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气体超声波流量计的工作原理是什么?

2021-01-11    来源:红旗仪表(江苏)有限公司

气体超声波流量计的工作原理是什么?
超声流量计的测量原理可分为:时差法、频差法和相位法等。时间差分法精度高,抗干扰能力强,应用范围广。
1.1计算气体的流动速度。
声波系机械辐射能量,是以实际物质为载体的纵向压力波,当振动体与介质接触时,就会产生声波,通过某一介质的速度,即称为声速,如已知气体的密度,声速可以确定。超声的预率为20000H:以上,远远大于管路中常出现的十扰频(60Hz),
超声流非常计采用了侧量;声波在流动介质中传播的时间与流量之间的关系,每一测量通道都有一对用于交收超声波信号的传感器,声波在流体中的实际传播速度由介质静止时的声速(c)和在声波传播方向上的轴向流速(v)两部分组成,因此声波在上游向下游传递的时间比下游传递的时间短,这一时间与流体的流速之间存在一定的关系,通过上游和下游测得的传递时间可计算出流体的速度和声波的速度。
图1显示了气体超声流量计的测量原理示意图。
假定管子长度为L,管子内径为D,两个传感器的连线与管子轴向成一定角度功,介质静止时超声声速为。管中气体的流动速度是而超声沿气流顺时针方向、逆时针方向和逆时针方向的传播时间分别为:
假定管路长度为L,管路内径为D,两个传感器的连接线与管路轴向成-定角功,介质静止时超声声速为。管中气体的流动速度是而超声在顺气流方向的传播时间t,则在逆气流方向的传播时间t,分别是:
因为传输时间t,‘是用电子元件测量的实值,即气体的流速,声速。可以从公式(1)和公式(2)得出以下结论:

1.2气相流量的计算。
如式(5)所示,气体的工作流道是由气体在管路中的平均流速Vm乘以管路的横截面而得。

用公式(3)测得气体的速度是气体沿声道的平均速度,也就是流体流动方向上的速度分量。气体在管路中的平均速度Vm和气体在多伟声道上的速度之间的关系式为(6)。

在公式中:n是声道的数目:I(Vi...,Vn)的精确形式取决于声道的几何分布情况,取决于不同的数值计算方法。

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