超聲波流量計(jì)主機(jī)與探頭原理探討  十六

當(dāng)脈沖為單脈沖信號時，由于檢測系統(tǒng)的測量周期往往遠(yuǎn)大于脈沖寬度，因此，我們可以認(rèn)為前后兩個測量周期之間的驅(qū)動信號相互之間沒有影響，從而可以僅僅對單一脈沖信號進(jìn)行分析。對圖2-5(a)所示脈沖信號進(jìn)行頻譜分析，其幅頻特性如圖2-5(b)所示。假設(shè)脈沖的寬度為2a，其直流成分的幅值最大，然后幅值慢慢減小至零，接下來幅度的峰值分別處于(2n+1)/2a 處(n=1,2,3…),且隨著n的增大，峰值逐漸減小至零。為了使傳感器的輸出特性最佳，所發(fā)送的脈沖信號應(yīng)該在傳感器的中心頻率處信號最強(qiáng)；但另一方面脈沖寬度不能太大，否則會給接收換能器帶來很大的干擾，使接收電路識別不出接收信號是否為真實(shí)信號，因此可以考慮將中心頻率對應(yīng)的角頻率取在偏離直流信號一定角頻率的第一個峰值。

2.3 時差法超聲波流量計(jì)的基本原理

時差法超聲波流量計(jì)就是利用聲波在流體中順流、逆流傳播相同距離時存在時間差，而傳播時間的差異與被測流體的流動速度有關(guān)系，因此測出時間的差異就可以得出流體的流速，也就可以計(jì)算出流體的流量。其基本原理如圖2-6 所示。超聲換能器A、B 是一對可輪流發(fā)射或接收超聲脈沖的換能器，其安裝方式采用管外夾裝式。

設(shè)超聲波信號在被測流體中的聲速為C，超聲波順流時從A 到B 的時間為1 t ，逆流時從B 到A 的時間為2 t 。由于換能器布置在管外，超聲波在換能器和管壁中傳播需要時間，而且電路也有延遲，這三種傳播時間總稱為延遲時間遠(yuǎn)小于超聲波在流體中的傳播時間，在一般工業(yè)測量中，超聲波在液體中傳播速度(水中約為1450m/s)比液體的流速大得多，即C 2 >> v2 sin2 。

超聲波流量計(jì)