一体式电磁流量计_分体式电磁流量计_卫生级电磁流量计_卫生型电磁流量计_电池供电电磁流量计_卡箍式电磁流量计_废水电磁流量计_德克森仪表(淮安)有限公司官网

  official blog  中文版 | ENGLISH

Customer Service Hotline:0517-86930968     13951262528

Current Location:Home > 技術方案 
超聲傳感器在明渠流量計中的應用
Updated:2019-5-13 10:25:53 Browse:1952 Close window Print this page
 [導讀] 簡單敘述了超聲傳感器用于明渠流量計的流量原理,對超聲傳感器的設計作了詳細分析,特別對氣介式超聲傳感囂為提高靈敏度而增加聲學匹配層作了研究,推出合理選擇匹配層材質聲阻抗和匹配層厚度的計算公式,另對信號發射與接收電路的設計也作了詳細介紹。
 
      超聲傳感器是超聲明渠流量計的重要組成部分,其關鍵是超聲傳感器對堰槽內流體液位高度h0的測量。如圖l所示,測得h1后,因超聲傳感器距離流量堰槽底面的高度為一確定值h,故可算出液位高度h0=h-h1,再根據流量計算公式q=Kh0n(K,n為設定參數)即可得到液體流量。
 
 
 
      超聲傳感器在微機控制下,發射和接收超聲波,并由超聲波的傳播時間t來計算超聲傳感器距被測液面的距離h1,在超聲波傳播速度c已知的情況下,可根據下式計算出超聲傳感器距離被測液面的距離h1:
 
            (1)
 
      超聲傳感器的核心元件是壓電陶瓷,它利用壓電陶瓷的壓電效應產生高頻振蕩,發射超聲波,并將自液面反射回來的超聲波回波信號轉換成電壓信號。
 
      2 超聲傳感器設計
 
      傳感器的結構如圖2所示,超聲波在氣介質中傳播強度衰減較嚴重,而且在明渠流量計時因被測對象是流動的液面,這就使超聲傳感器的發射、接收信號很微弱。因此.為保證儀表的可靠工作,傳感器必須有足夠的靈敏度,這需要加聲學匹配層。
 
 
 
      為了設計聲學匹配層的厚度,必須了解聲波在不同介質中傳播時其通過介面的透過率在什么情況下最大。當聲波介質(1)垂直人射到介質(2)的情況下(見圖3),假設介質無吸收,其透過率τ只與兩種介質的特性聲阻抗Z0有關:
 
      τ=透過聲波強度/人射聲波強度
 
             (2)
 
      反射率為γ=1-τ      (3)
 
      式中:Z1為介質(1)對超聲渡的聲阻抗,Z1=ρ1c1;Z2為介質(2)對超聲渡的聲阻抗,Z2=ρ2c2;ρ1為介質(1)的密度;ρ2為介質(2)的密度,c1為超聲波在介質(1)中的傳播速度;c2為超聲波在介質(2)中的傳播速度。
 
 
 
      當Z1=Z2時,由式(2)和式(3)得超聲波的透過率τ=1,反射率γ=0。
 
      氣介式超聲傳感器是向空氣發射超聲波,且發射面多為金屬材質。在這種情況下,介質(1)的聲阻抗Z1大干介質(2)的聲阻抗Z2,用式(2)計算可發現傳感器透過率太小,傳感器的發射、接收效率太低為了提高傳感器向空氣中的輻射能量,必須在輻射面上加聲學匹配層,以進行聲阻抗匹配。
 
      加了聲阻抗匹配層之后,傳感器發射的聲波從金屬介質(1)透過匹配層介質(2)傳到空氣介質(3),如圖4所示。
 
 
 
      根據聲學理論,透過率τ除與介質的特性聲阻抗有關外,還與聲學匹配層介質(2)的厚度及工作頻率有關。其表達式為
 
      τ=4Z1Z3[(Z1+Z3)2cos2(K2l)+(Z2 + Z3Z1/Z2)2sin2(K2/l)] -1      (4)
 
      式中:Z1=ρ1c1;Z2=ρ2c2;Z3=ρ3c3; K2=2πf/c2;f 為工作頻率;l為介質(2)的厚度,這里代表聲學匹配層的厚度。
 
      假設Z1=  ;l=λ/4;λ=C2/f,λ為波長,代人式(4)后,可得到透過率τ=1,因此合理選擇匹配層材質的聲阻抗Z2及匹配層厚度l,可大幅度提高傳感器向空氣中的輻射強度和接收回波信號的強度。
 
