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超声波流量计是利用多普勒原理测量流量

测定超声波顺、逆流传播速度之差的方法很多,主要有测量在超声波发生器上、下游等距离处接到超声信号的时间差,相位差或频率差等方法。

  超声波流量计的结构原理如图15.10所示,在流量计管壁的斜对面固定两个超声波振子TR1,TR2,兼作为超声波的发送和接收元件。由一侧的振子产生的超声波脉冲穿过管壁→流体→管壁为另一侧的振子所接 收,并转换为电脉冲,经放大后再用此电脉冲激发对面的发送振子,形成所谓单环自激振荡。振荡周期由超声波在流体中的顺流传播速度决定, 周期的倒数即为单环频率f1 。经过一定时间间隔以后,由切换电路使发送振子变成接收振子,而接收振子变成发送振子,此时,测出单环频率f2(取决于超声波在逆流中的传播速度)。若管径方向流体平均流速为 ,超声波束与管轴的夹角为q ,管径为D,则: 式中t为超声波在管壁内和电脉冲信号在电路中传输所产生的滞后时间的总和。 当c>> ,且t 很小时,可得: 因此,测出频率差Df就可以算出 .

  则体积流量为: 顺便提一下,为了使流体流经仪表前就达到典型层流分布,仪表前后必须有足够长的直管段。使用中要避免流体中出现 气泡并防止其他声源干扰。

  超声流量计的最大优点是仪表装在管道外,不破坏管道,价格也与管道大小无关。

  电磁流量计 电磁流量计由电磁流量传感器、转换器以及显示仪表等组成,也可由电磁流量传感器和显示仪表直接组成。传感器的工作原理是基于电磁感 应定律,其基本原理请参见第4章。电磁流量计是应用电磁感应原理来测量导管中导电液体的平均流速,如图15.11所示。采用不导磁材料制成的 流量测量导管,置于均匀磁场中,其内径为D,内壁衬有绝缘材料。导电液体在管道中流动时,即作切割磁力线的运动,若所有流体质点都以平均流速v运动,则液体流速在整个管道截面上是均匀一致的。这样,就可以把液体看成许多直径为D的连续运动着的薄圆盘。这种由液体组成的薄 圆盘等效于长度为D的导电体,其切割磁力线的运动速度为υ 。根据上述电磁感应原理可知,在液体圆盘内将产生感应电动势,其大小为:

  E = BυD 式中:E—感应电动势;

  B—磁感应密度;

  υ—平均流速;

  D—管道内径。

  因为这种液体圆盘是连续不断地通过磁场,所以就能产生连续的感应电动势。如果磁场是交变磁场,则产生的感应电动势也就是交流感应电动势,其变化频率和磁场变化的频率相同。现在,一般工业用的都是交流磁场的电磁流量计。

  流经圆形导管的体积流量为被测介质的平均流速与导管流通截面积的乘积。即: (15.16) 式中:D—两电极间距离(即导管直径),m;

  E—感应电动势,V;

  B—磁感应强度,T;

  v—流体的流速,m/s。

  上式可以改写为: (15.17) 式中:k—仪表的比例常数。

  即若感应强度不变,流体充满管道流动,电磁流量计的感应电势与流量成线性关系。

  电磁流量计具有下列特点:输出电信号与流量之间呈线性关系,便于仪表作等分刻度;仪表的测量不受被测介质的温度、压力、密度和粘度 以及流态的影响;仪表应用范围广,几乎可适用于所有电导率大于10-5W/cm 的导电性液体,且介质的电导率在许可范围内变化也不影响测量结果,流速测量范围可从每秒几厘米至每秒十余米,满量程时流速可从 0.5~10m/s内变化,口径范围可从几毫米至几米;变送器内无活动部件,几乎无压力损失,并对安装直管段要求不高;仪表时滞小,能瞬时反应 流量变化,可以测脉动流;输出信号的极性与磁场方向及流速方向有关,所以能用于鉴别流向,可测两向流;仪表便于清洗和消毒,便于维护, 且能输出标准电信号以便于配套,可靠性高,使用寿命长。 很抱歉,因为您在网易相册发布了违规信息,账号被屏蔽。被屏蔽期间他人无法访问您的相册。

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