超声波流量计流量检测技术的探讨  十三

2．2．2有关流量方程的几点讨论

(1)流体介质温度对测量的影响

由上面流量方程可知，流量测量受到流体中声速f的影响。一般来说，流体中声速与介质温度、介质组分有关，难以保持常数．为避免这一影响，超声波多普勒流量计一般采用自动补偿措施，所谓自动补偿即采取管外声楔结构，使超声波束先通过声楔及管壁再进入流体。设声楔材料中的声速为q；流体中声速为c；声波由声楔进入流体的入射角为声；在流体中的折射角为：超声波束与流体流速夹角为口；根据折射原理，存在：由于sinp=cos口，所以有：

将上式带入(2．20)，由此可见，采用声楔结构以后，流量与频移关系式中仅含有声楔材料中的声速q，而与流体介质中的声速无关。由于固体声速的温度系数至少比液体声速的温度系数小一个数量级，所以该流量方程式基本上不受温度的影响，也就是说，多普勒法测流量基本不受温度的影响。

(2)流体动力学分析

下面，从几何声学原理出发，讨论一下超声波射线在流动的被测介质中的传播情况。

有一折射面的变换器形式如图2．5所示，它的两个换能元件与被测介质之间是一段特殊的管道壁，即所谓的声楔。

工业流体绝大多数情况都是通过一定直径管道流动的，在流体流速较大或粘性较小时，流体的流动星湍流状态，其管内流体沿横截面流速分布规律如图2．5左面部分所示．显然，紊流状态的流速分布(对数速度分布)比层流状态的流速分布(抛物线分布)要均匀得多。所以，超声波流量计适宜应用在紊流状态流体中，以减少由于流速分布不均匀而引起的测量误差嘲．

超声波流量计