多普勒超声流量计

多普勒超声流量计，它由超声流量换能器和控制器组成。下图所示是整机方框图。 双频多普勒流量计是新出现的产品，其控制器使换能器间断地短时间产生两个不同频率的连续波声信号。所产生的多普勒信号与原频率会有固定的频差，噪声则没有。将两个多普勒信号重叠、提升，经信息处理后，获得多普勒频移?d，计算出来流速或流量。这种新型多普勒流量计能抗噪声，并使测量准确度明显提高。

1.液体中微粒子浓度。由于多普勒法是得用气泡和微粒子所反射的声信号工作的，因此若流体中不含有气泡和微粒子，则不能工作。以含有最低限度悬浮粒子30% 以上的流体作为测量对象。 2.保证直管段长度，安装部位要合理。为了保障管内液体流速分布较好(多数情况为紊流状态)，消除不均匀状态，直管段长度上游至少为15d，下游为5d以上，管内流场状态决定补偿系数，否则加大误差。 3.换能器不应安装在下列位置:管道未充满;液体向下流动;离弯头太近;管内有沉淀物堆积。在水平布置管线上，换能器不要安装在管道的上侧或下侧。 4.声耦合要好。对于非侵入式换能器安装部位的管壁面应较好、平坦、光滑，定位要相对准确。超声换能器与管壁之间的声耦合(声接触)是通过油脂完成。油脂可以是硅油、硅脂、丹士林、机油等。耦合层不能侵入空气、固体物。 5.管内径应精确测量。

多普勒超声流量计的工作原理如图所示。发射换能器t发射一定频率的超声波到流动液体内的气泡和固体颗粒上产生散射波，散射波被接收换能器r所接收，其频率变化与粒子(或气泡)的移动速度成正比(由于换能器具有一定的的指向性，所以接收的散射信号基本上是从管道中心附近发射来的)。多普勒频移d和流速的关系如下式所示:

多普勒超声流量计要求流体内有足够大的散射体连续存在。通常散射体的速度与流体的速度有明显的偏差(滑差)，要求流体的流速必须远远大于粒子产生沉淀的临界速度。而且测到的速度为散射体相遇点的速度，所以速度测量值对流速分布和流态的依赖性很大，即要求直管段很长(20倍管径以上)。所以，这种方法的使用具有一定的局限性。 除上述的特点外，还有其自身的优点。 1 没有零点漂移。由于?d正比于，在流体静止时，不产生多普勒频移。因此，控制器显示单元不出现零点漂移。 2 不受声信号幅度变化影响。声信号在流体中传播时会衰减，受扰动而起伏。尽管幅度变化，但发射和接收频率却不受影响。双频率多普勒法更具有抗噪声干扰的能力。 3 分辨力好。由于发射频率?t选择较高，对于所测流速可以得到较高的?d，因此分辨力较好。 测量与流体声速无关。

迪纳声(DYNAMETERS)是国内专业超声流量计生产厂家，一直重视污水计量工作。最初采用外夹式多普勒超声流量计，运行一、二年后，也部分出现了灵敏度降低或读数不稳或无读数的现象。经分析后认为:

1.由于污水管道大多为铸铁管道，管材均匀致密性差，不利于超声波导声;

2.污水管壁内壁有粘污物或腐蚀物，且可能不均匀黏着，而且会越堆越厚，也不利于超声波导声;

3.进厂污水管道都在地下，安装井在地下，传感器有时会浸水工作，导声耦合剂浸水，而且有泥沙浸蚀，导致信号传播失效。

为此我们研发了DTFX1020-W型在线插拔式多普勒超声流量计，以避免以上三个问题的存在。其主要特点如下:

使用在线插入式安装，用户不需要停产，只需1-2小时即可安装好。对于不能直接焊接的管道，如铸铁、水泥、PVC等管道，采用先固定抱箍，再在抱箍上焊接安装底座的方式，在线插入安装。整个插入式传感器采用IP68防护等级设计，可以水下工作，安装井下雨积水不影响仪表正常工作。迪纳声插入式多普勒超声流量计仅插入管道内壁，不会阻挡污物流动。由于多普勒超声波原理，对粘污物不敏感，在探头粘着物均匀，也能发射和接收;而且由于是直接插入安装，信号强度增强。一旦传感器信号下降，就可以在线将传感器拔出进行清洗。由于传感器插入管道内，管道自然形成屏蔽，不受信号干扰等原因影响。可以测量更低流速(0.2m/s)，相比外夹式管外超声流量计(下限0.5m/s)大大扩展了流量计的使用范围，更适合进厂污水计量需要。性价比优越，大管径安装使用经济合算，用户成本大大低于电磁流量计。目前迪纳声插入式多普勒超声流量计已在污水处理行业已得到较多应用。

应用案例:无锡市芦村污水处理厂、光大(淄博)水务、济南钢铁、苏州吴中污水厂、北京清河污水厂、海门污水处理厂、齐鲁石化炼油厂、安庆石化等

污水计量如果采用电磁流量计，开始几年会运行良好，但几年后读数会逐渐变小，主要是因为污水比较脏污，含有大量的粘性污物，在长期运行下会在电极上粘上污物，导致电极灵敏度降低，电磁流量计就不能正常工作了。

因为污水管道大多管径很大，更换电磁流量计需要停产、拆卸吊装，同时安装井充满污水，拆卸、安装的工作量巨大。