多普勒流速仪的原理

2023年10月16日 14:23

  多普勒流速仪是利用多普勒效应原理测量流速的一种仪器。其原理是:当水流流经探头时,探头的表面会形成与水流方向相反的声波,而声波就会反射回探头表面,当声波遇到障碍物时,障碍物后方的声波将被反射回探头。探头上的测点就可以通过这些反射波获得水流的速度。

  一、结构

  多普勒流速仪的探头上有两个互相垂直的测点,分别用来测量水流的速度和流速。测点与水流方向一致,位于测点后方。这样,在探头的两侧都有测点,并且左右两侧的测点距离相等,这样就能保证在任何情况下都能得到一样的流速。

  传感器是一种特殊的超声波传感器,它是由一个与超声探头一样大小的光敏元件和一个微小的超声换能器组成,通过光敏元件反射和接收超声波。光敏元件可以检测出超声波信号在水中传播的速度和方向。

  二、优点

  1、精度高,不受水流表面粗糙度影响;

  2、与其他测流方式相比,设备简单,维护量小;

  3、可在不同流速条件下使用;

  4、对水流状态变化不敏感,可用于不稳定或微扰动水流的测量;

  5、与超声波流量计相比,设备相对简单,操作方便。

  三、工作原理

  多普勒流速仪通过测量超声波在介质中的传播速度,经过信号处理后得到的是介质的声速,从而计算出流量。多普勒流速仪工作原理与多普勒流速仪相同,但是由于它是基于声波的原理,所以又称为声波测速仪。超声波传感器通过发射与接收超声波来测量声速,然后根据声速计算出流量。利用多普勒原理检测流速测量可实现非接触、高精度、无损伤、在线监测等优点。由于它直接与水流接触,不需要进行任何改装即可实现流量测量。

  四、测量方法

  1、可选择单探头或双探头同时测量,以满足不同场合的需求;

  2、根据需要选择是否需要将流量计固定在一定位置,避免因移动导致流量计被卡死;

  3、通过流量计的底部安装物位传感器,使用双探头进行测量,可以精确测量出流速,同时避免水流对流速计的影响;

  4、当探头移动时,水流的流速会发生变化,因此在进行流量测量时,可先使用单探头进行测量;

  5、使用单探头时,需要将流量计固定在一定位置(即不能移动),当流量计移动时,水流的流速也会发生变化,因此需要使用双探头进行测量;

  6、如果需要将流量测量精度提高到0.5m/s或以上,则可使用双探头同时测量。

  五、应用领域

  1.河流、湖泊、水库、渠道等水体的流速测量,流量计算,水流泥沙测量;

  2.港口、航道、船闸等河道流量测量;

  3.河流含沙量的监测,水质监测,土壤含水量监测,地表径流量的监测;

  4.隧道等地下管道的流速测量,污水处理厂的流速测量;

  5.海水、淡水等水体的流速测量;

  6.河流断面面积与流量的关系的确定,河道水深及河床形态参数的测定;

  7.水库、大坝、电站等水位与流量关系确定。

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