一(yī)、超聲波流量計(jì)
在流動的流體(tǐ)中傳播時就載(zai)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(liu)量。超聲脈沖穿(chuan)過管道從一個(ge)傳感器☂️到達另(lìng)🔴一個傳🆚感器，就(jiu)像一個渡船的(de)船夫在橫渡一(yī)條河。當氣體不(bu)流動時，聲脈沖(chong)以相同的速度(dù)(聲速，C)在👉兩個方(fang)向上🐉傳播。如果(guo)管道中的氣體(tǐ)有一定流速V(該(gāi)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(zhang)些。這裏所說的(de)長些或短些都(dou)🔞是與氣體不流(liú)動時的傳輸時(shi)間相比而言；根(gēn)據檢測的方式(shi)，可分爲傳播速(sù)度差法、多普勒(le)法、波束偏移法(fa)、噪聲法及相關(guān)法等不同類型(xing)的超聲波流量(liàng)計。起聲波流量(liang)計是近十幾年(nian)來随着集成電(diàn)路技術迅速發(fa)展才開始應用(yòng)的一種。
根據對(dui)信号檢測的原(yuan)理，目前超聲波(bō)流量計大緻可(ke)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(fǎ))波束偏🆚移法、多(duō)普勒法、相關法(fǎ)、空間濾波法及(ji)噪聲法等類型(xing)。其中以噪聲法(fǎ)🤩原理及結構簡(jiǎn)單，便于測量和(hé)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(qiu)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(li)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(lái)反映流🔱體的流(liu)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(fu)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(su)度差撥又分爲(wèi)：Z法(透過法)、V法(反(fǎn)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(liu)體流速變化而(er)産生偏移來反(fan)映流體流速的(de)，低流速時，靈敏(min)度很低适用性(xing)不大.
多普勒法(fǎ)是利用聲學多(duō)普勒原理，通過(guò)測量不均勻🛀流(liú)體中散射體散(sàn)射的超聲波多(duō)普勒頻移來确(què)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(liu)量，原理上，此法(fǎ)的測🧡量準确度(du)與流體中的聲(sheng)速無關，因而與(yu)流體溫度，濃度(du)等無關💞，因而測(ce)量準确度高，适(shi)用範圍廣。但相(xiang)關器價格貴，線(xian)路比較複雜。在(zài)微處理機普及(jí)應用後，這個缺(que)點可以💃🏻克服。
噪(zao)聲法(聽音法)是(shì)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(fāng)法簡單，設備價(jia)格便宜，但準确(que)度低🐕。
以上幾種(zhǒng)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(an)裝地點以及對(duì)測量準确度的(de)⛱️要求等因素進(jìn)行選擇。一📱般說(shuo)來由于工業生(shēng)産中工質的溫(wēn)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(yòng)直接時差法。對(duì)換能器安裝方(fāng)法的選擇原則(ze)一般是🐉：當流體(ti)沿管軸平行流(liu)動時，選用Z法；當(dang)流動💛方向與管(guǎn)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(shi)，采用V法或X法。當(dāng)流場分布不均(jun1)勻而表前直管(guǎn)段又較短時，也(ye)🛀🏻可采用多聲道(dao)(例如雙聲道或(huo)四聲道)來克服(fu)流速擾動帶來(lai)的流✉️量測量誤(wu)差。多普勒法适(shi)于測量兩相🌈流(liú)，可避免常規儀(yí)表由懸浮粒或(huo)氣泡造成的堵(du)塞、磨損、附着而(er)不能♉運行的弊(bi)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(shuǐ)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(duo)普勒超聲🈚波流(liu)量計應用開辟(pi)廣闊前景。
