一(yi)、超聲波流量(liàng)計
在流動的(de)流體中傳播(bo)時就載上流(liu)體流速的信(xìn)息。因此通過(guò)接收到的超(chāo)聲波就可以(yǐ)檢測出流體(ti)的流速，從而(er)換算成流量(liàng)。超聲脈沖穿(chuan)過管道從一(yi)個傳感器到(dao)達另🧡一個傳(chuan)感器，就像一(yi)個渡船的船(chuán)夫🙇♀️在橫渡一(yī)🐕條河。當氣體(tǐ)不流動時，聲(shēng)脈沖🏃🏻♂️以相同(tong)的速度(聲速(sù)，C)在兩個方向(xiàng)上傳播。如果(guo)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(xiang)的聲脈沖會(huì)傳輸得快些(xiē)，而逆着流動(dòng)方向的聲脈(mò)沖會傳輸得(de)慢些。這樣，順(shùn)流傳輸時間(jian)tD會短👌些，而逆(nì)流傳輸時間(jiān)tU會長些。這裏(li)💜所說的長些(xie)或短些都是(shi)與氣體不流(liu)動時的傳輸(shu)時間相比而(ér)言；根據檢測(cè)的方式，可分(fen)爲傳播速度(du)差法、多普勒(le)法、波束偏移(yí)法、噪聲法及(ji)相關法等不(bú)同類型🈚的超(chao)聲波流量計(ji)。起聲波流量(liàng)計是近十幾(jǐ)年來随着集(jí)成🈲電👉路技術(shu)迅速發展才(cai)開始應用的(de)一種。
根據對(duì)信号檢測的(de)原理，目前超(chāo)聲波流量計(jì)大緻💰可分傳(chuan)播速度差法(fa)(包括：直接時(shi)差法、時差法(fa)、相位差法、頻(pin)差法)波束偏(piān)移法、多普勒(lè)法、相關法、空(kōng)間濾波法及(jí)噪聲法🍉等類(lèi)型。其中以🏃噪(zao)聲法原理及(ji)結構簡單，便(biàn)于測量和攜(xie)帶，價格便宜(yi)但準确度較(jiào)低，适于在流(liu)量測量準确(què)度要求不高(gāo)的場合使用(yòng)。
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(shi)通過測量超(chāo)聲波脈沖順(shùn)流和逆流傳(chuán)報時速度之(zhī)差來反映流(liu)體的流速的(de)，故又統稱爲(wei)傳播速度差(chà)法。其中頻差(chà)法和時差法(fǎ)克服了聲速(sù)随流體溫度(dù)變化帶來的(de)誤差，準确度(dù)較高，所以被(bei)‼️廣泛采用。按(àn)照換能器的(de)配置方法不(bu)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(shù)偏移法是利(li)用超聲波束(shu)在流體中的(de)傳播方向随(sui)流體流速變(biàn)化而産生偏(piān)移來反映流(liu)體流速的，低(di)流速時，靈敏(min)度很低适用(yòng)性不大.
