超声波流速分布测定系统
由瑞士MET-FLOW 公司研制 （瑞士-洛桑）
Avenue
Mon-Repos 14,1005Lausanne,Switzerland
电话号码：＋41 21 313 4050
电传：＋41 21 313 4051
Email:info@met-flow.com
原理：
超声波流速分布测定系统（以下简称UVP）利用非接触式超声波探测技术，常用于检测液体流速的精确分布。根据检测反射波曲线的变化和多个传感器的使用可以绘制出全范围的流速分布图。其应用领域十分广泛，包括在水渠，轮船周围，水泵内部，涡轮机，搅拌机，排水系统以及化学反应中的流体测定，还可以用于石油工业和食品工业等。这些测定有助于人们深化对流动科学相关领域的认识，从而有利于学术研究和工业设计。
特性：
l 非接触式技术，检测流体中微米级颗粒的速度。
l 可测量水，不透明液体，泥浆，油，酱汁等。
l 量程从0到数米/秒。
l 可以测量可能逆向流动的液体。
l 较高的距离和时间分辨率，精确到毫米毫秒级甚至更小。
l 可输出瞬时信息和平均信息。
l 探测深度从几毫米到数米。
l 可以从分布图中计算分析得到统计结果，空间相互关系，频谱线和其它相关数据。
l 可绘制出全范围流速分布图。
l 无刻度要求。
l 一般情况下可以穿墙探测。
UVP监测传感器
传感器
所有的MET-FLOW传感器都是按照客户要求设计并在UVP极限工作条件下测试并经过最优化处理。MET-FLOW传感器与UVP显视器用标准的BNC接头联接。最大的运行峰-峰电压是200V，最大的运行直流电压是500V。所有的传感器输入阻抗将近50欧姆。
传感器的声电转换效率大约是40%—50%，损耗主要是在回波吸收并产生超声脉冲信号的过程中。
传感器的装配材料为聚甲醛树脂，这是一种耐腐蚀性很强的塑料，可适用于大多数常见的化学制剂。然而，MET-FLOW只保证传感器能够防水和汞，若需要用于其他化学制剂，请咨询MET-FLOW公司。
传感器可工作在以下的频率：0.5，1，2，4，8MHz。一般地，由于高频波波长很短，有较高的距离分辨率，较高的频率常用于小范围的流动；而较低的频率则用在大范围流动的场合，这是因为低频波有较强的传播能力。
普通的MET-FLOW传感器是平行波型，采用普通的探头。这类传感器用在常温下，最高不超过60ºC（该温度是传感器周围最接近范围内的温度），被命名为TN型。有两类传感器可以扩展工作温域至150ºC或250ºC，它们各自分别命名为TH型和TV型。这些传感器使用专门的隔热材料和耐高温的内部元件。此外，TH型传感器分普通外壳和不锈钢外壳加树脂密封。球状聚焦型传感器（简称TF）按照客户要求定做，聚焦效应来自于球形探头。使用TF传感器可以获得更多的信息。传感器外径取决于探头的直径，传感器的默认长度为60mm，其它长度（最小长度36.5mm）可以按照客户要求制作，这需要加收少量费用。任何其他的加工方案都可以考虑，方便的话请垂询我们以得到更多的信息。
传感器电缆
MET-FLOW传感器电缆标准的50欧姆同轴电缆,（KX15型用于常温，KX18型用于扩展温度），8MHz信号会有低于0.1dB/m的衰减，衰减量随频率递减。当订购传感器时默认电缆长度为4米，但是可以指定更长（不超过10米）或者更短。当需要较长电缆时，需要加收少量费用。电缆牢固地固定在传感器上，不能被扩展。保证的电缆工作长度为4米。合理的电缆扩展方案是使用标准的50欧姆同轴扩展电缆并且使用BNC接头，这将不会严重偏离衰减点。在强的电磁场干扰环境下电缆总长度显然要减到很短。这就是为什么MET-FLOW要确保可靠的性能而使电缆长度不超过4米的原因。
标准的MET-FLOW传感器
传感器型号命名的意义
TN：传感器工作温度不超过60ºC
TH:适用于高温的传感器（高达150ºC）
TV：适用于非常高温度的传感器（高达250ºC）
TF：聚焦型传感器
第一个数字为：频率
第二个数字为：探头直径
第三个数字为：外径
所有的传感器默认的长度为60毫米，其它长度可以按要求定做（最小长度为36.5毫米），默认的电缆长度为4米，长度可以按客户需求从１米到１０米．
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常规传感器 |
||||||
|
传感器型号 |
中心频率 [MHz] |
探头直径[mm] |
传感器直径[mm] |
传感器长度 [mm] |
接近隔离距离 [mm] |
半角γ分离［deg］ |
|
常温的范围（不超过60ºC），防水和汞 |
||||||
|
TN05－19－23 |
0,5 |
19 |
23 |
60 |
30,5 |
4,6 |
|
TN1-13-16 |
1 |
13 |
16 |
60 |
28,5 |
3,4 |
|
TN2-10-13 |
2 |
10 |
13 |
60 |
33,7 |
2,2 |
|
TN4-5-8 |
4 |
5 |
8 |
60 |
16,9 |
2,2 |
|
TN4-1-8 |
4 |
1 |
8 |
60 |
0,67 |
11,0 |
|
TN8-2,5-8 |
8 |
2,5 |
8 |
60 |
8,43 |
2,2 |
|
高温范围（不超过150ºC）防水和汞 |
||||||
|
TH4-5-8 |
4 |
5 |
8 |
60 |
16,9 |
2,2 |
|
TH4-1-8 |
4 |
1 |
8 |
60 |
0,67 |
