一(yi)、超聲波流量計(jì)
在流動的流體(tǐ)中傳播時就載(zǎi)上流體流速的(de)信息。因此通過(guò)接收到的超聲(sheng)波就可以檢測(cè)出流體的流速(su)，從而換算成流(liú)量。超聲脈沖穿(chuan)過管道從一個(gè)💛傳感器到達另(ling)一個傳感器，就(jiu)像一個渡船的(de)船夫在橫渡一(yi)條河。當氣體不(bú)流動時，聲脈沖(chòng)以相同的速度(du)(聲速，C)在兩個方(fāng)向上🌈傳播。如果(guǒ)管道中的氣體(tǐ)有一定流速V(該(gai)流速不等于零(ling))，則順着流動方(fāng)向的聲脈沖會(hui)✍️傳輸得快些，而(er)逆着流動方向(xiang)的聲脈沖‼️會傳(chuán)輸得慢些。這樣(yàng)，順流傳輸時間(jiān)tD會短🏃♂️些，而逆流(liú)傳輸時間tU會長(zhǎng)些。這裏所說的(de)長些或短些都(dōu)♈是與💃氣體不流(liú)動時的傳輸時(shi)👅間相比而言；根(gen)據檢測的🌍方式(shì)，可分爲傳播速(su)度差法、多普勒(lè)法、波束偏移法(fa)🌐、噪聲法及相關(guan)法等不同類型(xíng)的超聲波流量(liàng)計。起聲波流量(liàng)計是近十幾年(nián)來随着集成電(diàn)🐕路技術迅速發(fa)展才開始應用(yong)的一種。
根據對(duì)信号檢測的原(yuán)理，目前超聲波(bō)流量計大緻可(kě)分傳播‼️速度差(cha)法(包括：直接時(shí)差法、時差法、相(xiàng)位差法♻️、頻差法(fa))波束偏移法、多(duō)普勒法、相關法(fa)、空間濾🈲波法及(ji)㊙️噪聲法等類型(xing)。其中以噪聲法(fa)原理及結構簡(jiǎn)單，便于🧑🏽🤝🧑🏻測量和(he)攜💔帶，價格便宜(yí)但準确度較低(di)，适于在流量測(cè)量準确度要求(qiú)不高的場合使(shi)用。
由于直接時(shí)差法、時差法、頻(pin)差法和相位差(cha)法的基本原理(lǐ)💯都❗是通過測量(liàng)超聲波脈沖順(shun)流和逆流傳報(bào)時速度之差來(lai)反映流體的流(liú)速的，故又統稱(cheng)爲傳播速🚩度差(cha)法。其中頻差法(fa)和時差法💜克服(fú)了聲速随流體(tǐ)溫度變化帶🔞來(lái)的誤差🈚，準确度(du)較高，所以被廣(guǎng)泛采用。按照換(huan)能器的配置方(fang)法不同，傳播速(sù)度差撥又分爲(wei)💃🏻：Z法(透過法)、V法(反(fan)射法)、X法(交叉法(fa))等。
波束偏移法(fǎ)是利用超聲波(bō)束在流體中的(de)傳播方向随流(liú)體流♻️速變化而(ér)産生偏移來反(fan)映流體流速的(de)，低流速時，靈☁️敏(mǐn)度㊙️很低适用性(xing)不大.
