一(yi)、超聲波流(liu)量計
在流(liu)動的流體(ti)中傳播時(shí)就載上流(liu)體流速的(de)信息。因此(cǐ)通過接收(shou)到的超聲(sheng)波就可以(yi)檢測出流(liu)體的流速(sù)，從而換算(suan)成流量。超(chāo)聲脈沖穿(chuan)過管道從(cong)一個傳感(gǎn)器到達另(lìng)一個傳感(gǎn)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(liang)個方向上(shàng)傳播。如果(guǒ)管道中的(de)氣體有一(yi)定流速V(該(gāi)流速不等(děng)于零)，則順(shùn)着流動方(fāng)‼️向的聲脈(mo)沖會🈲傳輸(shu)得快些，而(er)逆着流動(dong)方向的聲(shēng)脈沖❌會傳(chuan)輸得慢些(xiē)。這樣🔞，順流(liu)傳輸時間(jiān)tD會短些，而(er)逆流傳輸(shū)時間tU會長(zhǎng)些。這裏所(suo)說的長些(xiē)或短些都(dou)是與氣體(ti)不流動時(shí)的傳輸時(shí)間相比而(ér)言；根👉據檢(jian)測的方式(shì)，可分爲傳(chuán)播速度差(cha)法、多普勒(lè)法、波束偏(piān)移法、噪聲(sheng)法及相關(guān)法等不同(tong)類型的超(chāo)聲波流量(liàng)計。起聲波(bō)流量計是(shì)近十幾年(nián)來随着集(ji)成❗電💛路技(ji)術迅速發(fa)展才開始(shi)應用的一(yī)種。
根據對(duì)信号檢測(cè)的原理，目(mu)前超聲波(bō)流量計大(da)緻可分傳(chuán)♉播速😄度差(cha)法(包括：直(zhi)接時差法(fǎ)、時差法、相(xiàng)位差法、頻(pin)差法)波⭕束(shù)偏移法、多(duo)普勒法、相(xiang)關法、空間(jiān)濾㊙️波法及(ji)噪聲法等(deng)類型。其中(zhōng)以噪聲法(fa)原理及結(jié)構簡單，便(biàn)于🍉測量和(he)攜帶，價格(ge)便🔞宜但準(zhun)确度較低(di)，适于在流(liú)量測量準(zhǔn)确度要求(qiú)不高的場(chǎng)合使用。
由(yóu)于直接時(shí)差法、時差(cha)法、頻差法(fa)和相位差(cha)法的基🚶本(běn)原理都是(shi)通過測量(liang)超聲波脈(mò)沖順流和(hé)逆流傳🆚報(bào)時👌速度之(zhi)差來反映(yìng)流🧡體的流(liu)速的，故又(you)統稱爲傳(chuan)播速度差(chà)法😘。其中頻(pin)差法和時(shi)差法克服(fú)了聲速🛀随(suí)流體溫度(du)變化帶🏃♀️來(lai)的誤差💯，準(zhǔn)确度較高(gao)，所以被廣(guǎng)泛采用。按(àn)照換能器(qì)的配置方(fāng)法不同，傳(chuán)播速度差(chà)撥又分爲(wei)：Z法(透過法(fa))、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法(fǎ))等。
波束偏(piān)移法是利(lì)用超聲波(bo)束在流體(tǐ)中的傳播(bō)方向⭕随☔流(liú)體流速變(bian)化而産生(sheng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)速的，低流(liu)速時，靈敏(min)度很低适(shi)用性不大(dà).
多普勒法(fǎ)是利用聲(sheng)學多普勒(lè)原理，通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhong)散射體散(sàn)射的超聲(shēng)波多普勒(lè)頻移來确(què)定流🙇🏻體流(liú)量的，适用(yong)于含懸浮(fu)顆粒、氣泡(pao)等流體流(liu)✉️量測量。
相(xiàng)關法是利(li)用相關技(ji)術測量流(liu)量，原理上(shang)，此法的測(cè)量準确度(dù)與流體中(zhōng)的聲速無(wu)關，因而與(yu)流體溫度(dù)，濃度等無(wu)關，因而測(ce)量🤞準确度(du)高，适用範(fan)圍廣。但相(xiàng)關器價格(gé)貴，線路比(bǐ)較複雜。在(zài)微處🈲理機(ji)普及應🐉用(yòng)後，這個🏒缺(que)點可以克(ke)服。
噪聲法(fǎ)(聽音法)是(shì)利用管道(dao)内流體流(liú)動時産生(sheng)的噪聲與(yǔ)流體的流(liú)速有關的(de)原理，通過(guo)檢測噪聲(shēng)表示流速(sù)或流量✏️值(zhi)。其💋方法簡(jiǎn)單，設備價(jià)格便宜，但(dàn)準确度低(di)。
以上幾種(zhong)方法各有(yǒu)特點，應根(gen)據被測流(liu)體性質.流(liu)速🈲分布情(qing)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(xuǎn)擇。一般說(shuo)來由于工(gōng)業生産中(zhōng)工質的溫(wēn)度常不能(néng)保持恒定(ding)，故多采用(yong)頻差法及(jí)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(zé)一般是：當(dang)流體沿管(guan)軸平行流(liu)動時♊，選用(yòng)Z法；當流動(dòng)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(chang)☔分布不均(jun1)勻而表‼️前(qián)直管段又(you)較短時，也(ye)可采用多(duō)聲🌈道(例如(ru)雙聲道或(huo)四聲道)來(lái)克服流速(su)擾動帶來(lái)的流量測(ce)量誤差。多(duō)普勒法适(shì)✌️于測量兩(liǎng)相流，可避(bi)免常規儀(yí)表由懸浮(fu)粒或氣泡(pao)造成的堵(dǔ)塞、磨損、附(fù)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(zhǎn)，煤油混合(he)(COM)、煤水泥合(hé)(CWM)燃料的輸(shū)送和應用(yong)以及燃料(liào)油加水助(zhù)燃等節能(néng)方法的發(fā)展，都爲多(duo)普勒超聲(shēng)波流量計(jì)應用開辟(pì)廣闊🔞前景(jǐng)。
