一(yi)、超聲波流量計(ji)
在流動的流體(ti)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(sheng)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(ling)一個傳感器，就(jiù)像一個渡船的(de)船夫🈲在橫渡一(yī)條河。當氣體不(bú)流動❤️時，聲脈沖(chong)以相同的✌️速度(dù)(聲速，C)在兩個方(fang)向上🔅傳播。如果(guo)管道中的氣體(tǐ)🏃🏻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(huì)傳輸得快些，而(er)🐪逆着流動💯方向(xiàng)的聲脈沖🚩會傳(chuan)輸得慢些。這樣(yàng)💃🏻，順流傳輸時間(jian)tD會短🔴些，而逆流(liú)傳輸時間❤️tU會長(zhang)些。這裏所說的(de)長些或短些都(dōu)是與氣體不流(liu)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(sù)度差法、多普勒(le)法、波束偏移法(fa)、噪聲法及相關(guān)法等不同類型(xíng)的超聲波流量(liàng)計。起聲波流量(liang)計是近十幾年(nian)來随着集成電(dian)路技術迅速發(fa)展才開始應用(yong)的一種。
根據對(duì)信号檢測的原(yuán)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(fǎ)、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(jiǎn)單，便于測量和(hé)攜帶，價格便宜(yi)但準确度較低(di)，适于在流量測(ce)👄量準确度要求(qiú)不高的場合使(shi)用。
由于直接時(shi)差法、時差法、頻(pin)差法和相位差(chà)法的基本原理(li)都是通過測量(liang)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(fú)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(guǎng)泛采用。按照換(huàn)能器的配置方(fang)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(fǎ)是利用超聲波(bō)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(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(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(xiàng)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(xiang)關器價格貴，線(xiàn)路比🌈較複雜🙇♀️。在(zai)微處理機普及(jí)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(liú)體流動時産生(shēng)的噪聲與流體(ti)的流速有關的(de)原理，通過檢測(cè)噪聲表💜示流速(sù)或流量值。其方(fāng)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(fen)布情況、管路安(ān)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(chà)法。隻有在管徑(jing)🌈很大時才📱采用(yong)直接時差法。對(duì)☀️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(shi)換能器安裝間(jiān)⭕隔受到限制時(shí)📧，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(yě)可采用多聲道(dao)(例如雙聲道或(huò)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(liú)，可避免常規❓儀(yi)表由懸浮粒或(huò)氣泡造成的堵(dǔ)塞、磨損、附着而(ér)📱不能運行的弊(bi)病，因而得❄️以迅(xùn)速發🏃展。随着工(gong)業的發展及節(jie)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(zhù)燃等節能方法(fa)的發展，都爲多(duo)普勒超聲波流(liu)量計應用開辟(pì)廣闊前景。
二、構(gou)成：
超聲波流量(liang)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(bu)分組成。超聲波(bo)流量計的電子(zǐ)線路包括發射(she)、接收、信号處理(li)和顯示電路。測(cè)得的瞬時流量(liang)和累積流量值(zhí)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(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(diàn)子✊線路放大并(bing)轉😍換爲代表流(liú)量🚶♀️的電信号供(gong)給顯示⛱️和積算(suan)儀表進行✍️顯示(shì)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(cháng)用壓電換能器(qì)。它✏️利用壓電材(cai)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(néng)器的壓電元件(jiàn)上，使其産生超(chāo)聲波振勸。超聲(sheng)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(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(dian)效應。
三、優點：超(chāo)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(jìng)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(ti)的流動狀态，不(bu)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(yùn)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(liang)計可測雙相介(jiè)質的♍流量，故❄️可(ke)用于下水道及(ji)排污水等髒污(wū)流的測量。在發(fa)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(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(duo)。超聲被流量汁(zhi)也可用于氣體(ti)測量。管徑的适(shi)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(si)、缺點：主要是可(ke)測流體的溫度(dù)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(nai)溫程度的限制(zhì)，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(liàng)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(jǐ)米，而聲波在液(ye)體中的傳播速(sù)度約爲1500m/s左右，被(bei)測流體流速👨❤️👨(流(liu)量)變化帶給💃🏻聲(sheng)速的變化量zui大(dà)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(shu)量級，因此必須(xū)有完善的測量(liàng)線路才能實現(xiàn)，這也正是超聲(shēng)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(bo)流量計安裝步(bu)驟
安裝超流可(kě)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(nei)直徑)
二：确認管(guan)道内流體介質(zhì)以及是否滿管(guan)。
三：确認管道材(cái)質以及壁厚(充(chōng)分考慮到管道(dao)内壁結垢厚度(du))
四：确認管道使(shi)用年限，在使用(yòng)10左右的管道，即(jí)使是碳鋼材質(zhi)，也采用插入式(shì)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(ān)裝距離。
七：非常(chang)重要：精确測量(liang)出安裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選安裝(zhuang)傳感器大概距(ju)離，然後不斷調(diao)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(du)，所以進行多次(ci)測量以求較高(gāo)精度⭐。
八：安裝傳(chuan)感器——調試信号(hào)——做防水——歸整好(hao)信号電纜——清📱理(lǐ)現場線頭等廢(fei)棄物 ——安裝結束(shù)——驗收簽字
六、超(chao)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(duàn)時間，會出現不(bú)定期的報警。尤(yóu)其🛀是輸送介質(zhì)雜質較多時，這(zhe)種問題會較常(cháng)見。解決辦法：定(ding)期清理探頭(建(jian)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(za)質時，流量計引(yin)壓管容易産生(shēng)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(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(zhi)和介質中雜質(zhi)的阻礙或吸收(shou)，其強度會産生(shēng)衰減。不論是超(chao)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(yǐ)都要對各🆚種衰(shuāi)減進行抑制。