二、構(gòu)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(bo)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(cè)得的瞬時流量(liàng)和累積流量值(zhí)用數字量或模(mo)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(bìng)将其發射到👣被(bèi)測流體中，接收(shou)器接收🔅到的超(chāo)聲波信号，經電(diàn)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(jiu)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(yīng)，采用适出的發(fā)射電路把電能(neng)加到發射換能(neng)器的壓電元件(jian)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(chuán)播💰，然後由接收(shōu)換能器接收，并(bing)經壓電元件變(biàn)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(yīng)，而接收換能器(qi)則是利用壓電(diàn)效💃🏻應。
三、優點：超(chao)聲波流量計非(fēi)接觸式儀表，适(shì)于測量不易♊接(jiē)觸和觀察的流(liú)體以及大管徑(jìng)流量。它與水位(wei)計聯動可進行(hang)✊敞開水流的流(liú)量測量。使用超(chāo)聲波流量計，不(bu)用在流體中安(an)裝測量元件，故(gù)不會改變流體(tǐ)的流動狀态，不(bu)産生附加阻力(li)，儀表的安裝及(jí)檢修均可不⛹🏻♀️影(ying)響生産管🥵線運(yùn)行因而是一種(zhong)理想的節能型(xíng)流量計。多普勒(le)法超🧑🏽🤝🧑🏻聲波流量(liang)計可👨❤️👨測雙相介(jiè)質的🎯流量，故可(kě)用于下水道及(ji)排污水等髒污(wu)🥵流㊙️的測量。在發(fa)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(dà)管徑☁️流量👈，比過(guò)去的皮脫管☔流(liu)速計方便得多(duo)。超聲被流量汁(zhī)也可用于氣體(tǐ)測量。管徑的适(shì)用範圍從2cm到5m，從(cong)幾米👉寬的明渠(qu)、暗渠到500m寬的河(hé)流都可适用。
四(sì)、缺點：主要是可(ke)測流體的溫度(du)範圍受超聲波(bō)換能鋁‼️及換能(néng)器與管道之間(jian)的耦合材料耐(nai)溫程度的限制(zhi)，以及高溫下🍓被(bei)測流體傳聲速(sù)度的原始數據(jù)不全。目前我國(guó)隻能用于測量(liàng)200℃以下的流體。另(ling)外🥵，超聲波流量(liang)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(su)常常是每秒✂️幾(ji)米，而聲波在液(ye)體中的傳播速(su)度約爲1500m/s左右，被(bèi)測流體流速(流(liú)量)變化帶給聲(shēng)速的變化量zui大(da)也是10-3數🔞量🆚級.若(ruo)要求測量流速(su)的準确度爲1%，則(ze)對🔞聲速的測量(liàng)準确度🏃需爲10-5～10-6數(shù)量級，因此必須(xu)有完善的測㊙️量(liang)線路才能實現(xiàn)，這也正是超❗聲(sheng)波流量計隻🐇有(you)在集成💘電路技(ji)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(ke)按照以下步驟(zhou)操作：
一：觀察安(ān)裝現場管道是(shì)否滿足直管段(duan)*D後5D以及離泵♊30D的(de)距離。(D爲管道内(nei)直徑)
二：确認管(guan)道内流體介質(zhì)以及是否滿管(guan)。
三：确認管道材(cai)質以及壁厚(充(chōng)分考慮到管道(dao)内壁結垢厚💰度(du))
四：确認管道使(shǐ)用年限，在使用(yòng)10左右的管道，即(ji)使是碳鋼材質(zhì)，也采用插入式(shì)安裝。
五：前四步(bù)驟完成後可确(què)認使用何種傳(chuan)感器安裝
六：開(kāi)始向表體輸入(rù)參數以确定安(ān)裝距離。
七：非常(chang)重要：精确測量(liàng)出安裝距離。
(1) 外(wài)夾式可選安裝(zhuāng)傳感器大概距(jù)離，然後不斷調(diào)試活💃動傳👈感器(qì)📐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(an)裝點距離，這個(gè)距離很重要，它(ta)🔱直👈接影響表的(de)
實際測量精度(du)，所以進行多次(cì)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(hao)信号電纜🧑🏾🤝🧑🏼——清理(lǐ)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(duan)時間，會出現不(bu)定期的報警。尤(you)其🏒是輸送介質(zhi)雜質較多時，這(zhe)種問題會🐅較常(cháng)見。解決辦法：定(ding)期清理探頭(建(jian)議一年清理一(yi)次)。
2、 超聲波流量(liang)計輸送介質含(han)有水等液體雜(zá)質時，流量計引(yǐn)壓管容易産生(shēng)積液，氣溫較低(di)時會出現引♋壓(ya)管凍堵現象，尤(yóu)其在北方地區(qū)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(zhi)和介質中雜質(zhì)的☀️阻礙或吸收(shōu)，其強度會産生(sheng)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(yǒu)一定要求，所以(yǐ)都要對各種衰(shuai)減進行抑制。
