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超声波气体流量计高流速下信号抖动怎么办?

[点击量:224][来源:安布雷拉超声波 · 中国已服务中小企业8千家]

2018-09-15

  这几年有不少公司定制了杭州安布雷拉自动化科技有限公司的超声波气体流量计换能器,开发测量天然气、煤气、空气的气体流量计。

 

  在开发过程中,技术人员经常遇到的一个问题,就是高流速下,接收信号抖动。

 

  在这里,以一台超声波气体流量计为例,超声波现在的流速是15米/秒,接收信号出现抖动。

 

  使用超声波换能器型号:DYA-200-01A

 

  工作频率:200Khz±5%;

 

  换能器安装方式:管段式;

 

  发射电压:170VPP±5%;

 

  流量计口径:DN200;

 

  测试空气流速:0.5米/秒~16米/秒;

 

 

图1 15米/秒流速下接收信号较高的波形 

 

 

图2 15米/秒流速下接收信号较低的波形 

 

  因为不能放视频,所以看不到信号左右抖动的情况,实际接收信号是在不断左右抖动。而且流速越高,抖动越厉害。

 

 

 

图3 实际超声波气体流量计外形 

 

  根据杭州安布雷拉的技术分析,需要做这几个方面的改进。

 

  1. 超声波换能器外壳上要装橡胶套来隔振。

 

  换能器跟周围所有硬度高的物体之间,都要加隔振件。比如:2毫米厚度的软橡胶,硬度在60-70之间。

 

  避免因为气体流速变高,造成机械部件震动变大,影响换能器接收信号。

 

 

图4 封装好的气体流量计的超声波换能器 

 

  2. 提高发射电压

 

  发射电压提高,可以显著提高接收信号的稳定性。

 

  3. 考虑多普勒效应

 

  不同流速下,由于超声波有多普勒频移现象,会造成发射的频率和接收的频率不一样。

 

  空气中气温是0℃,我们看看在不同风速下,同样是发射200Khz的超声波,接收端接收到的频率偏移是多少KHz。

 

  在接收端,在顺风情况下测量到的超声波,频率会减少,逆风情况下测量到的超声波,频率会增大,因为表格分为两部分。

 

序号

声速(米/秒)

风速

(米/秒)

发射频率

(KHz)

频率偏差

(KHz)

接收到的频率

(KHz)

1

334.1

0

200

0

200

2

334.1

10

200

5.98

194.01

3

334.1

20

200

11.97

188.02

4

334.1

30

200

17.96

182.04

5

334.1

40

200

23.94

176.05

6

334.1

50

200

29.93

170.06

7

334.1

60

200

35.91

164.08

8

334.1

70

200

41.90

158.09

 

表1 顺风情况下接收换能器接收到超声波的频率 

 

序号

声速(米/秒)

风速

(米/秒)

发射频率

(KHz)

频率偏差

(KHz)

接收到的频率

(KHz)

1

334.1

0

200

0

200

2

334.1

10

200

5.98

205.98

3

334.1

20

200

11.97

211.97

4

334.1

30

200

17.96

217.96

5

334.1

40

200

23.94

223.94

6

334.1

50

200

29.93

229.93

7

334.1

60

200

35.91

235.91

8

334.1

70

200

41.90

241.90

 

表2 逆风情况下接收换能器接收到超声波的频率 

 

  按照最大流速为30米/秒来计算,接收电路要做到足够的带宽,要在180Khz~220Khz之间,考虑一些余量,要能够在170Khz~230Khz之间都可以正常工作。

 

  杭州安布雷拉不仅仅是超声波气体流量计换能器生产厂家,更是您贴心的超声波换能器应用顾问。

 

  我们一直秉诚为客户提供好产品和好服务方案为宗旨,如果你对以上超声波气体流量计换能器感兴趣或者有疑问,请点击联系我们的在线客服QQ:2403408812,24小时服务热线:0571-28892372


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