設計了一種超聲波流量計是通用性大,不僅能用來測量液體的流量,而且還能測量氣體的流量,其精度為1%.
2023年02月13日 13:32:31
來源:江蘇中能儀表科技有限公司 >> 進入該公司展臺
閱讀量:17
設計了一種超聲波流量計是通用性大,不僅能用來測量液體的流量,而且還能測量氣體的流量,其精度為1%. 我們設計了一種流量計,其工作原理如圖1所示. 由于在很多專著中都已講到了超聲流量計的優(yōu)缺點,因此在這里只討論該流量計與一般超聲流量計的區(qū)別. 脈沖式流量計需要應用相當復雜的儀器設備,這種流量計的主要缺點在于:它雖能指出與聲波傳播速度變化有關的示值,但由于要求發(fā)送脈沖的頻率嚴格地穩(wěn)定,故不能用來足夠精確地測量流體的小流速. 文中所述流量計的特點是調節(jié)簡單(用電位差計能將平衡減小到零),使用簡便流量計在最寬流速范圍內(從每秒幾厘米到幾十米)具有高度的精確性.這種流量計可用來測量任何一種均勻介質的流量.用共振頻率相同的壓電石英片作超聲輻射器和接收器,從高頻振蕩器得到能源的輻射石英能保證產生良好的超聲射束,調節(jié)接收石英,使每塊石英上可接收到的聲束幾乎相同.無論是輻射石英還是接收石英,它們都夾緊在管道的外面,超聲束沿直徑方向橫過管道(在高頻工作時管壁不會阻礙超聲波的傳播,也不會使聲束產生失真),接收石英片的連接直使兩石英片上所產生的電壓反相.困此,當管道內容物在流動時,在接收石英片的聲束作用范圍將重新分布,這種重新分布的特性可從超聲束中能流矢量的表達式中明顯看出: 在介質位移速度恒定的情況下,矢量I的周期平均值將偏差一個角度: 式中 v為介質粒子位移速度的相加矢量;ρ為流過管道的介質密度;P為超聲束中的聲壓. 式中 c為聲速;v為介質的位移速度 若輻射石英和接收石英之間的距離己知(這里必須取管道的內徑),即可求出聲束沿接收石英傳播的距離,聲束在接收石英片中的傳播會引起其上的電壓發(fā)生變化,并使放大器的輸入失去平衡,工作信號經過放大、檢波輸至指示器中,而這儀器的刻度可以刻成流體或氣體的流量計量單位.應該注意,當介質的移動速度很低時,α角很小,而使超聲束沿著聲波接收器而稍有移動,結果由于管道的可能變形(例如溫度變形)使流速的測量有顯著誤差.這種變形是因為超聲輻射器和接收器的相對移動而產生的.因此,當測量結果要求很精確時,應盡量減小管道測量段的可能變形. 對于10%的NaCl溶液,ρ=1.0707g/cm3,c=1470m/s;對于20%的NaCl溶液,ρ=1.1478g/cm3,c=1650m/s.計算結果指出:在后一種情況下,放大器的電壓變化只有8.5%,而聲速的變化為22%.通過內插法,則在聲波傳播速度變化2.5%時測量精度為±1%. 由于在所測流量的介質中,聲波傳播速度變化時流量計工作原理的本身將會產生局部的補償,所以在某些情況下,允許介質物理性能略有變化(由溫度、濃度等變化所引起),而不致顯著防礙測量的精度.簡化公式(2),則可得到所有速度范圍內都具有足夠精度的式子: 由此可見,α角與聲波在介質中的傳播速度有關.如果這一速度發(fā)生變化,則α角也將相應變化.這樣就能使超聲束沿著聲波接收器移動,這種移動將為聲速的增加或減少而引起介質聲阻抗的相應增高或減低所補償.當介質的聲阻抗改變時,輻射器的輸出隨之改變,其輸出變化如下:如聲速增加時α角減小,則能流密度增大;輸入到放大器輸入端的電壓將與能流密度成正比.因為α角的減小會使此電壓降低,而液體的密度和能量的增大都會使該電壓升高,所以此電壓與聲波傳播速度的變化關系很小.此外,由于與聲速成正比的波長的變化,輻射器的指向性圖象發(fā)生銳度變化,從而降低了測量的精確度.因為這方面的詳細研究超出本文范圍,我們只討論下面的具體例子: 上述流量計在極不均勻的介質中或是它們的尺寸很大時,以及在管道內流動介質有突變的可能性的情況下,均不適用.對于聲阻抗和聲速非常特殊的介質的流量測定,則應以儀表的另一種刻度來讀出流量. 超聲流量計經過實驗試用,在該流量計中曾采用厚度為1mm、共振頻率為2.86MHz、表面有效面積為1cm2的X—石英片作輻射器和接收器,輻射器與接收器之間的距離為80mm.輻射器的輸入電壓約為6V.應用這種流量計可以測出每秒十分之幾毫米的速度.推薦產品.電磁流量計,壓力變送器,新型靶式流量計,超聲波流量計,渦街流量計,渦輪流量計,熱電偶.
版權與免責聲明:
1.凡本網注明"來源:全球制造網"的所有作品,版權均屬于全球制造網,轉載請必須注明全球制造網。違反者本網將追究相關法律責任。
2.企業(yè)發(fā)布的公司新聞、技術文章、資料下載等內容,如涉及侵權、違規(guī)遭投訴的,一律由發(fā)布企業(yè)自行承擔責任,本網有權刪除內容并追溯責任。
3.本網轉載并注明自其它來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品來源,并自負版權等法律責任。
4.如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯系。