一(yī)、超聲波流量(liàng)計
在流動的(de)流體中傳播(bō)時就載上流(liu)體流速的信(xin)息。因此通♈過(guo)接收到的超(chāo)聲波就可以(yǐ)檢測出流體(tǐ)的流速👨❤️👨，從而(ér)換算成流量(liang)。超🔞聲脈沖穿(chuān)過管道從一(yi)個傳感器💋到(dào)達另一個傳(chuan)⛹🏻♀️感器，就像一(yi)個渡船的船(chuán)夫在橫渡一(yi)條河。當氣🏃♂️體(ti)不流動時，聲(sheng)脈沖以相同(tóng)的♊速度(聲速(su)，C)在兩個方向(xiàng)上傳播。如果(guǒ)管道中的氣(qì)體🔞有一定流(liú)速V(該流速不(bu)等于零)，則順(shùn)着流動方向(xiàng)的聲脈沖會(huì)傳輸得快些(xiē)，而逆着流動(dòng)方向的聲脈(mo)沖會傳輸得(dé)慢些。這樣，順(shun)流傳輸時間(jian)tD會短些，而逆(ni)流傳輸時間(jiān)tU會長些。這裏(lǐ)所說的長些(xiē)或短些都是(shì)與氣體不流(liu)動時的傳輸(shu)時間相比而(ér)言；根據檢測(ce)的方式，可分(fèn)爲傳播速度(du)差法、多普勒(lè)法、波束偏移(yi)法、噪聲法及(jí)相關法等不(bú)同類型的🌈超(chao)聲波流量計(jì)。起聲波流量(liang)⛷️計是近十幾(ji)年來随着集(ji)成電路技術(shu)迅速發展才(cai)開始應用的(de)一種。
根據對(dui)信号檢測的(de)原理，目前超(chao)聲波流量計(ji)大緻可分傳(chuan)播速🏃🏻♂️度差法(fǎ)(包括：直接時(shi)差法、時差法(fa)、相位差法、頻(pín)差法)波束偏(pian)移法、多普勒(le)法、相關法、空(kong)間濾波法及(ji)噪聲法等類(lei)型🌈。其中以噪(zào)聲法原理及(jí)結構簡單，便(bian)于✉️測量和攜(xié)帶，價格便宜(yi)但準确🙇♀️度較(jiao)低，适于在流(liú)量測量準确(que)度要求不高(gāo)的場合使用(yong)。
由于直接時(shi)差法、時差法(fǎ)、頻差法和相(xiàng)位差法的基(ji)本原理都是(shì)通過測量超(chāo)聲波脈沖順(shun)流和逆流傳(chuan)報時速度之(zhi)差來反映流(liu)體的流速的(de)，故又統稱爲(wei)傳播速度差(cha)法。其中頻差(cha)法和時差法(fǎ)克服了聲速(su)随流體溫度(dù)變化帶🚶♀️來的(de)誤差，準确度(du)較高，所以被(bei)⭐廣泛采用。按(àn)👄照換能器的(de)配置方法不(bú)同，傳播速度(dù)😍差撥又分爲(wèi)：Z法(透過法)、V法(fǎ)(反射法)、X法(交(jiāo)叉法)等。
波束(shu)偏移法是利(lì)用超聲波束(shù)在流體中的(de)傳播方向随(sui)流體流☀️速變(bian)化而産生偏(piān)移來反映流(liú)體流速的，低(di)流速時，靈敏(mǐn)度👌很低适用(yòng)性不大.
