[發明專利]用于超聲波流量計的相位編碼同步時差檢測裝置及方法

無效

• 申請號: 201310047395.6
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103162752A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李洪濤;朱曉華;洪弘;顧陳;陳恒明
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及超聲波流量計技術，特別涉及一種用于超聲波流量計的相位編碼同步時差檢測裝置及方法。

背景技術

相對于機械式流量計和電磁式流量計，超聲波流量計有著諸多優點：計量精度高、對管徑的適應性強、非接觸式測量、使用方便和易于數字化管理等。隨著壓電陶瓷技術、電子技術和高速數字信號處理技術的發展，超聲波流量計的性能有了很大提高，同時制造成本也大幅度下降，因此超聲波流量計在工業領域以及日常生活中得到了廣泛應用。

目前在超聲波流量計的設計中大多采用時差法進行信號檢測，下面對時差法超聲波流量計的檢測原理進行簡單介紹。時差法超聲波流量計工作原理如附圖1所示，它是利用一對超聲波換能器收發超聲波，通過測量超聲波在流體中順流與逆流的傳播時間差來測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法。

附圖1中有兩個超聲波換能器：換能器A和換能器B，兩個換能器分別安裝在流體管線的兩側并相距一定的距離，管線的內直徑為D，超聲波傳播的路徑長度為L，超聲波順流傳播的時間為t₁，逆流傳播的時間為t₂，超聲波的傳播方向與流體的流動方向夾角為θ。由于流體流動的原因，超聲波順流傳播L長度的距離所用的時間比逆流所用的時間短，流速測量原理可以用下式表示：

t1=Lc+Vcosθt2=Lc-Vcosθ---(1)]]>

其中：c是超聲波在流體介質中的傳播速度，V是目標流體的流動速度。

將式（1）中兩式相減可以得到順流傳播和逆流傳播的時間差Δt：

Δt=t2-t1=2VLcosθc2-V2cos2θ---(2)]]>

由于流體流速和超聲波在介質中的傳播速度相比是個極小量，因此式（2）可以簡化為：

Δt≈2VLcosθc2---(3)]]>

從而得出流體的流速為：