超声波流量传感器的测量原理

超声波传输时间差法测流量原理如图3—7所示。百波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的速度是不同的，利用这一特点可以求出流体的速再根据管道流体的截面积，便可知道流体的流量。如果在流体中设置两个超声波传感器，它们可以

超声波又可以接收超声波，一个装在上游，一个图3—7 超声波传输时间差法测流量原理图下游，其距离为L。图3—7中如设顺流方向的传输时间为t，逆流方向的传输时间为t，静止时的超声波传输速度为c，流体流动速度为v，则

一般来说，流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度，则超声波传播时间差



由于c远大于v，从上式可得到流体的流速，即



2.超声波传输频率差法测流量原理

频率差法是在时差法和相差法的基础上发展起来的，是目前常用的方法，可以克服温度的影响。通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差来测量流速，测得的流体流量与频率差成正比。

如图 3—8 所示，T， 和 T2是安装在管壁外面相同的超声探头，通过电子开关的控制，交替作为超声波发射器与接收器使用。首先由T，发射出个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁被T2接收，此信号经放大后再次触发T，的驱动电路，使T，发射第二个超声脉冲，以此类推。设在一个时间间隔t内，测得T，共发射了nt个脉冲，脉冲重复频率为f=n/i。紧接着，在另一个相同的时间间隔t2 （4=2）内，与上述过程相反，由72发射超声脉冲，而7，作为接收器，同理可测得T2的脉冲复频率为f2=n2/l2

如图 3—8 所示，设流体静止时声速为c，流体的流速为0，T，与管道轴线的夹角为0，个传感器之间的距离为L。经推导，顺流发射频率f，与逆流发射频率f2的频率差f为

由式（3—12）可知，频率差Af与被测流速v成正比，而与声速。无关，所以频率差法温漂较小。发射和接收探头也可以安装在管道的同一侧。