超聲波流量計(jì)流量檢測技術(shù)的探討  十三

2．2．2有關(guān)流量方程的幾點(diǎn)討論

(1)流體介質(zhì)溫度對(duì)測量的影響

由上面流量方程可知，流量測量受到流體中聲速f的影響。一般來說，流體中聲速與介質(zhì)溫度、介質(zhì)組分有關(guān)，難以保持常數(shù)．為避免這一影響，超聲波多普勒流量計(jì)一般采用自動(dòng)補(bǔ)償措施，所謂自動(dòng)補(bǔ)償即采取管外聲楔結(jié)構(gòu)，使超聲波束先通過聲楔及管壁再進(jìn)入流體。設(shè)聲楔材料中的聲速為q；流體中聲速為c；聲波由聲楔進(jìn)入流體的入射角為聲；在流體中的折射角為：超聲波束與流體流速夾角為口；根據(jù)折射原理，存在：由于sinp=cos口，所以有：

將上式帶入(2．20)，由此可見，采用聲楔結(jié)構(gòu)以后，流量與頻移關(guān)系式中僅含有聲楔材料中的聲速q，而與流體介質(zhì)中的聲速無關(guān)。由于固體聲速的溫度系數(shù)至少比液體聲速的溫度系數(shù)小一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以該流量方程式基本上不受溫度的影響，也就是說，多普勒法測流量基本不受溫度的影響。

(2)流體動(dòng)力學(xué)分析

下面，從幾何聲學(xué)原理出發(fā)，討論一下超聲波射線在流動(dòng)的被測介質(zhì)中的傳播情況。

有一折射面的變換器形式如圖2．5所示，它的兩個(gè)換能元件與被測介質(zhì)之間是一段特殊的管道壁，即所謂的聲楔。

工業(yè)流體絕大多數(shù)情況都是通過一定直徑管道流動(dòng)的，在流體流速較大或粘性較小時(shí)，流體的流動(dòng)星湍流狀態(tài)，其管內(nèi)流體沿橫截面流速分布規(guī)律如圖2．5左面部分所示．顯然，紊流狀態(tài)的流速分布(對(duì)數(shù)速度分布)比層流狀態(tài)的流速分布(拋物線分布)要均勻得多。所以，超聲波流量計(jì)適宜應(yīng)用在紊流狀態(tài)流體中，以減少由于流速分布不均勻而引起的測量誤差嘲．

超聲波流量計(jì)