一(yi)、超聲波流(liu)量計
在流(liú)動的流體(ti)中傳播時(shi)就載上流(liu)體流速的(de)信息。因此(cǐ)通過✍️接收(shōu)到的超聲(sheng)波就可以(yǐ)檢測出流(liú)體的流速(sù)，從而😍換算(suan)成流量。超(chao)聲脈沖穿(chuān)過管道從(cóng)一個傳感(gǎn)器✨到達另(ling)一個傳感(gan)器，就像一(yi)個渡船的(de)船夫在橫(héng)渡一條河(hé)。當氣體不(bú)流動🈲時，聲(shēng)脈沖以相(xiàng)同的🔱速度(dù)(聲速，C)在兩(liǎng)個方向上(shàng)✏️傳播。如果(guo)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(shùn)着流動方(fāng)向的聲脈(mò)沖會傳輸(shu)得快些，而(er)逆着流動(dong)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(er)逆流傳輸(shū)時間tU會長(zhang)些。這裏所(suo)說的長些(xiē)或短些都(dōu)是與氣體(ti)不流動時(shi)的傳輸時(shí)間相比而(er)言；根據檢(jiǎn)測的方式(shi)，可分爲傳(chuán)播速度差(chà)🧑🏽🤝🧑🏻法、多普勒(le)法、波束偏(pian)移法、噪聲(sheng)法及相關(guān)法等不同(tong)類型的超(chao)聲波流量(liang)計。起聲波(bo)流量計是(shì)近十幾年(nian)來随着集(jí)成電路技(ji)術迅速發(fā)展才開始(shi)應用的一(yi)種。
根據對(duì)信号檢測(ce)的原理，目(mu)前超聲波(bō)流量計大(dà)緻可分☂️傳(chuán)播速度差(cha)法(包括：直(zhí)接時差法(fa)、時差法、相(xiàng)位差法、頻(pín)差法)波🏒束(shù)偏移法、多(duō)普勒法、相(xiang)關法、空間(jiān)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(hé)攜🔴帶，價格(ge)便宜但準(zhǔn)确✍️度較低(dī)，适🏃于在流(liú)量測量準(zhǔn)确度要求(qiu)不高的場(chang)合使用。
由(you)于直接時(shí)差法、時差(chà)法、頻差法(fa)和相位差(cha)法的基本(ben)原理都是(shi)通過測量(liàng)超聲波脈(mò)沖順流和(hé)逆流傳報(bao)時速度🌂之(zhī)差來反映(yìng)流體的流(liú)速的，故又(you)統稱爲傳(chuán)播速👉度差(chà)法。其中頻(pín)☁️差法和時(shí)差法克服(fú)了聲速🏃♂️随(suí)流體溫度(dù)變化帶來(lái)的誤差⁉️，準(zhǔn)确度較高(gao)，所以被廣(guang)泛采用。按(an)照換能器(qi)的配置方(fang)法不同，傳(chuan)播速度❌差(chà)撥又分爲(wèi)：Z法(透過法(fǎ))、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法(fǎ))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(bian)化而産生(shēng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)速的，低流(liu)速時，靈敏(min)度很低适(shì)用性不大(dà).
多普勒法(fa)是利用聲(shēng)學多普勒(lè)原理，通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhōng)散射體散(sàn)射的超聲(sheng)波多普勒(lè)頻移來确(què)定流體流(liú)量的，适用(yòng)🐆于含懸浮(fu)顆粒、氣泡(pào)等流體流(liu)量測量。
相(xiàng)關法是利(lì)用相關技(jì)術測量流(liu)量，原理上(shàng)，此法的測(cè)量準确度(du)與流體中(zhong)的聲速無(wu)關，因而與(yu)流體溫☁️度(du)，濃度等無(wú)關，因而測(cè)量準确度(dù)高，适用範(fan)圍廣。但相(xiàng)關器💋價格(gé)貴，線路比(bi)🌏較複雜。在(zai)微處理機(ji)普及應用(yòng)後，這個缺(quē)點可以克(kè)服。
