超声波如何通过时差法进行流速检测？

超声波如何通过时差法进行流速检测？

时差法超声波流量计其工作原理是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。

常用的仪器有：风速风向仪、气体流量计、燃气表、肺活量监测仪、超声波管道流量计、超声水表、超声波热量表、麟虾测量桶。

基于时差法原理的超声波流速检测产品具有如下优势：

不会随着时间变化而使精度发生变化；

在管道产品里面，不会产生压力损耗；

轻便且价格低廉。

时差法超声波流量测量原理示意图

上图中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D，超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：

式中:c是超声波在非流动介质中的声速

V是流体介质的流动速度

tu和td之间的差为：

式中X是两个换能器在

管线方向上的间距

为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即：

上式可简化为：

即流体的流速为：

由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差

成正比。流量Q可以表示为：

基于时差发流速测量的系统框图