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超声波流量测量技术综述 目录 引言 超声波流量计时差法 总结展望 1 引言 超声波流量计的国内外发展现状 超声波流量计的特点 超声波流量计的分类 1.1 超声波流量计的国内外发展现状 1931 年，最早的关于超声波用于管道流量测量的德国专利 1955年，诞生了世界上第一台超声波流量计—MAXSON 流量计 1958年，设计出来折射式超声波探头 70年代早期，超声多普勒流量计诞生 70年代后期到80年代初期，研制出了用于气体流量测量的超声波流量计 1.1 超声波流量计的国内外发展现状 20世纪90年代后，超声波流量计的关键部件－超声波传感器的性能得到了比较大的进步。 进入二十一世纪后，现代数字信号技术等先进技术在超声波流量计方面成功应用，使得超声波流量计测量的精确性、稳定性及操作的便利性得到了充分的体现 1.1 超声波流量计的国内外发展现状 二十世纪五十年代末期，国内一些单位开始了相关的研究 六十年代中期，研制出了用于水电站特大口径的超声波流量计 1975 年，开始研制频差法超声波流量计 80 年代中期，国内生产出了代表当时国际水平的超声波流量计 2000年引进气体超声波流量计 总体上，国内的高精度超声波流量计几乎全是国外的产品，低端产品过剩，高端依赖进口的形势 1.2 超声波流量计的特点 超声波流量计一种非接触式仪表，主要特点: 解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠测量困难的问题。 对介质几乎没要求。可测液体、气体、甚至双向气体 超声波流量计的测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响 超声波流量计的测量范围度宽,一般可达20:1 1.3 超声波流量计的分类 根据测量原理，超声波流量计可分为： 时差法超声流量计、相差法超声流量计、 频差法超声流量计、多普勒超声流量计、液位测量、 相关法超声流量计等。 2 超声波流量计时差法 超声波流量计各方法原理 时差法超声波流量计 时差法与相关法相结合的方法 影响测量的因素 2.1超声波流量计各方法原理 2.1.1 传播速度差法工作原理 根据超声波在流动的流体中,顺流传播的时间与逆流传播的时间之差与被测流体的流速有关,求出流速的方法。 2.1.2 多普勒法工作原理 当发射器和接收器之间有相对运动时,接收器的接收声频率与发射器的发声频率之差跟两者之间的相对速度成正比。 2.1超声波流量计各方法原理 2.1.3波束偏移法工作原理 超声波束在流体的流动影响下,其波束的方向会发生偏移，在超声波束与流动方向垂直时,这一偏移更明显,超声波束方向的偏移,是以接收换能器所接收的波束强度的差值变化来反映的，即该强度与流速有关。 2.1.4噪音法工作原理 噪声法指当流体在管道中流动时，会产生涡流或紊流等，由于流体产生的剪切作用，会在一定频率范围内产生超声波，流速与所产生的噪声强度成比例。这样，通过对噪声的检测就可以得出流体的流速。 2.1超声波流量计各方法原理 2.1.5 旋涡法工作原理 漩涡法是利用流体运动时所产生的漩涡来进行测量的。当流体运动时所产生的漩涡速度几乎与流体速度相等,超生波束每穿过一个漩涡时,由于漩涡对声波的折射和反射都使接收器接收到的信号幅度被调制一次，可根据调制频率而获得流速。 2.1.6 相关法测量原理 多数流体在管道内的流动是以相关方式运动的紊流模式存在的。若在管道中相隔一定间距的截面上观察他们的特性，可知流速剖面之间存在相关性，相关度是随着间距的减小而增加。 2.2 时差法超声波流量计 2.2.1 时差法流量计原理 （2-6） （2-7） （2-8） （2-9） （2-10） 2.2 时差法超声波流量计 2.2.2 改进时差法 由于式(2-10)中含有声速c，温度的变化会引起声速的变化。当管道中的流体温度与管道外的现场环境温度存在差别较小时，在运算