一(yī)、超聲波流(liú)量計
在流(liú)動的流體(tǐ)中傳播時(shi)就載上流(liu)體流速的(de)信息。因此(cǐ)通過接收(shou)到的超聲(sheng)波就可以(yi)檢測出流(liu)體的♉流速(su)，從而換算(suan)成流‼️量。超(chao)聲脈沖穿(chuan)過管道從(cóng)一個傳感(gan)器❗到達另(lìng)🐆一個傳感(gǎn)器，就🐉像一(yi)個渡船的(de)船夫🔞在橫(heng)渡一條河(hé)。當氣體不(bú)流動❓時，聲(sheng)脈沖🌈以相(xiang)同的速度(dù)(聲速，C)在兩(liang)個方向上(shang)傳播。如果(guǒ)管道中的(de)氣體⚽有一(yi)定流速V(該(gāi)流速不等(deng)于零)，則順(shun)着流動方(fang)向的聲脈(mò)沖會傳輸(shū)得☔快些，而(er)逆着流動(dòng)方向的聲(sheng)脈沖💋會傳(chuán)輸得慢些(xie)。這樣，順流(liú)傳輸時間(jiān)tD會短🆚些，而(ér)逆流傳輸(shu)時間tU會長(zhǎng)些。這裏所(suǒ)說的長些(xiē)或短些都(dōu)⛷️是與氣體(tǐ)不流動時(shí)的📧傳輸時(shi)間相比而(er)言；根據檢(jian)測的㊙️方式(shì)，可分爲傳(chuán)播速度差(chà)法、多普勒(lè)法、波束偏(piān)移法、噪聲(sheng)法及相關(guān)法等不同(tóng)類型的超(chao)聲波流量(liàng)計。起聲波(bo)流量計是(shì)近十幾年(nian)來随着集(jí)成⛹🏻♀️電🚩路技(jì)術迅速發(fa)展才開始(shǐ)應用的一(yi)種。
根據對(duì)信号檢測(cè)的原理，目(mu)前超聲波(bō)流量計大(dà)緻可分👨❤️👨傳(chuan)🙇♀️播速度差(chà)法(包括：直(zhi)接時差法(fǎ)、時差法、相(xiàng)位差法🌈、頻(pin)差🚶法)波🔱束(shù)偏移法、多(duo)普勒法、相(xiàng)關法、空間(jian)濾波法及(jí)噪聲法等(deng)類型。其中(zhōng)以🌐噪聲法(fǎ)原理及結(jié)構簡單，便(biàn)于測量和(he)攜帶，價格(ge)便宜但準(zhun)确度較低(di)，适于在流(liú)量測量準(zhun)确度要🏃🏻♂️求(qiu)不高的場(chang)合使用。
由(yóu)于直接時(shi)差法、時差(chà)法、頻差法(fǎ)和相位差(cha)法的基本(ben)原理都是(shi)🆚通過測量(liang)超聲波脈(mò)沖順流和(hé)逆流傳報(bao)時速度✍️之(zhī)差來反映(ying)流🈚體的流(liu)速的，故又(you)統稱爲🏃🏻♂️傳(chuán)播速度差(chà)法。其中頻(pin)差法和🏃🏻時(shí)差法克服(fu)了聲速随(suí)流體溫度(du)變化帶來(lai)的誤差，準(zhun)确度較高(gao)，所以被廣(guǎng)泛采用。按(àn)照換能器(qì)的🐪配置方(fang)法不同，傳(chuán)播速度差(chà)撥又分爲(wèi)💜：Z法(透過法(fǎ))、V法(反射法(fa))、X法(交叉法(fa))等。
波束偏(pian)移法是利(li)用超聲波(bō)束在流體(tǐ)中的傳播(bo)方向🔞随流(liú)體流㊙️速變(biàn)化而産生(sheng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)速的，低流(liú)速時，靈敏(mǐn)度♊很低适(shì)用性不大(da).