多普(pu)勒法是利用(yòng)聲學多普勒(le)原理，通過測(ce)量不均勻流(liú)🚶體中✉️散💰射體(ti)散射的超聲(sheng)波多普勒頻(pín)移來确定流(liú)體流👌量的，适(shi)用于含💋懸浮(fú)顆粒、氣泡等(deng)流體流量測(ce)量🧑🏾🤝🧑🏼。
相關法是(shì)利用相關技(jì)術測量流量(liang)，原理上，此法(fǎ)的💁測量準确(què)✨度與流體中(zhong)的聲速無關(guan)，因而與流體(ti)溫度，濃❤️度等(děng)無關，因而測(ce)量準确度高(gao)，适用範圍廣(guang)。但相關器🔴價(jià)格貴🔅，線路比(bi)🐇較複雜。在微(wēi)處理機普及(ji)應用後，這個(gè)缺點可以克(ke)服。
噪聲法(聽(ting)音法)是利用(yong)管道内流體(tǐ)流動時産生(shēng)的噪聲與流(liu)體的流速有(you)關的原理，通(tong)過檢測噪聲(sheng)表示流🔞速或(huo)流量值。其方(fāng)法簡單，設備(bèi)價格便宜，但(dàn)準确度低。
以(yǐ)上幾種方法(fa)各有特點，應(ying)根據被測流(liú)體性質.流速(sù)分布情況、管(guǎn)路安裝地點(dian)以及對測量(liàng)準确度的要(yao)求🚶等因素進(jin)行選擇。一💛般(bān)說來由于工(gōng)業生産中工(gōng)質的🌈溫度常(cháng)不能保🌈持恒(héng)定，故多采用(yòng)頻差法及時(shi)差法。隻有在(zai)管徑很大時(shi)才采用直接(jiē)時差法。對換(huàn)能器安裝方(fāng)法的選擇原(yuan)則一般是：當(dang)流體沿管軸(zhou)平行流動時(shí)，選用Z法；當流(liú)動💚方向與管(guan)鈾不平行或(huò)管路安裝地(di)點使換能器(qi)安裝間☁️隔受(shou)到限制時💜，采(cai)用V法或X法。當(dāng)流場分布不(bú)均勻而表前(qian)直管段又較(jiao)短時，也🐅可采(cai)用多聲道(例(li)如雙聲道或(huo)四聲道)來🍉克(kè)服流速擾動(dòng)帶來的流量(liang)測量誤差。多(duō)普勒法适🚩于(yú)測量兩相流(liú)，可避免常規(gui)儀表由懸浮(fú)粒或氣泡⛱️造(zào)成的堵塞、磨(mo)損、附着而不(bu)能運行的弊(bì)病，因而得以(yi)迅速發🈚展。随(sui)着工業的發(fā)展及節能🍉工(gong)作的開展❗，煤(méi)油混合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃料的(de)輸送和應用(yong)以及燃🛀料✨油(yóu)加水助燃等(deng)節能方法的(de)發展，都爲多(duo)普勒超聲波(bo)流量計應用(yòng)開辟廣闊前(qián)景。
二、構成：
超(chāo)聲波流量計(jì)
由超聲波換(huan)能器、電子線(xiàn)路及流量顯(xian)示和累積系(xì)統三部分組(zǔ)成。超聲波流(liú)量計的電子(zi)線路包括發(fā)射、接🐕收、信号(hao)處理和顯示(shì)電路。測得的(de)瞬時流量和(he)累積流量值(zhí)用數字量或(huò)模拟📱量顯示(shi)。超聲波發射(she)換能器将電(diàn)能轉換爲超(chao)聲波能量，并(bìng)将🈲其發射到(dao)被測流體中(zhong)，接收器接收(shōu)到的超聲波(bō)信号，經電子(zǐ)線路放大并(bing)轉換爲代表(biǎo)流量的電信(xìn)号供給顯示(shi)和積算儀表(biao)進行顯示和(hé)積算。這樣就(jiù)實現了流量(liang)的🧑🏽🤝🧑🏻檢測和顯(xian)示。超聲😍波流(liu)量計常用壓(ya)電換能器。它(ta)利用壓電材(cai)料的壓電效(xiao)應，采用适出(chū)的發射電路(lù)把電能加到(dào)發射換能器(qi)的壓電元件(jiàn)上，使其産生(shēng)超聲波振勸(quàn)。超聲波以某(mou)一角度射入(ru)流體中傳播(bo)，然後由接收(shōu)換能器接收(shou)，并經壓電元(yuan)件變爲電能(neng)，以便檢測。發(fā)射換能器利(lì)用壓電☂️元件(jiàn)的🈲逆壓電效(xiao)應，而接收換(huan)能📐器則是利(li)用壓電效應(yīng)。
