多普勒超声流量计

原理

　　多普勒超声流量计的工作原理如图所示。发射换能器T发射一定频率的超声波到流动液体内的气泡和固体颗粒上产生散射波，散射波被接收换能器R所接收，其频率变化与粒子（或气泡）的移动速度成正比（由于换能器具有一定的的指向性，所以接收的散射信号基本上是从管道中心附近发射来的）。多普勒频移d和流速的关系如下式所示：

组成

　　多普勒超声流量计，它由超声流量换能器和控制器组成。下图所示是整机方框图。

　　双频多普勒流量计是新出现的产品，其控制器使换能器间断地短时间产生两个不同频率的连续波声信号。所产生的多普勒信号与原频率会有固定的频差，噪声则没有。将两个多普勒信号重叠、提升，经信息处理后，获得多普勒频移?d，计算出来流速或流量。这种新型多普勒流量计能抗噪声，并使测量准确度明显提高。

特点

　　多普勒超声流量计要求流体内有足够大的散射体连续存在。通常散射体的速度与流体的速度有明显的偏差（滑差），要求流体的流速必须远远大于粒子产生沉淀的临界速度。而且测到的速度为散射体相遇点的速度，所以速度测量值对流速分布和流态的依赖性很大，即要求直管段很长（20倍管径以上）。所以，这种方法的使用具有一定的局限性。

　　除上述的特点外，还有其自身的优点。

　　1 没有零点漂移。由于?d正比于，在流体静止时，不产生多普勒频移。因此，控制器显示单元不出现零点漂移。

　　2 不受声信号幅度变化影响。声信号在流体中传播时会衰减，受扰动而起伏。尽管幅度变化，但发射和接收频率却不受影响。双频率多普勒法更具有抗噪声干扰的能力。

　　3 分辨力好。由于发射频率?t选择较高，对于所测流速可以得到较高的?d，因此分辨力较好。 测量与流体声速无关。

安装注意事项

　　1.液体中微粒子浓度。由于多普勒法是得用气泡和微粒子所反射的声信号工作的，因此若流体中不含有气泡和微粒子，则不能工作。以含有限度悬浮粒子30% 以上的流体作为测量对象。

　　2.保证直管段长度，安装部位要合理。为了保障管内液体流速分布较好（多数情况为紊流状态），消除不均匀状态，直管段长度上游至少为15D，下游为5D以上，管内流场状态决定补偿系数，否则加大误差。

　　3.换能器不应安装在下列位置：管道未充满；液体向下流动；离弯头太近；管内有沉淀物堆积。在水平布置管线上，换能器不要安装在管道的上侧或下侧。

　　4.声耦合要好。对于非侵入式换能器安装部位的管壁面应较好、平坦、光滑，定位要相对准确。超声换能器与管壁之间的声耦合（声接触）是通过油脂完成。油脂可以是硅油、硅脂、丹士林、机油等。耦合层不能侵入空气、固体物。

　　5.管内径应精确测量。