一(yī)、超聲波(bo)流量計(jì)
在流動(dòng)的流體(tǐ)中傳播(bō)時就載(zai)上流體(ti)流速的(de)信息⭐。因(yīn)🔱此通過(guò)接收到(dao)的超聲(sheng)波就可(kě)以檢測(ce)出流體(tǐ)的流速(su)，從而換(huan)算成流(liu)量。超聲(sheng)脈沖穿(chuān)過管道(dao)從一個(gè)傳感器(qi)到達另(ling)🙇♀️一個傳(chuan)感器，就(jiù)像一個(ge)渡船的(de)船夫在(zài)橫渡一(yī)條河。當(dang)氣體不(bu)流動時(shí)，聲脈沖(chong)以相同(tong)的速度(du)(聲速，C)在(zai)兩個方(fang)向上傳(chuan)播。如果(guǒ)管道中(zhong)的氣體(tǐ)有一定(ding)流速V(該(gāi)流速不(bu)等于零(líng))，則順着(zhe)流動方(fang)向的聲(sheng)脈沖會(huì)傳輸得(dé)快些，而(er)逆着流(liu)動🆚方向(xiang)的聲脈(mò)沖會傳(chuán)輸得慢(man)些。這樣(yàng)，順流傳(chuan)輸時間(jiān)tD會短些(xie)，而逆流(liu)🌈傳輸時(shí)間tU會長(zhǎng)些。這裏(lǐ)所說的(de)長些或(huò)短些都(dou)是與氣(qi)體不流(liu)動時的(de)傳輸時(shí)🌐間相比(bǐ)而言；根(gēn)🏃♀️據檢測(ce)的方式(shì)，可分爲(wei)傳播速(su)度差法(fa)⚽、多普勒(le)法、波束(shu)偏移法(fa)、噪聲法(fa)及相關(guan)法等不(bu)同🌈類型(xing)的超聲(shēng)波流量(liang)計。起🎯聲(sheng)波流量(liang)💜計是近(jin)十幾年(nián)來随着(zhe)集成電(dian)路技術(shù)迅🌏速發(fa)展才開(kai)始應用(yòng)的一種(zhǒng)。
根據對(duì)信号檢(jiǎn)測的原(yuan)理，目前(qian)超聲波(bō)流量計(ji)大緻可(kě)分🔞傳播(bō)速度差(chà)法(包括(kuo)：直接時(shi)差法、時(shí)差法、相(xiàng)位差法(fǎ)、頻差法(fǎ))波🏃🏻♂️束偏(pian)移法、多(duo)普勒法(fǎ)、相關法(fǎ)、空間濾(lü)波法及(jí)噪聲法(fǎ)等類型(xíng)。其中以(yi)噪聲法(fa)原理及(jí)結構簡(jiǎn)單，便于(yú)測量和(he)攜帶，價(jia)格便宜(yí)但準确(què)度較低(di)，适于在(zai)流量測(cè)量準确(que)度要⚽求(qiu)不高的(de)場♉合使(shǐ)用。
由于(yú)直接時(shí)差法、時(shí)差法、頻(pin)差法和(he)相位差(chà)法的基(ji)本原理(li)✌️都是通(tōng)過測量(liang)超聲波(bō)脈沖順(shun)流和逆(ni)流傳報(bao)時速度(dù)之差來(lái)反映流(liu)體的流(liú)速的，故(gù)又統稱(chēng)爲傳播(bō)速度差(cha)法。其中(zhong)頻差法(fǎ)和時差(chà)法克服(fú)了聲速(sù)随流體(ti)溫度變(bian)化帶來(lai)的誤差(cha)🈲，準确度(dù)較高，所(suǒ)以被廣(guang)泛采用(yòng)。按照換(huàn)能器的(de)配置方(fāng)法不同(tong)，傳播速(sù)度📐差撥(bo)又分爲(wèi)：Z法(透過(guò)法)、V法(反(fǎn)射法)、X法(fa)(交叉法(fǎ))等。
波束(shu)偏移法(fǎ)是利用(yòng)超聲波(bō)束在流(liú)體中的(de)傳播方(fang)向随流(liu)體🌏流⚽速(sù)變化而(er)産生偏(piān)移來反(fǎn)映流體(tǐ)流速❗的(de)，低流速(su)時，靈敏(min)度很低(di)适用性(xìng)不大.
