一(yī)、超聲波流量計(ji)
在流動的流體(ti)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(shēng)波就可以檢測(ce)出流體的⛱️流速(sù)，從而換算成流(liu)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(yī)條河。當氣體不(bú)流動時，聲脈沖(chong)以相同的速度(dù)(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(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(ér)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(liu)☀️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(liu)動時的♻️傳輸時(shi)間相比而言；根(gen)據檢測的方式(shi)，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(guān)法等不同類型(xíng)☁️的🌏超聲波流量(liang)計。起聲波流量(liàng)計是近十幾年(nian)來随着集成🔅電(dian)路技術迅🌂速發(fā)展才開始🐆應用(yong)🥰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(kě)分傳播速度差(chà)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(duo)普勒法、相關法(fa)、空間濾波法及(jí)噪聲法等類型(xing)。其中以噪聲法(fǎ)原理及結構簡(jian)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(qiu)不高的場合使(shǐ)用。
由于直接時(shi)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(shùn)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(ti)溫度變化帶來(lai)的誤差，準确度(dù)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(fǎ))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(ér)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(xìng)不大.
多普勒法(fa)是利用聲學多(duō)普勒原理，通過(guo)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(fu)顆粒、氣泡等流(liu)體流量測量。
相(xiàng)關法是利用相(xiàng)關技術測量流(liu)量，原理上，此法(fa)的測🏃🏻量準🙇♀️确度(du)🐪與流體中的聲(sheng)速無關，因而與(yǔ)流體溫度，濃度(dù)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(xiàn)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(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(ce)噪聲表示流速(su)或流量值。其方(fāng)法簡單，設備價(jià)格便宜，但準确(què)度低。
以上幾種(zhǒng)方法各有特點(diǎn)，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(jìn)🧑🏾🤝🧑🏼行選擇。一般說(shuo)來由于工業生(sheng)産中工質的溫(wen)度常不能保🤞持(chi)恒定，故多采用(yòng)頻差法及時差(cha)法。隻有在管徑(jing)很大時才采用(yòng)直接時差法。對(duì)換能器安裝方(fang)法的選擇原則(ze)一般是：當流體(ti)沿管👄軸平行流(liú)動時，選用Z法；當(dang)流動方向與管(guan)鈾不平行或管(guan)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(dang)流場🌈分布不均(jun)勻而表前直管(guan)段又較短時，也(yě)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(lái)的流量測量誤(wu)差。多普勒法适(shì)🍓于測量兩相⭐流(liú)，可避免常規儀(yi)表由懸浮粒或(huò)氣泡造成的堵(dǔ)塞、磨損、附着而(ér)不能運📞行的弊(bi)病，因而得以迅(xùn)速發展。随着工(gōng)業的發展及🍓節(jiē)能工作的開展(zhan)，煤油混合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃料的輸(shu)送和應用以及(ji)燃料油加水助(zhù)燃等節能🐇方法(fǎ)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(gòu)成：
超聲波流量(liang)計
由超聲波換(huan)能器、電子線路(lù)及流量顯示和(he)累積系統🔞三部(bù)☔分組成。超聲波(bo)流量計的電子(zǐ)線路包括發射(shè)、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(mo)拟量顯示。超聲(sheng)波發射📧換能器(qì)将電能轉換爲(wei)超聲波能量，并(bing)将其發射到被(bei)測流體中，接收(shou)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(shì)和積算。這樣就(jiu)實現了流量的(de)檢測和顯示。超(chāo)聲波流量計常(cháng)用壓電換能器(qi)。它🌂利用壓電材(cái)料的壓電效應(yīng)，采用适出的發(fā)射電路把電能(néng)加到發射換能(néng)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(du)射入流體中傳(chuán)播✔️，然後🌈由接收(shou)換能器接收，并(bìng)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(jian)的逆壓電效💔應(ying)，而接收換能器(qì)則是利用壓電(dian)效應。
三、優點：超(chao)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(jìng)流量。它與水位(wei)計聯😘動可進行(hang)❓敞開水流⚽的流(liu)量測量。使用超(chao)聲波💰流量計，不(bu)用在👄流體中✌️安(an)裝測🏃量元件，故(gu)不會改變流體(tǐ)的流動狀态，不(bú)産生附加阻力(lì)，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(zhǒng)理想的節能型(xing)流量計。多普勒(lè)法超聲波流量(liàng)計可🔱測雙相介(jie)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(xié)式超聲波流量(liàng)計測量水輪機(jī)進水量、汽輪機(ji)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(duō)。超聲被流量汁(zhī)也可用于氣體(tǐ)測量。管徑的适(shi)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(si)、缺點：主要是可(kě)測流體的溫度(dù)範圍受超聲波(bō)換能鋁及換能(néng)器與管道之間(jiān)的耦合材料耐(nài)溫程度的限制(zhi)，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(lìng)外，超聲波流量(liang)計的測量線路(lù)比🚩一般流量🙇🏻計(jì)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(bei)測流體流速(流(liu)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(sù)的準确度爲1%，則(zé)對聲速的測量(liang)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(xian)，這也正是超聲(sheng)波流量計隻有(yǒu)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(bō)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(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(chong)分考慮到管道(dào)内壁結👣垢厚度(dù))
四：确認管道使(shǐ)用年限，在使用(yong)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(bù)驟完成後可确(que)認使用何種傳(chuán)感器安裝
六：開(kai)始向表體輸入(ru)參數以确定安(ān)裝距離。
七：非常(cháng)重要：精确測量(liàng)出安裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選安裝(zhuāng)傳感器大概距(jù)離，然後不斷調(diao)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(ju)測量管道上安(an)裝點距離，這個(ge)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(ci)測量以求較高(gāo)精度。
八：安裝傳(chuán)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(fei)棄物 ——安裝結束(shu)——驗收簽字
六、超(chao)聲波流量計使(shǐ)用中常見問題(ti)：
1、 超聲波流量計(ji)探頭使用一段(duàn)時間，會出現不(bú)定期的報警。尤(yóu)其💘是輸送介質(zhì)雜質較多時，這(zhe)種問題會較常(chang)見。解決辦法：定(dìng)期清理探頭(建(jiàn)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(yin)♍壓管容易産生(sheng)積液，氣溫較低(dī)時會出現引壓(yā)管凍堵現象，尤(yóu)其在北方地區(qu)冬季較常見。解(jie)決辦法：對引壓(ya)管🏃🏻進行吹掃或(huo)加電伴熱
超聲(sheng)波在傳播過程(cheng)中，由于受介質(zhì)和介質中雜質(zhi)的阻礙或吸㊙️收(shōu)，其強度會産生(shēng)衰減。不論是超(chāo)聲波流量計還(hái)是超聲波物位(wèi)計，對所接受的(de)聲波強度都有(you)一✌️定要求，所以(yǐ)都要對各種衰(shuāi)減進行抑制。