多普勒法(fǎ)是利用聲(sheng)學多普勒(le)原理，通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhong)散射體散(san)射的超聲(shēng)波多普勒(le)頻移來确(que)定流體流(liu)量的，适用(yong)于含懸浮(fú)顆粒、氣泡(pào)等流體流(liu)量測量。
相(xiàng)關法是利(li)用相關技(ji)術測量流(liú)量，原理上(shàng)，此法的🌏測(cè)⁉️量準㊙️确度(du)與流體中(zhōng)的聲速無(wú)關，因而與(yǔ)流體溫度(du)，濃💰度等無(wú)關，因而🔞測(ce)量💜準确度(dù)高，适用範(fàn)圍廣。但相(xiàng)關器價格(ge)貴🔞，線路比(bi)較複雜。在(zai)微處理機(jī)普及應用(yong)後，這個缺(que)點可以克(ke)服。
噪聲法(fa)(聽音法)是(shi)利用管道(dao)内流體流(liu)動時産生(sheng)的噪聲與(yu)流體的流(liu)速有關的(de)原理，通過(guo)檢測噪聲(sheng)表示流速(sù)或流量值(zhi)。其方法簡(jian)單，設備價(jià)格便宜，但(dan)準确度低(di)。
以上幾種(zhǒng)方法各有(yǒu)特點，應根(gēn)據被測流(liu)體性質.流(liú)速分💞布情(qing)況、管路安(ān)裝地點以(yi)及對測量(liàng)準确度的(de)要求☎️等因(yīn)素進行選(xuǎn)擇。一般說(shuo)來由于工(gong)業生産中(zhōng)工質的溫(wēn)度常不能(neng)保持恒定(ding)，故多采用(yong)頻差法及(jí)🈲時差法。隻(zhī)有在管徑(jìng)很大時才(cái)🐅采用直接(jie)時差法。對(dui)🙇🏻換能器安(an)裝方法的(de)選擇原則(ze)一般是：當(dang)流體沿管(guǎn)軸平行流(liu)動時，選用(yòng)Z法；當流動(dong)👨❤️👨方向與管(guan)鈾不平行(hang)或管路安(ān)☀️裝地點使(shǐ)換能器安(an)裝間🔅隔受(shòu)到限制時(shí)，采用V法或(huò)X法。當流場(chang)😍分布不均(jun1)勻而表前(qian)直管段又(you)較短時，也(yě)可采用多(duō)聲道(例如(ru)雙聲道或(huò)四聲道)來(lái)克服流速(su)擾動帶來(lái)的流量測(ce)量誤差。多(duo)普勒法适(shi)于測量兩(liǎng)相🐇流，可避(bi)免常規儀(yí)表由懸浮(fú)粒或氣泡(pao)㊙️造成的堵(dǔ)塞、磨損、附(fu)着而不能(néng)運💋行的弊(bi)病，因而得(de)以迅速發(fā)🔅展。随着工(gong)業的發展(zhan)及節能工(gōng)作的開展(zhǎn)，煤油混合(he)(COM)、煤水👅泥合(hé)(CWM)燃料的輸(shū)送和應用(yòng)以及燃料(liào)油加水助(zhu)燃等節能(neng)方法的發(fā)展，都爲多(duo)普勒超聲(sheng)波流量計(ji)應用開辟(pi)廣闊前景(jǐng)。
二、構成：
超(chao)聲波流量(liang)計