      3 與超聲傳感器相匹配的信號發射與接收電路
 
      信號發射和接收電路設計的優劣是使超聲傳感器得到最佳發揮的基礎,直接涉及到流量測量的準確與否。發射、接收電路方框圖如圖5所示。
 
 
 
      超聲波接收波的強弱受多種因素影響,一方面隨著距離的增加接收波衰減較大;另一方面在近距離,特別是在帶有觀察井的堰槽的場合,聲波在觀測井內會形成多次反射.造成某些點信號疊加而使接收波增強,另外一些信號抵消而使接收波減弱。如果接收、發射電路使用固定的增益,就會得到大小不一的接收波,在波形處理上.尤其在觸發時刻的選取上將造成很大影響,直接影響儀表的測量精度。接收、發射電路使用了自動增益。使處理后的信號大小保持恒定,有效地提高了儀表對液位的測量精度。此外,由于微處理機的應用.可通過對聲波的振蕩器的控制設立接收波“窗口”,自動跟蹤接收波的位置,將一切在接收波到達前的干擾脈沖濾掉,并通過與之相配的算法軟件,補償由于明渠液面波動及液面懸浮物的影響。
 
 
 
      圖6中,a是微機給出的發射控制信號波形:b是在200μs的寬度內,振蕩器產牛的高頻振蕩波形;c是功放輸出(峰-峰值為350 V)超聲傳感器上,使超聲傳感器在這個電壓激勵下發射超聲波;d是由超聲傳感器接收的回波信號波形U,送入放大器進行放大;e是放大檢波后的輸出波形。該波形始終是動態變化的,放大器輸出波形幅值經信號處理,若大于某電平時,就迫使放大器的放大倍數減小,放大器的輸出波形的幅值降低。當放大器的波形低于某電平時,迫使放大器放大倍數增加,放大器的輸出波形幅值增大。超聲傳感器接收的回波信號隨工況的實際條件,如粉塵、氣流擾動、反射面的狀況及傳感器到液面的距離變化而變化。但經自動增益控制后,放大器輸出的波形幅值最大在A電子以下,最小在B電平以上。使接收回波的幅值在一個較小的變化范圍內(0.4)變化,從而提高了儀表測量準確度。
 
      圖6F是給微機的計時終止信號波形。當放大器輸出波形的幅值大于圖6e中E電平時信號處理就輸出圖6F中的計時終止信號。在微機給傳感器起動信號的同時開始計時,收到計時終止信號后計時終止,這樣微機可測出超聲波的傳播時間t。
 
      4 應用
 
      實踐證明,聲匹配技術是提高氣分超聲傳感器發射、接收靈敏度的有效而簡便的方法、只要合理選擇匹配層的材料及厚度,傳感器的發射、接收靈敏度就能大幅度提高,一般可提高兩個數量級。
 
      超聲傳感器的發射、接收靈敏度提高后。接收回波信號的信噪比有了明顯改善。實踐表明超聲明渠流量計具有較高的可靠性和較強的抗干擾能力、可在強噪聲、粉塵、水汽液面波動、氣流擾動等惡劣環境中穩定、可靠地工作、該成果已在我所研制的LYS-20超聲明渠流量計的應用中收到良好效果。
 
      參考文獻
 
      [1] 趙順剛 氣介超聲換能器聲匹配的應用 自動化表、1995.16 (12)
      [2] L 別爾格曼,著. 超聲.曹大文,顧林根,等譯,北京:國防工業出版社.1964
      [3] JJG711-90 明渠堰槽流量計試制檢定規程
Previous article: 明渠流量計算的研...
The next article: 明渠非接觸式流量...

主要產品類別:溫度儀表  壓力儀表  流量計  液位計  校驗儀表    流量積算儀  電磁流量計價格法律聲明聯系我們 
本站關鍵詞匯:智能電磁流量計   蒸汽流量計    渦輪流量計   磁翻板液位計    一體化溫度變送器    壓力校驗臺  玻璃板液位計  污水流量計  衛生級電磁流量計  衛生型電磁流量計  
友情鏈接:液位計  流量計  
 CopyRight ©2012  德克森儀表(淮安)有限公司   m.xtljc.com  版權所有  ICP備案編號:  蘇ICP備12059484號-1   蘇公網安備 32083102000129號  
電話:0517-86930968   聯系人:閔經理   手機:13951262528   傳真:0517-86930969   E-mail:dirksengroup@163.com   QQ:25291658

