超聲波流量計(jì)是一種非侵入式設(shè)備，它使用聲波振動(dòng)來(lái)測(cè)量液體的流速。有兩種類(lèi)型，多普勒和傳輸時(shí)間。
超聲波儀表非常適合廢水應(yīng)用或任何導(dǎo)電或水基的臟液體，但通常不適用于蒸餾水或飲用水。這些流量計(jì)也是需要低壓降、化學(xué)兼容性和低維護(hù)的應(yīng)用的理想選擇。
1842 年，克里斯蒂安·多普勒 (Christian Doppler) 發(fā)現(xiàn)，靜止的觀察者會(huì)在聲源接近時(shí)感知聲音的波長(zhǎng)較短，隨著聲源的后退，聲音的波長(zhǎng)較長(zhǎng)。
多普勒效應(yīng)解釋了為什么人們會(huì)在駛近的汽車(chē)?yán)嚷曋新?tīng)到升高的音調(diào)。當(dāng)汽車(chē)?yán)_(kāi)時(shí)，音調(diào)似乎下降了。超聲波多普勒流量計(jì)將這種頻移應(yīng)用于包含聲學(xué)不連續(xù)性的所謂臟液體中；懸浮顆粒、夾帶氣泡或湍流渦流。
超聲波流量計(jì)是如何工作的？
超聲波流量計(jì)是一種非接觸式測(cè)量流速的方法。它們是固定在管道外部的夾緊裝置，可以在不損壞傳感器的情況下測(cè)量腐蝕性液體。該 兩種類(lèi)型的超聲波流量計(jì)，多普勒及運(yùn)輸時(shí)間，通過(guò)兩個(gè)不同的技術(shù)方式，每個(gè)功能。多普勒超聲波流量計(jì)必須有顆粒或氣泡才能反射超聲波信號(hào)。必須考慮固體或氣泡的濃度和大小的下限，并且液體必須以足夠高的速度流動(dòng)以保持固體懸浮。
當(dāng)傳輸?shù)桨哂羞@種不連續(xù)性的流動(dòng)液體的管道中時(shí)，超聲波脈沖或波束會(huì)從它們反射，頻率的變化與液體的流速成正比。因此，超聲波多普勒流量計(jì)根據(jù)不連續(xù)點(diǎn)的速度而不是液體的速度計(jì)算流速。
工作原理
當(dāng)超聲波信號(hào)被運(yùn)動(dòng)中的懸浮顆粒或氣泡（不連續(xù)性）反射時(shí)，其基本工作原理利用了超聲波信號(hào)的頻移（多普勒效應(yīng)）。這種計(jì)量技術(shù)利用了聲波的物理現(xiàn)象，當(dāng)它被流動(dòng)液體中的移動(dòng)不連續(xù)性反射時(shí)，聲波會(huì)改變頻率。超聲波被傳輸?shù)接辛鲃?dòng)液體的管道中，并且不連續(xù)性反射頻率略有不同的超聲波，該頻率與液體的流速成正比。當(dāng)前的技術(shù)要求液體至少含有百萬(wàn)分之 100 (PPM) 的 100 微米或更大的懸浮顆?；驓馀?。多普勒超聲波流量計(jì)的工作原理是多普勒效應(yīng)，這是聲波頻率變化的物理現(xiàn)象。在超聲波流量計(jì)的情況下，當(dāng)被運(yùn)動(dòng)中的懸浮顆?；驓馀荩ú贿B續(xù)性）反射時(shí)，超聲波信號(hào)的頻率變化（多普勒效應(yīng)）與液體的流速成正比。通常，超聲波多普勒流量計(jì)由發(fā)射器/指示器/累加器和換能器組成。用戶(hù)選擇適合應(yīng)用的配置，考慮液體、固體或氣泡的大小和濃度、管道尺寸和管道內(nèi)襯。發(fā)射器的信號(hào)閾值通常會(huì)調(diào)整以濾除機(jī)械和電氣噪聲。變送器中的高頻振蕩器驅(qū)動(dòng)換能器，該換能器采用流行的夾裝式設(shè)計(jì)，安裝在管道外部。換能器產(chǎn)生超聲波信號(hào)，通過(guò)管壁進(jìn)入流動(dòng)的液體；發(fā)射器將其輸出和輸入頻率之間的差異轉(zhuǎn)換為電子脈沖。經(jīng)過(guò)處理、縮放和累計(jì)，脈沖提供了流量測(cè)量。夾在管道外部的超聲波多普勒流量計(jì)以非侵入性方式運(yùn)行，無(wú)需移動(dòng)部件。它們不會(huì)造成壓降，不會(huì)受到工藝液體損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。如果正確校準(zhǔn)，它們的精度可以達(dá)到 ±1%，但是，管壁以及管壁與液體之間的任何空氣空間都會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾。此外，不銹鋼管壁可能會(huì)將傳輸信號(hào)傳導(dǎo)到反射信號(hào)似乎發(fā)生重大變化的程度。傳輸時(shí)間超聲波流量計(jì)測(cè)量超聲波信號(hào)從第一個(gè)換能器發(fā)射到第二個(gè)換能器接收到的時(shí)間差。對(duì)上游和下游測(cè)量進(jìn)行比較。如果沒(méi)有流量，兩個(gè)方向的旅行時(shí)間將相同。當(dāng)存在流動(dòng)時(shí)，聲音在同一個(gè)方向傳播時(shí)移動(dòng)得更快，如果逆著它移動(dòng)，聲音傳播得更慢。
第三個(gè)超聲波流量計(jì)采用上游和下游換能器對(duì)之間的互相關(guān)來(lái)計(jì)算流量。這種設(shè)計(jì)的一些流量計(jì)使用微處理器根據(jù)相關(guān)因素在“清潔”和“臟”模式之間自動(dòng)切換。例如，單個(gè)互相關(guān)混合流量計(jì)可以監(jiān)測(cè)活性污泥或消化污泥的流量。使用此類(lèi)流量計(jì)精心設(shè)計(jì)的應(yīng)用已報(bào)告安裝精度在讀數(shù)的 0.5% 以?xún)?nèi)。
超聲波流量計(jì)也是需要低壓降和低維護(hù)的應(yīng)用的理想選擇。超聲波多普勒流量計(jì)是一種體積流量計(jì)，非常適用于含氣液體，如廢水或泥漿。傳輸時(shí)間超聲波流量計(jì)是水和油等清潔液體應(yīng)用的理想選擇。超聲波流量計(jì)主要有三種類(lèi)型。輸出類(lèi)型（模擬或數(shù)字）、管道尺寸、最小和最大過(guò)程溫度、壓力和流速等因素都會(huì)影響哪種超聲波流量計(jì)適合您的應(yīng)用。
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