1、第四章 流 量 測(cè) 量 4.1 概述 4.2 差壓式流量計(jì) 4.3 電磁流量計(jì) 4.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 4.5 渦街流量計(jì) 4.6 超聲波流量計(jì)4.1 流量概述流量概述總總(流流)量量或累積流量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流或累積流量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體的總和。它是瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分或積累。體的總和。它是瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分或積累。 流量流量：是指單位時(shí)間內(nèi)流過管道或特定通道橫截面的流體數(shù)：是指單位時(shí)間內(nèi)流過管道或特定通道橫截面的流體數(shù)量，稱為瞬時(shí)量，稱為瞬時(shí)(平均平均)流量。有流量。有體積流量體積流量和和質(zhì)量流量質(zhì)量流量之分。之分。 （1） 體積流量體積流量qv 單位時(shí)間內(nèi)

2、通過某截面的流體的體積，單位時(shí)間內(nèi)通過某截面的流體的體積， 單位為單位為m3/s。根。根據(jù)定義，體積流量可用下式表示：據(jù)定義，體積流量可用下式表示： AvdAvq式中，式中，v為截面為截面A中某一面積元中某一面積元dA上的流速。上的流速。hm /3sm /3hL/常用單位有 ： （2） 質(zhì)量流量質(zhì)量流量qm 單位時(shí)間內(nèi)通過某截面的流體的質(zhì)量，單位時(shí)間內(nèi)通過某截面的流體的質(zhì)量， 單位為單位為kg/s。根據(jù)定義，質(zhì)量流量可用下式表示：。根據(jù)定義，質(zhì)量流量可用下式表示： AmdAvq則有 qm=qv=vA hKg /ht/sKg /單位有： (3) 流體總量流體總量 即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分，稱之流體

3、總量。即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分，稱之流體總量。vtmtQq dtMq dt 用來測(cè)量流量的儀表統(tǒng)稱為用來測(cè)量流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)流量計(jì)。測(cè)量總量的儀表稱為流體計(jì)量表或測(cè)量總量的儀表稱為流體計(jì)量表或總總量表量表。 流量?jī)x表的分類流量?jī)x表的分類 速度式速度式: 速度式流量傳感器大多是通過測(cè)量流體在管路速度式流量傳感器大多是通過測(cè)量流體在管路內(nèi)已知截面流過的流速大小來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。內(nèi)已知截面流過的流速大小來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。 容積式容積式: 容積式流量傳感器是根據(jù)已知容積的容室在單位容積式流量傳感器是根據(jù)已知容積的容室在單位時(shí)間內(nèi)所排出流體的次數(shù)來測(cè)量流體的瞬時(shí)流量和總量的。時(shí)間內(nèi)所排出流體的次數(shù)來

4、測(cè)量流體的瞬時(shí)流量和總量的。括 板 式 流量 計(jì)橢 圓 齒 輪流 量 計(jì)腰 輪 流 量計(jì)活 塞 式流 量 計(jì)容 積 式 計(jì) 量 表如：如：差壓式、電磁式、渦輪式、渦街式、超聲波式差壓式、電磁式、渦輪式、渦街式、超聲波式 質(zhì)量式：質(zhì)量式：直接法：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式直接法：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式間接法：溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償式質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)、間接法：溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償式質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)、 體積流量和密度計(jì)組合式質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)體積流量和密度計(jì)組合式質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng) 利用管路內(nèi)的節(jié)流元件，改變流束流動(dòng)狀態(tài)利用管路內(nèi)的節(jié)流元件，改變流束流動(dòng)狀態(tài), 通過測(cè)量節(jié)通過測(cè)量節(jié)流件前、后壓力差來實(shí)現(xiàn)確定流

5、量。流件前、后壓力差來實(shí)現(xiàn)確定流量。4.24.2差差 壓壓 式式 流流 量量 計(jì)計(jì)節(jié)流裝置：是把被測(cè)流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)主要由節(jié)流裝置和差壓計(jì)（或差壓變送器）。主要由節(jié)流裝置和差壓計(jì)（或差壓變送器）。差壓計(jì)：則對(duì)壓差信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并顯示測(cè)量值常用的節(jié)流元件: 孔板、 噴嘴、 文丘里管。(a)(b)(c)高 壓低 壓入 口 部分漸 縮 部分喉 部漸 擴(kuò) 部 分(a)(b)(c)高壓低壓入口部分漸縮部分喉部漸擴(kuò)部分(b) 噴嘴(a)(b)(c)高壓低壓入口部分漸縮部分喉部漸擴(kuò)部分(c) 文丘里管(a) 孔板差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng)差壓式流量傳感器流量測(cè)量系統(tǒng) 節(jié)流裝置或差壓流量傳感器差壓計(jì)或

