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超聲波流量計測量的解決方法

      超聲波流量計是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表，流速乘以截面積就是流量。由于管道公稱直徑不是外徑，也不是內(nèi)徑，而是近似鋼管內(nèi)徑的一個名義尺寸，每一公稱直徑對應(yīng)一個外徑超聲波流量計測量原理當(dāng)超聲波在液體中傳播時，液體的流動將使傳播時間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時間的變化正比于液體的流速，其關(guān)系符合下列表達(dá)式：

　　θ為聲束與液體流動方向的夾角

　　m 為聲束在液體的直線傳播次數(shù)

　　d 為管道內(nèi)徑

　　tup 為聲束在正方向上的傳播時間

　　tdown為聲束在逆方向上的傳播時間

　　δt=tup –tdown

　　超聲波流量計測量設(shè)靜止流體中的聲速為c，流體流動的速度為u，傳播距離為l，當(dāng)聲波與流體流動方向一致時（即順流方向），其傳播速度為c+u;反之，傳播速度為c-u.在相距為l的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器（t1,r1）和（t2,r2）。當(dāng)t1順方向，t2逆方向發(fā)射超聲波時，超聲波分別到達(dá)接收器r1和r2所需要的時間為t1和t2,則

　　t1=l/（c+u） t2=l/（c-u）

　　由于在工業(yè)管道中，流體的流速比聲速小的多，即c>>u,因此兩者的時間差為 ▽t=t2-t1=2lu/cc 由此可知，當(dāng)聲波在流體中的傳播速度c已知時，只要測出時間差▽t即可求出流速u，進(jìn)而可求出流量q。利用這個原理進(jìn)行流量測量的方法稱為時差法。此外還可用相差法、頻差法等。

　　超聲波流量計測量相差法原理：如果超聲波發(fā)射器發(fā)射連續(xù)超聲脈沖或周期較長的脈沖列，則在順流和逆流發(fā)射時所接收到的信號之間便要產(chǎn)生相位差▽o,即▽o=w▽t=2wlu/cc

　　式中，w為超聲波角頻率。當(dāng)測得▽o時即可求出u,進(jìn)而求得流量q。此法用測量相位差▽o代替了測量微小的時差▽t，有利于提高測量精度。但存在者聲速c對測量結(jié)果的影響。

　　頻差法原理：為了消除聲速c的影響，常采用頻差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超聲波的頻率之差為▽f可用下式表示 ▽f=[（c+u）/l]-[（c-u）/l]=2u/l 由此可知，只要測得▽f就可求得流量q，并且此法與聲速無關(guān)。

　　目前水電站多采用浮子式液位計或投入式液位計來進(jìn)行水位測量。其缺點為：測量精度低，不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)浮子卡死不動和傳感器堵塞導(dǎo)致測不準(zhǔn);維護(hù)工作量大，安裝、調(diào)試不便，采集到的僅是模擬告警信號，不能直接進(jìn)入電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。對無人值班電廠不實用。

　　超聲波流量計測量水位的原理以及安裝要求

　　超聲波流量液位計工作時，高頻脈沖聲波由換能器（探頭）發(fā)出，遇被測物體（水面）表面被反射，折回的反射回波被同一換能器（探頭）接收，轉(zhuǎn)換成電信號。脈沖發(fā)送和接收之間的時間（聲波的運(yùn)動時間）與換能器到物體表面的距離成正比，聲波傳輸?shù)木嚯xs與聲速c和傳輸時間t之間的關(guān)系可以用公式表示：s=　cⅹt/2