了解超声流量计

克里斯蒂安多普勒（Christian Doppler）于1842年发现的多普勒效应对我们大多数人都很熟悉。波浪等波的固定观察者将看到波长，这些波长取决于观察者和源之间的相对运动。如果源接近它们，则波长似乎会短（压缩） - 如果源退缩，则波长似乎会拉伸。

这解释了汽车通过我们的升高和下降。当汽车退缩时，音高似乎会下降，因为观察者的波长“拉伸”。

这种频移用于各种不同行业的测量，以及ultrasonic doppler flowmeterscan employ this to measure flow rates in so-called dirty liquids. These are those that contain acoustical discontinuities such suspended particles, entrained gas bubbles or turbulence vortexes, which can make measuring sound waves ordinarily difficult.

Ultrasonic pulses or beams can be transmitted into pipes containing these acoustically dirty liquids; they will reflect with a Doppler change in frequency that depends on the flow of the liquid. Observing the frequency shift allows the flow rate to be calculated from this, rather than the velocity of the fluid which can be harder to measure; the method is therefore based on the velocity of the discontinuities, and can be used for liquids such as certain wastewaters, slurries, sludges, crude oils, phosphates and pulp stocks.

挖掘浆经常使用高密度聚乙烯（HDPE）管道，但是它们可以抛弃超声波处理流量计方法，因为它们可以随着流体流过它们的流动而弯曲，从而改变了频移和流速之间的关系；如果弯曲足够好，则管道的表面透射器可能不再测量内部的流速。声学上的“肮脏”有多“肮脏”？通常，为了正确反映信号，固体或气泡的不连续性必须为100微米或更大，浓度为每百万或更高的100份。

Ultrasonic Doppler Flow Sensor

However, it won’t work if the discontinuities are greater than 45% or if the bubbles are very fine and in high concentrations; discontinuities at these extremes attenuate the reflected signal making it resemble the background noise of the pipe. The same is true for acoustically absorbent slurries, such as lime and kaolin.

100微米/100份百万液体等于1 MHz换能器频率。对于每秒速度的每一英尺，典型的6Hz移位是典型的。因此，超声测量对于每秒小于½英尺的流速度不实用。尚无人知道该系统可以测量的速度有多高，尽管上限大于每秒50英尺。

流量计的组成部分是发射机/指示器/总计和传感器。用户根据液体，固体或气泡的尺寸和浓度以及管道的尺寸和衬里选择配置；通常，由于管道，它们也会过滤掉噪声。

Ultrasonic Doppler Flow Sensor

发射器中的高频振荡器驱动传感器，可以将其夹在管道外部。传感器的超声信号通过管壁进入流动的液体。然后，发射器将输入频率和输出频率之间的差异转换为电脉冲，可以处理并转换为流速信号。

在外部夹紧超声多普勒流动传感器的优点包括它可以无侵入性地操作而无需运动部件。它不需要维护，不涉及压降，并且可以具有±1％的精度。但是，可以由管壁和壁之间的任何空气空间引起干扰。不锈钢管可能会导致信号并反射它可以导致可测量的变化。这可以通过混凝土衬里，塑料衬里和玻璃纤维增​​强的管道来缓解，但是管道本身中存在声学不连续性，可以在传播或反射时散射或衰减信号。因此，它们不适合与衬里管道一起使用。许多人根本无法使用，而那些确实具有±20％的精度。

您可以使用串联或湿传感器来解决此问题；这些运输时间流量计测量一个信号在两个换能器，一个上游和一个下游之间传播的信号。然后，根据信号遵循还是反对流动的时间差的时间差异决定了液体速度。这样做的优点是，您正在使用该特定液体中的声音速度。但是，如果该液体中的声速通过足够大的角度折射信号，它可能会完全错过下游换能器，这是一种被称为步入范围的故障模式。

可以使用单条路径和多路径设计，可使用各种换能器对组合，具体取决于您要测量一小部分相当均匀的流量还是更长的不均匀流程（例如，在大直径中）管道。多路的设计用于原始废水和雨水应用中，并在发电厂洗涤器中测量堆栈气流。

FDT100系列在线超声流量计

新的在线，单路FDT100系列来自欧米茄工程的许多优点导致运输时间流量计成为清洁液体使用的标准（没有声性不连续性。and don’t need filtration.

它们有两种法兰样式（150磅的ANSI和DIN）以及各种尺寸。您可以选择集成或远程电子显示屏，以显示流体中的流量。

Specialist equipment can be purchased that can handle liquids that are very hot, such as molten metals, or very cold – liquid nitrogen and other cryogenic liquids as cold as -300C. For low-flow applications, specialist transit-time flowmeters can also be used. Axial and coaxial transit-time flowmeters, for in-line use with pipes as small as 0.5 inches are particularly sensitive and can measure flows that are many times smaller than the pipe diameter.

Transit-time flowmeters can be used across a range of viscosities, providing Reynolds number at minimum flow is under 4,000 (laminar flow) or over 10,000 (turbulent flow). However, in the transition regime between laminar and turbulent flow, there are serious non-linearities which mean they can’t easily be used.

可以使用微处理器根据接收的信号自动切换“清洁”和“肮脏”模式之间的流量计操作模式。这些称为互相关混合流量计，您可以使用同一设备测量激活或消化的污泥。如果经过精心设计，则可以获得高达0.5％的准确度。

Until recently, clean liquids and Doppler flowmeters were incompatible. You could try aerating the flow and introducing bubbles for clean water, for example – this adds acoustical discontinuities, but is tedious and the bubbles need to be large and present in a high enough concentration. However, now multi-liquid Doppler flowmeters avoid this problem. Omega’s FD-7000 can measure dirty liquids in the ordinary way, but with clean liquids it senses ultrasonic waves reflecting off turbulent swirls.

如前所述，该过程可以自动化，流量分析仪通过分析流量来确定用于给定流体的两种模式中的哪种。如果您处于粒子或气泡反射器太少的干净状态，则FD-7000的交配式传感器应在存在非对称液压湍流的点上安装在管道上。

FD7000系列超声波流量计

通常，一个很好的位置是从管道中锋利的肘部下游的1-3个管道直径；数字过滤系统和信号识别电路将湍流反射转化为线性数据。因此，FD-7000不需要上游的管道运行，因为它实际上是由于管道中的扭结而使用的湍流。

此信息已从Omega Engineering Ltd提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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