噪聲法(fǎ)(聽音法)是(shì)利用管道(dào)内流體流(liu)動時産生(sheng)的☔噪聲與(yǔ)流體的流(liu)速有關的(de)原理，通過(guò)檢測噪聲(shēng)表🏃♂️示流速(sù)或流量值(zhí)。其方法簡(jian)單，設備價(jia)格便宜，但(dàn)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(qíng)況、管路安(an)裝地點以(yǐ)及對測量(liang)準确度的(de)要求等因(yīn)素進行選(xuan)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(yòng)頻差法及(ji)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(dāng)流體沿管(guǎn)⚽軸平行流(liú)動🐉時，選用(yong)Z法；當流動(dong)👌方向與管(guǎn)鈾不平行(háng)📧或管路安(an)🈲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(huo)X法。當流場(chǎng)🔴分布不均(jun)勻而表⭕前(qian)直管段又(yòu)🚩較短時，也(ye)可采用多(duo)聲道(例如(ru)雙聲道或(huo)四聲道)來(lai)克服流速(sù)擾動帶來(lai)的流✍️量測(cè)量誤差。多(duo)普勒法适(shi)于測量兩(liǎng)相流，可避(bi)免常規✍️儀(yi)表由懸浮(fú)粒或氣泡(pao)🐇造成的堵(du)塞、磨損、附(fu)着而㊙️不能(neng)運行的弊(bi)病，因而得(de)以迅速發(fa)💋展。随着工(gong)業的發展(zhan)及節能工(gong)作的開展(zhan)，煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(he)(CWM)燃料的輸(shū)送和應用(yòng)以及燃❗料(liào)油加水助(zhù)燃等節能(néng)🌈方法的發(fa)展，都爲多(duo)普勒超聲(shēng)波流量計(jì)應用開辟(pi)廣闊前景(jǐng)。
二、構成：
超(chāo)聲波流量(liang)計
由超聲(sheng)波換能器(qi)、電子線路(lù)及流量顯(xiǎn)示和累積(ji)系統三部(bù)⁉️分組成。超(chāo)聲波流量(liang)計的電子(zǐ)線路包括(kuo)發射、接收(shou)、信号處理(lǐ)和顯示電(diàn)路。測得的(de)瞬時流量(liàng)和累積流(liu)💁量值用數(shù)字量✏️或模(mo)拟量顯示(shì)。超聲波發(fa)射換能器(qi)将電能轉(zhuan)換👌爲超聲(shēng)波⚽能量，并(bing)将其發射(shè)到被測流(liu)體中☀️，接收(shou)器接收到(dao)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(xian)示和積算(suan)儀表進行(hang)顯示和🔴積(ji)算。這樣就(jiù)實現了流(liú)量的檢測(ce)和顯示。超(chāo)聲🙇♀️波流量(liang)計常用壓(yā)電換能器(qì)。它利用壓(yā)電材料的(de)壓電效應(ying)，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(bō)振勸。超聲(shēng)波以某一(yi)角度射入(ru)流體中傳(chuán)播，然後由(yóu)接收換能(neng)器接收，并(bing)經壓電元(yuán)件變爲電(diàn)能，以便檢(jiǎn)測。發射換(huan)能器利用(yong)壓電元件(jiàn)的逆壓電(dian)效應，而接(jie)收換能🍓器(qì)則是利用(yong)壓電效應(yīng)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liang)計非接觸(chu)式儀表，适(shì)于測量不(bú)易接觸和(he)觀察的流(liú)體以及大(da)管徑流量(liang)。它與水位(wèi)計聯動可(kě)進行敞開(kāi)水流💛的流(liú)量測量。使(shǐ)用超聲波(bo)🤞流量計♉，不(bú)用在流體(tǐ)中安裝測(cè)量元件，故(gù)不會改變(bian)流體的流(liú)動狀态，不(bu)産生附加(jiā)阻力，儀表(biǎo)的安裝及(ji)檢修均可(ke)不影響生(sheng)産管線運(yùn)行因而是(shì)一種理想(xiang)的節能型(xíng)流🌂量🏃♂️計。多(duo)普勒法超(chāo)聲波流量(liang)計可測雙(shuang)相介質的(de)流量，故可(kě)用于下水(shuǐ)道及排污(wū)水等髒污(wu)流的測量(liang)。在發電廠(chang)💁中，用便攜(xie)式超聲🈲波(bō)流量計測(cè)量水輪機(jī)進水量、汽(qi)輪機循環(huan)😍水量等大(dà)管徑流量(liang)，比過去的(de)皮脫管流(liu)速計方便(bian)得多。超聲(sheng)被流量汁(zhī)🐇也可用于(yu)氣體測量(liang)。管徑的适(shi)用範圍從(cóng)2cm到5m，從幾米(mi)寬的明渠(qú)、暗渠到500m寬(kuān)的河流都(dōu)♈可适用。