由超聲(sheng)波換能器(qi)、電子線路(lù)及流量顯(xian)示和累積(jī)系統三部(bu)分組成。超(chao)聲波流量(liang)計的電子(zǐ)線路包括(kuò)發🏃🏻射、接收(shōu)、信号處理(lǐ)和顯示電(diàn)路。測得的(de)瞬時流量(liang)和累積流(liu)量值用數(shù)字量🔞或模(mó)拟⭐量顯示(shi)👉。超聲波發(fa)射換能器(qi)将電能轉(zhuan)換🎯爲超聲(sheng)波能量，并(bìng)将其發射(shè)到被測流(liú)體中，接收(shōu)器接收到(dào)的超聲波(bo)信号，經電(dian)子線路放(fàng)大并轉換(huan)爲代表流(liú)量的電信(xin)号供給🙇🏻顯(xiǎn)示💜和積算(suan)儀🌈表進行(háng)顯示和積(jī)算。這樣就(jiù)實現了流(liú)量的🧑🏽🤝🧑🏻檢測(cè)和顯示。超(chāo)聲🧑🏾🤝🧑🏼波流量(liang)計常用壓(ya)🤩電換能器(qi)。它利用壓(yā)電材料的(de)壓電😄效應(yīng)，采用适出(chū)的發射電(dian)路把電能(néng)加到發射(she)🏃換能器的(de)壓電元件(jiàn)上，使其産(chan)生超聲波(bo)振勸。超聲(shēng)波以某一(yi)角度射入(rù)流體中傳(chuán)播，然後㊙️由(you)接收換能(neng)器接收，并(bìng)經壓電元(yuán)件變爲電(dian)能，以便檢(jian)測。發射換(huàn)能器利用(yòng)壓電元件(jian)🍉的🏃♀️逆壓電(dian)效應，而接(jie)收換能器(qi)則是利用(yòng)壓電效應(yīng)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liàng)計非接觸(chù)式儀表，适(shi)于測量不(bú)✍️易接觸和(he)觀察的流(liu)體以及大(dà)管徑流量(liang)。它與水位(wei)計聯動可(kě)進行敞開(kai)水流的流(liu)量測量。使(shi)用超聲波(bō)❓流量計，不(bú)用在流體(tǐ)中🔞安裝測(cè)量元件，故(gu)不會改變(biàn)流體的流(liu)動狀态，不(bú)産生附加(jiā)阻力，儀表(biǎo)的安裝及(jí)檢修均可(ke)不影響生(shēng)産管💔線運(yùn)行因而是(shì)一種理想(xiǎng)的節能型(xing)流量計。多(duō)普勒法超(chāo)🚶聲波流量(liang)計可測雙(shuāng)相介質的(de)流量，故可(ke)用于下水(shuǐ)道及排污(wū)水等髒污(wu)流的測量(liang)。在發電廠(chǎng)中，用便攜(xie)式超聲波(bō)流量計測(ce)量水輪機(ji)進水量、汽(qi)輪機循環(huán)水量等大(da)管徑流量(liang)⛱️，比過去的(de)皮脫管🌏流(liu)速計💁方便(bian)得多。超聲(shēng)被流量汁(zhi)🌈也可用于(yú)氣體測量(liang)。管徑的适(shi)用範圍從(cong)2cm到5m，從幾米(mi)寬的明渠(qu)、暗渠到500m寬(kuan)的河😘流都(dou)可适用。
四(si)、缺點：主要(yao)是可測流(liú)體的溫度(du)範圍受超(chao)聲波換♻️能(néng)🔴鋁及✏️換能(neng)🈲器與管道(dao)之間的耦(ou)合材料耐(nài)溫程度的(de)限制，以❤️及(jí)高溫下被(bèi)測流體傳(chuán)聲速度的(de)原始數據(ju)不全。目前(qian)我國隻能(néng)用于測量(liàng)200℃以下的流(liú)體。另外，超(chao)聲波流量(liàng)計的測量(liàng)線路比一(yī)般流量🚶♀️計(ji)複雜。這是(shi)因爲，一般(ban)工業計量(liàng)中✔️液體的(de)流速常常(chang)是每秒幾(jǐ)米，而聲波(bō)在❌液體中(zhong)的傳播🚩速(su)度約爲1500m/s左(zuǒ)右，被測流(liú)體流速(流(liú)量)變化帶(dài)給聲速的(de)變化量zui大(da)也是10-3數量(liàng)級.若要求(qiú)測量流🚩速(su)的準确度(du)爲1%，則對聲(sheng)速的測量(liang)準确度需(xū)爲10-5～10-6數量級(ji)，因此必須(xū)有完善的(de)測量線👈路(lu)才能實現(xiàn)，這也正是(shì)超聲波流(liu)量計隻🈲有(you)在集成電(diàn)路技術迅(xun)速發展的(de)前題下才(cai)能得到實(shi)際應用💛的(de)原㊙️因。
