超聲波流量測量的發(fā)展概況:
工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗都離不開對工質(zhì)數(shù)量的了解或?qū)橘|(zhì)(原料)配比的控制。為保證、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算,對單位時間內(nèi)物料的輸送量(流量)或某段時間內(nèi)物料的總輸送量(累積流量)要精確和控制,并要求能及時地發(fā)出反映流量大小的信號。流量測量,不管是以計量為目的,或是用于過程控制,計量測量儀表種類繁多,用超聲波來檢測流量是其中的一種重要方法。當(dāng)超聲波在流動的媒質(zhì)中傳播時,相對于固定的坐標(biāo)系統(tǒng)(比如管道中的管壁)來說,超聲波速度與其在靜止媒質(zhì)中的傳播速度有所不同,其變化值與媒質(zhì)流速有關(guān),因此根據(jù)超聲波速度變化可以求出媒質(zhì)流速。另外也可以根據(jù)超聲波在流體中的多普勒效應(yīng)來求媒質(zhì)流速,從而根據(jù)管徑等其它已知參數(shù)計算出流體的瞬時流量和累積流量。
研究利用超聲波測量液體和氣體流量已經(jīng)有多年的歷史。1928年法國的O. Rutten研制成功了世界上超聲波流量計,之后美國、意大利等國陸續(xù)有人研究,但都限于相位差法,進(jìn)展不大。1955年,應(yīng)用聲循環(huán)法的超聲波流量計首先作為航空燃料用流量計獲得成功,隨后又出現(xiàn)了基于時間差法和波束偏移法的超聲波流量計。1958年,A.L. Herdrich等人發(fā)明了折射式超聲波探頭,以消除由于管壁中聲波的交混回響而產(chǎn)生的相位失真,為換能器的管道外夾安裝提供了理論依據(jù),超聲多普勒流量計也在這一時期誕生。1963年,超聲波流量計開始由日本的Tokyo Keiki等人引入工業(yè)應(yīng)用,但由于電子線路太復(fù)雜淘汰。20世紀(jì)70年代后,集成電路迅猛發(fā)展,高能鎖相出現(xiàn)與應(yīng)用,使得超聲波流量計得以發(fā)展。到20世紀(jì)90年代初期日本、美國、西歐等地區(qū)超聲波流量計的銷售已占到流量儀表的4%~9%.20世紀(jì)90年代中期,超聲波流量計世界范圍的年銷售臺數(shù)約3.6萬臺,其中明渠用約占1/3,封閉管道用約占2/3,2/3中傳播時間法、多普勒法、組合法分別約占81%、13 %、6%.進(jìn)入21世紀(jì),F(xiàn)low Research和Ducker Worldwide的研究報告指出,全球的超聲波流量計(不含明渠流量計)2000年的銷售達(dá)到2.4億美元,2005年前,超聲波流量計的銷售還將以年均 15.3%的速度增長。
如今,超聲波流量計扮演著越來越重要的角色,在供水、電力、石油、化工、冶金、煤礦、等計量測試中得到的應(yīng)用,并取代了傳統(tǒng)的差壓流量計和電磁流量計等設(shè)備。
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