超声波流量计的测量原理简介
天然气超声波流量计的工作原理
天然气超声波流量计的工作原理
天然气超声波流量计通过发送和接收超声波信号来测量天然气的流量。
其工作原理如下：
1. 发送超声波信号：流量计中的传感器发出超声波信号（通常是由压电晶体产生的声波），通常有两个传感器，一个充当发送器，另一个充当接收器。
2. 超声波通过天然气：发送的超声波信号穿过天然气管道，传输到另一个传感器接收器。
3. 检测接收的超声波：接收器接收到传输过来的超声波信号，并记录传输过程中的时间差和信号强度。
4. 测量流速：根据超声波在天然气中的传播速度以及时间差，计算出天然气的流速。
5. 计算流量：将测得的流速与流量计的截面积进行计算，得到天然气的流量。
需要注意的是，超声波在物质介质中的传播速度受到多种因素的影响，包括介质的密度、温度、湿度、气体成分等。
因此，在实际应用中，需要对这些因素进行校正，以保证测量结果的准确性。
超声波流量计原理
超声波流量计原理1引言近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。
基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。
2超声波流量计的测量原理超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。
传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。
其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。
2.1时差法测量原理时差法测量流体流量的原理如图1所示。
它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。
图1超声波流量计测流原理图设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。
从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为：从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为：一般c>>v，则时差为：单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。
大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。
应用公式(5)、(6)可测得流量Q。
以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。
图2多声道超声波流量计测流原理图2.2多普勒法测量原理多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。
超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。
入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。
由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。
超声波明渠流量计测量原理
超声波明渠流量计测量原理
超声波明渠流量计是利用超声波传播的特性来测量明渠流量的仪器。
它的测量原理主要包括以下几个步骤：
1. 发射超声波：流量计中的发射器会发射一束超声波信号，这个信号会通过明渠向下传播。
2. 接收超声波：在明渠中，超声波会被水体反射和散射，其中一部分会被接收器接收。
3. 计算时间差：接收器会记录超声波发射和接收的时间差。
由于超声波在水中的传播速度是已知的，根据时间差可以计算出超声波在水中传播的距离。
4. 测量流速：通过连续测量超声波的传播距离，可以获得明渠中的流速分布。
5. 计算流量：根据已知的明渠横截面积和流速分布，可以计算出明渠的流量。
超声波明渠流量计的优点是测量精度高、测量范围广、不受温度、压力等因素的影响，并且无需对明渠进行改造，对流体不会造成干扰。
但也有一些局限性，例如在特定情况下可能受到空气泡存在的干扰。
超声波流量计 原理
超声波流量计原理
超声波流量计是一种利用超声波传播特性来测量流体流量的仪器。
其原理基于多普勒效应和时间差法。
多普勒效应是指当发射器和接收器相对于被测流体运动时，接收到的超声波频率与发射时的频率之间存在差异。
如果被测流体是静止的，则接收到的频率与发射时相同。
但如果被测流体在某个方向上运动，则接收到的频率会发生变化。
通过测量频率的变化，可以确定流体的流速。
时间差法是指利用超声波在流体中传播的时间差来计算流速。
超声波在传播过程中，若流体是静止的，则发射器和接收器之间的时间差与流速无关。
但如果流体在某个方向上运动，则超声波在流体中传播的时间将会受到影响。
通过测量发射器和接收器之间的时间差，可以计算出流速。
超声波流量计通常由发射器和接收器组成。
发射器将超声波发射到流体中，接收器接收到从流体中反射回来的超声波，并进行频率或时间的测量。
