一(yi)、超聲波流量(liàng)計
在流動的(de)流體中傳播(bo)時就載上流(liu)體流速的信(xìn)息🏃♂️。因此通過(guo)接收到的超(chao)聲波就可以(yi)檢測出流體(tǐ)的♌流速，從而(ér)🐅換算🏃♀️成流量(liàng)。超聲脈沖穿(chuān)過管道從一(yī)個傳感器到(dao)達另✏️一個傳(chuan)感器，就像一(yī)個渡船的船(chuan)夫在橫渡一(yī)條河。當氣體(tǐ)不流動時，聲(sheng)脈沖⛷️以相同(tong)的速度(聲速(sù)，C)在兩個方向(xiang)上傳播。如果(guǒ)管✊道中的氣(qì)體🏃♂️有一定流(liú)速V(該流速不(bú)等于零)，則順(shùn)着流動方向(xiàng)的聲脈沖會(huì)😄傳輸得快些(xie)，而逆着流動(dong)方向的聲脈(mò)沖❗會傳輸得(de)慢些。這樣，順(shun)流傳輸時間(jian)tD會短些，而逆(nì)流傳輸時間(jian)tU會長些。這裏(lǐ)所說的長些(xie)或短些都🙇♀️是(shì)與氣體不流(liú)動時的傳輸(shū)時間相比而(er)言；根據檢測(cè)的🈲方式，可分(fèn)爲傳播速度(du)差⛱️法、多普勒(le)法、波束偏移(yí)法、噪聲法及(ji)相關法等不(bu)同類型👨❤️👨的超(chāo)聲波流量計(jì)。起聲波流量(liang)🥰計是近十幾(ji)年來随着集(jí)成電路技術(shù)迅🈲速發展才(cái)開始應用的(de)一種。
根據對(duì)信号檢測的(de)原理，目前超(chāo)聲波流量計(jì)大緻可分傳(chuán)播速度差法(fǎ)(包括：直接時(shi)差法、時差法(fa)、相位差法🌍、頻(pin)差法)波束偏(pian)移法、多普勒(lè)法、相關法、空(kong)間濾波法及(jí)噪聲法等類(lei)型🙇♀️。其中以噪(zào)聲法原理及(jí)結構簡單，便(biàn)于測量和攜(xie)帶，價格便宜(yí)但準确度較(jiào)低，适🔞于在流(liú)量測量準确(què)度要求不高(gāo)的場合使用(yong)。
由于直接時(shí)差法、時差法(fa)、頻差法和相(xiang)位差法的基(jī)本原理🛀🏻都是(shi)通過測量超(chāo)聲波脈沖順(shun)流和逆流傳(chuán)報時速度之(zhi)差來反㊙️映流(liú)體的流速的(de)，故又統稱爲(wei)傳播速度差(chà)法🈲。其中頻差(chà)法和🚩時差法(fa)克服了聲速(su)随流體溫度(dù)變化帶‼️來的(de)誤差，準确度(du)較🐕高，所以被(bèi)廣泛采用。按(an)照換能器的(de)🧑🏽🤝🧑🏻配置方法不(bu)同，傳播速度(dù)🤞差撥又分爲(wei)：Z法(透過法)、V法(fa)(反射🛀法)、X法(交(jiāo)叉法)等。
波束(shu)偏移法是利(lì)用超聲波束(shu)在流體中的(de)傳播方向随(suí)流🔴體流速變(biàn)化而産生偏(piān)移來反映流(liú)體流速的，低(di)㊙️流速時，靈敏(min)度很低适用(yòng)性不大.
