一(yi)、超聲波流量計
在(zài)流動的流體中傳(chuan)播時就載上流體(ti)流速的信息。因此(ci)通過接收到的超(chao)聲波就可以檢測(ce)出流體的☔流速🐆，從(cong)而換算成流量。超(chao)聲脈沖穿過管道(dào)從一個傳感器📱到(dào)達另一個傳感器(qi)，就像一個渡船的(de)船夫在橫渡一條(tiao)河。當氣體不流動(dòng)時，聲脈沖以相同(tóng)的🌈速度(聲速，C)在兩(liǎng)個方向上傳播。如(ru)果管⛷️道中的氣體(ti)🐆有一定流速V(該流(liu)速不等于零)，則順(shùn)着流動方向的聲(sheng)脈沖會🌂傳輸得快(kuai)些，而逆着流動方(fang)向的聲脈沖會傳(chuán)輸得慢些。這樣🔴，順(shun)流傳輸時間tD會短(duan)些，而逆流傳輸時(shi)間tU會長些。這裏所(suo)說的💛長些或短些(xiē)都是與氣體不流(liú)動時的傳輸時間(jian)相比而言；根據檢(jian)測的方式，可分爲(wèi)傳播速度差法、多(duo)普勒法、波束偏移(yí)法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的(de)超聲波流量計。起(qi)聲波流量計是近(jin)十幾年來随着集(jí)成電路技術迅速(sù)發展才開始應用(yong)的一種。
根據對信(xìn)号檢測的原理，目(mu)前超聲波流量計(ji)大緻可分傳播速(sù)度差法(包括：直接(jiē)時差法、時差法、相(xiang)位♊差法、頻差法)波(bo)束偏🛀移法、多普勒(lè)法、相關法、空間濾(lü)波法及🌈噪聲法👄等(děng)類型🏃🏻♂️。其中以噪聲(shēng)法😘原理及結構簡(jian)單，便于測量和攜(xié)帶，價格便宜但準(zhǔn)确度較低，适于在(zai)流量測量準确度(du)要求不高的場合(hé)使用。
由于直接時(shí)差法、時差法、頻差(chà)法和相位差法的(de)基本原理都是通(tong)過測量超聲波脈(mò)沖順流和逆流傳(chuan)報時速度🔴之差來(lai)反映流體的流速(sù)的，故又統稱爲傳(chuan)播速度差法。其中(zhong)頻㊙️差法和時差法(fǎ)克服了聲速随流(liú)體溫度變化帶來(lai)的誤差，準确度較(jiào)高，所以被廣泛采(cai)用。按照換能器的(de)配置方法不☎️同，傳(chuan)播速度差撥又分(fèn)爲：Z法(透過法)、V法(反(fan)射🔞法)、X法(交叉法)等(deng)。
波束偏移法是利(li)用超聲波束在流(liú)體中的傳播方向(xiàng)随流體流速變化(huà)而産生偏移來反(fan)映流體流速的，低(di)流速🤩時，靈敏度🈚很(hěn)低适用性不大.
