 |
請輸入關(guān)鍵字 |
|
|
| 聯(lián)系我們 |
江蘇恒大儀表有限公司
地 址：江蘇省金湖工業(yè)園區(qū)
郵 編：211600
電 話：0517-86500336
86500226
傳 真：0517-86800636
聯(lián)系人：楊經(jīng)理
手機(jī)：13915187193(微信同號(hào))
E-mail:jshdyb@163.com
|
|
|
超聲波流量計(jì)的探頭能量損失分析 |
|
| 發(fā)布日期：2023-05-05 點(diǎn)擊：683次 |
傳統(tǒng)的折射法超聲波流量計(jì)的探頭主要利用折射法產(chǎn)生橫波，而橫波的產(chǎn)生主要依賴于探頭聲楔塊與金屬管材之間的聲速差異。根據(jù)Snell折射定律，當(dāng)入射角大于縱波臨界角時(shí)，縱波不可能存在，僅存在橫波。以鋼管為例，臨界入射角約為25°。在臨界角附近，容易形成板波或者爬波，因此楔塊的入射角都會(huì)選擇明顯大于此臨界角，比如45°，以避免形成其它波，造成能量損失。同時(shí)該角度又不能過大，因?yàn)闀r(shí)差法需要聲程與流速方向成一角度，這樣聲程在流速方向上會(huì)有一個(gè)恰當(dāng)?shù)耐队伴L度，以便于測得超聲波在流體中順流和逆流產(chǎn)生的時(shí)間差。這兩者之間存在一個(gè)權(quán)衡，因此入射角僅有一個(gè)不大的范圍可供選擇。
采用折射法探頭進(jìn)行測量過程中會(huì)損失很多能量。主要的原因在于：低聲速的楔塊往往意味著其聲阻抗較低，一般僅有3.5MRayl左右，而壓電片聲阻抗通常在16MRayl~26MRayl之間，鋼管的橫波聲阻抗也在19MRayl~30MRayl之間，構(gòu)成了高-低-高的阻抗結(jié)構(gòu)，形成了明顯的聲阻抗不匹配，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致聲波能量透過效率大大降低；波型轉(zhuǎn)換必定會(huì)損失能量；探頭設(shè)計(jì)中一般都會(huì)盡量選擇透射率較高的角度，但存在波型轉(zhuǎn)換要求，較強(qiáng)地限制了可選范圍，實(shí)際中仍會(huì)有相當(dāng)多的應(yīng)用受此限制，造成的常見負(fù)面影響是相當(dāng)一部分能量沿著管壁表面?zhèn)鞑�，并逐漸耗散掉。
從能量角度來看，體橫波探頭的聲波傳播過程避免了上述缺點(diǎn)。體橫波探頭可以通過厚度切變模式來直接激勵(lì)出橫波，沒有波型轉(zhuǎn)換的過程，故可直接選用鋼或者鋁作為體橫波探頭的楔塊材料，其楔塊材料的阻抗也更接近管材，由聲阻抗差異導(dǎo)致的能量損失可以降到最低，并可以提高超聲波流量計(jì)信號(hào)的信噪比與測量精度，拓寬探頭的工作溫度范圍，入射角度的選擇也可以更寬。 |
 |
相關(guān)新聞： |
 |
|
|
