超声波流量计的原理及公式

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qbwww|  楼主 | 2022-6-23 16:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 qbwww 于 2022-6-23 16:43 编辑

超声波流量计是一种采用超声波以非接触的方式测量流体速度的一种仪器。
超声波的顺流中的传播速度与在逆流中的传播速度不相同。
在流体的上下游位置放置一对探头声探头,两个探头分别向对方发射超声波;
检测超时波在不同方向从发射端到接收端所花费的时间。
根据两个时间差,经过公式计算即可以得到流体速度。

公式如下:
114320v3s4ksdwh4h3733r.jpg
流量计检测公式

如下图,以左下角位置为原点,建立直角坐标系,
114320f67835cqn8bv7ngb.jpg
直角坐标系

对于从下游传感器到下游传感器的传播,声波速度为,

格外注意的是,声波的方向位移方向并不相同:


114320irrrr0xxzb033hhr.jpg
声波速度

流体速度为:
114320ntvbf7v7m4sx3hu7.jpg
流体速度

超声波从上游探头位置到下游探头位置,其产生的位移为,
114320rjh6y3jjcxhjtmhs.jpg
从上游探头位置到下游探头位置的位置

根据:
114320sapyapsx4vni4app.jpg
速度、时间、位移关系

得到:
114320ocnnc6l55elcn6s0.jpg
关系式

进一步推导:
114320s6uekvqziominkir.jpg
上游往下游传播所满足的关系式,关系式1

同理,对于下游往上流的传播,有下列关系式成立:
114320puyyolyyyfierrlz.jpg
下游往上游传播满足的关系式,关系式2

联立关系式1以及关系式2,两式左右两边分别相除,消去声波速率C,得到:
114320eg1cyoolffn38fsp.jpg
化解过程

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qbwww|  楼主 | 2022-6-23 16:43 | 显示全部楼层
超声波的顺流中的传播速度与在逆流中的传播速度不相同。
在流体的上下游位置放置一对探头声探头,两个探头分别向对方发射超声波;
检测超时波在不同方向从发射端到接收端所花费的时间。

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