多普(pǔ)勒法是利用(yong)聲學多普勒(le)原理，通過測(cè)量不均❗勻流(liú)體中散💋射體(tǐ)散射的超聲(sheng)波多普勒頻(pin)移來确定流(liú)㊙️體流量的，适(shi)用于含💜懸浮(fu)顆粒、氣泡等(deng)流體流量測(cè)量。
相關法是(shì)利用相關技(jì)術測量流量(liang)，原理上，此法(fa)的測量準确(que)度♌與流體中(zhōng)的聲速無關(guān)，因而與流體(ti)溫度，濃🚩度等(deng)無關🔱，因而測(ce)量準确度高(gāo)，适用範圍廣(guǎng)。但相關器✉️價(jia)格貴，線路比(bǐ)較複雜。在微(wei)處理機普及(jí)應用後，這個(gè)缺點可以☁️克(ke)服。
噪聲法(聽(ting)音法)是利用(yòng)管道内流體(ti)流動時産生(sheng)的噪聲與流(liú)體的流速有(yǒu)關的原理，通(tōng)過檢測噪聲(shēng)表示流💋速或(huo)流量值。其方(fang)法簡單，設備(bèi)價格便宜，但(dàn)準确度低。
以(yi)上幾種方法(fa)各有特點，應(yīng)根據被測流(liu)體性質.流✌️速(su)分布情況、管(guǎn)路安裝地點(diǎn)以及對測量(liàng)準确度的要(yao)求等因🈲素進(jìn)行選擇。一✉️般(bān)說來由于工(gōng)業生産中工(gong)質的🍉溫度常(chang)不能保🐉持恒(heng)定，故多采用(yong)頻差法及時(shí)差法。隻有在(zài)管徑🙇♀️很大時(shi)才采用直接(jiē)時差法。對換(huàn)能器安裝方(fāng)法的選擇原(yuan)則一般是：當(dāng)流體沿管軸(zhou)平行流動時(shi)，選用Z法；當流(liú)動方向與管(guǎn)鈾不📱平行或(huo)管路安🔞裝地(di)點使換能器(qi)安裝間隔受(shou)到限制時，采(cai)用V法或X法。當(dāng)流場😄分布不(bu)均勻而表前(qián)直管段又較(jiào)短時，也可采(cai)用多聲道(例(lì)如雙聲道或(huò)四聲道)來克(kè)服流速擾動(dong)帶來的流☂️量(liàng)測量誤差。多(duo)普勒法适🐪于(yu)測量兩相流(liu)，可避免常🥰規(guī)儀表由懸浮(fu)粒或氣泡👈造(zào)成☎️的堵塞、磨(mó)損、附着而不(bú)能運行的弊(bì)病，因而得以(yi)迅速發展。随(suí)着工業的發(fā)展及節能工(gong)作的開展☀️，煤(méi)油混合(COM)、煤水(shui)泥合💃(CWM)燃料的(de)輸送和🤞應用(yòng)以及燃料油(you)加水助燃等(děng)節能方法的(de)發展，都爲多(duō)普勒超聲波(bo)流量計應☁️用(yong)開辟廣闊🙇🏻前(qián)景。
二、構成：
超(chāo)聲波流量計(ji)
由超聲波換(huàn)能器、電子線(xiàn)路及流量顯(xian)示和累積系(xi)⛷️統三部分組(zu)✊成。超聲波流(liú)量計的電子(zi)線路包括發(fā)射、接收、信号(hao)處🚶♀️理和顯示(shi)💞電路。測得的(de)瞬時流量和(hé)💯累積流量值(zhi)用數字量或(huo)模拟量顯示(shi)。超聲波發射(shè)換能器将電(diàn)能轉換📐爲超(chao)聲波能量，并(bìng)将其發射到(dao)被測流體中(zhong)，接收器接收(shou)到的超聲波(bo)信号，經電子(zǐ)⭕線路放大并(bìng)轉‼️換爲代表(biǎo)流量的電信(xìn)号供給顯示(shi)⛷️和積算儀表(biǎo)進行顯示和(hé)積算。這樣就(jiù)實現了流量(liàng)的檢測和顯(xiǎn)示。超聲波流(liu)量計常用壓(yā)電✔️換能器。它(ta)利用壓電材(cai)料的壓電效(xiao)應，采用适出(chū)的發射💘電路(lù)把電能加到(dào)發射換能器(qì)🔞的壓電元件(jian)上，使其産生(sheng)㊙️超聲波振勸(quàn)。超聲波以某(mou)一角度射入(rù)流體中傳播(bo)，然後由接收(shōu)換能器接收(shōu)，并經壓電元(yuán)件變爲電能(néng)，以便檢測♋。發(fa)射換能器利(li)用壓電⁉️元件(jian)的逆壓電效(xiào)㊙️應，而接收換(huàn)能器則是利(lì)用壓電效應(ying)。
