時差法實際上是將超聲波傳播速度和液體流速進行矢量疊加為基礎(chǔ)的?珊唵伪扔鳛樵诤恿魃隙纱瑪[渡的過程。雖然順流和逆流時渡船自身的速度是一樣的,但由于受水流速度的影響,順流時渡船到達(dá)對岸所需的時間要比逆流的少,如圖所示。流速越大,順流的速度越快,而逆流所需的時間越長。順流和逆流的時間差與流速成正比。
時差法超聲流量計是由超聲流量換能器和控制器(變送器)構(gòu)成,種類和規(guī)格頗多?趶椒秶25~15000mm,甚至更大;準(zhǔn)確度0.15% ~2 %(因廠家和型號而有所不同)。
(1)換能器時差法所采用的換能器安裝、固定形式頗多,習(xí)慣上可以分為便攜式和固定式,如表。表中所列為各種換能器使用的方式。用何種方式由現(xiàn)場條件和要求而定,追求準(zhǔn)確度應(yīng)選擇多聲道標(biāo)準(zhǔn)管段型。超聲換能器使用的工作頻率1~2MHz者居多。
。2)控制器(變送器)時差法超聲流量計控制器的硬件構(gòu)成。它由CPU和控制單元、發(fā)射單元、接收單元、鍵盤和顯示單元組成。
CPU系統(tǒng)是中央控制單元和數(shù)據(jù)處理單元在軟件支持下控制工作程序,并進行數(shù)據(jù)處理,完成各種運算、補償、定標(biāo)等。其還能進行在線自診斷,用來檢查故障的部位。發(fā)射電路的單元主要是有一個平衡電容放電電路,高速可控硅作為充電元件,控制發(fā)射功率和脈寬。所產(chǎn)生的高壓發(fā)射訊問經(jīng)切換電路的開關(guān)傳給指定的換能器。發(fā)射的周期和脈寬視管徑大小而異,周期為10ms左右,脈沖越窄越好,發(fā)射電壓達(dá)數(shù)百伏。
當(dāng)對面的換能器收到聲脈沖信號以后,經(jīng)切換電路的開關(guān),就進入了接收單元。信號首先被前置放大器放大后,通過一個中心頻率為1MHz、帶寬為數(shù)十千赫茲的帶通濾波器,再次被可調(diào)增益放大器放大后,進入檢波器。檢波器實際上是一種比較器,將訓(xùn)于一定幅度的電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號,作為計時的停止指令,隨后進行逆向聲傳播間測量。這一過程不斷地交替進行。