  技術支持上海seo優化Keywords:  玻璃板液位計   電磁流量計價格   壓力校驗臺   網站地圖   百度
在線客服系統
主站蜘蛛池模板: 江西佛像厂 江西法器厂 江西抚州东乡江弘法器有限公司 东乡江弘法器厂 佛像厂 法器厂 | 培训桌-培训椅-会议椅-洽谈桌-培训桌椅生产厂家-【鼎优家具】 | 意大利留学-意大利语培训-马来西亚留学【长青藤海外】 | 生活污水处理工程安装承包-江苏富瑞源环境工程有限公司 | 赛车微信群二维码平台下载【找群网zhaoqun5.com】 | 和中出国移民官网|出国移民|加拿大移民|欧洲移民|爱尔兰移民|马耳他移民|希腊移民|美国移民|海外护照_和中移民 | 美国Riverhawk轴承,Riverhawk十字弹簧轴承,Riverhawk联轴器,Riverhawk液压工具 | 生物可降解膜_全降解薄膜_可降解包装膜材料厂家-凯峰降解膜 | 江苏科星新材料有限公司 - 南通科星化工股份有限公司 - 南通星奇新材料有限公司 | 土石_泥石分离机_无轴滚筒筛_振动筛 - 巩义市鑫利重工机械制造有限公司 | 上海航空货运,上海空运,东方航空快递,机场物流,航空快运,上海东方航空托运公司 | 合肥年会策划-合肥开业庆典公司-合肥会务活动礼仪公司-合肥展台搭建/音响租赁公司 [七色海] | 重庆吊篮租赁-重庆脚手架租赁-重庆斌盛机械设备租赁有限公司 | 浙江日新电气有限公司 | 智慧网格,智慧城市,智慧社区,精准扶贫,农村电商,网格化,网格化管理,智慧养老,北京瑞光极远数码科技有限公司 | 砂基透水砖滤水率,防滑性试验仪,砂基透水砖落球冲击,抗冲击试验机-献县中正试验仪器销售处 | 卧式镗铣床,道斯镗铣机床加工中心-江苏道斯数控科技有限公司 | 新余婚庆公司_新余最好的婚庆公司_新余高端婚礼-爱尚婚礼策划 | 排水PVC管-PVC排污管-给水PVC管-电线PVC管-米阳建材pvc管厂 | 首页 菲律宾海运双清|马尼拉海运双清|广州菲律宾专线|广州通达供应链有限公司 | 橡胶粉碎机_轮胎粉碎机_橡胶切条机_橡胶粉碎机价格_河南鑫世昌机械制造有限公司 | 客服外包_电话调查_电话调研_售前售后在线外包客服公司-北京美宸互联 | 上海协格机电科技股份有限公司-上海格力中央空调安装报价工程服务商 | 家居网链网—家居产业互联网价值平台 | 移印机厂家_丝印机器设备_全自动丝网印刷机-东莞展迅机械科技 | 深山工作室提供网络投票系统|微信公众号投票|微信公众号小程序|抖音小程序|百度小程序|微信公众号开发|企业网站建设 | 转炉挡渣机构,转炉滑板挡渣,滑动水口生产厂家-河北瑞华冶金科技有限公司 | 食用油灌装机-油类食用油灌装设备-液体灌装机_青州市惠联灌装机械 | 卷筒电缆_高柔性拖链电缆_聚氨酯电缆生产厂家-玖泰卷筒电缆 | 盐城市城镇化建设投资集团有限公司[盐城国资企业、盐城国资集团、盐城文化旅游、盐城基础设施、盐城土地开发、盐城粮食收储] | 宁波明驰同步带有限公司| 慢直播摄像头厂家,监控直播摄像机厂家,景区慢直播设备,rtmp推流直播摄像头,实时摄像头监控直播-监控慢直播厂家:专注监控慢直播系统解决方案 | 长沙联合产权交易所有限公司| 造型松|造型黑松|油松|泰山松-莱芜市盛世园林苗木专业合作社 | 网络公关公司_舆情监测_危机公关_品牌公关_一夜红传媒 | 深圳办公室装修_办公室设计_写字楼装修设计_深圳市加洲建设集团有限公司 | 领先的一站式_专利申请代理知识产权服务平台_乐知网 | 宁波刑事辩护律师-建设工程律师-工程款合同律师-喻明辉律师 | 潍坊亿宏重工机械有限公司,破碎机,高性能立磨机,颚式破碎机,锤式破碎机反击式破碎机,重锤式破碎机,高性能反击式破碎机,圆锥式破碎机,给料机系列,链板给料机系列,简易给料机系列,振动给料机 | 兰州职业学校-新华互联网学校咨询平台中心 | 山东洗地机_工业洗地机_驾驶式扫地机_扫地车厂家_鼎洁盛世官网 |