飲料廠超聲波流量計的工作原理和優缺點

無論傳感器配置如何，通過時間差的測量都是基于以下事實：在介質流動方向上傳播的聲波比在介質流動方向上傳播的聲波移動得更快。因此，傳輸時間的差異與介質的流速成正比，這一原理用于精確測量氣體和液體的體積，也可用于導出密度和粘度。

雖然上述兩種方法是非常常用的方法，但不同的超聲波流量計會根據液體的類型和要進行的測量使用這種方法的修改版本。下面的超聲波水表圖像說明了上游和下游傳感器如何與一些反射器一起放置在傳感器管道內，以用于水流量計設計。還顯示了相同的實際硬件設置，并標記了兩個傳感器。

使用超聲波流量傳感器計算流量

為了更清楚地了解這背后的技術細節，請考慮下圖，該圖具有第一種配置，發射器 （TA） 和接收器 （TB） 傳感器以彼此相對的角度安裝；

設聲波從發射器傳播到接收器所需的時間，即在介質的流動方向上為 T A –B，以及它從接收換能器移動到發射換能器所需的時間，即逆流向 T B –A。

兩次通過時間的差異與介質的平均流速 v m成正比，即；

T B –A – T A –B = v m ------------- 公式 1

由于信號的傳輸時間是發射換能器和接收發射器之間的距離除以聲信號從一個換能器傳播到另一個換能器所需的速度，我們有

T A –B = L / （C AB + v*cosα） -------------- 公式 2

和;

T B –A = L / （C BA – v*cos α） --------------- 公式 3

等式 2 和 3 定義了上游傳感器 A 和下游傳感器 B 之間的流速。在哪里;

v = 介質的流速，L = 聲學路徑的長度，c = 介質中的聲速，α“α"是超聲波從發射器傳播到接收器時與管道的角度。

假設介質中的聲速是恒定的（即流體密度、溫度等參數沒有變化），我們有；

（L / （2 * cos）） * （T B–A – T A–B ） / （T B–A x T A–B ）

將平均速度乘以管道的橫截面積，我們得到流量 Q 為；

Q = （π * D 3 ） / （4 * sin 2α） * （T B–A – T A–B ） / （T B–A x T A–B ）

對于直徑為 D 的在線超聲波流量計，管道的橫截面積是恒定的

。這些方程的實施沒有密度、溫度、壓力、聲速和其他介質/流體定義的特性等變量，展示了原因超聲波流量計的多功能性和準確性的背后。