超聲波流量計是一種非侵入式設(shè)備，它使用聲波振動來測量液體的流速。有兩種類型，多普勒和傳輸時間。
超聲波儀表非常適合廢水應(yīng)用或任何導(dǎo)電或水基的臟液體，但通常不適用于蒸餾水或飲用水。這些流量計也是需要低壓降、化學(xué)兼容性和低維護(hù)的應(yīng)用的理想選擇。
1842 年，克里斯蒂安·多普勒 (Christian Doppler) 發(fā)現(xiàn)，靜止的觀察者會在聲源接近時感知聲音的波長較短，隨著聲源的后退，聲音的波長較長。
多普勒效應(yīng)解釋了為什么人們會在駛近的汽車?yán)嚷曋新牭缴叩囊粽{(diào)。當(dāng)汽車?yán)_時，音調(diào)似乎下降了。超聲波多普勒流量計將這種頻移應(yīng)用于包含聲學(xué)不連續(xù)性的所謂臟液體中；懸浮顆粒、夾帶氣泡或湍流渦流。
超聲波流量計是如何工作的？
超聲波流量計是一種非接觸式測量流速的方法。它們是固定在管道外部的夾緊裝置，可以在不損壞傳感器的情況下測量腐蝕性液體。該 兩種類型的超聲波流量計，多普勒及運輸時間，通過兩個不同的技術(shù)方式，每個功能。多普勒超聲波流量計必須有顆粒或氣泡才能反射超聲波信號。必須考慮固體或氣泡的濃度和大小的下限，并且液體必須以足夠高的速度流動以保持固體懸浮。
當(dāng)傳輸?shù)桨哂羞@種不連續(xù)性的流動液體的管道中時，超聲波脈沖或波束會從它們反射，頻率的變化與液體的流速成正比。因此，超聲波多普勒流量計根據(jù)不連續(xù)點的速度而不是液體的速度計算流速。
工作原理
當(dāng)超聲波信號被運動中的懸浮顆粒或氣泡（不連續(xù)性）反射時，其基本工作原理利用了超聲波信號的頻移（多普勒效應(yīng)）。這種計量技術(shù)利用了聲波的物理現(xiàn)象，當(dāng)它被流動液體中的移動不連續(xù)性反射時，聲波會改變頻率。超聲波被傳輸?shù)接辛鲃右后w的管道中，并且不連續(xù)性反射頻率略有不同的超聲波，該頻率與液體的流速成正比。當(dāng)前的技術(shù)要求液體至少含有百萬分之 100 (PPM) 的 100 微米或更大的懸浮顆粒或氣泡。多普勒超聲波流量計的工作原理是多普勒效應(yīng)，這是聲波頻率變化的物理現(xiàn)象。在超聲波流量計的情況下，當(dāng)被運動中的懸浮顆粒或氣泡（不連續(xù)性）反射時，超聲波信號的頻率變化（多普勒效應(yīng)）與液體的流速成正比。通常，超聲波多普勒流量計由發(fā)射器/指示器/累加器和換能器組成。用戶選擇適合應(yīng)用的配置，考慮液體、固體或氣泡的大小和濃度、管道尺寸和管道內(nèi)襯。發(fā)射器的信號閾值通常會調(diào)整以濾除機(jī)械和電氣噪聲。變送器中的高頻振蕩器驅(qū)動換能器，該換能器采用流行的夾裝式設(shè)計，安裝在管道外部。換能器產(chǎn)生超聲波信號，通過管壁進(jìn)入流動的液體；發(fā)射器將其輸出和輸入頻率之間的差異轉(zhuǎn)換為電子脈沖。經(jīng)過處理、縮放和累計，脈沖提供了流量測量。夾在管道外部的超聲波多普勒流量計以非侵入性方式運行，無需移動部件。它們不會造成壓降，不會受到工藝液體損壞的風(fēng)險，并且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。如果正確校準(zhǔn)，它們的精度可以達(dá)到 ±1%，但是，管壁以及管壁與液體之間的任何空氣空間都會產(chǎn)生信號干擾。此外，不銹鋼管壁可能會將傳輸信號傳導(dǎo)到反射信號似乎發(fā)生重大變化的程度。傳輸時間超聲波流量計測量超聲波信號從第一個換能器發(fā)射到第二個換能器接收到的時間差。對上游和下游測量進(jìn)行比較。如果沒有流量，兩個方向的旅行時間將相同。當(dāng)存在流動時，聲音在同一個方向傳播時移動得更快，如果逆著它移動，聲音傳播得更慢。
第三個超聲波流量計采用上游和下游換能器對之間的互相關(guān)來計算流量。這種設(shè)計的一些流量計使用微處理器根據(jù)相關(guān)因素在“清潔”和“臟”模式之間自動切換。例如，單個互相關(guān)混合流量計可以監(jiān)測活性污泥或消化污泥的流量。使用此類流量計精心設(shè)計的應(yīng)用已報告安裝精度在讀數(shù)的 0.5% 以內(nèi)。
超聲波流量計也是需要低壓降和低維護(hù)的應(yīng)用的理想選擇。超聲波多普勒流量計是一種體積流量計，非常適用于含氣液體，如廢水或泥漿。傳輸時間超聲波流量計是水和油等清潔液體應(yīng)用的理想選擇。超聲波流量計主要有三種類型。輸出類型（模擬或數(shù)字）、管道尺寸、最小和最大過程溫度、壓力和流速等因素都會影響哪種超聲波流量計適合您的應(yīng)用。
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