聲學(xué)多普勒流量計是在傳統(tǒng)測流方法上發(fā)展改進(jìn)的一種新型測流儀器，因其測量精度高、測流范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在水資源監(jiān)測、城市排水排污監(jiān)測等流量監(jiān)測場景中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

聲學(xué)多普勒流量計測量原理

超聲波多普勒流量計的測量原理是利用了物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者之間有相對運(yùn)動時，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個因相對運(yùn)動而產(chǎn)生的頻率變化與兩物體的相對速度成正比。在超聲波多普勒流量測量方法中，超聲波發(fā)射器為一固定聲源，隨流體一起運(yùn)動的固體顆粒起與聲源存在相對運(yùn)動，它把接收到的超聲波部分反射回與超聲波發(fā)射器一起布設(shè)的超聲波接收器。由于流體中固體顆粒運(yùn)動產(chǎn)生了多普勒效應(yīng)，發(fā)射的聲波與接收的聲波之間存在頻率差，此頻率差正比于顆粒物所在位置的流體流速，所以測量頻差可以求得流速。因斷面內(nèi)流速分布不均，傳感器分布式布設(shè)的原理是在斷面的不同位置分別布設(shè)測速探頭，盡可能測量到不同位置的代表性流速，通過科學(xué)的算法獲得斷面的平均流速，相對單一測速探頭起到提升流量監(jiān)測精度的作用。

超聲波多普勒流量測量的必要條件是：被測流體介質(zhì)應(yīng)是含有一定數(shù)量能反射聲波的固體粒子或氣泡等的兩相介質(zhì)。這個工作條件成為它測量天然水體或者高含各種顆粒物和復(fù)雜成份的城市排水、污水等水體的一大優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)流量計難以解決的問題，并在準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，實時性上有了質(zhì)的飛躍。目前，超聲波多普勒流量計正日益得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)特點(diǎn)

聲學(xué)多普勒流量計尤其適用于濁度大于20mg/L的流體流量測量，同系列產(chǎn)品也可應(yīng)用于固液兩相流的流量測量。具有微功耗、高精度、寬量程、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，操作簡便，可同時檢測流量、流速、水位、水溫、剩余電量、電壓等多種參數(shù)。與其它常規(guī)類型流量計或其它超聲波流量計相比，具有高精度、高可靠性、高性能、價格適中等顯著特點(diǎn)，具體技術(shù)特點(diǎn)如下：

斷面流速測量：超聲波探頭的測量截面為橢圓形，覆蓋不同縱深的流速，更接近于斷面流速；

測量精度高：選帶傅里葉變換（Zoom-FFT）算法保證測量結(jié)果穩(wěn)定并具有毫米級別的速度分辨率；

結(jié)構(gòu)設(shè)計獨(dú)特：通過專利保護(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有效防止淤泥堵塞關(guān)鍵測量部位，減少流量計的維護(hù)；

低功耗設(shè)計：嵌入式軟硬件整體低功耗設(shè)計、先進(jìn)的電源管理策略及科學(xué)的工作模式切換；

應(yīng)用場景廣：濁度大于20mg/L的滿管和非滿管流量測量均可，通過選用宏電相關(guān)配件可擴(kuò)展支持淤積監(jiān)測功能；

防護(hù)等級高：IP68防水防塵等級，可滿足各種不同應(yīng)用場合。

電路異常保護(hù)：有過電壓保護(hù)、浪涌電壓保護(hù)及電源極性反接保護(hù)，避免操作失誤引起的電氣損壞；

流速計算

從多普勒流速傳感器（換能器）發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動著顆?；驓馀?，再反射回來由多普勒流速傳感器（換能器）接收；發(fā)射信號與接收信號的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。

其中：u為聲道流速，f1為傳感器工作頻率，δfd為多普勒頻差。

流量計算

聲學(xué)多普勒流量計實時采集的流速、水位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集處理單元接收到流速、水位數(shù)據(jù)，計算出瞬時流量，記為Qs；再計算出累計流量，記為Q；其流量可按下式計算：

Qs=AV

式中A為管道過水面積，V為斷面平均流速。

Q= QsT

式中Qs斷面瞬時流量，T為累計時長（單位h）。

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