超聲波流量計多普勒測量原理

點擊次數(shù)：2507 發(fā)布時間：2021-03-19 07:37:15

多普勒超聲波流量計的工作原理類似于交通的雷達(dá)測速方法。

發(fā)射部件以角度α和頻率f1（約1MHz～5MHz）向流動的液體發(fā)射超聲波。該超聲波在傳播過程中碰到在超聲波場中以速度νp運動的粒子。頻率為f1的發(fā)射波長是

由于粒子以νp速度運動，以運動粒子作為參考系，接收從發(fā)射單元發(fā)出的超聲波波長為

再以接收單元為參考系，得到從粒子上反射的超聲波，它的波長變化為

對此得出

由于νp》c，得到的頻率差為

次頻率差與粒子運動的速度νp呈線性關(guān)系（見圖5.2）。

多普勒超聲波流量計的優(yōu)點:

·在已有的管道中安裝簡單;

·無活動部件，無摩擦。

多普勒超聲波流量計的缺點和限制:

·測量方法要求介質(zhì)必須連續(xù)，并含有足夠的反射粒子;

·粒子具有足夠大的尺寸，以便能進(jìn)行良好反射(λ/4);

·在粒子材料中的超聲波傳播速度應(yīng)與在被測流體中的傳播速度相差很大;

·在被測流體中超聲波的傳播速度直接包含在測量結(jié)果中;

·通常粒子的速度與流體的速度有明顯的偏差(滑差);

·大多數(shù)情況下超聲波聲場僅能測反射物質(zhì)相遇點的速度，這樣顯示值對流速分布有很大的依賴性;

·流體的流速必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子產(chǎn)生沉錠的臨界速度;

·為了保持良好的流體流動的性能需要很長的無干擾入口管道(20倍于管道口徑的長度)。

多普勒超聲波流量計的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下:

·醫(yī)學(xué)應(yīng)用(血流量檢測)。這里絕對精度不起作用。僅要求良好的動態(tài)性能，詳細(xì)重復(fù)診斷在血管中血液的脈動情況〔類似于心電圖)。在無干擾情況下簡單和無需出血地把測量探頭貼放在皮膚上(帶耦合脂肪)。

·礦漿的流量測量(如鐵礦石)。這里天然的礦粒子溶度很高。粒子的超聲波傳播速度與在載體介質(zhì)內(nèi)的傳播速度有足夠大的差別。當(dāng)然，在對未超過臨界的速度進(jìn)行信號化時，與溶度有關(guān)的超聲波滲透深度和流速分布會產(chǎn)生很明顯的測量誤差。

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