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气体超声波流量计的工作原理与公式计算

发布日期:2018-05-17 09:36:55  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】: 1、气体超声波流量计的工作原理超声波流量计的测量原理可分为时差法、频差法和相位差法等[’〕。由于时差法准确度高,抗干扰能力强,故应用较广泛。1.1气体流速的计算......

 1、气体超声波流量计的工作原理

超声波流量计的测量原理可分为时差法、频差法和相位差法等[’〕。由于时差法准确度高,抗干扰能力强,故应用较广泛。
气体超声波流量计的工作原理图
1.1气体流速的计算
声波是一种机械辐射能,它是以实际物质为载体的纵向压力波,当振动体与介质相接触时便产生声波,声波通过某一介质的速率简称声速,如果已知气体的密度.声速值可以确定。超声波的预率在20000H:以上.远远大于管道上经常产生的十扰频率(60Hz),
超声波流最计以侧量声波在流动介质中传播的时间与流量的关系为原理,每个测量通道有一对用来交稗发射和接收超声波信号的传感器,声波在流体中的实际传播速度是由介质静止状态下的声速(c)和流体轴向流速(v)在声波传播方向_r.的分址组成,故声波由上游向下游传输的时间小于声波由下游向上游传输的时间,这个时间差与流体的流速存在关系,通过从上下游测的的传输时间可以计算出流体的速度和声波的速度。
气体超声波流量计测量原理示意图如图1所示。
 
   假设声道长度为L,管道的内径为D,两个传感器的连线与管道的轴向成一定的角度功,超声波在介质静止状态下的声速为。,管道内气体的流速为。,则超声波沿气流顺向的传播时间t,、沿气流逆向的传播时间t,分别为:
20180517094404.jpg
    由于传播时间t,‘:是由电子部件测量出实际值,则气体流速:、声速。可由式(1)和式(2)推导结果如下:
20180517094408.jpg
1.2气体工况流量的计算
    气体的工况流量口是由管道内气体的平均流速Vm乘以管道的横截面积得出,如式(5)所示:
20180517094436.jpg
    由式(3)测量气体流速为气体沿着声道方向的平均速度,即在流体流动方向的速度分量。管道内气体的平均流速Vm与气体沿着多个声道方向的流速之间的关系如式(6)所示。
20180517094440.jpg
式中:n为声道的数量;I(Vi ,…,Vn)的精确形式因声道的几何分布情况以及数值的计算方法的不同而不同。
 

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