多普勒超聲流量計(jì)的組成

多普勒超聲流量計(jì)，它由超聲流量換能器和控制器組成。下圖所示是整機(jī)方框圖。 雙頻多普勒流量計(jì)是新出現(xiàn)的產(chǎn)品，其控制器使換能器間斷地短時(shí)間產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的連續(xù)波聲信號(hào)。所產(chǎn)生的多普勒信號(hào)與原頻率會(huì)有固定的頻差，噪聲則沒有。將兩個(gè)多普勒信號(hào)重疊、提升，經(jīng)信息處理后，獲得多普勒頻移?d，計(jì)算出來(lái)流速或流量。這種新型多普勒流量計(jì)能抗噪聲，并使測(cè)量準(zhǔn)確度明顯提高。

多普勒超聲流量計(jì)的工作原理如圖所示。發(fā)射換能器t發(fā)射一定頻率的超聲波到流動(dòng)液體內(nèi)的氣泡和固體顆粒上產(chǎn)生散射波，散射波被接收換能器r所接收，其頻率變化與粒子(或氣泡)的移動(dòng)速度成正比(由于換能器具有一定的的指向性，所以接收的散射信號(hào)基本上是從管道中心附近發(fā)射來(lái)的)。多普勒頻移d和流速的關(guān)系如下式所示:

多普勒超聲流量計(jì)要求流體內(nèi)有足夠大的散射體連續(xù)存在。通常散射體的速度與流體的速度有明顯的偏差(滑差)，要求流體的流速必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子產(chǎn)生沉淀的臨界速度。而且測(cè)到的速度為散射體相遇點(diǎn)的速度，所以速度測(cè)量值對(duì)流速分布和流態(tài)的依賴性很大，即要求直管段很長(zhǎng)(20倍管徑以上)。所以，這種方法的使用具有一定的局限性。 除上述的特點(diǎn)外，還有其自身的優(yōu)點(diǎn)。 1 沒有零點(diǎn)漂移。由于?d正比于，在流體靜止時(shí)，不產(chǎn)生多普勒頻移。因此，控制器顯示單元不出現(xiàn)零點(diǎn)漂移。 2 不受聲信號(hào)幅度變化影響。聲信號(hào)在流體中傳播時(shí)會(huì)衰減，受擾動(dòng)而起伏。盡管幅度變化，但發(fā)射和接收頻率卻不受影響。雙頻率多普勒法更具有抗噪聲干擾的能力。 3 分辨力好。由于發(fā)射頻率?t選擇較高，對(duì)于所測(cè)流速可以得到較高的?d，因此分辨力較好。 測(cè)量與流體聲速無(wú)關(guān)。

1.液體中微粒子濃度。由于多普勒法是得用氣泡和微粒子所反射的聲信號(hào)工作的，因此若流體中不含有氣泡和微粒子，則不能工作。以含有最低限度懸浮粒子30% 以上的流體作為測(cè)量對(duì)象。 2.保證直管段長(zhǎng)度，安裝部位要合理。為了保障管內(nèi)液體流速分布較好(多數(shù)情況為紊流狀態(tài))，消除不均勻狀態(tài)，直管段長(zhǎng)度上游至少為15d，下游為5d以上，管內(nèi)流場(chǎng)狀態(tài)決定補(bǔ)償系數(shù)，否則加大誤差。 3.換能器不應(yīng)安裝在下列位置:管道未充滿;液體向下流動(dòng);離彎頭太近;管內(nèi)有沉淀物堆積。在水平布置管線上，換能器不要安裝在管道的上側(cè)或下側(cè)。 4.聲耦合要好。對(duì)于非侵入式換能器安裝部位的管壁面應(yīng)較好、平坦、光滑，定位要相對(duì)準(zhǔn)確。超聲換能器與管壁之間的聲耦合(聲接觸)是通過(guò)油脂完成。油脂可以是硅油、硅脂、丹士林、機(jī)油等。耦合層不能侵入空氣、固體物。 5.管內(nèi)徑應(yīng)精確測(cè)量。

迪納聲(DYNAMETERS)是國(guó)內(nèi)專業(yè)超聲流量計(jì)生產(chǎn)廠家，一直重視污水計(jì)量工作。最初采用外夾式多普勒超聲流量計(jì)，運(yùn)行一、二年后，也部分出現(xiàn)了靈敏度降低或讀數(shù)不穩(wěn)或無(wú)讀數(shù)的現(xiàn)象。經(jīng)分析后認(rèn)為:

1.由于污水管道大多為鑄鐵管道，管材均勻致密性差，不利于超聲波導(dǎo)聲;

2.污水管壁內(nèi)壁有粘污物或腐蝕物，且可能不均勻黏著，而且會(huì)越堆越厚，也不利于超聲波導(dǎo)聲;

3.進(jìn)廠污水管道都在地下，安裝井在地下，傳感器有時(shí)會(huì)浸水工作，導(dǎo)聲耦合劑浸水，而且有泥沙浸蝕，導(dǎo)致信號(hào)傳播失效。

為此我們研發(fā)了DTFX1020-W型在線插拔式多普勒超聲流量計(jì)，以避免以上三個(gè)問(wèn)題的存在。其主要特點(diǎn)如下:

使用在線插入式安裝，用戶不需要停產(chǎn)，只需1-2小時(shí)即可安裝好。對(duì)于不能直接焊接的管道，如鑄鐵、水泥、PVC等管道，采用先固定抱箍，再在抱箍上焊接安裝底座的方式，在線插入安裝。整個(gè)插入式傳感器采用IP68防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，可以水下工作，安裝井下雨積水不影響儀表正常工作。迪納聲插入式多普勒超聲流量計(jì)僅插入管道內(nèi)壁，不會(huì)阻擋污物流動(dòng)。由于多普勒超聲波原理，對(duì)粘污物不敏感，在探頭粘著物均勻，也能發(fā)射和接收;而且由于是直接插入安裝，信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)。一旦傳感器信號(hào)下降，就可以在線將傳感器拔出進(jìn)行清洗。由于傳感器插入管道內(nèi)，管道自然形成屏蔽，不受信號(hào)干擾等原因影響?？梢詼y(cè)量更低流速(0.2m/s)，相比外夾式管外超聲流量計(jì)(下限0.5m/s)大大擴(kuò)展了流量計(jì)的使用范圍，更適合進(jìn)廠污水計(jì)量需要。性價(jià)比優(yōu)越，大管徑安裝使用經(jīng)濟(jì)合算，用戶成本大大低于電磁流量計(jì)。目前迪納聲插入式多普勒超聲流量計(jì)已在污水處理行業(yè)已得到較多應(yīng)用。

應(yīng)用案例:無(wú)錫市蘆村污水處理廠、光大(淄博)水務(wù)、濟(jì)南鋼鐵、蘇州吳中污水廠、北京清河污水廠、海門污水處理廠、齊魯石化煉油廠、安慶石化等

污水計(jì)量如果采用電磁流量計(jì)，開始幾年會(huì)運(yùn)行良好，但幾年后讀數(shù)會(huì)逐漸變小，主要是因?yàn)槲鬯容^臟污，含有大量的粘性污物，在長(zhǎng)期運(yùn)行下會(huì)在電極上粘上污物，導(dǎo)致電極靈敏度降低，電磁流量計(jì)就不能正常工作了。

因?yàn)槲鬯艿来蠖喙軓胶艽?，更換電磁流量計(jì)需要停產(chǎn)、拆卸吊裝，同時(shí)安裝井充滿污水，拆卸、安裝的工作量巨大。