超聲波流量計多聲道氣體測量技術探討 三十八

2.1.1 超聲波管道流量傳感器的基本結構

在管道的一側或兩側嵌入安裝兩個既能發射也能接收超聲脈沖的超聲波換能器（簡稱為探頭或換能器），兩個換能器就構成一個聲道，在發射和接收的兩個超聲波換能器間的超聲波信號的實際路徑稱為聲道。換能器與流體介質之間

用一個透聲膜或一段聲導管壁隔開[73]。單聲道超聲波流量計中兩個超聲波換能器之間的波導線與軸線相交。

管道直徑為D ，管道兩側嵌入安裝的A、B 兩個換能器端面之間的直線長度為聲道長度L （也稱為聲程L ），與直徑D 之間的關系為L = D / sin φ （2.1）

φ 為聲道的傾斜角，是聲道與管道軸線間的夾角。聲道的傾斜角，也就是超聲波的入射角。

入射角φ 既受流體中的聲速影響，也與聲楔和管壁材料中的聲速有關，然而一般固體材料的聲速隨溫度變化比氣體中聲速隨溫度變化小，在溫度變化不大時對測量精度的影響可以忽略不計，但在溫度變化范圍大的情況下，必須對聲楔和管壁中聲速的大幅度變化進行修正。入射角為30°的換能器。由于透射率較大，能量損失小，激勵電壓小，適用于不便使用交流電源的手持式超聲波流量計。入射角為45°的換能器，其透射率較小，但可增大換能器晶片尺寸，提高激勵電壓，適用于固定式或可以使用交流電源的超聲波流量計。

超聲波流量計