超声波流量计之传感器的应用场景解析

时间:2020-06-20 来源:
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超声波可以在气体、液体和固体中传播,其传播速度不同。 另外,还存在折射和反射现象,在传播中衰减。 在空气中衰减快,在液体和固体中传播,衰减小,传播远。 利用超声波的特性,可以制作各种各样的超声波流量传感器,搭载不同的电路,可以制作各种各样的超声波测量仪和装置。 超声波的应用有三种基本类型,透射型用于遥控器、防盗报警器、自动门、接近开关等的分离型反射型用于测距、液位或座椅。反射型用于材料探伤、厚度测量等。 以下编辑作了简单的介绍
第一、超声波测量厚度
用超声波测量金属零件的厚度,具有测量精度高、操作简单、能连续自动检测等优点。 超声波测定常用脉冲回波法。 超声波探头与被测量物的表面接触,主控制器以一定频率的脉冲信号激发压电探头,产生重复的超声波脉冲。 脉冲传递到被测量工件的一个面时被反射,被同一探测器接收。
第二、超声波测距
空气超声波探头发射超声波脉冲,到达被测量物后,被反射回来,被另一个空气超声波探头接收。 测量从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲的时间t,乘以空气的音速(340m/s  ),超声波脉冲在被测量距离上所经历的程度除以2就能得到距离。
第三,超声波测定部位
各种容器内存在的液体表面的高度和位置称为液位,固体粒子、粉体、块体的高度和表面的位置称为“材料位”。 两者统称为仓库。 超声波测定部位基于超声波在两介质的界面的反射特性进行动作。 根据收发换能器的功能,超声波物理位置传感器被分为单个换能器和双换能器。 单个换能器在发送和接收超声波时使用一个换能器,两个换能器的超声波发送和接收分别由一个换能器负责。
超声波传感器可以放在水中,超声波可以在液体中传播。 由于超声波在液体中衰减小,所以即使产生的超声波脉冲宽度小也能传播。 超声波传感器设置在液面上方,还能使超声波在空气中传播。 虽然这很容易安装和维护,但是超声波在空气中的衰减很严重。 如果从发送超声波脉冲到换能器接收反射波的时间间隔是已知的,则可以求出界面的位置,用这种方法可以实现位置的测量。
超声波测量仪具有精度高、寿命长、安装容易、不受被测量介质影响、能在危险场所进行非接触连续测量等优点。 其缺点是,液体中如果有气泡和液面的波动,就有很大的误差。 在一般使用条件下,测定误差为士0.1%,测定范围为10-2-104m。第四,超声波测量流量
用超声波测量流体流量,利用超声波在流体中传播时,静止流体和流动流体传播速度不同的特点,求出流体的流速和流量。 图中,v是被测定流体的平均流速,c是静止流体中的超声波的传播速度,q是超声波的传播方向与流体的流动方向所成的角(必须小于90度),a、b是两个超声波换能器,l是两者间的距离。 用超声波测量流量通常有时差法、相位差法、频率差法三种方法。
超声波流量传感器具有不阻碍流体流动的特点,实现了非接触测量。 可以测量的流体种类很多,无论是非导电性的流体、高粘度的流体、浆状的流体,只要是可以发送超声波的流体就可以测量。 超声波流量计可以用于测定自来水、工业用水、农业用水等,也可以用于下水道、农业灌溉、河流等流速的测定。
第五,超声波探伤
超声波无损探伤应用于工业制造,包括贯通法探伤和反射法探伤。
透过法探伤:根据超声波透过工件后的能量变化来判断工件内部的品质。 该方法使用两个超声波换能器,分别位于被测物体的相对两个表面上,一个发送超声波,另一个接收超声波。 发送超声波可以是连续波,也可以是脉冲信号。 在被测定工件内没有缺陷的情况下,接收到的超声波能量大,显示计的指示值大的工件内有缺陷时,一部分能量被反射,因此接收到的超声波能量小,仪表的指示值小。 根据该变化,可以检测出工件内部有无缺陷。
反射法探伤:根据超声波被工件反射的情况检测工件内部是否有缺陷。 它分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法两种。 测试时,把超声波探头放在被测量工件上,在工件上往返检查。 来自高频脉冲发生器的脉冲(发送脉冲t  )被施加到超声波探头上,激发其产生超声波。 探测器发出的超声波以一定速度向工件内部传播。 其中,一部分超声波碰撞缺陷时反射而产生缺陷脉冲f,另一部分超声波持续传递到工件的底面时反射而产生底部脉冲b。 缺陷脉冲f和底部脉冲b当被探头接收到时变成电脉冲,该电脉冲与发射脉冲t一起被放大,最终显示在显示屏上。
多脉冲反射法是以多底部波为基础进行探伤的方法。 超声波探头发出的超声波在被测定工件的底部反射回到超声波探头后,其一部分超声波被探头接收,剩馀的部分返回到工件的底部,往复反射直到声音完全衰减为止。 超声波探伤现在应用了非常广泛的无损探伤手段。 这能检测出材料表面的缺陷,检测出内部数米深度的缺陷,这是x射线探伤无法达到的深度。第六、超声波清洗
当弱声波信号作用于液体时,液体产生一定的负压,液体的体积增加,液体中的分子的空隙变大,形成很多微小气泡的强声波信号作用于液体时,液体产生一定的正压,即液体的体积被压缩减少,液体中形成的微小气泡被破坏。 超声波作用于液体时,液体中的每个气泡的破裂产生能量大的冲击波,瞬间产生数百度的高温和数千气压的压力的现象被称为“空化作用”,超声波清洗被证明具有利用液体中的气泡破裂产生的冲击波清洗并清洗工件的内外表面的作用超声波清洗多用于半导体、机械、玻璃、医疗设备等行业。