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超聲波流量計(jì)多普勒測(cè)量原理
點(diǎn)擊次數(shù)：2707 發(fā)布時(shí)間：2021-03-19 07:37:15
多普勒超聲波流量計(jì)的工作原理類似于交通的雷達(dá)測(cè)速方法。
發(fā)射部件以角度α和頻率f1（約1MHz～5MHz）向流動(dòng)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(chǎng)中以速度νp運(yùn)動(dòng)的粒子。頻率為f1的發(fā)射波長(zhǎng)是
由于粒子以νp速度運(yùn)動(dòng)，以運(yùn)動(dòng)粒子作為參考系，接收從發(fā)射單元發(fā)出的超聲波波長(zhǎng)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(zhǎng)變化為
對(duì)此得出
由于νp》c，得到的頻率差為
次頻率差與粒子運(yùn)動(dòng)的速度νp呈線性關(guān)系（見圖5.2）。
多普勒超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
·在已有的管道中安裝簡(jiǎn)單;
·無活動(dòng)部件，無摩擦。
多普勒超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)和限制:
·測(cè)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(cè)流體中的傳播速度相差很大;
·在被測(cè)流體中超聲波的傳播速度直接包含在測(cè)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(chǎng)僅能測(cè)反射物質(zhì)相遇點(diǎn)的速度，這樣顯示值對(duì)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(dòng)的性能需要很長(zhǎng)的無干擾入口管道(20倍于管道口徑的長(zhǎng)度)。
多普勒超聲波流量計(jì)的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下:
·醫(yī)學(xué)應(yīng)用(血流量檢測(cè))。這里絕對(duì)精度不起作用。僅要求良好的動(dòng)態(tài)性能，詳細(xì)重復(fù)診斷在血管中血液的脈動(dòng)情況〔類似于心電圖)。在無干擾情況下簡(jiǎn)單和無需出血地把測(cè)量探頭貼放在皮膚上(帶耦合脂肪)。
·礦漿的流量測(cè)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(duì)未超過臨界的速度進(jìn)行信號(hào)化時(shí)，與溶度有關(guān)的超聲波滲透深度和流速分布會(huì)產(chǎn)生很明顯的測(cè)量誤差。
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