UDV简介与技术特点
工作原理:UDV 技术背景
超声多普勒技术40多年前起源于医疗领域。超声波的脉冲发射技术近年的快速发展使也给流体力学新的测量技术打开了一扇大门。超声多普勒流速仪(下称UDV)这个名字,会让人认为UDV和激光多普勒测速仪一样,原理是多普勒效应,也就是测量多普勒频率的变化。事实上却不竟然,多普勒效应只起到了一个很小的作用。UDV主要的原理是测量脉冲之间的相位变化。被误导的原因是几乎所有的文献都没有对两种原理做根本上的区分。文献中那些似是而非的解释混淆了大家对两种物理效应的认识。
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UDV主要是采用脉冲的发射方式,取代了连续的发射方式。发射器不断的发射周期性的小脉冲,连续的接收来至目标物反射的回声。利用采集到的回声和发送的脉冲做比较,计算出相位的改变,从而得到目标运动速度的大小。
技术特性:
  • 非接触式技术。
  • 不透明液体测量,如泥浆,液态金属,油,酱汁等。
  • 安装方便,一般情况下可以做穿墙探测。
  • 量程可达数米/秒。
  • 灵敏度高,可检测到0.1mm/s的速度和速度变化。
  • 可同时测量正负流向的速度。
  • 较高的距离和时间分辨率,精确到0.1毫米,毫秒级。
  • 可输出瞬时信息和平均信息。
  • 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。
  • 可绘制出全范围流速分布图。
  • 使用方便,体积小,便于移动。适合多应用对象测量。
流速仪使用
世界上所有流场测量系统都是通过测量流体内部微小颗粒运动情况来反应流体运动情况的。UDV 也是一样,通过捕捉流体中所含有的颗粒的运动状态来测量流场。所以,待测试液体必须含有一定颗粒。并且颗粒尺寸有一下两个要求:
  • 颗粒直径应小于超声波长以防止散射现象。
  • 颗粒浓度必须适中
颗粒可以是微小的固体颗粒也可以是微小气泡。根据实际情况,液体中颗粒浓度必须适中。不可过低,否则无法测量准确的流速情况;也不可过高,否则会引起严重的超声波衰减。通常情况下,示踪试验示踪对象的大小和浓度是满足条件的。如果不能满足,我们可以提供不同的试验示踪粒子,并指导进行浓度配比。

       颗粒可以是微小的固体颗粒也可以是微小气泡。根据实际情况,液体中颗粒浓度必须适中。不可过低,否则无法测量准确的流速情况;也不可过高,否则会引起严重的超声波衰减。通常情况下,示踪试验示踪对象的大小和浓度是满足条件的。如果不能满足,我们可以提供不同的试验示踪粒子,并指导进行浓度配比。

    超声探头可以直接插入试验液体或者通过超声凝胶和试验容器接触。由于超声波在空气中衰减非常严重,所以在穿透试验容器壁是需要使用该凝胶用于帮助超声波束顺利通过试验容器壁。 该仪器最重要的部分是超声探头的选择,其有以下几个因素:
  • 待测量速度范围
  • 待测量深度范围
  • 超声波束衰减
所有超声波束参数(超声频率, 脉冲重复频率 – PRF, 时间增益控制放大 – TGC..)和处理条件(通道数量,滤波器) 可以用户自行设定或者由DOP3010软件UDOP辅助设定。可选仪器智能触发功能,支持同步采集任何周期或非周期信号。数据以二进位或ASCII格式保存。

       系统支持Windows 98,XP或Vista Win7 environment,UDOP软件通过USB接口和DOP3010通讯并控制设备,支持各种功能应用。
UDV技术的独特优点
  • UDV可以测量几乎任何液体的内部流速。这是PIV,LDV等光学测速仪无法达到的;
  • UDV可同时测量多个位置,并且可测量多个示踪粒子的运动状态。而LDV只可以做单点单粒子的测量;
  • UDV可以测量固、气含率很高的流体
  • UDV可以穿透不透明容器壁进行测量
  • UDV使用安装非常方便,只需在对应地点安装探头。无需像PIV,LDV光路调整等繁琐的安装过程。