四(sì)、缺點：主要(yào)是可測流(liu)體的溫度(dù)範圍受超(chāo)聲波換能(neng)鋁♋及換能(neng)器與管道(dao)之間的耦(ǒu)合材料耐(nai)溫程度的(de)限制，以及(jí)高溫下被(bèi)測流體傳(chuan)聲速度的(de)原始數據(jù)不全。目前(qián)我國隻能(neng)用于測量(liàng)200℃以下的流(liu)體。另外，超(chāo)聲波流🔴量(liàng)計的測量(liang)線路比一(yi)般流量♌計(ji)複雜。這是(shi)因爲，一般(bān)工業計量(liang)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(zuo)右，被測🚶流(liú)體流速(流(liu)量)變化帶(dài)給聲速的(de)變⛷️化量zui大(dà)也是10-3數量(liàng)級.若要求(qiu)測量流🐆速(su)的準确度(dù)爲1%，則對聲(shēng)速的測量(liang)準确度需(xu)爲10-5～10-6數量級(jí)，因此必㊙️須(xu)有完善的(de)測量線路(lù)才能實現(xian)，這也正是(shì)超聲波流(liu)量計隻有(you)在集成✊電(dian)路技術迅(xun)速發展的(de)前題下才(cái)能得到實(shí)際應用的(de)原因。
五、超(chao)聲波流量(liang)計安裝步(bu)驟
安裝超(chao)流可按照(zhào)以下步驟(zhòu)操作：
一：觀(guan)察安裝現(xiàn)場管道是(shì)否滿足直(zhí)管段*D後5D以(yi)及離泵♍30D的(de)距離。(D爲管(guǎn)道内直徑(jìng))
二：确認管(guan)道内流體(tǐ)介質以及(ji)是否滿管(guǎn)。
三：确認管(guǎn)道材質以(yi)及壁厚(充(chōng)分考慮到(dào)管道内壁(bi)結垢厚💋度(dù))
四：确認管(guan)道使用年(nián)限，在使用(yong)10左右的管(guan)道，即使是(shi)碳鋼材質(zhì)，也㊙️采用插(cha)入式安裝(zhuāng)。
五：前四步(bu)驟完成後(hòu)可确認使(shǐ)用何種傳(chuán)感器安裝(zhuang)🈲
六：開始向(xiàng)表體輸入(rù)參數以确(què)定安裝距(ju)離。
七：非常(chang)重要：精确(què)測量出安(an)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuǎn)安裝傳感(gan)器大概距(ju)離，然後不(bú)斷調試💋活(huo)動傳感器(qì)🐆以達到信(xìn)号和傳輸(shu)比
的匹配(pèi)
(2) 插入使用(yong)工具測量(liàng)管道上安(ān)裝點距離(li)，這個距離(li)很重要，它(ta)✨直接影響(xiang)表的
實際(jì)測量精度(dù)，所以進行(hang)多次測量(liàng)以求較高(gao)精度。
八：安(an)裝傳感器(qi)——調試信号(hào)——做防水——歸(gui)整好信号(hào)電纜——清理(lǐ)現場⛱️線頭(tou)等廢棄物(wu) ——安裝結束(shù)——驗收簽字(zì)
六、超聲波(bō)流量計使(shǐ)用中常見(jian)問題：
1、 超聲(sheng)波流量計(jì)探頭使用(yòng)一段時間(jian)，會出現不(bú)定期的報(bao)警。尤其是(shi)輸送介質(zhì)雜質較多(duo)時，這種問(wen)題會較常(chang)見。解決辦(bàn)法：定期清(qing)理探頭(建(jian)議一年清(qīng)理一次)。
2、 超(chao)聲波流量(liang)計輸送介(jie)質含有水(shui)等液體雜(zá)質時，流量(liàng)計引壓管(guǎn)容易産生(shēng)積液，氣溫(wen)較低時會(huì)出現引壓(yā)管凍堵現(xian)象，尤其🌐在(zài)北💘方地區(qu)冬季較常(chang)見。解決辦(ban)法：對引壓(ya)管進行吹(chui)🈲掃或加電(dian)伴熱
超聲(sheng)波在傳播(bo)過程中，由(you)于受介質(zhi)和介質中(zhong)雜質📧的阻(zǔ)礙或吸收(shōu)，其強度會(hui)産生衰減(jian)。不論是超(chao)聲波💞流量(liang)計還是超(chāo)聲波物位(wèi)計，對所接(jie)受的聲波(bō)強度都有(yǒu)一定要求(qiu)，所以都⭐要(yao)對各🏃🏻♂️種衰(shuai)減🔞進行抑(yì)制。