11,0 |
|
非常高温度范围（不超过250ºC）防水和汞 |
||||||
|
TV4-5-8 |
4 |
5 |
8 |
60 |
19,9 |
2,2 |
|
聚焦型传感器 |
||||||
|
传感器型号 |
中心频率 [MHz] |
探头直径[mm] |
传感器直径[mm] |
传感器长度 [mm] |
真实焦距[mm] |
理论焦距[mm] |
|
TF05-19-23 |
0,5 |
19 |
23 |
60 |
>26,0 |
30,5 |
|
TF1-13-16 |
1 |
13 |
16 |
60 |
>23,4 |
28,5 |
|
TF2-10-13 |
2 |
10 |
13 |
60 |
>27,9 |
33,7 |
|
TF4-5-8 |
4 |
5 |
8 |
60 |
>13,3 |
16,8 |
|
注意：聚焦型传感器可按照列出的焦距定购，探头拐点的变化按照所选的焦点确定． |
||||||
UVP-DUO流速分布监视器
重要说明：设备的软件和硬件有重大进步
UVP-DUO的主要的新特性和提高：
l 新的体系结构，可以从主机实现远程控制；
l 可以选择５种频率，有更宽广的应用范围；
l 信号量在线显示；
l 测量视窗从10到2048个频道；
l 可以显示流速统计图，柱状图，相互关系，电压曲线；
l 新的多普勒效应估算的快速傅里叶算法；
l 集成流速分布图绘制，可支持达２０个传感器；
l 紧凑，稳健而轻便的设计;
UVP-DUO能为您做什么？
l 可以测量几乎任何液体的流速：水，不透明液体，泥浆，油，酱，等等；
l 其应用领域十分广泛，包括在水渠，轮船周围，水泵内部，涡轮机，搅拌机，排水系统以及化学反应中的流体测定，还可以用于石油工业和食品工业等；
l 速度分布被实时测量并同步显示，您可以直接优化或者也可以技术处理而用UVP-DUO监视器检测在线反馈；
l 可以从分布图中计算分析得到统计结果，空间相互关系，频谱线和其它相关数据；
监视器具备较高的灵活性，根据测量环境的不同，可以大范围选择不同的测量参数而得到最佳的测量结果．
UVP-DUO-MX背部面板
集成多路复用器
单只传感器可以测量液体中一条线的流速分布．由于测量和估算非常迅速UVP-DUO-MX（带多路复用器）可以同时通过２０个传感器扫描，仍然可以维持时间分辨率，充分满足大多数测定．
每个传感器都连接在UVP-DUO-MX背部面板的BNC接头上．（如上图）
集成流速分布绘制功能
如果这些传感器的测量线形成一个网格，流速分布绘制功能就可以实现了．在每个交点上，速度矢量是已知的，这时UVP-DUO软件可以计算二维的速度矢量．通过２０个传感器流动区域可以达到１００个局部速度矢量．更多的绘制原理细节请参看软件介绍．
谁使用UVP-DUO？
l 在理论科学和工业研究，液压工程，化学工程，食品工程等领域的科学家和研究人员．
l 对给排水系统，污水处理以及生态学感兴趣的技术人员．
l 在二相流体，铁磁流动，汞和液态金属领域工作的设计者和研究者．
l 质检认证部门工作人员．
由于UVP-DUO监测系统界面非常友好，您无需有专业的流体器械的经验．
UVP-DUO中有什么新东西？
在UVP系列设备中UVP-DUO有令人激动的进步．在与以前的UVP-XW型比较时，它有许多先进的特性：
可以选择的频道数量从１０到２０４８,这就在更大程度上保证了按照不同的应用改变分布图解析度的灵活性，同时也扩大了测量深度的范围和流速的可测范围。
返回波信号的获取。新的获取方式是使用专用的A/D转换器，这可以用于信号获取，显示和保存。回波幅值可以和流速分布同时显示。
基于DSP（数字信号处理器）而具有更短的通道距离和更快的计算能力，UVP-DUO 具有很强的可靠性，新的设备特性比如更少的零部件，更新的集成电路，没有可动的部件或者开关（通气装置例外）。
全新的基于WIN32标准的第三版WINDOWS软件，通过许多新的功能，可以密封式集成处理所有获得的数据．UVP-XW模式的用户可以升级到该版本．
新的文件格式，所有的测量数据都保存在一个简单的文件里，包括绘制所需的几何数据，所有的测量参数和用户注释．
典型的检测规格表
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频率 MHz |
距离解析度 mm |
测量深度 mm |
流速范围 mm／s |
精度 mm／s |
采样速率 |
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|
时间ms |
频率Ｈz |
||||||
|
0.5 |
5.93 |
3000 |
366.5 |
1.43 |
129.5 |
7.7 |
|
|
|
|
69 |
15960 |
62 |
３ |
336 |
|
|
1 |
2.97 |
3000 |
183.3 |
0.72 |
129.5 |
7.7 |
|
|
|
|
37 |
15064 |
59 |
1.6 |
635 |
|
|
2 |
1.48 |
1500 |
183.3 |
0.72 |
64.7 |
15.5 |
|
|
|
|
20 |
13746 |
54 |
0.9 |
1159 |
|
|
4 |
0.74 |
750 |
183.3 |
0.72 |
32.4 |
30.9 |
|
|
|
|
12 |
11454 |
45 |
0.5 |
1931 |
|
|
8 |
|||||||