多(duō)普勒法(fa)是利用(yòng)聲學多(duō)普勒原(yuán)理，通過(guo)測量不(bú)均☁️勻⛷️流(liú)體中☎️散(san)🌈射體散(san)射的超(chao)聲波多(duo)普勒頻(pin)移來确(que)定流體(ti)流量的(de)，适用于(yú)含👉懸浮(fu)顆粒、氣(qi)泡等流(liu)體流量(liang)測量。
相(xiang)關法是(shì)利用相(xiàng)關技術(shu)測量流(liú)量，原理(lǐ)上，此法(fa)的測量(liàng)準确度(dù)與流體(tǐ)中的聲(sheng)速無關(guan)，因而與(yu)流體溫(wēn)🏒度，濃🔞度(du)等無關(guan)，因而測(ce)量準确(que)度高，适(shì)用範圍(wei)廣。但相(xiang)關器‼️價(jia)格貴，線(xian)路比較(jiào)複雜。在(zai)微處理(li)機普及(ji)應用後(hou)，這個缺(que)點可以(yi)克服。
噪(zào)聲法(聽(ting)音法)是(shi)利用管(guǎn)道内流(liú)體流動(dong)時産生(shēng)的噪♋聲(sheng)與流體(ti)的流速(sù)有關的(de)原理，通(tong)過檢測(cè)噪聲表(biǎo)示流速(su)或流量(liang)值。其😄方(fang)法簡單(dan)，設備價(jia)格便宜(yi)，但準确(què)度低。
以(yi)上幾種(zhǒng)方法各(gè)有特點(diǎn)，應根據(ju)被測流(liu)體性質(zhi).流速分(fèn)布🔞情況(kuang)、管路安(ān)裝地點(diǎn)以及對(dui)測量準(zhun)确度的(de)要求等(deng)因素進(jìn)行選擇(ze)。一般說(shuō)來由于(yu)工業生(sheng)産中工(gong)質的⭐溫(wēn)度常不(bu)能保持(chi)恒定，故(gù)多采用(yòng)頻差法(fǎ)及時差(chà)法。隻有(yǒu)在管徑(jing)很大時(shi)才采用(yòng)直接🔞時(shi)差法。對(duì)換能器(qì)安裝方(fāng)法的選(xuan)擇原則(zé)一般是(shi)：當流體(tǐ)沿管㊙️軸(zhou)平行流(liu)動時，選(xuan)用Z法；當(dang)流動🏃🏻♂️方(fang)向與管(guan)鈾不平(píng)行或管(guǎn)路安裝(zhuāng)地點✍️使(shi)換能器(qì)安裝間(jian)隔受到(dào)限制時(shí)，采用V法(fa)或X法。當(dang)流場分(fen)布不均(jun)勻而表(biao)前🔅直管(guǎn)段又💋較(jiao)短時，也(ye)可采用(yòng)多聲道(dao)(例如♊雙(shuang)聲道或(huò)四聲道(dao))來克服(fú)流速擾(rǎo)動帶來(lai)的流量(liàng)測量誤(wu)差。多🌏普(pu)勒法适(shì)💯于測量(liang)兩相流(liú)，可避免(mian)常⛱️規儀(yi)表由懸(xuan)浮粒或(huo)氣泡💔造(zao)成📐的堵(dǔ)塞、磨損(sǔn)、附着而(er)不能運(yùn)行的弊(bì)病，因而(ér)得以迅(xùn)速發展(zhan)。随着工(gōng)業的發(fā)展及節(jie)能工♍作(zuo)的開展(zhǎn)，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃(rán)料的輸(shu)送和🐆應(yīng)用以及(jí)燃料油(you)加水助(zhu)燃等節(jie)能方法(fǎ)的發展(zhan)，都爲多(duō)普勒超(chāo)聲波流(liu)🏃♂️量計應(yīng)用開辟(pì)廣闊前(qián)景。
二、構(gòu)成：
超聲(shēng)波流量(liàng)計