6、差壓變送器被測(cè)流量qapp差壓信號(hào)管路cb差壓(流量)p(q)pq節(jié)流件前后流速和壓力分布情況節(jié)流件前后流速和壓力分布情況p能量形式的轉(zhuǎn)換能量形式的轉(zhuǎn)換截面截面A和節(jié)流件開孔和節(jié)流件開孔截面截面A0的流體量相同的流體量相同截面截面A的速度的速度v1截面截面A的速度的速度v2v2 v1動(dòng)壓能和靜壓能發(fā)生變化動(dòng)壓能和靜壓能發(fā)生變化能量守恒定律能量守恒定律孔板前后出現(xiàn)了靜壓差孔板前后出現(xiàn)了靜壓差靜壓差靜壓差流速和流量流速和流量在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用極限范圍內(nèi)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用極限范圍內(nèi), 根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)所提供的數(shù)據(jù)和根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)所提供的數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和安裝使用的節(jié)流件要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和安裝使用

7、的節(jié)流件, 稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 文丘利管壓力損文丘利管壓力損失最小，而孔板失最小，而孔板壓力損失最大。壓力損失最大。 文丘利管文丘利管孔板孔板 噴嘴噴嘴差壓式流量計(jì)是通過測(cè)量節(jié)流件前后壓力差p來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，而壓力差 p的值與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。節(jié)流裝置的取壓方式有以下5種。取取 壓壓 方式方式標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國(guó)家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國(guó)家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。蘭取壓僅用于孔板。節(jié)流裝置的取壓方式節(jié)流裝置

8、的取壓方式1-1角接取壓；角接取壓；2-2法蘭取壓；法蘭取壓；3-3徑距取壓；徑距取壓；4-4縮流取壓；縮流取壓；5-5管接取壓。管接取壓。(1)角接取壓角接取壓: 上下游取壓管上下游取壓管位于孔板位于孔板(或噴嘴或噴嘴)的的前后端面處前后端面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖6-5中中l(wèi)l位置。位置。(2) 法蘭取壓：法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為間的距離均為25.40.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上如圖的法蘭上如圖6-5中中22

9、位置位置法蘭取壓法蘭取壓(5) 管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8Dm如圖中的55位置該方法使用很少(4) 理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為l Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因 值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。如圖中的44位置。(3) 徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5Dm。如圖37中的3.3位置（Dm管道直徑）流束最小截面在流束最小截面在-截面處。截面處。 對(duì)于不可壓縮的理想流體，

10、節(jié)對(duì)于不可壓縮的理想流體，節(jié)流件前后的流體密度相等流件前后的流體密度相等(1=2=)。當(dāng)忽略壓頭損失。當(dāng)忽略壓頭損失 時(shí)，根據(jù)伯努利方程，在兩截面時(shí)，根據(jù)伯努利方程，在兩截面、處管中心流體的能量方處管中心流體的能量方程為：程為： 4.2.2 差壓式流量計(jì)工作原理差壓式流量計(jì)工作原理222211)2/()2/(VPVP設(shè)設(shè)-截面時(shí)管中心的流速為截面時(shí)管中心的流速為v1，靜壓為，靜壓為 ，密度為，密度為1，-截面時(shí)管中心的流速為截面時(shí)管中心的流速為v2、靜壓為、靜壓為 ，密度為，密度為2，1p2p假定流體的流速是均勻一致的，則由上式可得假定流體的流速是均勻一致的，則由上式可得 ：) )(/2(21

11、2122PPVV(1)(2)由于流體流動(dòng)的連續(xù)性，由于流體流動(dòng)的連續(xù)性， 則則 A1V1=A2V2 A1為-截面的流通面積；A2為-截面流束的流通面積。(3)被測(cè)流體的體積流量被測(cè)流體的體積流量 為： QPAVAQdd21422令421/PAQd2流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。41CCE356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號(hào)管路；3差壓變送器；4電流信號(hào)傳輸線；5開方器；6顯示儀表PQ 配用差壓計(jì)顯示流量時(shí)，流量標(biāo)尺是非線性的。 配用差壓流量變送器時(shí)，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。差壓流量計(jì)上限的系列有：差壓

