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基本原理為,利用超聲波信號被運(yùn)動中的懸浮顆粒或氣泡(不連續(xù))反射時,產(chǎn)生的頻率偏移(多普勒效應(yīng))完成測量。這種測量技術(shù)利用了聲波在流動液體中傳播時,被不連續(xù)的介質(zhì)反射而改變頻率的這一物理現(xiàn)象。將超聲發(fā)射到充滿流動液體的管道中,經(jīng)液體中的不連續(xù)介質(zhì)反射后,超聲波的頻率會稍稍發(fā)生變化,且該頻率與液體的流速成正比。現(xiàn)有技術(shù)要求液體中懸浮顆粒、氣泡的直徑至少為百萬分之一百(ppm)的100微米或更大。
在選擇超聲波流量計(jì)或多普勒流量計(jì)前,需要考慮以下幾大關(guān)鍵問題:
液體中是否存在直徑為百萬分之一百(ppm)的100微米的顆粒?
是否需要手持式或連續(xù)性過程監(jiān)視器?
是否需要模擬量輸出?
流量計(jì)適用的流速和流速是多少?
和的過程溫度是多少?
最小和過程壓力是多少?
管道尺寸是多少?
管道是否始終充滿液體?
鉗式超聲波流量計(jì)既有單傳感器類型,也提供雙傳感器類型。在單傳感器類型中,發(fā)射晶體與接收晶體均封裝于同一個傳感器中,然后固定在管道表面的單一位置上。耦合化合物通過超聲手段將傳感器與管道相連。對于雙傳感器類型,發(fā)射晶體設(shè)于一個傳感器,而接收晶體則設(shè)于另一個傳感器。鉗式多普勒流量計(jì)會受到管壁本身以及傳感器和管壁之間的空隙的干擾。如果管壁為不銹鋼材料,當(dāng)發(fā)射信號的傳播距離足夠遠(yuǎn),那么回波信號的頻移便會干擾到讀數(shù)。而且對于銅制、混凝土內(nèi)襯、塑料內(nèi)襯和玻璃纖維加固管道,本身便具有不連續(xù)的聲學(xué)屬性。這些不連續(xù)屬性足以徹底散射傳播信號或衰減回波信號。這將大大降低流量計(jì)的準(zhǔn)確度(低至僅有±20%),在大多數(shù)情況下,如果存在管道內(nèi)襯,鉗式流量計(jì)將無法正常工作。
超聲波流量計(jì)最常用于石油和天然氣行業(yè)。還用于化工、制藥、食品飲料、金屬、礦業(yè)、制漿和廢水行業(yè)。
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