
【化】 ultrasonic flowmeter
超聲波流量計(Ultrasonic Flowmeter)是一種通過超聲波技術測量流體流速的儀器,其原理基于超聲波在流體中傳播的時間差或頻率變化與流速的關聯性。根據測量方式,主要分為時差法(Transit-Time)和多普勒法(Doppler Effect)兩類。
漢英對照定義
中文:超聲波流量計
英文:Ultrasonic Flowmeter
核心功能:利用超聲波信號檢測流體流速并計算體積流量,適用于液體、氣體及漿體。
組成結構
$$
v = frac{L cdot Delta t}{2 cdot t_1 cdot t_2}
$$
其中(v)為流速,(L)為聲道長度,(Delta t)為時間差。該方法適用于純淨流體(如自來水、天然氣)。
中國國家标準《GB/T 18604-2023 用氣體超聲波流量計測量天然氣流量》明确了超聲波流量計在天然氣計量中的技術要求,其方法學驗證可參考國際計量局(BIPM)發布的測量不确定度指南。
超聲波流量計是一種利用超聲波技術測量流體(液體或氣體)流量的非接觸式儀表,具有高精度、無阻礙、適用範圍廣等特點。以下從多個維度進行詳細解析:
超聲波流量計通過檢測超聲波在流體中的傳播特性變化來測量流速。其核心原理分為兩類:
時差法(傳播時間差法)
通過測量超聲波順流與逆流傳播的時間差計算流速。公式為:
$$
v = frac{L}{2 cosθ} cdot frac{Delta t}{t_1 t_2}
$$
其中,( L )為聲程長度,( θ )為聲波路徑與流體流向的夾角,( Delta t )為時間差。適用于純淨液體(如自來水、石油)。
多普勒效應法
利用流體中懸浮顆粒反射超聲波時的頻率變化(多普勒頻移)計算流速,公式為:
$$
v = frac{Delta f cdot c}{2 f_0 cosθ}
$$
其中,( Delta f )為頻率差,( c )為聲速,( f_0 )為發射頻率。適用于含雜質或氣泡的流體(如污水、漿液)。
安裝方式
功能分類
優勢 | 局限性 |
---|---|
非侵入式,無壓力損失 | 時差法對流體純淨度要求高 |
適用管徑範圍廣(幾毫米至幾米) | 多普勒法需流體含反射顆粒 |
可測腐蝕性、高黏度流體 | 安裝需精确校準聲程角度 |
維護成本低,壽命長 | 複雜流态(湍流)可能影響精度 |
近年研究聚焦于信號處理算法優化(如降噪技術)和多傳感器融合,以提高複雜工況下的測量穩定性。此外,智能化設計(如自動校準、無線傳輸)也逐漸成為主流方向。
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