由超(chāo)聲波換(huan)能器、電(diàn)子線路(lu)及流量(liàng)顯示和(he)累積系(xì)統三部(bù)分組成(chéng)。超聲波(bō)流量計(ji)的電子(zi)線路包(bao)括發射(shè)、接收、信(xìn)号處理(li)和顯示(shì)電路。測(ce)得的瞬(shùn)時流量(liang)和累積(ji)流量值(zhí)用數字(zi)量或模(mó)拟量顯(xian)示。超聲(sheng)波發射(she)換能器(qì)将電能(néng)轉換爲(wei)超聲波(bō)✉️能量，并(bing)将其發(fā)射到🔞被(bei)測流體(tǐ)中，接收(shōu)器接收(shōu)🌂到的超(chao)聲波信(xìn)号，經電(dian)子⛷️線路(lu)放大并(bing)轉換爲(wèi)代表流(liu)量的電(dian)信号供(gòng)給顯示(shì)🤩和積算(suan)儀表進(jìn)行顯示(shì)和積算(suàn)。這樣就(jiù)實現了(le)流量的(de)檢測和(he)顯示。超(chao)聲🧑🏽🤝🧑🏻波流(liu)量計常(chang)用壓👉電(diàn)換能器(qi)。它利用(yong)壓電材(cai)料的壓(ya)電效應(ying)，采用适(shì)出的發(fā)射⛷️電路(lù)把電能(néng)加到發(fā)射⭐換能(neng)器💋的壓(ya)電元件(jiàn)上🏒，使其(qí)産生🈚超(chāo)聲波振(zhèn)勸。超聲(sheng)波以某(mou)一角度(du)射入流(liú)體中傳(chuán)播，然後(hou)由接收(shōu)換能器(qi)接收，并(bìng)經壓電(diàn)元件變(biàn)爲電能(neng)🔴，以便檢(jian)測。發射(she)換能器(qì)利用壓(ya)電✊元件(jiàn)的逆壓(yā)電效應(yīng)，而接收(shou)換能器(qi)則是利(li)用壓電(dian)效應。
三(san)、優點：超(chao)聲波流(liu)量計非(fei)接觸式(shì)儀表，适(shì)于測量(liàng)不易接(jiē)觸和觀(guān)察的流(liú)體以及(jí)大管徑(jing)流量。它(tā)與水位(wei)🆚計聯動(dong)可進行(háng)敞開水(shui)流的流(liú)量測量(liang)。使用超(chāo)聲波流(liú)量計，不(bu)用在流(liu)體中安(an)裝測量(liàng)元件，故(gu)不會改(gai)變流體(ti)的流動(dòng)狀态，不(bú)産生附(fù)加阻力(lì)，儀表的(de)安裝及(ji)📐檢修均(jun1)可不影(yǐng)響生産(chǎn)管線運(yùn)行因而(er)是一種(zhǒng)理想的(de)節能型(xíng)流量❓計(jì)。多普勒(le)法超聲(sheng)波流量(liàng)計可🤟測(cè)雙相介(jie)質的流(liú)量，故可(kě)用于🐆下(xia)水道及(ji)排污水(shui)等髒污(wu)流的測(ce)量。在發(fā)電廠中(zhong)，用便攜(xié)式超聲(shēng)⛹🏻♀️波🏃♀️流量(liàng)計測量(liàng)水輪機(ji)進水量(liàng)、汽輪機(jī)循環🎯水(shuǐ)量等大(dà)管徑流(liu)量，比過(guò)去的皮(pi)脫管流(liú)速計方(fang)便得多(duo)。超聲被(bei)流量汁(zhī)也可用(yong)于氣體(tǐ)測量。管(guan)徑的适(shì)用範圍(wéi)從2cm到5m，從(cong)幾米寬(kuān)的👅明渠(qú)、暗渠到(dào)500m寬的河(he)流都可(ke)适用。
四(si)、缺點：主(zhǔ)要是可(ke)測流體(tǐ)的溫度(dù)範圍受(shou)超聲波(bō)換🌂能鋁(lü)及換能(néng)器與管(guan)道之間(jian)的耦合(he)材料耐(nai)溫程度(dù)的限制(zhì)，以及高(gāo)溫下被(bei)測流體(ti)傳聲速(sù)度的原(yuán)始數據(jù)不全。目(mù)前我🚶♀️國(guó)隻能用(yòng)于測量(liang)200℃以下的(de)流體。另(ling)外⭕，超聲(shēng)波流量(liàng)計的測(ce)量線路(lù)比一般(ban)流量計(ji)複雜。這(zhè)是因爲(wei)，一般工(gōng)業計量(liàng)中🈚液體(ti)的流速(sù)常常是(shi)每秒幾(ji)米，而聲(sheng)波⚽在液(ye)體中的(de)傳播速(sù)度約爲(wèi)1500m/s左右，被(bèi)測流體(ti)流速(流(liú)量)變化(huà)帶給聲(shēng)速的變(biàn)化量zui大(da)也是10-3數(shù)量級.若(ruò)要求測(cè)量流速(sù)的準确(que)度爲1%，則(zé)對聲速(sù)的測量(liang)準确度(dù)需爲10-5～10-6數(shù)量級，因(yin)此必🔅須(xu)有完善(shan)的測量(liang)線🐅路才(cái)能實現(xian)，這也正(zheng)是超聲(shēng)波流量(liàng)計隻有(you)在集成(cheng)電路技(ji)術迅速(su)發展的(de)前題下(xià)才能得(dé)到實際(jì)應用🆚的(de)原因。
