- •Глава 1. Общие сведения об измерениях и погрешностях. Статические и динамические характеристики, надежность средств измерений
- •1.1. Общие сведения об измерениях
- •1.2. Погрешности измерений
- •1.3. Статические и динамические характеристики средств измерений
- •1.4. Основные понятия о надежности средств измерений
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры
- •2.1. Термометры расширения
- •2.2. Термометры манометрические
- •2.3. Термоэлектрические термометры (термопары)
- •2.4. Вторичные приборы для измерения термоэлектродвижущей силы
- •2.5. Термопреобразователи сопротивления
- •2.6. Вторичные приборы для термопреобразователей сопротивления
- •2.7. Пирометры излучения
- •Длина волны 0,65 мкм. Другим типом оптических пирометров являются фотоэлектрические (рис. 2.7.1).
- •Глава 3. Приборы для измерения давления
- •3.1. Жидкостные манометры
- •Передаточная характеристика
- •3.2. Грузопоршневые манометры
- •3.3. Деформационные манометры
- •Мембранные манометры
- •3.5. Электрические,теплопроводные и ионизационные манометры.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ
- •4.1. Расходомеры переменного перепада давления.
- •4.2. Расходомеры скоростного напора
- •4.3. Расходомеры постоянного перепада давления
- •4.4. Расходомеры переменного уровня
- •4.5. Расходомеры индукционные
- •4.6. Ультразвуковые расходомеры
- •4.7. Калориметрические расходомеры
- •4.8. Расходомеры инерционные
- •4.9. Расходомеры, основаннные на других физических принципах
- •4.10. Счетчики жидкости
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
- •5.1. Механические уровнемеры
- •5.2. Гидростатические уровнемеры
- •5.3. Преобразователи, основанные на измерении электрофизических параметров
- •5.4. Радиоизотопные уровнемеры
- •5.5. Акустические уровнемеры
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Глава 1.Общие сведения об измерениях и погрешностях,
- •Глава 2. Приборы для измерения температуры.
- •Глава 3. Приборы для измерения давления.
- •Глава 4. Приборы для измерения расхода и количества веществ.
- •Глава 5. Приборы для измерения уровня
4.6. Ультразвуковые расходомеры
В ряде случаев, в том числе при измерении расхода неэлектропроводящих сред, когда неприменимы индукционные расходомеры, а также при измерении сильно загрязненных и быстрокристаллизующихся сред применяют ультразвуковые расходомеры (f >20 кГц). Они основаны на явлении смещения звуковых колебаний движущейся контролируемой средой.
По принципу действия ультразвуковые расходомеры подразделяются на фазовые и частотные. Первые основаны на измерении фазовых сдвигов двух колебаний, направленных по и против потока. Вторые – на измерении разности частот ультразвуковых колебаний.
В фазовых расходомерах при распространении ультразвуковых колебаний время их прохождения составляет
по направлению потока:
, (4.6.1)
где – расстояние, м;
– скорость звука, м/с;
– скорость потока, м/с;
против потока:
. (4.6.2)
Так как м/с, а м/с, то выражения (4.6.1) и (4.6.2) можно представить:
;
.
Тогда .
Рис. 4.6.1
На поверхности трубопровода устанавливают два пьезоэлемента 1 и 2. Генератор попеременно связан с одним из элементов. Так, при подаче синусоидальных колебаний на пьезоэлемент 1 они воспринимаются элементом 2, откуда колебания поступают в усилитель 4, преобразующий синусоидальные колебания в прямоугольные. Генератор 3 подключен ко второму усилителю 5, с которого также снимаются колебания прямоугольной формы. Сигналы с усилителей 4 и 5 поступают на фазометр 6.
Колебания, поступающие на пьезоэлемент 1 , а от элемента 2: , где – коэффициент затухания.
Здесь .
Сдвиг фаз .
При перемещении переключателя в другое положение сдвиг фаз:
.
Сдвиг фаз измеряется фазометром 6 и запоминается устройством 7. Разность измеряется устройством 8. Выходной сигнал, пропорциональный скорости движения жидкости, в трубопроводе
индицируется на приборе 9.
Из выражения видно, что чувствительность метода возрастает с повышением частоты. Обычно кГц.
Ультразвуковой генератор подает колебания на источники И1 и И2, воспринимаемые приемниками П1 и П2. Сигналы поступают на фазовращательное устройство ФУ, а затем на электронный усилитель и показывающее устройство ПУ. В качестве источников колебаний могут использоваться кварцевые или магнитострикционные элементы.
Рис. 4.6.2
Принцип действия так называемых частотных расходомеров заключается в измерении разности частот и колебаний, направленных по направлению и против потока контролируемой жидкости.
Время распространения колебаний:
; .
Отсюда разность частот: .
Рис.
4.6.3
Генератор отопрется только после того, как последние импульсы поступят на их вход. Далее процесс повторяется. Частота модулирования зависит от скорости движения жидкости и от направленности импульсов (по или против потока). Разность частот определяется пересчетной схемой (ПС) и регистрируется прибором (РП). Погрешность измерений ±2 %.