Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Методика расчета ультразвуковых расходомеров




Общие сведения

Целью расчета является, прежде всего, выбор рациональной схе­мы ультразвукового расходомера, основных конструктивных пара­метров преобразователей исходя из конкретной задачи, определение рабочей частоты ультразвуковых колебаний и других параметров.

Исходные данные для расчета:

параметры контролируемой среды (состав, плотность, загряз­нение, температура);

параметры трубопровода (материал, диаметр, толщина сте­нок);

акустические характеристики исследуемой среды (скорость звука, коэффициент затухания);

диапазон измерения расхода, требуемая точность.

В промышленных условиях преимущественно применяются пре­образователи с одной или двумя преломляющими поверхностями. Диапазон измерения расхода определяется диаметром трубопровода, т.к. диапазон скоростей потока примерно одинаковый (до 3-4м/сек). Однако в некоторых случаях имеют место пониженные скорости потока (до 1м/сек) и повышенные (до 10м/сек). Диаметры трубопро­вода условно разбиваются на следующие группы:

малые (25-75 мм), средние (75-150 мм) и большие (150-300 мм).

.Наиболее часто в промышленных условиях применяются фазо­вые схемы с преломлением, т.к. в них отсутствует затухание.

Импульсные и частотно-импульсные схемы применяются, глав­ным образом, для измерения расхода чистых жидкостей.

Частотно-пакетные схемы имеют ограниченные возможности Применения.

5. Методика расчета ультразвукового преобразователя с фазо­вой схемой

1. Определение диапазона рабочих частот ультразвуковых ко­лебаний,

Нижняя граница диапазона частот определяется для преобразова­телей без преломления и с преломляющей поверхностью по форму­лам (3) и (6). При этом принимают ∆j=2 рад, a и b не превыша­ют 60°, скорость звука в жидких средах 1500 м/сек. Верхняя граница частот определяется размерами твердых частиц в контролируемой среде. Длина волны ультразвуковых колебаний должна быть на по­рядок больше размера частиц.

2. Расчет коэффициента пропускания ультразвуковой волны че­рез контролируемую среду

-в случае нормального падения ультразвуковой волны,по формуле

(20)

в случае падения ультразвуковой волны под углом, по формуле

(21)

где m=r1c1/r2c2; P=a12sin2asin2b2+cos2b2+r1c1cosa/r2c2cos2b2

 

 

r1, c1- плотность контролируемой среды и скорость звука в ней;

r2, c2 - плотность и скорость звука материала трубопровода;

ct, с l - поперечная и продольная скорости ультразвука в материа­ле трубопровода;

a - угол излучения и приема в трубопроводе;

b1 - угол излучения в контролируемой среде;

b2 - угол преломления в трубопроводе приемного луча.

s - коэффициент Пуассона материала трубопровода;

b1 и b2 можно выбирать по величине, не превышающей 60°.

3. Расчет минимально допустимого радиуса пьезоэлементов:

где Сп - скорость звука в материале пьезоэлемента.

4. Расчет угла a и рабочей частоты/для преобразователей без преломления по формуле (3) и для преобразователей с преломле­нием по формуле (6). При этом можно задаваться различными зна­чениями угла a, но не превышающими 60°.

6. Методика расчета ультразвукового преобразователя с им­пульсной схемой

1. Расчет разности времен прохождения импульсов для преоб­разователя без преломления по формуле (7) и с преломлением по формуле (8).

2. Расчет коэффициента пропускания ультразвуковой волны проводится аналогично п.2 предыдущей методики.

3. Расчет минимально допустимого радиуса пьезоэлемента про­водится аналогично п.З предыдущей методики.

4. Расчет угла a и величины ∆tmax для преобразователей без преломления по формулам (7) и с преломлением по формулам (8)

Расчет ультразвукового преобразователя

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...