五、超(chao)聲波流量(liang)計安裝步(bù)驟
安裝超(chāo)流可按照(zhao)以下步驟(zhou)操作：
一：觀(guān)察安裝現(xian)場管道是(shì)否滿足直(zhí)管段*D後5D以(yǐ)及離泵🏃🏻30D的(de)距離。(D爲管(guan)道内直徑(jing))
二：确認管(guan)道内流體(ti)介質以及(ji)是否滿管(guan)。
三：确認管(guan)道材質以(yi)及壁厚(充(chong)分考慮到(dào)管道内壁(bì)結📐垢厚度(du)⛱️)
四：确認管(guǎn)道使用年(nian)限，在使用(yong)10左右的管(guan)道，即使是(shi)碳鋼材質(zhi)，也采用插(cha)入式安裝(zhuāng)。
五：前四步(bu)驟完成後(hou)可确認使(shi)用何種傳(chuán)感器安裝(zhuāng)
六：開始向(xiàng)表體輸入(ru)參數以确(que)定安裝距(jù)離。
七：非常(chang)重要：精确(que)測量出安(an)裝距離。
(1) 外(wài)夾式可選(xuan)安裝傳感(gan)器大概距(jù)離，然後不(bú)斷調試活(huo)動☁️傳感器(qi)以達到信(xìn)号和傳輸(shu)比
的匹配(pei)
(2) 插入使用(yong)工具測量(liàng)管道上安(an)裝點距離(lí)，這個距離(lí)🏃🏻很重要，它(ta)直接影響(xiang)表的
實際(jì)測量精度(du)，所以進行(háng)多次測量(liàng)以求較高(gao)精度。
八：安(ān)裝傳感器(qì)——調試信号(hào)——做防水——歸(gui)整好信号(hao)電纜——清😍理(lǐ)現場線頭(tou)等廢棄物(wù) ——安裝結束(shu)——驗收簽字(zi)
六、超聲波(bō)流量計使(shi)用中常見(jiàn)問題：
1、 超聲(sheng)波流量計(jì)探頭使用(yòng)一段時間(jiān)，會出現不(bú)定期的報(bào)警。尤🔅其是(shi)輸送介質(zhì)雜質較多(duo)時，這種問(wen)題會較常(cháng)✍️見。解決辦(ban)🧡法：定期清(qīng)理探頭(建(jian)議一年清(qīng)理一次)。
2、 超(chāo)聲波流量(liàng)計輸送介(jie)質含有水(shui)等液體雜(zá)質時，流量(liang)計引壓✍️管(guǎn)容易産生(sheng)積液，氣溫(wēn)較低時會(huì)出現引壓(ya)管凍堵現(xiàn)象，尤其在(zai)北方地區(qu)冬季較常(cháng)見。解決辦(bàn)法：對引壓(ya)管🈲進行吹(chui)掃或加電(diàn)伴熱
超聲(shēng)波在傳播(bō)過程中，由(you)于受介質(zhi)和介質中(zhong)雜質的阻(zǔ)🈚礙💋或吸收(shou)，其強度會(huì)産生衰減(jian)。不論是超(chao)聲波流量(liàng)計還🐕是超(chao)聲波物位(wei)計，對所接(jie)受的聲波(bo)強度都有(yǒu)一定要求(qiú)，所以都要(yao)對各種衰(shuāi)減進行抑(yi)制。