根据测量结果以及流体特性的已知参数，可以计算出流体的流速和流量。
超声流量计的测量原理以及计算方程
超声流量计的测量原理以及计算方程1．基本工作原理超声波流量计的测量原理是以物理学中的多普勒效应为基础的。
依赖声学多普勒效应，当声源和观察者之间有互相运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。
这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比．在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据．发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产少的声波多普勒频移．由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速．进而可以得到流体的流量．因此，超声波多普勒流量测量的一个必要的条件是：被测流体介质应是含有一定数量能反射声波的固体粒子或气泡等的两相介质．这个工作条件实际上也是它的一大优点，即这种流量测量方法适宜于对两相流的测量，这是其它明渠流量计难以解决的问题．因此，作为一种极有前途的两相流测量方法和电磁流量计，超声波多普勒流量测量方法目前正日益得到应用．2．流量方程假设，超声波波束与流体运动速度的夹角为，超声波传播速度为c，流体中悬浮粒子运动速度与流体流速相同，均为u．现以超声波束在一颗固体粒子上的反射为例，导出声波多普勒频差与流速的关系式．当超声波束在管轴线上遇到一粒固体颗粒，该粒子以速度u沿营轴线运动．对超声波发射器而言，该粒子以u cos a的速度离去，所以粒子收到的超声波频率f2应低于发射的超声波频率f1，降低的数值为f2－f1＝－ f1 （3－73）即粒子收到的超声波频率为f2＝f1－ f1 （3－74）式中f1――发射超声波的频率；a――超声波束与管轴线夹角；c――流体中声速。
固体粒子又将超声波束散射给接收器，由于它以u cos a 的速度离开接收器，所以接收器收到的超声波频率f3又一次降低，类似于f2的计算，f3可表示为f3＝f2－ f2 （3－75）将f2的表达式代入上式，可得：f3＝f1（1－ )2 ＝f1（1－2 ＋）（3－76）由于声速c远大于流体速度u，故上式中平方项可以略去，由此可得：f3＝f1（1－2 ）（3－77）接收器收到的超声波频率与发射超声波频率之差，即多普勒频移 f1，可由下式计算：f＝f1－f3＝f1－f1（1－2 ）＝f1 （3－78）由上式可得流体速度为u＝ f （3－79）体积流量qv可以写成：qv＝uA＝ f （3－80）式中，A为被测管道流通截面积．出以上流量方程可知，当流量计、管道条件及被测介质确定以后，多普勒频移与体积流量成正比，测量频移 f就可以得到流体流量qv。
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计是一种使用超声波技术来测量气体流动速度和体积流量的设备。
它通过将超声波传感器安装在流体管道中，利用超声波在气体中传播的特性来实现流量测量。
超声波流量计的原理基于多普勒效应和声速消声理论。
当超声波传感器发送一个高频信号进入流体中时，其中的气体颗粒会对超声波产生频率偏移。
这个频率偏移被称为多普勒频移，它与气体颗粒在流体中的速度成正比。
超声波流量计的传感器能够测量到这个多普勒频移，从而计算出气体的流动速度。
通过将流速与管道横截面积相乘，可以得到气体的体积流量。
为了提高测量的准确性，超声波流量计通常使用双超声波传感器布置在管道的对角位置。
一个传感器作为发送器发送超声波信号，另一个作为接收器接收反射回来的信号。
通过比较两个传感器接收到的信号，可以消除流体中的干扰，获得准确的流速和体积流量测量结果。
除了多普勒频移的测量外，超声波流量计还可以通过测量超声波在气体中传播的时间差来实现流速的测量。
这种方法被称为时间差测量法，它利用超声波在气体中传播的速度很高，可以忽略不计的特点来测量流速。
总之，气体超声波流量计利用超声波在气体中传播的特性，通过测量多普勒频移或时间差来实现气体的流速和体积流量的测
量。
它具有非侵入式、准确性高、无可动部件等优点，广泛应用于石油、化工、能源等行业的流量计量中。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计是一种用来测量液体或气体的流量的仪器。
它利用超声波的传播速度与
流体流动速度的关系来测量流量，因此也被称为“声速流量计”。
超声波流量计的原理是通过将超声波传输到流体中，然后测量超声波在流体中传播的
时间差来计算流速。
在超声波流量计中通常使用两种超声波的传输方式：一种是由传感器
发送一个超声脉冲，并测量超声波从发射到接收的时间差，另一种是通过测量超声波在流
体中传播时的传播速度来计算流速。
超声波流量计的应用非常广泛。
它可以测量液体或气体的流量，包括水、天然气、石油、化学药品等。
在工业领域，超声波流量计可以用于监测流体在管道中的流量，例如在
石油和化工工艺中用于监测原料、产品和废液的流量。
超声波流量计也广泛应用于水处理、供暖、空调、能源监测和自动化控制等领域。
