一(yī)、超聲波流量計(jì)
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(su)，從而換算成流(liu)✨量。超🈲聲脈沖穿(chuān)過管道從一個(ge)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(bu)流動☔時，聲脈沖(chong)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(gāi)流速不等于零(ling))，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(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(dou)是與氣體不流(liu)動時的傳輸時(shi)間相比而言；根(gēn)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(dian)路技術迅速發(fā)展才開始應用(yong)的一種。
根據對(duì)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(xiang)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(xíng)。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(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(shi)用。
由于直接時(shí)差法、時差法、頻(pín)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(fǎ)和時差法🌈克服(fu)了聲速👌随流體(ti)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(fāng)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(fǎ))等。
波束偏移法(fa)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(fǎn)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(guò)測量不均勻流(liu)體中👉散射體散(sàn)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(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(dù)與流體中的聲(shēng)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(ji)應用後，這個缺(quē)點可以克服。
噪(zao)聲法(聽音法)是(shì)利用管道内流(liú)體流動時産生(shēng)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(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(duì)測量準确度的(de)要求等因素進(jìn)行選擇。一般說(shuō)來由于工業生(shēng)産中工質的溫(wēn)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(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(tǐ)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(guǎn)路安裝地點使(shi)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(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(huo)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(shi)于測量兩相流(liu)，可避免常規儀(yi)表由懸浮粒或(huo)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(gōng)業的發展及節(jie)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(jí)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(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(hé)累積系統三部(bù)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(cè)得的瞬時流量(liang)和累積流量值(zhi)用數字量或模(mó)拟量顯示👣。超聲(sheng)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(shōu)器接收💯到的超(chao)聲波信号，經電(diàn)子線路放大并(bìng)轉換爲代表流(liú)量的電信号供(gong)給✨顯示和積算(suàn)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(chang)用壓電換能器(qi)。它利用壓電材(cái)料的壓電㊙️效應(ying)，采用适出的發(fā)射電路把電能(néng)加到發射換能(neng)器的壓電元件(jiàn)上❓，使其産生超(chāo)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(bing)經壓電元件變(biàn)爲電能，以便檢(jiǎn)測。發射換能器(qi)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(shi)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(wèi)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(ān)裝測量元件，故(gù)不會改變流體(ti)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(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(wū)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(jī)進水量、汽輪機(ji)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(zhi)🌈也可用于氣體(ti)測量。管徑的适(shì)用範圍從2cm到5m，從(cóng)幾米寬的🙇♀️明渠(qu)、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(neng)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(jì)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(jǐ)米，而聲波在液(ye)體中的傳播速(sù)度約爲1500m/s左右，被(bèi)測流體流速(流(liú)量)變化帶給🔞聲(sheng)速的變化量zui大(dà)也是10-3數量級.若(ruò)要求測量流速(sù)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(xū)有完善的測量(liang)線路才能實現(xian)，這也正是超聲(shēng)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(ān)裝現場管道是(shi)否滿足直管段(duan)*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(zhi)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(du)🔅)
四：确認管道使(shǐ)用年限，在使用(yong)10左右的管道，即(jí)使是碳鋼材♻️質(zhi)，也☎️采用插入式(shi)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(kai)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(liàng)出安裝距離。
(1) 外(wai)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(hé)傳輸比
的匹配(pèi)
(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(dù)，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(hǎo)信号電纜🐉——清理(lǐ)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(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(bú)定期的🚩報♋警。尤(yóu)其⚽是輸送介質(zhi)雜質較多時，這(zhè)種問題會💜較常(chang)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(liang)計輸送介質含(han)有水等液體雜(za)質時，流量計引(yin)🚶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(qu)冬季較常見。解(jiě)決辦法：對🏃🏻♂️引壓(ya)管進行吹掃或(huò)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(zhì)的💛阻礙或吸收(shou)，其強度會産生(sheng)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(yǒu)一定要求❤️，所以(yǐ)都要對各✉️種衰(shuāi)減進行抑制。
