如图5-15所示为压电式流量计,它利用超声波在顺流方向和逆流方向的传播速度进行测量。其测量装置是在管外设置的两个相隔一定距离的收、发两用压电超声换能器,每隔一段时间(如0.01s),发射和接收互换一次。在顺流和逆流的情况下,发射和接收的相位差与流速成正比。根据这个关系,可精确测定流速。流速与管道横截面积的乘积等于流量。
图5-15 压电式流量计
压电式流量计可测量各种液体的流速。其中,中压和低压气体的流速不受该流体的导电率、黏度、密度、腐蚀性及成分的影响,其准确度可达±0.5%,有的可达到±0.01%。
根据发射和接收的相位差随海洋深度的变化,还可用于测量声速随深度的分布情况。
拓展阅读
常用的压电陶瓷
常用的压电陶瓷有钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT)、铌酸盐系压电陶瓷和铌镁酸铅压电陶瓷4大类。
1.钛酸钡压电陶瓷(www.daowen.com)
钛酸钡(BaTiO3)是由BaCO3和TiO2在高温下合成的,具有较高的压电系数(107×10-12C/N)和介电常数(1000~5000),但其居里点较低,约为120℃,强度较石英晶体小。由于它的压电系数较高(约为石英晶体的50倍),因此在传感器中得到广泛的应用。
2.锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT)
锆钛酸铅PbTiO3和PbZrO3组成的固溶体Pb(Zr,Ti1-x)O3,它的压电系数(200×10-12~500×10-12C/N)和居里点(300℃)均较高,其参数随温度、时间等外界条件的变化较小,是目前常用的一种压电材料。
3.铌酸盐系压电陶瓷
铌酸盐系压电陶瓷是以铌酸铅(PbNbO3)和铁电体铌酸钾(KNbO3)为基础的。其中,铌酸铅具有很高的居里点(570℃)和低的介电常数;铌酸钾是通过热压过程制成的,它的居里点也较高(435℃),特别适用于10~40MHz的高频换能器。
近年来,铌酸盐系压电陶瓷在水声传感器方面有了很好的应用,如深海水听器。
4.铌镁酸铅压电陶瓷(PMN)
铌镁酸铅是由Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3—PbZrO3三种化合物组成的,它是在PbTiO3—PbZrO3的基础上加入一定量的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3。其具有较高的压电系数(d11=800×10-12~900×10-12C/N)和居里点(260℃),能承受7×107Pa的压力,因此可作为工作在高温下的测力传感器的压电元件。
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