何为超声波多普勒流量计？

超声波流量计（非侵入式多普勒流量计）是一种体积流量计，借助液体中的颗粒或气泡完成测量。超声波流量计非常适合测量污水处理或任何导电性或含水性污浊液体的流量。超声波流量计通常不适用于蒸馏水或饮用水。用于洁净液体应用中时需要进行曝气处理。超声波流量计还非常适合于低压降和低维护需求的应用。

PRINCIPLE OF OPERATION

图 1： 超声波多普勒流量传感器

基本原理为，利用超声波信号被运动中的悬浮颗粒或气泡（不连续）反射时，产生的频率偏移（多普勒效应）完成测量。这种测量技术利用了声波在流动液体中传播时，被不连续的介质反射而改变频率这一物理现象。将超声发射到充满流动液体的管道中，经液体中的不连续介质反射后，超声波的频率会稍稍发生变化，且该频率与液体的流速成正比（图 1）。目前的技术要求液体中悬浮颗粒、气泡的直径至少为 100 微米的百万分之一百 (PPM) 或更大。


超声波多普勒流量计选型

在选择超声波流量计或多普勒流量计前，需要考虑以下几大关键问题：

·  液体中是否存在直径为 100 微米的百万分之一百的颗粒？

·  是否需要手持式或连续性过程监视器？

·  是否需要模拟量输出？

·  流量计适用的最低流速和最高流速是多少？

·  最低和最高过程温度是多少？

·  最低和最高过程压力是多少？

·  管道尺寸是多少？

·  管道是否始终充满液体？

设计类型

夹持式超声波流量计包括单传感器和双传感器两种型号。在单传感器型号中，发射和接收晶体置于同一传感器中，而将该传感器夹在管道表面的某一点。耦合化合物通过超声手段将传感器与管道相连。在双传感器型号中，发射和接收晶体分别置于不同的传感器中。夹持式多普勒流量计不受存在于管壁本身，以及传感器与管壁之间的任何空气空间的影响。如果管壁为不锈钢材质，管壁可将发射信号传输得足够远，以便使回波频率充分偏移而不影响读数。在铜管、混凝土内衬管、塑料内衬管和玻璃纤维增强管中，也存在传导声波的不连续介质。这些介质足以对完全散射发射信号或减弱回声信号造成影响。这可极大降低流量计的精度（仅限 ±20％ 内），因此，在多数情况下，夹持式流量计在内衬管道中无法工作。