一(yi)、超聲波流量計(ji)
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(shēng)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(yi)條河。當氣體不(bu)流動時，聲脈沖(chòng)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(ti)有一定流速V(該(gāi)👄流速不等于零(líng)🐕)，則順着流動方(fang)🌈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(dou)📱是與氣體不流(liú)動時的傳輸時(shí)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(le)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(liang)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(fā)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(kě)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(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(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(bao)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(ti)溫度變化帶💚來(lai)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(wei)⭕：Z法(透過法)、V法(反(fan)射法)、X法(交叉法(fa))等。
波束偏移法(fa)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(fan)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(fa)是利用聲學多(duo)普勒原理，通過(guo)測量不均🔞勻流(liú)體中散射體散(san)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(xiang)關技術測量流(liú)量，原理上，此法(fǎ)的測量準确度(dù)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(xiàng)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(quē)點可以克服。
噪(zào)聲法(聽音法)是(shì)利用管道内流(liú)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(fang)法⛹🏻♀️簡單，設備價(jia)格便宜，但準确(què)度低。
以上幾種(zhong)方法各有特點(dian)，應根據被測流(liu)體性質.流速💛分(fen)✂️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(shuō)來由于工業生(shēng)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(chà)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(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(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(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(wù)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(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(gōng)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(jí)燃料油加水助(zhu)燃等節能✂️方法(fa)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(liàng)計
由超聲波換(huàn)能器、電子線路(lu)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(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(zhi)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(shōu)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(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(chao)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(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(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(biàn)爲電能，以便檢(jiǎn)測🛀🏻。發射換能器(qì)利用壓電元件(jiàn)的🔴逆壓電效應(ying)，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(shi)于測量不易接(jiē)🧡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(háng)敞開🛀🏻水流的流(liu)量測量。使用超(chāo)聲波流量計，不(bú)用在㊙️流體中✨安(ān)裝測量元件，故(gù)不會改變流體(tǐ)的流動狀态，不(bú)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(yun)行因而是一種(zhong)理想💁的節能型(xíng)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(xie)式超聲♍波流量(liang)計測量水輪機(ji)進水量、汽輪機(ji)循環水量等大(da)管徑流量🤟，比過(guò)去的皮脫管流(liú)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(shì)用範圍從2cm到5m，從(cóng)幾米寬的❄️明渠(qú)、暗渠到500m寬的河(he)流都可适用。
四(sì)、缺點：主要是可(kě)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(nài)溫程度📞的限制(zhi)，以及高溫下被(bèi)測流體傳聲速(sù)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(ling)外，超聲波流量(liàng)計的測量線路(lù)比一般流量計(jì)複雜。這是因爲(wei)，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(sù)的準确度爲1%，則(zé)對聲速的測量(liàng)準确度🌈需爲10-5～10-6數(shu)量級，因此必須(xu)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(you)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(kě)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(guǎn)道内流體介質(zhi)以及是否滿管(guǎn)。
三：确認管道材(cai)質以及壁厚(充(chōng)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(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(kāi)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(wài)夾式可選安裝(zhuang)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(hé)傳輸比
的匹配(pei)
(2) 插入使用工具(jù)測量管道上安(ān)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(ci)測量以求較高(gao)精度📞。
八：安裝傳(chuán)感器——調試信号(hao)——做防水——歸整好(hao)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(jì)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(zhi)雜質較多時，這(zhè)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(liàng)計輸送介質含(hán)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(you)其在北❄️方地區(qū)冬季較常見。解(jie)決辦法：對引壓(yā)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(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(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(shuai)減進行抑制。
