超声波流量计主机与探头原理探讨  十六

当脉冲为单脉冲信号时，由于检测系统的测量周期往往远大于脉冲宽度，因此，我们可以认为前后两个测量周期之间的驱动信号相互之间没有影响，从而可以仅仅对单一脉冲信号进行分析。对图2-5(a)所示脉冲信号进行频谱分析，其幅频特性如图2-5(b)所示。假设脉冲的宽度为2a，其直流成分的幅值最大，然后幅值慢慢减小至零，接下来幅度的峰值分别处于(2n+1)/2a 处(n=1,2,3…),且随着n的增大，峰值逐渐减小至零。为了使传感器的输出特性最佳，所发送的脉冲信号应该在传感器的中心频率处信号最强；但另一方面脉冲宽度不能太大，否则会给接收换能器带来很大的干扰，使接收电路识别不出接收信号是否为真实信号，因此可以考虑将中心频率对应的角频率取在偏离直流信号一定角频率的第一个峰值。

2.3 时差法超声波流量计的基本原理

时差法超声波流量计就是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差，而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系，因此测出时间的差异就可以得出流体的流速，也就可以计算出流体的流量。其基本原理如图2-6 所示。超声换能器A、B 是一对可轮流发射或接收超声脉冲的换能器，其安装方式采用管外夹装式。

设超声波信号在被测流体中的声速为C，超声波顺流时从A 到B 的时间为1 t ，逆流时从B 到A 的时间为2 t 。由于换能器布置在管外，超声波在换能器和管壁中传播需要时间，而且电路也有延迟，这三种传播时间总称为延迟时间远小于超声波在流体中的传播时间，在一般工业测量中，超声波在液体中传播速度(水中约为1450m/s)比液体的流速大得多，即C 2 >> v2 sin2 。

超声波流量计