多(duō)普勒法是利用聲(sheng)學多普勒原理，通(tōng)過測量不均勻流(liu)體中散☂️射體散射(she)的超聲波多普勒(lè)頻移來确定流‼️體(ti)流量的，适用于含(han)懸浮顆粒、氣泡等(deng)流體流✏️量測量💯。
相(xiang)關法是利用相關(guān)技術測量流量，原(yuan)理上，此法的測🥰量(liang)準确度與流體中(zhong)的聲速無關，因而(ér)與流體溫度，濃度(dù)等無關，因而測量(liàng)準确度高，适用範(fàn)圍廣。但相關器價(jia)格貴，線路比較複(fú)雜📐。在微處理機普(pǔ)及應用後，這個缺(quē)點可以克服。
噪聲(shēng)法(聽音法)是利用(yòng)管道内流體流動(dong)時産生的噪聲與(yǔ)❄️流🤞體的流速有關(guān)的原理，通過檢測(ce)噪聲表示流速或(huò)流量☂️值。其方法🈚簡(jiǎn)單，設備價格便宜(yi)，但準确度低。
以上(shang)幾種方法各有特(te)點，應根據被測流(liu)體性質.流速分💃🏻布(bu)情㊙️況🥰、管路安裝地(di)點以及對測量準(zhun)确度的要求等因(yīn)素進行選擇。一般(ban)說來由于工業生(shēng)産中工質的💘溫度(dù)常📱不能保持恒定(ding)，故多采用頻差法(fa)及時差法。隻有在(zài)管徑🔅很大時才采(cai)用直接🔴時差法。對(dui)換能器安裝方法(fa)的選擇原則一般(ban)是🌈：當流體沿管♉軸(zhóu)平行流動🔅時，選用(yong)Z法；當流動方向與(yǔ)管鈾不平行或管(guǎn)路安裝地點使換(huan)能器安裝間隔受(shòu)到限制時，采用V法(fǎ)或X法。當流場分布(bù)不均勻而表前直(zhi)管段又較短時，也(ye)可采用多聲道(例(li)如雙聲道或四聲(shēng)道)來🏃♂️克服流速擾(rao)動帶💔來的流量測(ce)量誤差。多普勒法(fǎ)适于測量兩相流(liú)，可避免常規儀表(biao)由懸浮粒或氣泡(pào)🏃造成的堵塞、磨損(sǔn)、附着而不能運行(háng)的弊病，因而得以(yǐ)迅速發展。随着工(gōng)業的發展及節能(neng)工作的開展，煤油(yóu)混合(COM)、煤水泥合🏃🏻(CWM)燃(ran)料的輸送和應用(yòng)以及燃料油加水(shuǐ)助燃等節能方法(fa)的發展，都爲🏒多普(pu)勒超聲波流量計(jì)應用開辟廣闊前(qian)景。
二、構成：
超聲波(bo)流量計
由超聲波(bo)換能器、電子線路(lù)及流量顯示和累(lèi)積系統三部分組(zu)成。超聲波流量計(jì)的電子線路包括(kuò)發射、接收、信号處(chù)理和🐉顯示電路。測(cè)得的瞬時流量和(he)💜累積流量值用數(shu)字量或模拟量顯(xian)示🍓。超聲波發射換(huàn)能器将電能轉換(huan)爲超聲波能量，并(bing)将其發射到✂️被測(cè)流體中，接收器接(jiē)收到的超聲波信(xin)号，經電子線路放(fang)大并轉換爲代表(biao)流量的電信号供(gòng)給顯示🏃🏻♂️和積算儀(yí)表進行顯示和積(ji)算。這樣就實現了(le)流量的🧑🏾🤝🧑🏼檢測和顯(xiǎn)示。超聲波流量計(jì)常用壓電換能器(qi)。它利用壓電材料(liào)的壓電效應，采💚用(yòng)适出的發射電路(lu)把電能加到發射(shè)換能器的壓電元(yuan)件上🌈，使其産生⁉️超(chāo)聲波振勸。超聲波(bō)以某一⭐角度射入(rù)流體中傳播👈，然後(hou)由接收換能器接(jie)收，并經壓⛹🏻♀️電元件(jian)變爲電能，以便檢(jian)測。發射換能器利(lì)用壓電元件的逆(nì)壓電效應，而接收(shou)換能器則💜是利用(yòng)壓電效應。
