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根据超声波在水流中传播速度的变化或多普勒效应的原理制成的流速量测仪器。水中声速为C，水流速度为u，当声波的传播方向与水流方向一致（顺流）时，其传播速度为C+u；而声波的传播方向与水流方向相反（逆流）时，其传播速度为C-u。若将一对超声波换能器分别置于水流的上下游，根据顺流传播和逆流传播之间的速度差，就可求得施测范围内的平均流速。 在实用中常布置两对正交的换能器（见图），可分别测出X方向和Y方向的流速分量，经信号处理后可获得流速矢量。若布置三对互相正交的换能器，便能获得三维流速。
二维超声波测速仪原理图
利用多普勒声学原理可做成多普勒超声波测速仪。换能器发出的超声波被水流中的微粒散射，换能器接受到散射后的超声波频率，与发射频率的差异称多普勒频移，该值与流速成正比，据此确定水流速度。多普勒超声波测速仪能适用于含有大量异物和含气泡的水流中，但超声波在水中的传播速度随水质而异，为保证量测精度，应在不同水质中分别进行仪器的率定。
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