多普勒法(fǎ)是利用聲學多(duo)普勒原理，通過(guo)測量不均❗勻流(liú)體中散🈲射體散(san)射的超聲波多(duō)普勒頻移來确(que)定流體流量的(de)，适用于含懸浮(fú)顆粒、氣泡等流(liú)體流量測量。
相(xiang)關法是利用相(xiang)關技術測量流(liú)量，原理上，此法(fa)的測🐅量準确🌈度(dù)與流體中的聲(sheng)速無關，因而與(yu)流體溫度，濃度(dù)等無關，因而測(ce)量準确度高，适(shì)用範圍廣。但相(xiang)關器價格貴🧡，線(xiàn)路比👄較複雜。在(zai)微處理機普及(jí)應用後，這個缺(quē)點可以克服。
噪(zào)聲法(聽音法)是(shi)利用管道内流(liu)體流動時産生(sheng)的噪聲與流體(tǐ)♋的流速有關的(de)原理，通過檢測(cè)噪聲表示流🐪速(su)或流量值。其🔴方(fang)法簡單，設備價(jia)格便宜，但準确(que)度低。
以上幾種(zhong)方法各有特點(dian)，應根據被測流(liú)體性質.流速分(fèn)布情況🔴、管路安(ān)裝地點以及對(dui)測量準确度的(de)❗要求❗等因😍素進(jin)行選擇。一❗般說(shuō)來由于工業生(shēng)産中工質的溫(wen)度常不能保持(chí)恒定，故多采用(yong)頻差法及時差(chà)法。隻有在管徑(jìng)很大時才采用(yong)直接時差法。對(dui)換能器安裝方(fang)法的選擇原則(zé)一般是：當流體(ti)沿管⭐軸平行流(liu)動♋時，選用Z法；當(dāng)流動🧡方向與管(guan)鈾不平行或管(guǎn)路安裝地點使(shǐ)換能器安裝間(jian)隔受到限制時(shí)，采用V法或X法。當(dang)流場分布不均(jun1)勻而表前直管(guan)段又較短時，也(ye)可采用多聲道(dào)(例如雙聲道或(huò)四聲道)來💋克服(fú)流速擾動帶來(lái)的流量測量誤(wu)差。多普勒法适(shì)❓于測量兩相流(liu)，可避免常規儀(yí)表由懸浮粒或(huò)氣泡造成👈的堵(du)塞、磨損、附着而(ér)不能✌️運⛹🏻♀️行的弊(bì)病，因而得⁉️以迅(xùn)速發展。随着工(gong)業的發展及節(jiē)能工作的開展(zhǎn)，煤油混合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃料的輸(shū)送和應用以及(ji)燃料油加水助(zhu)燃等節能方法(fa)的發展，都爲🔱多(duō)普勒超聲波流(liu)量計應用開辟(pi)廣闊前景。
二、構(gou)成：
超聲波流量(liàng)計
由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lu)及流量顯示和(hé)累積系統三部(bu)分🐇組成。超聲波(bō)流量計的電子(zi)線路包括發射(she)、接☁️收、信号處理(lǐ)和顯示電路。測(ce)得的瞬時流量(liàng)和累積流量值(zhí)用數字量或模(mó)拟量顯示。超聲(shēng)波發射💛換能器(qi)将‼️電能轉換爲(wèi)超聲波能量，并(bing)将其發射到被(bèi)測流體中，接收(shōu)器接收到的超(chao)聲波信号，經電(dian)子線路放大并(bìng)轉換爲代表流(liu)量的電信号供(gòng)給顯示和積算(suan)儀💁表進行顯示(shi)和積算。這樣就(jiù)實現了流量的(de)檢測和顯示。超(chao)聲🈲波流量計常(chang)用壓電換能器(qi)。它✔️利用壓電材(cai)料的壓電效應(ying)，采用适出的發(fa)射電路把電能(neng)加到發射換能(néng)器的壓電元件(jiàn)上，使其産生🈲超(chao)聲波振勸。超聲(shēng)波以某👣一角度(dù)射入流體中傳(chuan)播，然後由接收(shou)換能器接收，并(bing)經壓電元件變(bian)爲電能，以便檢(jian)測。發射換能器(qì)利用壓電元件(jiàn)的逆壓電效應(ying)，而接收換能器(qi)則是利用壓電(dian)效應。