超声波流量计有许多优点。
它的测量范围广，可以适用于多种流体和管道尺寸。
它不
会改变流体的温度、压力和化学性质，对被测流体没有影响。
超声波流量计具有精确测量、稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点。
超声波流量计也有一些局限性。
它对流体的性质有一定的要求，例如需要液体或气体
中含有至少5%的可溶性固体或不溶性固体。
长时间使用会导致传感器的磨损，降低测量精度。
超声波流量计的价格相对较高，不适合小型工程和个体用户。
超声波流量计是一种广泛应用于工业和科学领域的流量测量仪器。
它具有精确测量、
稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点，但也需要注意一些局限性，如对流体性质
的要求和价格较高等。
超声波流量计的原理和构造
超声波流量计的原理和构造原理：超声波是指频率超过20kHz的声波。
在超声波流量计中，通常使用的是频率为1MHz~10MHz的超声波。
超声波在流体中传播时，会受到介质的密度和流速等因素的影响，这些因素会引起超声波在介质中传播速度的变化。
构造：1.发射器（传感器）：负责发射超声波信号。
发射器一般是由一个或多个压电陶瓷片组成，当施加电压时，会产生机械振动，从而产生超声波信号。
2.接收器（传感器）：负责接收经过流体传播回来的超声波信号。
接收器和发射器一样，通常也是由压电陶瓷片组成。
当接收到超声波信号时，压电陶瓷片会产生电压信号。
3.转化电路：负责将接收到的压电陶瓷片产生的电压信号转换成数字信号，并传输给处理器进行处理。
4.信号处理器：负责对接收到的数字信号进行处理，包括滤波、放大、波形分析等。
同时，信号处理器还可以计算流体流速、流量等参数，并将结果显示在显示器上。
5.显示器：用于显示流体的流速、流量等参数。
一般采用LCD或LED显示器。
根据不同的应用需求，超声波流量计的结构和形状可能会有所不同。
一般有直入式、插入式和便携式等不同类型。
直入式超声波流量计适用于直管道，插入式超声波流量计适用于需要测量流体的管道，便携式超声波流量计则可以携带方便进行不同位置的流量测量。
总之，超声波流量计通过发射和接收超声波信号来测量流体的流速和流量。
它的原理是基于超声波在介质中传播速度的变化特性，通过计算不同路径下超声波的传播时间和传播距离的关系，进而得出流体的流速和流量。
同时，超声波流量计的构造通常包括发射器、接收器、转化电路、信号处理器和显示器等组成部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超声波流量计的测量原理简介
一、定义
超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
二、工作原理
超声波流量计根据对信号检测的原理可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
超声波流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的流量计之一。
1、时差法
当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式：
其中
θ为声束与液体流动方向的夹角
M 为声束在液体的直线传播次数
D 为管道内径
Tup 为声束在正方向上的传播时间
Tdown为声束在逆方向上的传播时间
ΔT=Tup –Tdown
设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生
器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。
当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则 t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)
由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。
利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。
此外还可用相差法、频差法等。
2、相差法原理
如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽
O=w▽t=2wLu/cc 式中，w为超声波角频率。
当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。
此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t，有利于提高测量精度。
但存在着声速c对测量结果的影响。
3、频差法原理
为了消除声速c的影响，常采用频差法。
由前可知，上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示▽f=[（c+u）/L]-[(c-u)/L]=2u/L 由此可知，只要测得▽f就可求得流量Q，并且此法与声速无关。