三、優點：超聲(shēng)波流量計非(fēi)接觸式儀表(biǎo)，适于測量不(bu)易♍接觸和觀(guan)察的流體以(yǐ)及大管徑流(liú)量。它與水位(wei)計聯動可進(jin)行敞開水流(liu)🔱的流量測量(liàng)。使用超聲波(bō)🛀流量計，不用(yong)在流體中安(ān)裝測量元件(jian)，故不會改變(biàn)流體的流動(dòng)狀态，不♌産生(sheng)附加阻力，儀(yí)表的安裝及(ji)檢修均可不(bu)影響生産管(guan)線運行因而(ér)是一種理想(xiǎng)的節能型流(liú)量計。多普勒(le)法超♋聲波流(liú)量計可測雙(shuāng)相介質的流(liu)量，故可用于(yu)下水道及排(pai)污水等髒污(wū)流的測量。在(zai)發電廠📐中，用(yòng)便攜式超聲(sheng)波流量計測(ce)量水輪機進(jin)水量、汽輪機(jī)循環水量等(děng)大管徑流量(liang)🛀🏻，比過去的皮(pi)脫管㊙️流速計(jì)📐方便得多。超(chāo)聲被流量汁(zhi)也可用于氣(qi)體測量。管徑(jìng)的🔞适用範圍(wei)從2cm到5m，從幾米(mǐ)寬的明渠、暗(àn)渠到500m寬的河(hé)流都可适用(yòng)。
四、缺點：主要(yao)是可測流體(ti)的溫度範圍(wei)受超聲波換(huan)👈能鋁⚽及☁️換能(neng)器與管道之(zhī)間的耦合材(cai)料耐溫程度(dù)的限制，以及(ji)高溫下被測(ce)流體傳聲速(su)度的原始數(shu)據不全。目前(qian)我國隻能用(yong)于測👌量200℃以下(xia)的流體。另外(wai)，超聲波流量(liàng)計的測量線(xian)路比一般流(liu)量計複雜。這(zhe)是因爲，一般(bān)工業計量中(zhōng)液體的流速(su)常常是每秒(miao)💛幾米，而聲波(bō)在液體中的(de)傳播速度約(yuē)爲1500m/s左右📐，被測(ce)流體流速(流(liú)量)變化帶給(gei)📧聲速的變化(hua)量zui大也是10-3數(shu)量級.若要求(qiú)測量流🌈速的(de)準确度爲1%，則(ze)對聲速的測(ce)🔞量準确度㊙️需(xū)爲10-5～10-6數量級，因(yīn)此必須有完(wán)善的測量線(xiàn)路才能實現(xiàn)，這也正是超(chao)聲波流量計(ji)隻🤩有在集成(chéng)電路技術迅(xun)速發展的前(qián)題下才能得(dé)到實際應用(yong)的原因。
五、超(chao)聲波流量計(jì)安裝步驟
安(ān)裝超流可按(an)照以下步驟(zhòu)操作：
一：觀察(chá)安裝現場管(guan)道是否滿足(zu)直管段*D後5D以(yǐ)及離泵30D的距(ju)離。(D爲管道内(nei)直徑)
二：确認(rèn)管道内流體(tǐ)介質以及是(shì)否滿管。
三：确(què)認管道材質(zhì)以及壁厚(充(chōng)分考慮到管(guan)道内壁結垢(gòu)厚度)
四：确認(ren)管道使用年(nián)限，在使用10左(zuo)右的管道，即(jí)使是碳鋼材(cai)質，也采用插(cha)入式安裝。
五(wǔ)：前四步驟完(wán)成後可确認(ren)使用何種傳(chuan)感器安裝
六(liù)：開始向表體(tǐ)輸入參數以(yǐ)确定安裝距(ju)離。
七：非常重(zhòng)要：精确測量(liang)出安裝距離(li)。
(1) 外夾式可選(xuǎn)安裝傳感器(qì)大概距離，然(ran)後不斷調試(shì)活動傳感器(qì)❗以達到信号(hào)和傳輸比
的(de)匹配
(2) 插入使(shǐ)用工具測量(liàng)管道上安裝(zhuāng)點距離，這個(ge)距離很重要(yào)，它直接影響(xiang)表的
實際測(ce)量精度，所以(yi)進行多次測(cè)量以求較高(gao)精度💚。
八：安裝(zhuāng)傳感器——調試(shì)信号——做防水(shui)——歸整好信号(hao)電纜🌏——清理現(xian)場線頭等廢(fei)棄物 ——安裝結(jié)束——驗收簽字(zi)
六、超聲波流(liu)量計使用中(zhōng)常見問題：
1、 超(chao)聲波流量計(ji)探頭使用一(yī)段時間，會出(chu)現不定期的(de)報警。尤㊙️其是(shi)輸送介質雜(za)質較多時，這(zhè)種問題會較(jiao)常✊見。解決辦(ban)🥰法：定期清理(lǐ)探頭(建議一(yi)年清理一次(cì))。
2、 超聲波流量(liang)計輸送介質(zhi)含有水等液(ye)體雜質時，流(liu)量計引壓管(guan)容易産生積(ji)液，氣溫較低(di)時會出現引(yin)壓管👉凍堵🤞現(xian)象，尤其🌐在北(běi)🏃♀️方地區冬季(jì)較常見。解決(jue)辦法：對💛引壓(yā)管進行吹掃(sǎo)或加電伴熱(re)🚩
超聲波在傳(chuán)播過程中，由(yóu)于受介質和(he)介質中雜質(zhì)的阻礙或🔞吸(xi)收，其強度會(hui)産生衰減。不(bú)論是超聲波(bo)😄流量計還🍓是(shì)超聲波物位(wèi)計，對所接受(shòu)的聲波強度(dù)都有一定要(yao)求，所以都要(yào)對各種衰減(jian)進行抑制。
