多普勒法超声波流量计工作原理

    多普勒（效应）法是利用声学多普勒原理确定流体流量的。多普勒效应是当声源和目标之间有相对运动时，会引起声波在频率上的变化。这种频率变化正比于运动的目标和静止的发射换能器之间的相对速度。图2是多普勒流量计测量时的示意图。

图1 多普勒法超声波流量计测量示意图

    如图1所示，超声波流量计的传感器探头A和B安装在管道外，其中A为发射探头，B为接受探头。A向流体发出频率为fA的连续超声波，经照射域内液体中散射体悬浮颗粒或气泡散射，散射的超声波产生多普勒频移f_d，探头B接收到频率为f_B的超声波，可知：

        （1）

    式中　V—散射体运动的速度，m/s；

    C—超声波在静止流体中的传播速度，m/s；

    θ—声道角。

    由于液体的声速为1500m/s左右，被测流速仅仅为每秒数米，即C远远大于V，由此式（1）可以简化为：

        （2）

    多普勒频移f_d正比于散射体流动速度，即：

        （3）

    由式（3）可知，

        （4）

    多普勒超声波流量计就是通过以上原理测量管道中流体流速的。