12、流量計(jì)上限的系列有：1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.3、8.010 n4.2.3標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用條件 流體必須充滿流體必須充滿圓管圓管，連續(xù)地流過管道。只適于測(cè)量圓形，連續(xù)地流過管道。只適于測(cè)量圓形截面管道內(nèi)的流體截面管道內(nèi)的流體, 流束應(yīng)與管軸流束應(yīng)與管軸平行平行，不得有旋轉(zhuǎn)流或旋渦。在進(jìn)行流量測(cè)，不得有旋轉(zhuǎn)流或旋渦。在進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)量時(shí), 管道內(nèi)流體的流動(dòng)應(yīng)是管道內(nèi)流體的流動(dòng)應(yīng)是穩(wěn)定穩(wěn)定的。的。 流體流量基本上不隨時(shí)間而變化流體流量基本上不隨時(shí)間而變化, 或者變化是非常或者變化是非常緩慢緩慢的。的。 流體可以是可壓縮的氣體或不可壓縮的流體；但流體可以

13、是可壓縮的氣體或不可壓縮的流體；但不適于脈不適于脈動(dòng)流與臨界流。動(dòng)流與臨界流。 流體必須是牛頓流體流體必須是牛頓流體,在物理學(xué)和熱力學(xué)上是在物理學(xué)和熱力學(xué)上是單相的單相的,均勻的均勻的或者可認(rèn)為是單相的或者可認(rèn)為是單相的,且流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)不發(fā)生相變。且流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)不發(fā)生相變。節(jié)流裝置的制造和使用條件超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的極限時(shí)節(jié)流裝置的制造和使用條件超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的極限時(shí), 必須必須標(biāo)定后才能安裝使用。標(biāo)定后才能安裝使用。4.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝 阻力件的存在，將會(huì)嚴(yán)重?cái)_亂流束的分布狀態(tài)，引起阻力件的存在，將會(huì)嚴(yán)重?cái)_亂流束的分布狀態(tài)，引起流出系數(shù)流出系數(shù)C C的變化。因此在節(jié)流件上下游側(cè)都必須有

14、足的變化。因此在節(jié)流件上下游側(cè)都必須有足夠長(zhǎng)度的直管段。夠長(zhǎng)度的直管段。 L0213局部阻力局部阻力件件 1、2上游側(cè)只有一個(gè)局部阻力件上游側(cè)只有一個(gè)局部阻力件1，則直管段就只需，則直管段就只需 L1及及L24.2.5 使用節(jié)流裝置應(yīng)注意的問題使用節(jié)流裝置應(yīng)注意的問題 1)被測(cè)流體參數(shù)的變化被測(cè)流體參數(shù)的變化 當(dāng)流體參數(shù)偏離不大時(shí)，對(duì)流量方程式中系數(shù)當(dāng)流體參數(shù)偏離不大時(shí)，對(duì)流量方程式中系數(shù) 、C 、d的影的影響小響小, 可只考慮密度的變化。在相同的壓差下，密度變化的修正可只考慮密度的變化。在相同的壓差下，密度變化的修正公式為：公式為：2112/QQ 1212/MM或1Q1M2Q2M12式中：式

15、中： 和和- 設(shè)計(jì)條件下的流體體積流量和質(zhì)量流量，即流量計(jì)的設(shè)計(jì)條件下的流體體積流量和質(zhì)量流量，即流量計(jì)的顯示值顯示值；和和- 實(shí)際使用條件下的流體體積流量和質(zhì)量流量實(shí)際使用條件下的流體體積流量和質(zhì)量流量,實(shí)際值實(shí)際值；和和- 設(shè)計(jì)條件下和實(shí)際使用條件下的流體密度。設(shè)計(jì)條件下和實(shí)際使用條件下的流體密度。對(duì)于一般氣體，修正公式為對(duì)于一般氣體，修正公式為122112/TPTPQQ 211212/TPTPMM或 21PP、21TT、式中式中: 設(shè)計(jì)條件和使用條件下的設(shè)計(jì)條件和使用條件下的氣體絕對(duì)壓力氣體絕對(duì)壓力； 設(shè)計(jì)條件下的設(shè)計(jì)條件下的氣體絕對(duì)溫度氣體絕對(duì)溫度：例例1：有一節(jié)流式流量計(jì)，用于測(cè)量水