三、優點：超(chāo)聲波流量計非(fei)接觸式儀表，适(shì)于測量不易接(jiē)🈲觸和觀察的流(liu)體以及大管徑(jing)流量。它與水位(wèi)‼️計聯動可進行(hang)敞開✂️水流♉的流(liú)量測量。使用超(chao)聲波流量計，不(bú)用在流體中安(ān)裝測💞量元件，故(gu)不會改變流體(tǐ)的流動狀态，不(bu)産生附加阻力(lì)，儀表的安裝及(ji)📞檢修均可不影(yǐng)響生産管線運(yun)行因而是一種(zhong)理想🐕的節能型(xing)流🔱量計。多普勒(lè)法超聲波流量(liang)計可📞測雙相介(jie)質的流量，故可(ke)用于下水道及(jí)排污水等髒污(wu)流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜(xie)式超聲波流量(liàng)計測量水輪機(jī)進水量、汽輪機(jī)循環水量等大(da)管徑流量，比過(guo)去的皮脫管流(liú)速計方便得多(duō)。超聲被流量汁(zhī)也可用于氣體(ti)測量。管徑的适(shì)用範圍從2cm到5m，從(cong)幾米寬的明渠(qú)、暗渠到500m寬的河(he)流都💘可⛹🏻♀️适用。
四(sì)、缺點：主要是可(ke)測流體的溫度(dù)範圍受超聲波(bo)換能鋁及⚽換能(néng)♍器與管道之間(jiān)的耦合材料耐(nai)溫程度的限制(zhì)，以🌂及高溫下被(bèi)測流體傳聲速(su)度的原始數據(ju)不全。目前我國(guo)隻能用于測🥵量(liang)200℃以下🐅的流體。另(ling)外🈲，超聲波流量(liàng)計的測量線路(lu)比一般流量計(ji)複雜。這是因爲(wèi)，一般‼️工業計量(liàng)中液體的流速(sù)常常是每秒幾(ji)米，而聲波在液(ye)體中的傳播速(sù)度約爲1500m/s左右，被(bei)測流體流速(流(liú)量)變化帶給聲(sheng)速的變化量zui大(da)也是10-3數量💔級.若(ruò)要求測量流速(su)的準确度爲1%，則(zé)對聲速的測量(liàng)準确度🛀需爲10-5～10-6數(shu)量級，因此必須(xū)有完善的測量(liàng)線路才能實現(xiàn)，這也正是超聲(sheng)波流量計隻有(yǒu)在集成電路技(jì)術迅速發展的(de)前題下才能得(dé)到實際應用🏃的(de)原因。
五、超聲波(bo)流量計安裝步(bu)驟
安裝超流可(kě)按照以下步驟(zhòu)操作：
一：觀察安(an)裝現場管道是(shì)否滿足直管段(duàn)*D後5D以及離泵30D的(de)距離。(D爲管道内(nei)直徑)
二：确認管(guǎn)道内流體介質(zhi)以及是否滿管(guǎn)。
三：确認管道材(cai)質以及壁厚(充(chong)分考慮到管道(dao)内壁☂️結垢厚度(dù))
四：确認管道使(shi)用年限，在使用(yòng)10左右的管道，即(ji)使是碳鋼材🈚質(zhi)，也采用插入式(shì)安裝。
五：前四步(bu)驟完成後可确(què)認使用何種傳(chuán)感器安裝
六：開(kāi)始向表體輸入(ru)參數以确定安(an)裝距離。
七：非常(cháng)重要：精确測量(liang)出安裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選安裝(zhuāng)傳感器大概距(ju)離，然後不斷調(diào)試活動傳感器(qi)👌以達到信号和(he)傳輸比
的匹配(pei)
(2) 插入使用工具(jù)測量管道上安(ān)裝點距離，這個(gè)距離很重要，它(tā)直🔴接影響表的(de)
實際測量精度(dù)，所以進行多次(ci)測量以求較高(gao)精度。
八：安裝傳(chuan)感器——調試信号(hao)——做防水——歸整好(hǎo)信号電纜——清🏃♂️理(li)現場線頭等廢(fèi)棄物 ——安裝結束(shu)——驗收簽字
六、超(chao)聲波流量計使(shi)用中常見問題(tí)：
1、 超聲波流量計(ji)探頭使用一段(duàn)時間，會出現不(bu)定期的報㊙️警㊙️。尤(you)其是輸送介質(zhì)雜質較多時，這(zhe)種問題會☂️較常(cháng)見。解決辦法：定(dìng)期清理探頭(建(jian)議一年清理一(yī)次)。
2、 超聲波流量(liàng)計輸送介質含(han)有水等液體雜(za)質時，流量計📐引(yǐn)壓㊙️管容易産生(sheng)積液，氣溫較低(di)時會出現引壓(ya)管凍堵現象🧑🏾🤝🧑🏼，尤(you)其在北方地區(qu)冬季較常見。解(jiě)決辦法：對引壓(yā)管進行吹掃或(huo)加電伴熱
超聲(sheng)波在傳播過程(chéng)中，由于受介質(zhì)和介質中雜質(zhì)的㊙️阻礙或吸收(shou)，其強度會産生(shēng)衰減。不論是超(chao)聲波流量計還(hái)是超聲波💋物位(wei)🌈計，對所接受的(de)聲波強度🌍都有(you)一定要求，所以(yi)都要對各種衰(shuai)減進行抑制。
