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          超聲波流量計的測流原理及其應(yīng)用
          
						
          
				作者：
				時間：2013-05-18
				來源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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          佳工機電網(wǎng)
          以上各式中：d為垂直于水流方向上兩換能器之間水平投影的距離，為聲道數(shù)，S為兩聲道之間的過水?dāng)嗝婷娣e。 
          佳工機電網(wǎng) 
          圖2多聲道超聲波流量計測流原理圖
          2.2多普勒法測量原理 

          多普勒法測量原理，是依據(jù)聲波中的多普勒效應(yīng)，檢測其多普勒頻率差。超聲波發(fā)生器為一固定聲源，隨流體以同速度運動的固體顆粒與聲源有相對運動，該固體顆粒可把入射的超聲波反射回接收器。入射聲波與反射聲波之間的頻率差就是由于流體中固體顆粒運動而產(chǎn)生的聲波多普勒頻移。由于這個頻率差正比于流體流速，所以通過測量頻率差就可以求得流速，進而可以得到流體流量，如圖3。 
          佳工機電網(wǎng) 
          圖3多普勒超聲波流量計測流原理圖
          當(dāng)隨流體以速度v運動的顆粒流向聲波發(fā)生器時，顆粒接收到的聲波頻率f1為： 
          佳工機電網(wǎng)
          因此，聲波接收器和發(fā)生器間的多普勒頻移Δf為： 
          佳工機電網(wǎng)
          以上各式中：θ為聲波方向與流體流速v之間的夾角，f0為聲源的初始聲波頻率，c為聲源在介質(zhì)中的傳播速度。若c>>vcosθ則 
          佳工機電網(wǎng)
          式(11)、(12)是按單個顆?？紤]時，測得的流體流速和流量。但對于實際含有大量粒群的水流，則應(yīng)對所有頻移信號進行統(tǒng)計處理。超聲波多普勒流量計的換能器通常采用收發(fā)一體結(jié)構(gòu)，見圖4。換能器接收到的反射信號只能是發(fā)生器和接收器的兩個指向性波束重疊區(qū)域內(nèi)顆粒的反射波，這個重疊區(qū)域稱為多普勒信號的信息窗。換能器所收到的信號就是由信息窗中所有流動懸浮顆粒的反射波的疊加，即信息窗內(nèi)多普勒頻移為反射波疊加的平均值。 

          平均多普勒頻移Δ-f可以表示為： 
          佳工機電網(wǎng)
          式中Δ-f——信息窗內(nèi)所有反射粒子的多普勒頻移的平均值； 
          ΣNi——產(chǎn)生多普勒頻移Δfi的粒子數(shù)； 
          Δfi——任一個懸浮粒子產(chǎn)生的多普勒頻移。 

          由上可知，該流量計測得的多普勒頻移信號僅反映了信息窗區(qū)域內(nèi)的流體速度，因此要求信息窗應(yīng)位于管渠內(nèi)接近平均流速的部位，才能使其測量值反映管渠內(nèi)流體的平均流速。 
          佳工機電網(wǎng) 
          圖4多普勒信息窗示意圖 
				
            
          
                
			
							
          
                
			            
                            
              
            
          
		
          
		
          
		
          
		
          
		
          
			
            
				
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