16、蒸汽流量，設(shè)計(jì)時(shí)的水蒸：有一節(jié)流式流量計(jì)，用于測(cè)量水蒸汽流量，設(shè)計(jì)時(shí)的水蒸汽密度為汽密度為=8.93kg/m3。但實(shí)際使用時(shí)被測(cè)介質(zhì)的壓力下降，使。但實(shí)際使用時(shí)被測(cè)介質(zhì)的壓力下降，使實(shí)際密度減小為實(shí)際密度減小為=8.12kg/m3。試求當(dāng)流量計(jì)的讀數(shù)為。試求當(dāng)流量計(jì)的讀數(shù)為8.5kg/s時(shí)，實(shí)際流量是多少？由于密度的變化使流量指示值產(chǎn)生的相時(shí)，實(shí)際流量是多少？由于密度的變化使流量指示值產(chǎn)生的相對(duì)誤差為多少？對(duì)誤差為多少？解：當(dāng)密度變化時(shí)，實(shí)際流量可按下式求得：解：當(dāng)密度變化時(shí)，實(shí)際流量可按下式求得： 105. 893. 812. 85 . 81212MMkg/s相對(duì)誤差為：相對(duì)誤差為：%6 .

17、 4%1005 . 8105. 85 . 8%100121MMM4.3.1 工作原理工作原理當(dāng)被測(cè)流體垂直于磁力線方向流當(dāng)被測(cè)流體垂直于磁力線方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，如圖所示，動(dòng)而切割磁力線時(shí)，如圖所示， 根據(jù)右手定則，在與流體流向和根據(jù)右手定則，在與流體流向和磁力線垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)磁力線垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)Ex（伏）為（伏）為: Ex = BDV10-8, V B - 磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度，Wbm2 4.3 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)該感應(yīng)電勢(shì)大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、該感應(yīng)電勢(shì)大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、 管徑大小、流體流速大小有關(guān)管徑大小、流體流速大小有關(guān)體積流量體積流量qv與流體流速與流體流速v的關(guān)

18、系為的關(guān)系為 vDqv241可得可得 vvxKqqDBE4式中，式中， K為儀表常數(shù)，為儀表常數(shù)， DBK4B、D固定不變，則固定不變，則K為常數(shù)，為常數(shù)，Ex與流量與流量qv成線性關(guān)系，通過測(cè)量成線性關(guān)系，通過測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ex來間接測(cè)量被測(cè)流體的流量來間接測(cè)量被測(cè)流體的流量qv值。值。 在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象因此，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用低頻方波勵(lì)磁低頻方波勵(lì)磁 (a)交流勵(lì)磁 (b)矩形波(2值)勵(lì)磁

19、 (c)矩形波(3值)勵(lì)磁 (d)雙頻矩形波勵(lì)磁4.4超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 聲波在靜止流體中的傳播速度與流動(dòng)流體中的傳播速度不同。 超聲波的接收和發(fā)射稱換能器，換能器既可兼作聲波的收和發(fā)，也可以分開進(jìn)行。 當(dāng)前封閉管道用當(dāng)前封閉管道用USF主要是傳播時(shí)間法和主要是傳播時(shí)間法和多普勒效應(yīng)法多普勒效應(yīng)法直式安裝直式安裝斜插式安裝斜插式安裝多普勒流量計(jì) 流量測(cè)量原理流量測(cè)量原理 在被測(cè)管道上下游的一定距離上，分別安在被測(cè)管道上下游的一定距離上，分別安裝兩對(duì)超聲波發(fā)射和接收探頭（裝兩對(duì)超聲波發(fā)射和接收探頭（F F1 1，T T1 1）、）、（F F2 2，T T2 2），其中），其中F F1 1，

20、T T1 1的超聲波是順流傳的超聲波是順流傳播的，而播的，而F F2 2，T T2 2的超聲波是逆流傳播的。由的超聲波是逆流傳播的。由于這兩束超聲波在液體中傳播速度的不同，于這兩束超聲波在液體中傳播速度的不同，測(cè)量?jī)山邮仗筋^上超聲波傳播的測(cè)量?jī)山邮仗筋^上超聲波傳播的時(shí)間差時(shí)間差 t t，可得到流體的平均速度及流量。可得到流體的平均速度及流量。 f1 f2通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。在在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣

