管道内流体流量的超声多普勒测量

作者：王兴国; 张路鑫; 尧亮富; 黄志诚^*; 马成文; 汤国兴; 吴南星

来源：电子测量与仪器学报, 2019, 33(10): 96-103.

DOI：10.13382/j.jemi.B1902181

• 超声多普勒
• 流体分布
• 流量测量
• 入射角
• 频厚积

针对传统流量测量方法难以满足特殊工业中对高精度流量需求的问题,采用超声多普勒(UVP)法对管道内流体进行了流量测量的研究。通过声波在水—管壁—水三层介质中传播的物理模型建立了含有频厚积(检测频率与管壁厚度的乘积)、透射系数、入射角等参量的数学模型,以透射系数优化多普勒入射角这一关键测量参量,仿真结果表明,入射角在45°～55°的透射系数均较大,入射角在0°～20°呈现出周期性的分布且具有较大的透射系数。利用有机玻璃管作为实验对象,研究了不同入射角度下UVP方法测量的流量与标准流量之间的误差,结果表明,入射角为10°时流量误差最小。结合仿真与实验结果,确定了10°作为UVP方法测量流量的入射角。比较单一位置速度分布计算得到的流量与圆周方向多个位置速度分布插值计算得到的流量,前者误差较大,最小达到了1.417%,最大达到了8.97%;后者误差仅为0.472%。该结果为用超声多普勒法对管道流量精确测量提供了理论依据。

• 单位
  华北科技学院; 江西昌兴航空装备有限公司; 景德镇陶瓷大学; 电子工程学院; 机电工程学院