多普勒超聲流量計

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

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% 以上的流體作為測量對象。 2.保證直管段長度，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)，直管段長度上游至少為15d，下游為5d以上，管內(nèi)流場狀態(tài)決定補償系數(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;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，定位要相對準(zhǔn)確。超聲換能器與管壁之間的聲耦合(聲接觸)是通過油脂完成。油脂可以是硅油、硅脂、丹士林、機油等。耦合層不能侵入空氣、固體物。 5.管內(nèi)徑應(yīng)精確測量。

多普勒超聲流量計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基本上是從管道中心附近發(fā)射來的)。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。而且測到的速度為散射體相遇點的速度，所以速度測量值對流速分布和流態(tài)的依賴性很大，即要求直管段很長(20倍管徑以上)。所以，這種方法的使用具有一定的局限性。 除上述的特點外，還有其自身的優(yōu)點。 1 沒有零點漂移。由于?d正比于，在流體靜止時，不產(chǎn)生多普勒頻移。因此，控制器顯示單元不出現(xiàn)零點漂移。 2 不受聲信號幅度變化影響。聲信號在流體中傳播時會衰減，受擾動而起伏。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，對于所測流速可以得到較高的?d，因此分辨力較好。 測量與流體聲速無關(guān)。

迪納聲(DYNAMETERS)是國內(nèi)專業(yè)超聲流量計生產(chǎn)廠家，一直重視污水計量工作。最初采用外夾式多普勒超聲流量計，運行一、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，傳感器有時會浸水工作，導(dǎo)聲耦合劑浸水，而且有泥沙浸蝕，導(dǎo)致信號傳播失效。

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

使用在線插入式安裝，用戶不需要停產(chǎn)，只需1-2小時即可安裝好。對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。整個插入式傳感器采用IP68防護等級設(shè)計，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僅插入管道內(nèi)壁，不會阻擋污物流動。由于多普勒超聲波原理，對粘污物不敏感，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，信號強度增強。一旦傳感器信號下降，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，不受信號干擾等原因影響?？梢詼y量更低流速(0.2m/s)，相比外夾式管外超聲流量計(下限0.5m/s)大大擴展了流量計的使用范圍，更適合進(jìn)廠污水計量需要。性價比優(yōu)越，大管徑安裝使用經(jīng)濟合算，用戶成本大大低于電磁流量計。目前迪納聲插入式多普勒超聲流量計已在污水處理行業(yè)已得到較多應(yīng)用。

應(yīng)用案例:無錫市蘆村污水處理廠、光大(淄博)水務(wù)、濟南鋼鐵、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

污水計量如果采用電磁流量計，開始幾年會運行良好，但幾年后讀數(shù)會逐漸變小，主要是因為污水比較臟污，含有大量的粘性污物，在長期運行下會在電極上粘上污物，導(dǎo)致電極靈敏度降低，電磁流量計就不能正常工作了。

因為污水管道大多管徑很大，更換電磁流量計需要停產(chǎn)、拆卸吊裝，同時安裝井充滿污水，拆卸、安裝的工作量巨大。