21、以一定頻率重復(fù)發(fā)射立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射，對(duì)于順流和，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為：逆流重復(fù)發(fā)射頻率為： 發(fā)射、接收探頭發(fā)射、接收探頭也可以安裝在管道的同一側(cè)也可以安裝在管道的同一側(cè)多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。多普勒法多普勒法多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量.多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家

22、 Christian Doppler 1842年發(fā)現(xiàn)的，通過運(yùn)動(dòng)火車的鳴笛年發(fā)現(xiàn)的，通過運(yùn)動(dòng)火車的鳴笛聲音的高低與火車的速度有關(guān)系聲音的高低與火車的速度有關(guān)系.當(dāng)單色光束入射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)動(dòng)體當(dāng)單色光束入射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)動(dòng)體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為多普勒頻移多普勒頻移。1) 流速方程式流速方程式coscosvcvcffAB多普勒頻移正比于散多普勒頻移正比于散射體流動(dòng)速度：射體流動(dòng)速度：cvffffAABdcos2超聲換能器超聲換能器A向

23、流體發(fā)出頻率為向流體發(fā)出頻率為fA的的連續(xù)超聲波，經(jīng)照射域內(nèi)液體中散連續(xù)超聲波，經(jīng)照射域內(nèi)液體中散射體懸浮顆?；驓馀萆⑸?，散射的射體懸浮顆粒或氣泡散射，散射的超聲波產(chǎn)生多普勒頻移超聲波產(chǎn)生多普勒頻移fd，接收換，接收換能器能器B收到頻率為收到頻率為fB的超聲波，其值的超聲波，其值為：為： 速度：Adffcvcos2發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒有速度梯度，以及粒子是如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒有速度梯度，以及粒子是均勻分布的，可得方程均勻分布的，可得方程2) 流量方程式流量方程式dAvffAc

24、qcos2對(duì)于實(shí)際含有大量粒群的流體，換能器接收到的反射信號(hào)只能是發(fā)生器和接收器的兩個(gè)指向性波束重疊區(qū)域內(nèi)顆粒的反射波，換能器所收到的信號(hào)就是反射波疊加的平均值。例：多普勒流量計(jì)測(cè)污水管道內(nèi)的流體流量，若流體流速為例：多普勒流量計(jì)測(cè)污水管道內(nèi)的流體流量，若流體流速為12m/s，發(fā)送的聲波和流體的流向夾角為，發(fā)送的聲波和流體的流向夾角為45，發(fā)射波的頻率，發(fā)射波的頻率為為1MHz，超聲波在水中的速度為，超聲波在水中的速度為1482m/s，求發(fā)射和接收信，求發(fā)射和接收信號(hào)之間的頻率差？號(hào)之間的頻率差？1sin2fcvf已知：流體的流速（可視為散射質(zhì)點(diǎn)的流速）已知：流體的流速（可視為散射質(zhì)點(diǎn)的流速）

25、 ，發(fā)射和接收聲波與流體的流動(dòng)方向的夾角發(fā)射和接收聲波與流體的流動(dòng)方向的夾角 ，超聲波，超聲波在靜止水中的傳播速度，在靜止水中的傳播速度， ，發(fā)射超聲波的頻，發(fā)射超聲波的頻率率 。故多普勒超聲波流量計(jì)的頻移。故多普勒超聲波流量計(jì)的頻移 為為smv/12 45smc/1482Hzf61101f162001000000148245sin122fHz解解 多普勒超聲波流量計(jì)的頻移公式為多普勒超聲波流量計(jì)的頻移公式為 4.5 卡門渦街流量計(jì) 圓柱體 三角柱體Q = A0(d/St)(11.27) f 式中式中 A0 管道截面積，管道截面積，m2。fSdAQt)5.11)(/(0渦街流量計(jì)適用于測(cè)量液體

26、、氣體、蒸汽的單相介質(zhì)流量，渦街流量計(jì)適用于測(cè)量液體、氣體、蒸汽的單相介質(zhì)流量，滿管式渦街流量計(jì)管徑范圍滿管式渦街流量計(jì)管徑范圍 25mm250mm插入式管徑范圍插入式管徑范圍 2502000mm。 在三角柱的兩側(cè)面各有相同的彈性金屬膜片，內(nèi)充硅油，旋渦在三角柱的兩側(cè)面各有相同的彈性金屬膜片，內(nèi)充硅油，旋渦引起的壓力波動(dòng)，使兩膜片與柱體間構(gòu)成的電容產(chǎn)生差動(dòng)變化。引起的壓力波動(dòng)，使兩膜片與柱體間構(gòu)成的電容產(chǎn)生差動(dòng)變化。其其變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故檢測(cè)由電容變化頻率相對(duì)應(yīng)，故檢測(cè)由電容變化頻率可推算出流量?？赏扑愠隽髁?。(1) 電容檢測(cè)法電容檢測(cè)法常用渦街頻率檢測(cè)

