多普勒流量计信息窗与平均多普勒频移
为有限地接收多普勒频移信号,超声波多普勒流量计的环能器通常采用收发一体结垢,如图所示,右图中可知,换能器接收的反射信号只能发射晶片和接收晶片的两个指向性波束重叠区域内的粒子的反射波,这个重叠区域称为多普勒信号的信息窗。
流量计接收换能器所收到的信号就是由信息窗中所有流动悬浮粒子的反射波叠加,即其信息窗内多普勒频移为叠加的平均值。平均的多普勒频移△f可以表示为:
△f=ΣNi△fi/ΣNi
(i=1,2,3...)
式中:
△f——信息窗内所有反射粒子的多普勒频移的平均值;
ΣNi——产生多普勒频移△fi的粒子数;
△f——任一个悬浮粒子产生的多普勒频移。
从上述讨论可知,该流量计测得的多普勒频移信号仅反映了信息窗区域内的流体速度,所以要求信息窗应位于管内近平均流速的区域上,才能使其测量值能反映管内流体的平均流速。但是管内平均流速区域的位置是一与雷诺数有关的函数,当管内波动的雷诺数Re发生变化时,其平均流速区域位置也将改变。而一旦流量计安装完毕,其多普勒信息窗位置就固定了,为使测得的多普勒频移信号△f能在不同雷诺数Re条件下均能正确地反映流量值,用它来对因上述原因引起的测量误差进行修正。因此,超声波多普勒流量计的实际流量计算式可以写成:
qv=(Ac1/2Kf1sinβ)*(△f1/f1)
式中,符号意义同前文所示。