一(yi)、超聲波流量計(ji)
在流動的流體(tǐ)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(shēng)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(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(dù)(聲速，C)在兩個方(fāng)向上傳播。如果(guo)管道中的氣體(ti)有一定流速V(該(gāi)流速不等于零(ling))，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(xiàng)的聲脈沖💋會傳(chuán)輸得慢些。這樣(yang)，順流傳輸時間(jian)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(liú)動時的☂️傳輸時(shí)⭐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(guan)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(nián)來随着♋集成電(dian)路技術迅速發(fa)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(bo)流量計大緻🈲可(kě)分傳♉播⚽速度差(cha)法(包括：直接時(shi)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(xíng)。其中以🧡噪聲法(fa)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(dī)，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(shí)差法、時差法、頻(pín)差法和相位差(cha)法的基⭐本原🐕理(lǐ)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(liu)速的，故又統稱(cheng)爲傳播速度差(chà)法。其中頻差法(fǎ)和時差法克服(fu)了聲速随流體(tǐ)溫🆚度變化帶來(lai)的誤差，準确度(du)較高，所以被廣(guang)泛采用。按照換(huàn)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(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(xing)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(liu)體中散射體散(sàn)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(xiang)關法是利用相(xiang)關技術測量流(liu)量，原理上，此法(fǎ)的👣測量準👣确度(du)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(xiàng)關器價格貴，線(xian)路比較複雜🍉。在(zai)微處理機普及(ji)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(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(jià)格便宜，但準确(que)度低。
以上幾種(zhǒng)方法各有特點(dian)，應根據被測流(liu)體性質.流速📐分(fèn)🌈布情況、管路安(an)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(shuō)來由于工業生(sheng)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(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(guan)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(jun)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(lai)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(huò)氣泡🐆造成的堵(du)塞、磨損、附着而(ér)不能運行的弊(bi)病，因而得以迅(xun)速發❗展。随着工(gōng)業的發展及節(jie)能工👅作的開展(zhan)🐇，煤油混合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃料的輸(shū)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(duo)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(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(bu)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(li)和顯示電路。測(ce)得的瞬時流量(liàng)和累積流量值(zhi)用數字量或模(mó)拟量顯示。超聲(shēng)波發射換能器(qì)将電能轉換爲(wei)超聲波能量，并(bìng)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(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(cháng)用壓電🈲換能器(qì)。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(neng)加到發射換能(néng)器的壓電元件(jiàn)上，使其産生超(chao)聲波振勸🧡。超聲(shēng)波以某一角度(dù)射入流體中傳(chuan)播，然後💔由接收(shōu)換能器接收💃，并(bing)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(ying)，而接收換能器(qi)則是利用壓電(dian)效應。
三、優點：超(chao)聲波流量計非(fēi)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(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(chao)聲波流量計，不(bú)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(yǐng)響生産管線運(yun)行因而是一種(zhong)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(jiè)質的流量，故可(ke)用于下水道及(jí)排污水等髒污(wū)流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜(xié)式超聲⭐波流量(liàng)計測量水輪機(ji)💃🏻進水量、汽輪機(jī)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(duo)。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(cong)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(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(jiān)的耦合材料耐(nài)溫程度的限🛀制(zhì)，以及高😍溫下被(bei)測流體傳聲速(sù)度的原始數據(ju)不全。目前我國(guó)隻能用于測量(liang)200℃以下的流體。另(lìng)外，超聲波流量(liàng)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(su)常常是每秒幾(jǐ)米，而聲波在液(yè)體中的傳播速(sù)度約爲1500m/s左右，被(bei)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(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(xu)有完善的測量(liàng)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(de)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(ke)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(guǎn)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(dù))
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(zhì)，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(kāi)始向表體輸入(ru)參數以确定安(an)裝距離。
七：非常(chang)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(ju)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(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(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(fèi)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(jì)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(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(liàng)計輸送介質含(hán)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(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(yā)管進行吹掃或(huò)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(zhì)的阻🍉礙或吸🌈收(shōu)，其強度會産生(sheng)衰減。不論是超(chāo)聲波✨流量計還(hai)是超🥵聲波物位(wei)計，對所接受的(de)聲波強度都有(yǒu)一㊙️定要求，所以(yi)都要對各❗種衰(shuai)減進行抑制。
