超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理可分為時(shí)差法、頻差法和相位差法等[’〕。由于時(shí)差法準(zhǔn)確度高，抗干擾能力強(qiáng)，故應(yīng)用較廣泛。

1.1氣體流速的計(jì)算

聲波是一種機(jī)械輻射能，它是以實(shí)際物質(zhì)為載體的縱向壓力波，當(dāng)振動(dòng)體與介質(zhì)相接觸時(shí)便產(chǎn)生聲波，聲波通過(guò)某一介質(zhì)的速率簡(jiǎn)稱聲速，如果已知?dú)怏w的密度.聲速值可以確定。超聲波的預(yù)率在20000H:以上.遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道上經(jīng)常產(chǎn)生的十?dāng)_頻率(60Hz),

超聲波流非常計(jì)以側(cè)量聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的時(shí)間與流量的關(guān)系為原理，每個(gè)測(cè)量通道有一對(duì)用來(lái)交稗發(fā)射和接收超聲波信號(hào)的傳感器，聲波在流體中的實(shí)際傳播速度是由介質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)下的聲速(c)和流體軸向流速(v)在聲波傳播方向_r.的分址組成，故聲波由上游向下游傳輸?shù)臅r(shí)間小于聲波由下游向上游傳輸?shù)臅r(shí)間，這個(gè)時(shí)間差與流體的流速存在關(guān)系，通過(guò)從上下游測(cè)的的傳輸時(shí)間可以計(jì)算出流體的速度和聲波的速度。

氣體超聲波流量計(jì)測(cè)量原理示意圖如圖1所示。

 

   假設(shè)聲道長(zhǎng)度為L(zhǎng)，管道的內(nèi)徑為D，兩個(gè)傳感器的連線與管道的軸向成一定的角度功，超聲波在介質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)下的聲速為。，管道內(nèi)氣體的流速為。，則超聲波沿氣流順向的傳播時(shí)間t,、沿氣流逆向的傳播時(shí)間t，分別為:

    由于傳播時(shí)間t,‘:是由電子部件測(cè)量出實(shí)際值，則氣體流速:、聲速�？捎墒�(1)和式(2)推導(dǎo)結(jié)果如下:

1.2氣體工況流量的計(jì)算

    氣體的工況流量口是由管道內(nèi)氣體的平均流速Vm乘以管道的橫截面積得出，如式(5)所示:

    由式(3)測(cè)量氣體流速為氣體沿著聲道方向的平均速度，即在流體流動(dòng)方向的速度分量。管道內(nèi)氣體的平均流速Vm與氣體沿著多個(gè)聲道方向的流速之間的關(guān)系如式(6)所示。

式中:n為聲道的數(shù)量;I(Vi ,…，Vn)的精確形式因聲道的幾何分布情況以及數(shù)值的計(jì)算方法的不同而不同。