超声波流量计主机与探头原理探讨  十一

2.时差法超声波流量计的理论研究

2.1 流量的基本概念

单位时间内，流体流过管道或设备某处横截面的数量称为流量。流体流量可用单位时间内流过通道横截面的流体体积或质量来表示，前者称为体积流量，用Q表示，单位为m 3 /s，后者成为质量流量，用G 表示，单位为kg/s[9]。

体积流量Q 的计算式为：

Q= v A (2-1)

式中，A 为与流速v 相垂直的通道横截面积，m 2 ；v 为沿通道横截面上的流体平均速度，m/s。

质量流量G 的计算式为：G=  Q=  vS （2-2）

式中，  为流体密度，kg/m 3 。

2.2 超声波技术概述

由于超声波传播时，其声速、衰减和声阻抗都和媒质的特性与状态有关，不同性质的媒质不但影响超声波的穿透深度，也影响接收波的强度。因此，要准确地检测到超声信号并非易事，在投入设计前要对超声波及相关的知识进行介绍。

2.2.1 超声波的传播特性

超声波通常指频率高于20KHz 的机械波，它可以在气体、液体和固体中传播。因为本课题主要是研究针对供水行业的超声波流量计，所以我们只以水为介质进行分析：

⑴超声波的传播速度

超声波在水中的传播速度不但温度有关，还受水深h 和水中含盐量S 的影响，

图2-1 为水中声速与温度T 的关系曲线。当0≤T≤35℃，0≤S≤45‰，0≤h

≤1000m 时，水中声速可用下式计算[9]：C  1449.2  4.6T  0.55T 2  0.00029T 3  (1.34  0.01T)(S  35)  0.016h

超声波流量计