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超声波流量测量的发展概况和研究进程(一)

作者:时间:2013-12-22来源:网络收藏
0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  (3)超声多普勒精度受流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响小;

  (4)尤其适合替代电磁流量计来测量腐蚀性液体、高粘度液体以及非导电性液体的流量;

  (5)多声道技术可缩短要求的直管段长度而仍然能保证较高测量精度;

  (6)可以从厚的金属管道外侧测量管内流体的流速,无需对原有管道进行任何加工,尤其适合应用于大管径、大流量场合。

  相对传统的流量计,超声多普勒方法特点比较突出,适合多种工况条件和液体类型流量的测量,在工业中具有广泛的应用前景。近年来,随着电子技术和信息技术的飞速发展,流量测量的技术水平有了很大提高,但研究重点非常明显地集中在血流测量等医学领域,工业管道流量测量方面的研究相对较少,且主要集中于时差式流量测量(以天然气流量测量最为突出),在多普勒方法方面的研究不多,导致现有工业管道用超声多普勒流量计的性能普遍不高,存在以下缺点:

  (1)不能判断流速方向;

  (2)低流速测量困难;

  (3)动态响应速度慢、实时性差;

  (4)基本误差一般为±(1%~10%)FS,重复性为0.2%~1%,相对时差式流量计、质量流量计、电磁流量计等其它流量计而言精度比较低。

  这些缺点极大限制了超声多普勒流量计的推广和使用。目前超声多普勒流量计一般只在一些特殊场合下使用,比如便携式测量、明渠流量测量、超大管径流量测量等。

1.2 超声多普勒流量测量研究进展

  1.2.1 多普勒流量测量模型

  超声多普勒流量测量技术在过去的几十年中得到不断发展,出现了多种测量模型,本章概括为分为连续波多普勒(CW Doppler)模型 、脉冲波多普勒(PW Doppler)模型、伪随机多普勒模型和调频多普勒(FM Doppler)模型 四种。CW Doppler流量测量采用收发分离的换能器,它们分别连续不断地发射和接收超声波信号并进行后续处理,这种测量模型一般用于平均流速和流量的测量,详细原理见本文4.2小节,本章主要介绍后面三种模型的研究进展情况。

  (1)PW Doppler模型

  PW Doppler可采用收发共用的换能器,进行间断式的脉冲发射,并作时间的门控式(Time-Gate)选通接收,测量原理如图1-1所示。

  超声换能器在起始时刻t0发射一串超声脉冲,并延迟一段时间1 t后接收超声回波信号,选通时间2 t决定了采样的回波信号长度,对应于取样分析的散射体样本大小,散射体样本在超声波传播方向的长度为:

  超声波流量测量的发展概况和研究进程(一)

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  式中c0为流体中的声速。散射体距离管壁的径向位置为:

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关键词: 超声波 流量测量

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