一(yī)、超聲波流量計(ji)
在流動的流體(ti)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(sù)😘，從而換算💛成流(liu)量。超✂️聲脈沖穿(chuān)過管道從一個(gè)傳感器到達另(ling)一個傳感器，就(jiù)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(chòng)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(ti)有一定流速V(該(gāi)流速不等于零(líng))，則順着流動方(fāng)向的聲脈沖會(huì)傳輸得🧑🏾🤝🧑🏼快些，而(ér)逆着流動方向(xiàng)的聲脈沖會傳(chuan)輸得慢些。這樣(yang)，順流傳輸時間(jiān)tD會短些，而逆流(liu)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(liu)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(xing)的超聲波流量(liàng)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(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(ke)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(fǎ))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(fa)👣原理及結構簡(jiǎn)單，便于測量和(hé)攜帶，價格便宜(yi)但準确度較低(dī)，适💚于在流量測(ce)量準确度要求(qiu)不高的場合使(shǐ)用。
由于直接時(shí)差法、時差法、頻(pin)差法和相位差(chà)法的基本⁉️原🈲理(lǐ)都是通過測量(liang)超聲波脈沖順(shun)流和逆流傳報(bao)時速度之差⭐來(lai)反映流體的流(liu)速的，故又統稱(chēng)爲📞傳播速度差(chà)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(sù)度📱差撥又分爲(wèi)🏃🏻：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(bo)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(fǎn)映流體流速的(de)，低👈流速時，靈敏(mǐn)度很低适用性(xìng)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(liu)❄️體中💜散👅射體散(san)射的超聲波多(duo)普勒頻移來确(que)定流體流量的(de)，适用㊙️于含懸浮(fu)顆粒、氣泡等流(liú)體流量測量🍉。
相(xiàng)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(du)💚與流體中的聲(shēng)速無關，因而與(yǔ)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(xiàng)關器價格貴，線(xiàn)路比較複雜。在(zài)微處理機普及(ji)應用後，這個缺(que)點可以克服。
噪(zào)聲法(聽音法)是(shi)利用管道内流(liú)體流動時産生(sheng)的噪聲與流體(ti)的流速有關的(de)原理，通過檢測(ce)噪聲表示流🐪速(sù)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(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(sheng)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(cha)法。隻✍️有在管徑(jing)🏃🏻♂️很大時才采用(yòng)直接時差法。對(dui)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(jiān)隔受到限制時(shi)，采用V法或X法。當(dang)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(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(er)不能運🔴行的弊(bì)病，因而得以迅(xun)速發展。随着工(gong)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(shū)送和應用以及(jí)燃料油加水助(zhù)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(pì)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(lù)及流量顯示和(he)累積系統㊙️三部(bù)分組🈲成。超聲波(bō)流量計的電子(zǐ)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(liang)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(wei)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(dian)子☀️線路放大并(bing)轉🤩換爲代表流(liú)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(chāo)聲波流量計常(cháng)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(fa)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(sheng)波以某一🔆角度(du)射入流體中傳(chuán)播，然後🧑🏾🤝🧑🏼由接收(shōu)換能器接收，并(bìng)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(yīng)，而接收換能器(qì)則是利用壓電(dian)效應。
三、優點：超(chāo)聲波流量計非(fēi)接觸式儀表，适(shì)于測量不易⁉️接(jie)觸和觀察的流(liu)體以及大管徑(jing)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(gu)不會改變流體(ti)的流動狀态，不(bú)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(yùn)行因而是一種(zhǒng)理想✉️的節能型(xing)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(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(liang)計測量水輪機(ji)🛀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(duō)。超聲被流量汁(zhī)也可用于氣體(ti)測量。管徑的适(shi)用範圍從2cm到5m，從(cóng)幾米寬的明渠(qú)、暗渠到500m寬的河(hé)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(jù)不全。目前我國(guo)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(wei)，一般工業計量(liàng)中🥵液體的流速(sù)常常是每秒幾(jǐ)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(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(su)的準确度爲1%，則(ze)對🚶♀️聲速的測量(liang)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(bō)流量計安裝步(bù)驟
安裝超流可(ke)按照以下步驟(zhòu)操作：
一：觀察安(an)裝現場管道是(shi)否滿足直管段(duàn)*D後5D以及離泵30D的(de)距離。(D爲管道内(nèi)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(cái)質以及壁厚(充(chōng)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(yòng)10左右的管道，即(jí)使是♌碳鋼材質(zhì)，也🐪采用插入式(shi)安裝。
五：前四步(bù)驟完成後可确(que)認使用何種傳(chuan)感器安裝
六：開(kai)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(liang)出安裝距離。
(1) 外(wài)夾式可選安裝(zhuang)傳感器大概距(jù)離，然後不斷調(diao)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(ju)測量管道上安(an)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(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(hào)——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(chāo)聲波流量計使(shǐ)用中常見問題(ti)：
1、 超聲波流量計(jì)探頭使用一段(duàn)時間，會出現不(bú)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(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(za)質時，流量計引(yǐn)壓❄️管㊙️容易産生(shēng)積液，氣溫較低(dī)時會出現引壓(ya)管凍堵現象，尤(you)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(shēng)波在傳播過程(chéng)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(chao)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(yi)都要對各種衰(shuāi)減進行抑制。