27、方法常用渦街頻率檢測(cè)方法在三角柱中央或其后部插入嵌有壓電陶瓷片的桿，桿端為扁平片，在三角柱中央或其后部插入嵌有壓電陶瓷片的桿，桿端為扁平片，產(chǎn)生旋渦引起的產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化壓力變化作用在桿端而形成彎矩，使壓電元件出作用在桿端而形成彎矩，使壓電元件出現(xiàn)相應(yīng)的現(xiàn)相應(yīng)的電荷電荷。此法技術(shù)上比較成熟，應(yīng)用較多，已有系列化產(chǎn)。此法技術(shù)上比較成熟，應(yīng)用較多，已有系列化產(chǎn)品。品。 (2) 應(yīng)力檢測(cè)法應(yīng)力檢測(cè)法(3) 熱敏檢測(cè)法熱敏檢測(cè)法 在圓柱體下端有一段空腔，被隔板分成兩側(cè)，中心位置有一根在圓柱體下端有一段空腔，被隔板分成兩側(cè)，中心位置有一根細(xì)鉑絲，它被加熱到比所測(cè)流體溫度略高細(xì)鉑絲，它被加熱到比所測(cè)

28、流體溫度略高10左右，并保持溫左右，并保持溫度恒定。產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化，流體向空控內(nèi)流動(dòng)，穿過度恒定。產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化，流體向空控內(nèi)流動(dòng)，穿過空腔將鉑絲上的熱量帶走，鉑絲溫度下降，電阻值變小。其變空腔將鉑絲上的熱量帶走，鉑絲溫度下降，電阻值變小。其變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故可通過測(cè)量鉑絲阻值變化化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故可通過測(cè)量鉑絲阻值變化的頻率來推算流量。的頻率來推算流量。 (4) 超聲檢測(cè)法超聲檢測(cè)法 在柱體后設(shè)置橫穿流體的超聲波束，流體出現(xiàn)旋渦將使超聲波由在柱體后設(shè)置橫穿流體的超聲波束，流體出現(xiàn)旋渦將使超聲波由于介質(zhì)密度變化而折射或散射，使收到的聲信號(hào)產(chǎn)生周期起

29、伏，于介質(zhì)密度變化而折射或散射，使收到的聲信號(hào)產(chǎn)生周期起伏，經(jīng)放大得到相應(yīng)于流量變化的脈沖信號(hào)。經(jīng)放大得到相應(yīng)于流量變化的脈沖信號(hào)。h1222r2R R-rP2P14.6 轉(zhuǎn)子流量計(jì)由錐形玻璃管和浮子組成，浮子能在垂直安裝的錐形玻璃管由錐形玻璃管和浮子組成，浮子能在垂直安裝的錐形玻璃管內(nèi)上下移動(dòng)。被測(cè)流體自下向上流過管壁與浮子之間環(huán)隙時(shí)，內(nèi)上下移動(dòng)。被測(cè)流體自下向上流過管壁與浮子之間環(huán)隙時(shí)，托起浮子向上，這時(shí)管與浮子之間的環(huán)隙面積增大，直到浮托起浮子向上，這時(shí)管與浮子之間的環(huán)隙面積增大，直到浮子處在一個(gè)力平衡位置。子處在一個(gè)力平衡位置。流量變化時(shí)浮子兩邊流量變化時(shí)浮子兩邊壓差所形成的力也隨壓差所形成的力也隨之變化，使浮子又在之變化，使浮子又在一個(gè)新的位置上重新一個(gè)新的位置上重新平衡，浮子浮起的高平衡，浮子浮起的高度即為流量計(jì)的讀數(shù)。度即為流量計(jì)的讀數(shù)。fVfgVfgPAfFf由伯努利方程，得由（1）和（2）得(2) 20PAQv(1) 1fffgVAP(3) 20fffvAgVAQA0浮子穩(wěn)定處環(huán)形通道面積當(dāng)浮子穩(wěn)定在錐形管某高度，忽略當(dāng)浮子穩(wěn)定在