多普勒流量计工作原理是什么

2022年12月20日 11:14

  多普勒流量计是一种非常经典的流量测量仪表,其基本原理是:当流体流经流量计时,会引起多普勒频移。

  根据多普雷频率随流体运动而变化的特性,利用多普勒流量计能准确地测量出流速和流量。

  多普勒流量计适用于管道长度为1-10m、压力范围为1-1000 bar的气体、液体和蒸汽等介质的流量测量(如:天然气、煤气、沼气等),可用于在线监测管道内气体和液体中流体体积流量。

  本文主要介绍了以下几种多普勒流量计的工作原理。

  一、罗盘式

  罗盘式多普勒流量计是基于罗盘的工作原理,通过测量流体在一定的轨迹中的运动而计算流体体积流量。

  罗盘式多普勒流量计一般由三个部分组成:转子、浮子和罗盘,在罗盘系统中,当流量不变时,其转速与流动的速度成正比。

  二、直接法流量测量

  直接法测量是指利用多普勒雷诺频移线性定律,以计算流体运动速度。

  直接法测量的基本原理是:在流体中加入一个特定速度分量,使其在某一时刻所引起的多普勒频移等于相应流量与该速度分量产生的积分。

  这种方法一般应用于体积流量的测量。例如,在测量气体时,当气体流经多普勒流量计时,当气体流过多普勒流量计时,如果气体产生振动运动并沿轴线方向传播到传感器,则传感器接收到的信号就会与管道中的气流振动频率相一致。

  直接法测量技术是一种相对比较成熟的流量计算方法。

  三、涡街式

  涡街流量计又称涡街测速流量计,是由多普勒频移原理制成的。

  多普勒频移原理与多普勒流速计相同,其结构原理如下:

  1.测量管上开有若干个等间距小孔口,被测流体在这些孔口内流动时产生的速度差的频率就是被测流体的运动速度,它与所经过管道的内径和流速有关。

  2.涡街测速仪测量管上每一个小孔口对一组流体所产生的流速即为该点流量(即流速差)。

  3.当测速仪检测到某一频率的运动速度时,相应频率便成为被测流速,根据测速法求出该点流量。

  四、基于电导原理的流量计

  在对多普勒流进行测量时,利用了电导(electrochemical)原理。

  电导测量法不需要对流体作速度的测量,而且不需要通过介质的流动,所以在理论上是一种非常精确的方法。

  在电导多普勒流量计中,被测介质(流体)是一个理想的双稳态系统,在其内部存在两个完全相同且具有相同物理性质的导频频率,被测介质流过时,会引起两个导频频率的变化。

  为了测量出这两个频率之间的差值变化,首先要测量两个导频频率与被测介质速度之间的关系。

  五、基于共振原理的流量计和压力式。

  共振式流量计利用流体固有频率,用机械装置测量与该固有频率一致的介质流量。

  共振式原理是:当流体流过传感器时,发生与流动速度方向相反的多普勒频移,而流体本身不发生变化;

  为了减小多普勒频移对检测信号的影响,可以在传感器前安装一个谐振腔,当被测介质流经该谐振腔时,管道中发生共振而产生压力变化(即产生一个与介质流量相对应的压强变化);此时传感器上也会产生振动波;

 

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