與接收聲波之間的頻率差，就是由于流體中固體顆粒運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的聲波多普勒頻移。由于這個(gè)頻率差正比于流體流速，所以測量頻差可以求得流速，進(jìn)而可以得到流體的流量。

目前，多普勒流量傳感器一般配合使用面積/速率傳感器，傳感器上配置有超聲波發(fā)射器和水深壓力傳感器，分別用于探測液體的瞬時(shí)流速和過水面積，進(jìn)而得出瞬時(shí)流量。2006年下半年，北京排水集團(tuán)管網(wǎng)分公司決定利用該類型流量傳感器在清河污水廠某個(gè)局部流域污水管網(wǎng)進(jìn)行流量監(jiān)測試驗(yàn)，其目的是為了積累該類型流量傳感器的安裝經(jīng)驗(yàn)和測試其具體性能，了解和掌握污水廠流域管線在某一時(shí)期內(nèi)管網(wǎng)污水流量增減規(guī)律，同時(shí)也為其他各流域管網(wǎng)水量的調(diào)查工作做計(jì)劃，并為下一步可能進(jìn)行的跨流域水量調(diào)配做好準(zhǔn)備工作。

流量監(jiān)測試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行，一是嚴(yán)格按照流量傳感器的使用要求，利用固定環(huán)將面積/速率傳感器固定于管底標(biāo)準(zhǔn)位置，以便校核流量監(jiān)測的準(zhǔn)確度;二是利用流量傳感器中的“鉛魚”裝置，快速檢測管道內(nèi)污水流量。