多普(pǔ)勒法是利用(yong)聲學多普勒(le)原理，通過測(cè)量不均勻流(liu)體中散射體(ti)散射的超聲(sheng)波多普勒頻(pin)移來确定流(liu)體流量的，适(shi)用于含懸浮(fu)顆粒、氣泡等(deng)流體流量測(cè)量。
相關法是(shì)利用相關技(jì)術測量流量(liàng)，原理上，此法(fa)的🌈測量準确(que)度與流體中(zhong)的聲速無關(guan)，因而與流體(tǐ)溫度，濃度等(děng)無關，因而測(ce)量準确度高(gao)，适用範圍廣(guǎng)。但👨❤️👨相關器價(jia)格貴，線路比(bi)🤩較複雜。在微(wēi)處理機普及(ji)應用後，這個(ge)缺點可以克(kè)服。
噪聲法(聽(tīng)音法)是利用(yòng)管道内流體(ti)流動時産生(sheng)的噪聲☎️與流(liu)體的流速有(you)關的原理，通(tōng)過檢測噪聲(sheng)表示流速或(huò)流量值。其方(fang)法簡單，設備(bèi)價格便宜，但(dan)準确度低。
以(yi)上幾種方法(fa)各有特點，應(ying)根據被測流(liu)體性質.流🌂速(su)分布情況、管(guǎn)路安裝地點(dian)以及對測量(liang)準确度的要(yào)求等因素進(jin)行選擇。一般(bān)說來由于工(gong)業生産中工(gong)質的溫度常(chang)📞不能保持恒(heng)定，故多采用(yòng)頻差法及時(shi)差法。隻有在(zai)管徑很大時(shí)才♊采用直接(jiē)時差法。對換(huan)能器安裝方(fāng)法的選擇原(yuán)則一般是：當(dāng)流體沿管🍓軸(zhóu)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(dì)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(lì)如雙聲道或(huò)四聲道)來克(ke)服流速擾動(dong)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(guī)儀表由懸浮(fú)粒或氣泡造(zao)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(mei)油混合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃料的(de)輸送和應用(yòng)以及燃料油(you)加水助燃等(deng)節能方法的(de)發展，都爲多(duō)普勒超聲波(bo)流量計應用(yong)開辟廣闊前(qián)景。
二、構成：
超(chao)聲波流量計(ji)
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(zǐ)線路包括發(fa)射、接收、信🙇♀️号(hao)處理和顯示(shi)電路。測得的(de)瞬時流量和(hé)累積流🈚量值(zhi)用數字量或(huo)模拟量顯示(shì)。超聲波發射(shè)換能器将電(dian)能轉換爲超(chāo)聲波🔴能量，并(bing)将其發射到(dao)被測流體中(zhong)，接收器接收(shōu)到的超聲波(bo)信号，經電子(zǐ)線路放大并(bìng)轉換爲代表(biao)流量的電信(xin)号供給💰顯示(shi)✂️和積算儀表(biǎo)進行顯示和(hé)📱積算。這樣就(jiu)實現了流量(liang)的檢測和顯(xiǎn)示。超聲🔴波流(liú)量計常用壓(ya)電換能器。它(ta)利用壓電材(cai)料的壓電效(xiào)應，采用适出(chū)的發射電路(lù)把電能加到(dao)發射換能器(qì)的壓電元件(jian)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(yuán)件變爲電能(neng)💃🏻，以便檢測。發(fa)射換能器利(li)用壓電元件(jiàn)的逆壓電效(xiào)應，而接收換(huan)能器則是利(lì)用壓電效應(yīng)。
