复合管道超声波流量传感器设计

冯旭东，杨潇楠，姜雪，冯毓涵

（西安石油大学，陕西西安，710065）

0 引言

火电厂使用循环的石膏浆液进行烟气脱硫处理，浆液流量是评价脱硫系统效率的重要参数，但浆液流量却不易检测，由于浆液是含有固体颗粒的腐蚀性液体，必须采用抗腐蚀的橡胶内衬复合管道输送，在不影响生产的情况下采用接触式流量计是不现实的，常见的非接触式的超声波管道流量计只能用于碳钢材料的管道，根本原因是其匹配的传感器无法适用于复合管道，本文针对适合复合管道中浆液的流量检测的传感器进行研究，设计了一种基于多普勒流量测量原理超声波传感器，采用收发一体式封装，安装简便，通过敏感元件（材料）的选取、参数设计、结构设计提高传感器对复合管道的适用性，传感器室内试验中能够在复合管道流体中采集到含有流量信息的超声波信号，与匹配检测系统可以实现对复合管道的流量检测并取得较好的效果。同时，传感器也适用于普通碳钢管道中流体的流量测量。

1 敏感元件

敏感元件是指在传感器中能够直接感受或者响应被测物理量的元件，它是传感器的核心[1]。用于流量检测的超声波传感器的敏感元件一般为压电陶瓷，压电陶瓷具有灵敏度高、温度特性好、易于加工等优点，被广泛的使用于各种超声波检测中[2]。复合管道比一般的碳钢管道多了内衬橡胶层，在传感器敏感元件的选取上要求会更为严格，本设计……