114年:呼治儀器
有關ultrasound pneumotachograph 的敘述，下列何者錯誤？
A利用都卜勒效應（Doppler effect）原理
B不受氣體密度、溫度及黏滯性影響
C分vortex 及nonvortex，皆可測量雙向氣流
Dvortex ultrasonic pneumotachograph 所利用之音波與氣流垂直
詳細解析
本題觀念：
本題考的是超音波氣流計（ultrasound pneumotachograph）的分類與特性，重點在於 vortex（渦流式）與 nonvortex（非渦流式/穿越時間式）兩種類型在雙向測量能力上的差異。
選項分析
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(A) 利用都卜勒效應（Doppler effect）原理 → 正確 超音波流量計可利用 Doppler effect 偵測氣流對音波頻率的影響來推算流速。在 transit-time 類型中，上下游的音波傳遞時間差即反映了氣流速度（Doppler 概念的延伸）。
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(B) 不受氣體密度、溫度及黏滯性影響 → 正確 超音波流量計是基於聲波傳遞時間或頻率的變化來測量，不像差壓式或熱線式依賴氣體物性。因此氣體密度、溫度與黏滯性對測量結果影響極小，是其重要優勢。
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(C) 分 vortex 及 nonvortex，皆可測量雙向氣流 → 錯誤 ✗ 這是錯誤敘述。兩種類型的測量原理不同，方向感測能力也不同：
- Vortex（渦流式）：靠偵測氣流通過 bluff body（鈍體）後方產生的渦流脫落頻率來計算流速。不論氣體往哪個方向流，都會在鈍體後方產生渦流，且頻率只反映流速大小、不反映方向，因此只能測單向流量。
- Nonvortex（穿越時間式）：利用上游→下游 vs 下游→上游的超音波 transit time 差來測流速。順流時音波加速（時間短），逆流時減速（時間長），天然可判定方向，所以能測雙向流量。
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(D) Vortex ultrasonic pneumotachograph 所利用之音波與氣流垂直 → 正確 Vortex 型的超音波發射器與接收器設置在 bluff body 下游兩側，音波束橫跨（垂直於）氣流方向，穿過渦流街，藉由渦流對音波的調變（相位差）來偵測渦流頻率。
答案解析
答案選 (C)。Vortex 型超音波流量計只能測量單向氣流（方向盲），只有 nonvortex（transit-time）型才具備雙向測量能力。題目說「皆可測量雙向氣流」是錯誤的。
核心知識點
- Ultrasonic pneumotachograph 兩大類型：vortex（渦流偵測）vs nonvortex（穿越時間）
- Vortex 型：bluff body + 超音波偵測渦流頻率 → 單向
- Nonvortex 型：上下游 transit-time 差 → 雙向
- 超音波流量計共同優點：不受氣體物性影響、無阻礙元件