三、優點：超聲(shēng)波流量計非(fēi)接觸式儀表(biao)，适于測量不(bu)✨易接觸和觀(guan)察的流體以(yi)及大管徑流(liu)量。它與水位(wèi)計聯動可進(jìn)行敞開水流(liú)的流量測量(liang)。使用超聲波(bō)🏃🏻♂️流量計😘，不用(yòng)在🔞流體中♉安(an)裝測量元件(jian)，故不會改變(bian)流體的流動(dong)狀态，不♋産生(sheng)附加阻力，儀(yi)表的安裝及(jí)檢修均可不(bu)影響生産管(guan)🔆線運行因而(er)是一種理想(xiang)㊙️的節能型流(liú)☂️量計。多普勒(le)法超聲波流(liu)量計可測雙(shuang)相介質的流(liú)量，故可用于(yú)下水道及🌈排(pai)污水等髒污(wū)流的測量。在(zài)發電廠🛀中，用(yòng)便攜式超聲(shēng)波流量計測(ce)🔞量水輪機㊙️進(jin)水量、汽輪機(ji)循環水量等(děng)大管徑流量(liàng)，比過去的皮(pí)脫管流速計(ji)方便得多。超(chao)聲被流量汁(zhī)也可用于氣(qi)體測量。管徑(jing)的适用範圍(wéi)從2cm到5m，從幾米(mǐ)寬的❤️明渠、暗(an)渠到500m寬的河(hé)流都可适用(yong)。
四、缺點：主要(yào)是可測流體(tǐ)的溫度範圍(wei)受超聲波換(huàn)能鋁及換能(néng)器與管道之(zhi)間的耦合材(cai)料耐溫程度(du)的限制，以及(ji)高💯溫下♻️被測(ce)流體傳聲速(su)度的原始數(shù)✉️據不全。目前(qian)我國隻能用(yòng)于測🚶♀️量200℃以下(xia)💔的流體。另外(wài)，超聲波流‼️量(liang)計的測量線(xiàn)路比一般流(liú)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(miǎo)幾米，而聲波(bo)在📱液體中的(de)傳播速度約(yue)爲1500m/s左右，被測(ce)流體流速(流(liú)量)變化帶給(gěi)聲速的變💘化(huà)量zui大也是10-3數(shu)量🐕級.若要求(qiu)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(wan)善的測量線(xian)路才能實現(xiàn)，這也正是超(chāo)聲波流量計(ji)隻有在集成(cheng)🌈電路技術迅(xùn)速發展的前(qian)題下才能得(de)到實際應用(yòng)的原因。
五、超(chao)聲波流量計(ji)安裝步驟
安(an)裝超流可按(an)照以下步驟(zhou)操作：
一：觀察(cha)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(jù)離。(D爲㊙️管道内(nèi)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(zhi)以及壁厚(充(chōng)分考慮到管(guan)道内壁✊結垢(gòu)厚度)
四：确認(rèn)管道使用年(nian)限，在使用10左(zuo)右的管道，即(ji)使是碳鋼☎️材(cái)⛱️質，也采用插(chā)入式安裝。
五(wu)：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(jù)離。
七：非常重(zhong)要：精确測量(liang)出安裝距離(li)。
(1) 外夾式可選(xuan)安裝傳感器(qì)大概距離，然(ran)後不斷調試(shì)活動傳感💜器(qi)以達到信号(hao)和傳輸比
的(de)匹配
(2) 插入使(shǐ)用工具測量(liàng)管道上安裝(zhuang)點距離，這個(ge)距離✨很重要(yào)，它直接影響(xiǎng)表的
實際測(cè)量精度，所以(yi)進行多次測(ce)量以求較高(gao)精度。
八：安裝(zhuang)傳感器——調試(shì)信号——做防水(shui)——歸整好信号(hào)電纜——清理✂️現(xian)場線頭等廢(fei)棄物 ——安裝結(jie)束——驗收簽字(zì)
六、超聲波流(liu)量計使用中(zhong)常見問題：
1、 超(chāo)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(shì)輸送介質雜(za)質較多時，這(zhè)種問題會較(jiào)常🏃♀️見。解決辦(ban)🙇🏻法：定👄期清❤️理(lǐ)探頭(建議一(yi)年清理一次(ci))。
2、 超聲波流量(liàng)計輸送介質(zhi)含有水等液(yè)體雜質時，流(liú)量計🈲引壓🔴管(guan)容易産生積(jī)液，氣溫較低(dī)時會出現引(yin)壓管凍堵現(xiàn)象，尤其在北(běi)方地區冬季(jì)較常見。解決(jué)🌂辦法：對🌂引壓(ya)管進行吹掃(sǎo)或加電伴熱(rè)
超聲波在傳(chuán)播過程中，由(yóu)于受介質和(hé)介質中雜質(zhi)🚶♀️的阻礙或💰吸(xi)收，其強度會(hui)産生衰減。不(bu)論是超聲波(bo)流量計還是(shi)超聲波物位(wèi)計，對所接受(shou)的聲波強度(dù)都有一定要(yào)求，所以都要(yao)對各種衰減(jian)進行抑制。