三、優點：超聲(sheng)波流量計非(fei)接觸式儀表(biao)，适于測量不(bu)易㊙️接觸和觀(guān)察的流體以(yǐ)及大管徑流(liú)量。它與水位(wèi)計聯⭐動可進(jin)行敞開水流(liú)🈲的流量測量(liàng)。使用超聲波(bo)🌏流量計，不用(yòng)在流體中♉安(an)裝測☔量元件(jiàn)，故不會改變(biàn)流體的流動(dòng)狀态，不産生(sheng)附加阻力，儀(yi)表的安裝及(jí)檢修均可不(bú)影響生産管(guǎn)線運行因而(ér)是一種理想(xiang)的節能型流(liú)量計。多普勒(le)法超聲波流(liu)量計可測雙(shuāng)相介質的流(liú)量，故可用于(yú)下水道及排(pái)污水等髒污(wu)流的測量。在(zài)發電廠中，用(yong)便攜式超聲(shēng)波流量計測(ce)量水輪機進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環水量等(děng)大管徑流量(liàng)，比過去的皮(pi)脫管流速計(ji)方便得多。超(chāo)聲被流量汁(zhī)⛱️也可用于氣(qì)🙇🏻體測量。管徑(jìng)的适用範圍(wei)從2cm到5m，從幾米(mi)㊙️寬的明渠、暗(an)渠到500m寬的河(hé)㊙️流都🈲可适用(yong)。
四、缺點：主要(yao)是可測流體(tǐ)的溫度範圍(wei)受超聲波換(huàn)🥰能鋁🚶♀️及🔱換能(néng)器與管道之(zhī)間的耦合材(cai)料耐溫程度(du)的限制，以及(jí)高溫下被測(cè)流體傳聲速(su)度的原始數(shù)據不全💋。目前(qián)我國隻能用(yong)于測量200℃以下(xià)的流體。另外(wài)，超聲波流量(liang)計的測量線(xiàn)路比一般流(liú)量計複雜。這(zhe)是因爲，一般(ban)工業計量中(zhong)🐪液體的流速(sù)常常是每秒(miǎo)幾米，而聲波(bō)在液體中的(de)傳播速度約(yuē)爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流(liú)量)變化帶給(gei)聲速的變✔️化(huà)量zui大也是10-3數(shu)量級.若要求(qiu)測量流速的(de)準确度爲1%，則(zé)對聲速的測(cè)量準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yin)此必📞須有完(wán)善的測量線(xiàn)♈路才能實現(xian)，這也正是超(chao)聲波流量計(ji)隻有在集成(chéng)電路技術迅(xun)速發展的前(qián)題下才能得(de)到實際應用(yòng)🌐的原♌因。
五、超(chao)聲波流量計(ji)安裝步驟
安(an)裝超流可按(an)照以下步驟(zhòu)操作：
一：觀察(chá)安裝現場管(guǎn)道是否滿足(zu)直管段*D後5D以(yǐ)及離泵30D的距(ju)離。(D爲管道内(nei)直徑)
二：确認(ren)管道内流體(tǐ)介質以及是(shi)否滿管。
三：确(què)認管道材質(zhi)以及壁厚(充(chong)分考慮到管(guǎn)道内壁結垢(gòu)厚度)
四：确認(rèn)管道使用年(nián)限，在使用10左(zuo)右的管道，即(ji)使是碳鋼材(cái)質，也采用插(chā)入式安裝。
五(wu)：前四步驟完(wán)成後可确認(ren)使用何種傳(chuan)感器安裝
六(liu)：開始向表體(tǐ)輸入參數以(yǐ)确定安裝距(jù)離。
七：非常重(zhong)要：精确測量(liàng)出安裝距離(lí)。
(1) 外夾式可選(xuan)安裝傳感器(qì)大概距離，然(ran)後不斷調試(shi)活動傳感器(qì)以達到信号(hào)和傳輸比
的(de)匹配
(2) 插入使(shi)用工具測量(liàng)管道上安裝(zhuang)點距離，這個(ge)距離㊙️很重要(yao)，它直接影響(xiang)表的
實際測(ce)量精度，所以(yǐ)進行多次測(cè)量以求較高(gāo)精度。
八：安裝(zhuāng)傳感器——調試(shi)信号——做防水(shui)——歸整好信号(hào)電纜——清理現(xiàn)㊙️場線頭等廢(fèi)棄物 ——安裝結(jié)束——驗收簽字(zi)
六、超聲波流(liú)量計使用中(zhōng)常見問題：
1、 超(chāo)聲波流量計(ji)探頭使用一(yi)段時間，會出(chu)現不定期的(de)報警。尤其📧是(shi)輸送介質雜(zá)質較多時，這(zhè)種問題會📧較(jiao)常見。解決辦(ban)法：定🈲期清理(lǐ)探頭(建議一(yi)年清理一🚶♀️次(ci))。
2、 超聲波流量(liàng)計輸送介質(zhi)含有水等液(yè)體雜質時，流(liú)⛹🏻♀️量🈲計引壓管(guǎn)容易産生積(jī)液，氣溫較低(dī)時會出現引(yin)‼️壓管凍堵現(xian)象，尤其在北(bei)方地區冬季(jì)較常見。解決(jue)辦法：對引壓(ya)管進行吹✍️掃(sǎo)或加電伴熱(rè)
超聲波在傳(chuán)播過程中，由(you)于受介質和(he)介質中雜質(zhi)的阻礙✏️或吸(xi)收，其強度會(huì)産生衰減。不(bu)論是超聲波(bō)流量🐪計還是(shì)超聲波物位(wèi)計，對所接受(shou)的聲波強度(du)💚都有一定要(yao)求，所以都㊙️要(yào)對各種衰減(jian)進行抑制。