三、優點(diǎn)：超聲波流量計非(fēi)接觸式儀表，适于(yú)測量不🆚易接觸和(he)觀⭐察的流體以及(jí)大管徑流量。它與(yu)水位計聯動可進(jìn)行🙇🏻敞開⛱️水流的流(liú)量測量。使用超聲(sheng)波🈲流量計，不用在(zài)流體中安裝測☀️量(liàng)元件，故不會改變(biàn)🌈流體的流動狀态(tài)，不産生附加阻力(li)，儀表的安裝及💃🏻檢(jiǎn)修均可不影響生(shēng)産管線運行因而(ér)是一種理想🔞的節(jie)能型流量計。多普(pǔ)勒法超聲波流量(liang)計可測雙相介質(zhi)的流量，故可用于(yú)下水道及排污水(shuǐ)等髒污📞流的測量(liàng)。在發電廠中，用便(bian)攜式超聲波流量(liàng)計測量水輪機進(jìn)水量、汽輪機循環(huan)🤟水量等大管徑流(liu)量，比過去的皮脫(tuō)管流速計方便得(de)多。超聲♌被流量汁(zhī)❄️也可用于氣體測(cè)量。管徑的适用範(fàn)圍從2cm到5m，從幾米🌂寬(kuan)的明渠、暗渠到500m寬(kuan)的河流都🌈可适用(yòng)。
四、缺點：主要是可(kě)測流體的溫度範(fàn)圍受超聲波換能(neng)☁️鋁及換🤟能器與管(guǎn)道之間的耦合材(cái)料耐溫程度的限(xian)制，以及高溫下被(bèi)測✔️流體傳聲速度(du)的原始數💞據不全(quán)。目前我國隻能用(yong)于測量200℃以下的流(liu)體。另外，超聲波流(liú)量計的測量線路(lu)比一般流量計複(fu)雜。這是因爲，一般(ban)工業計量中液體(tǐ)的流速常常是每(měi)秒幾米，而聲波在(zài)液體中的傳播速(su)度約爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流量)變(biàn)化帶給🛀🏻聲速的變(bian)化量zui大也是10-3數量(liàng)級.若要求測量流(liu)㊙️速的準确度爲1%，則(ze)對聲速的測量準(zhǔn)确度需爲10-5～10-6數量級(ji)，因此必須有完善(shan)的測量線🧑🏽🤝🧑🏻路才能(néng)實現，這也正是超(chao)🌈聲波流量計隻有(yǒu)在集成電路技術(shù)迅✊速發展的前題(tí)🔅下才能得到實際(jì)應用的原因。
五、超(chāo)聲波流量計安裝(zhuāng)步驟
安裝超流可(kě)按照以下步驟操(cāo)作：
一：觀察安裝現(xiàn)場管道是否滿足(zú)直管段*D後5D以及離(li)泵30D的距離。(D爲管道(dào)内直徑)
二：确認管(guan)道内流體介質以(yi)及是否滿管。
三：确(que)認管道材質以及(jí)壁厚(充分考慮到(dao)管道内壁😘結垢厚(hòu)度)
四：确認管道使(shi)用年限，在使用10左(zuǒ)右的管道，即使是(shì)碳鋼🌈材♌質🔞，也采用(yong)插入式安裝。
五：前(qian)四步驟完成後可(kě)确認使用何種傳(chuan)感器安裝
六：開始(shǐ)向表體輸入參數(shù)以确定安裝距離(lí)。
七：非常重要：精确(què)測量出安裝距離(li)。
(1) 外夾式可選安裝(zhuāng)傳感器大概距離(lí)，然後不斷調試活(huo)動傳感器以達到(dao)信号和傳輸比
的(de)匹配
(2) 插入使用工(gong)具測量管道上安(an)裝點距離，這個距(jù)離很重要，它🤞直接(jie)影響表的
實際測(cè)量精度，所以進行(háng)多次測量以求較(jiào)高精度。
八：安裝傳(chuan)感器——調試信号——做(zuo)防水——歸整好信号(hào)電纜——清📧理現場線(xian)頭等廢棄物 ——安裝(zhuāng)結束——驗收簽字
六(liù)、超聲波流量計使(shǐ)用中常見問題：
1、 超(chāo)聲波流量計探頭(tou)使用一段時間，會(huì)出現不定期的✂️報(bao)警。尤其是輸送介(jie)質雜質較多時，這(zhè)種問題會較常♈見(jiàn)。解決辦法：定期清(qīng)理探頭(建議一年(nián)清理一次)。
2、 超聲波(bo)流量計輸送介質(zhi)含有水等液體雜(za)質時，流量計引壓(ya)管容易産生積液(ye)，氣溫較低時會出(chu)現引壓管凍堵現(xian)象，尤其在北㊙️方地(dì)區冬季較常見。解(jie)決📐辦法：對💰引壓管(guǎn)進行吹掃或加電(dian)伴熱
超聲波在傳(chuan)播過程中，由于受(shòu)介質和介質中雜(zá)質的阻礙🧡或吸收(shou)，其強度會産生衰(shuāi)減。不論是超聲波(bō)流量⛹🏻♀️計還是超聲(shēng)波🔱物位計，對所接(jiē)受的聲波強度都(dōu)有一定要求，所以(yǐ)都要對各種衰減(jian)進行抑制。