五(wu)、超聲波(bō)流量計(ji)安裝步(bù)驟
安裝(zhuāng)超流可(ke)按照以(yi)下步驟(zhou)操作：
一(yī)：觀察安(an)裝現場(chang)管道是(shì)否滿足(zú)直管段(duàn)*D後5D以及(ji)離泵30D的(de)距離。(D爲(wèi)管道内(nei)直徑)
二(èr)：确認管(guan)道内流(liú)體介質(zhi)以及是(shi)否滿管(guǎn)。
三：确認(ren)管道材(cai)質以及(jí)壁厚(充(chong)分考慮(lü)到管道(dao)内壁結(jie)垢厚🥰度(du))
四：确認(rèn)管道使(shǐ)用年限(xian)，在使用(yòng)10左右的(de)管道，即(ji)使是碳(tàn)鋼材質(zhì)，也采用(yòng)插入式(shi)安裝。
五(wu)：前四步(bù)驟完成(chéng)後可确(que)認使用(yong)何種傳(chuán)感器安(ān)裝
六：開(kāi)始向表(biǎo)體輸入(ru)參數以(yi)确定安(an)裝距離(lí)。
七：非常(chang)重要：精(jing)确測量(liàng)出安裝(zhuang)距離。
(1) 外(wài)夾式可(kě)選安裝(zhuāng)傳感器(qi)大概距(jù)離，然後(hòu)不斷調(diào)試❄️活動(dong)✌️傳感器(qì)以達到(dao)信号和(hé)傳輸比(bi)
的匹配(pèi)
(2) 插入使(shǐ)用工具(jù)測量管(guan)道上安(an)裝點距(jù)離，這個(ge)距離很(hen)重❗要♌，它(tā)直接影(yǐng)響表的(de)
實際測(ce)量精度(dù)，所以進(jin)行多次(cì)測量以(yi)求較高(gāo)精度。
八(bā)：安裝傳(chuán)感器——調(diào)試信号(hao)——做防水(shui)——歸整好(hǎo)信号電(diàn)纜——清♈理(lǐ)現場線(xiàn)㊙️頭等廢(fèi)棄物 ——安(ān)裝結束(shu)——驗收簽(qiān)字
六、超(chao)聲波流(liú)量計使(shǐ)用中常(chang)見問題(ti)：
1、 超聲波(bō)流量計(jì)探頭使(shi)用一段(duàn)時間，會(hui)出現不(bu)定期的(de)報警。尤(yóu)其是輸(shū)送介質(zhi)雜質較(jiào)多時，這(zhè)種問題(ti)會較常(chang)見。解決(jué)辦⭕法：定(ding)期清理(lǐ)探頭(建(jian)議一年(nian)清理一(yi)次)。
2、 超聲(sheng)波流量(liang)計輸送(sòng)介質含(han)有水等(děng)液體雜(zá)質時，流(liu)💋量♍計引(yǐn)壓管容(rong)易産生(sheng)積液，氣(qì)溫較低(dī)時會出(chu)現引壓(ya)管凍堵(dǔ)現象，尤(you)其在北(bei)方地區(qū)冬季較(jiao)常見。解(jiě)決辦法(fǎ)：對引壓(yā)管進行(hang)吹掃或(huo)加電伴(bàn)熱
超聲(shēng)波在傳(chuan)播過程(chéng)中，由于(yu)受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙(ài)或吸🤞收(shou)，其強度(dù)會産生(shēng)衰減。不(bu)論是超(chao)聲波流(liu)量計還(hái)⭕是超聲(sheng)波物位(wei)計，對所(suǒ)接受的(de)聲波強(qiáng)度都有(yǒu)一定要(yao)求，所以(yi)都要對(duì)各種衰(shuai)減進行(háng)抑制。
