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第卷第期仪器仪表学报。№
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微机化的超声波气体流量在线检测仪
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江泽涛张少钦朱士明梁军汀
南昌航空业学院南昌同济大学上海
、摘要本文阐述了用超声波测气体流量原理及相应的校准方法,并研制了相应的微机化的智
能仪。该仪器用声时,声衰减及数字处理技术联合去脒绕管道传播及其它干扰的声波,并采用了一
种高精度声时测量方法,以提高流量测量精度。该仪器可用于大中型管径中低频脉动气流及稳态
气流的流量测量
关键词——’。一、\;、
引言
目前对大管径脉动气流测量还没有一种高精度的检测仪。随着国民经济的发展,对气体大
。超声
波已成功地用于液体流量测量,由于它具有比孔板类压差式流量计使用更简便、更精确等特
点,因此深受人们重视近年来国际上也开始了对超声气体流量仪器研制与开发
用超声波测气体流量,具有无流阻、无压力损失、受气体成分变化影响极小、受流体物理性
质限制少、适应性强等特点,我们采用微机技术成功地研制可用于测脉动气流流量的检测仪,
经实验室测试和现场连续运行,证明本项技术可行,仪器稳定可靠。
仪器的工作原理与结构
超声气体流量检测仪的工作原理及组成结构由图来说明。
一对工作频率为的超声波换能器和:安装在内径为的管道壁面上, 、分别为
压力和温度探头因为气体流量与温度压力有关和之间的距离为,而与气流的流速
之间有夹角,且当发出超声波脉冲沿由:接收,反之发出超声波由
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奉文于年月收到
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第期微机化的超声波气体流量在线检测仪
、逆流中的传播时间。
总
线
图
根据式,由已知的、及测得的可求得与流体媒质静止时的声速无关一因而与
被测媒质种类及组元无关,这对于现场在线检测非常有利,利用这一点,可测各种气体流量。
在△.:
一】,· · · .
式中为管道截面积,,为折算因子是温度压力的函数,△,为几毫秒时间,为△
时间内的线平均流速。
在一段时间内流量为:
一∑
然而由于流体自身的粘滞性和管壁对流体的作用,管道截面上流体的流速分布是不均匀
,当雷诺数· /时,流体达到紊流状态。式中是管道直径,
是流速,是流体的运动粘滞系数。在紊流状态下的流速分布为口:
一、/ :. ./
,是光滑圆管的阻力系数。
且有: .
这样对于呈式所示的流速分布的流体,测到顺逆流声时:和为:

一/。十
,
/
一/一
式中。为声波在静止媒质中传播声速。
将式代人上式,并利用关系式:
,—/ /
得: —十
取一点附近近似展开取一级近似,得:
一/。十√.
』
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仪器仪表学报第卷
利用: 得:
/,一十.√
同理得: /—。.√/
一式得:
—/一.√
比较和式得:

式中.√为动力校正因子。
对于空气,在℃时粘滞系数. /,对内径一