Теория и техника экспериментальных исследований: Методы и техника измерений

193 правило , ультразвуковые расходомеры служат для измерения объ - емного расхода газа . Для ввода акустических колебаний в поток и для их приема служат излучатели и приемники колебаний . Они являются главны - ми элементами ультразвуковых расходомеров . Работа излучателей колебаний основана на обратном пьезоэффекте , который заключа - ется в сжатии и растяжении некоторых кристаллов ( пьезоэлемен - тов ), если приложить к их поверхностям разность электрических потенциалов . Приемники колебаний работают на прямом пьезоэф - фекте : при сжатии или растяжении пьезоэлементов на их поверх - ностях образуются электрические заряды . В качестве излучателей и приемников колебаний в настоящее время применяют , главным образом , титанат бария BaTiO 3 или цирконат титаната свинца – твердый раствор цирконата PbZ 2 O 3 и титаната свинца PbTiO 3 , ко - торый имеет пьезомодуль и диэлектрическую проницаемость , в несколько раз большую , чем у кварца . Работают такие пьезоэле - менты в широком частотном диапазоне – от 20 кГц до 1000 МГц . Для получения интенсивных акустических колебаний необходимо работать на резонансной частоте пьезоэлемента . В конструкции ультразвуковых расходомеров в большинстве случаев плоскости ( фронты ) излучающих и приемных пьезоэле - ментов расположены под углом θ к оси измерительного трубопро - вода . Тогда акустические колебания под углом α = 90 – θ к оси трубопровода проходят в измеряемой среде путь длиной L . Проек - ция усредненной по длине L скорости потока v L на направление L равна v L cos α . Время прохождения луча в сторону движения потока определяется выражением τ 1 = L /( c + v L cos α ), а в обратном направ - лении τ 2 = L /( c – v L cos α ). Здесь c – скорость распространения акус - тических колебаний в неподвижной измеряемой среде . После несложных преобразований можно найти разность ∆τ = τ 1 – τ 1 : ∆τ = 2 Lv L cos α / c 2 . (2.81)