二、構成：
超(chao)聲波流量(liàng)計
由超聲(sheng)波換能器(qì)、電子線路(lu)及流量顯(xian)示和累積(ji)系統三部(bu)分🏃🏻組成。超(chāo)聲波流量(liang)計的電子(zi)線路包括(kuò)發射、接收(shou)、信号處理(li)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(qì)将🚶電能轉(zhuan)換爲超聲(shēng)波能量，并(bìng)将其發射(she)到被測流(liú)體中，接收(shōu)器接收到(dào)的超聲波(bo)信号，經電(diàn)子線路放(fang)大并轉換(huàn)爲代表流(liú)量的電信(xìn)号供給顯(xian)示🏒和積算(suàn)儀表進行(háng)顯示和積(ji)算。這樣就(jiu)實現了流(liú)量🎯的檢測(cè)和顯示。超(chao)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(yīng)，采用适出(chu)的發射電(dian)路把電能(néng)加到發射(shè)換能器的(de)壓電元件(jiàn)上，使其産(chǎn)生✏️超聲波(bō)振勸。超聲(sheng)波以某一(yi)角度射入(rù)流體中傳(chuan)播，然後🈲由(yóu)接收換能(neng)器接收，并(bìng)經壓電元(yuan)件變爲電(diàn)能♉，以便檢(jian)測。發射換(huàn)能器利用(yong)壓電元件(jian)的逆壓電(diàn)效應，而接(jiē)收換能🍓器(qì)則是利用(yòng)壓電效應(ying)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liang)計非接觸(chù)式儀表，适(shi)于測量不(bú)易接觸和(hé)觀察的流(liú)體以及大(da)管徑流量(liang)。它與水位(wèi)計聯動可(ke)進行敞開(kāi)水流的流(liu)量測量。使(shǐ)用超聲波(bō)流量計，不(bu)用在流體(ti)中安裝測(ce)量元件，故(gu)不會改變(biàn)流體的流(liú)動狀态，不(bu)産生附加(jiā)😍阻力，儀表(biao)的安裝及(ji)檢修均可(kě)不影響生(shēng)産管線運(yùn)行因而🙇🏻是(shì)一種理想(xiang)👈的節能型(xing)流量計。多(duo)普勒法超(chāo)💞聲波流量(liàng)計可測雙(shuang)相介質的(de)流量，故🐇可(ke)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(da)管徑流量(liang)，比過去的(de)皮脫管流(liú)速計方便(biàn)得多。超聲(shēng)被流量汁(zhī)也可用于(yu)氣體測量(liàng)。管徑👨❤️👨的适(shi)用範圍從(cóng)2cm到5m，從幾米(mǐ)寬的明渠(qu)、暗渠到500m寬(kuan)的河✊流都(dōu)可适用。
四(sì)、缺點：主要(yao)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(ou)合材料耐(nài)溫程度的(de)限制，以及(ji)高溫下被(bei)測流體傳(chuán)聲速度的(de)原始數據(ju)不全☂️。目前(qián)我❄️國隻能(neng)用于測量(liàng)200℃以下💯的流(liú)體。另外，超(chāo)聲波流量(liang)計的測量(liàng)線路比一(yi)般流量計(jì)複雜。這🍉是(shì)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(bo)在液體中(zhōng)的傳播🌈速(sù)度約爲1500m/s左(zuo)右，被測流(liu)體流速(流(liu)量)變💋化帶(dai)給聲速的(de)變化量zui大(da)也是10-3數量(liang)級.若要求(qiú)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(ji)，因此必須(xū)有完善的(de)測量線路(lù)才能實現(xiàn)，這也正是(shi)超聲波流(liu)量計隻有(yǒu)在集成電(diàn)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(liàng)計安裝步(bu)驟
安裝超(chao)流可按照(zhào)以下步驟(zhou)操作：
一：觀(guān)察安裝現(xian)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(guan)道内直徑(jing))
二：确認管(guǎn)道内流體(ti)介質以及(ji)是否滿管(guan)。
三：确認管(guǎn)道材質以(yi)及壁厚(充(chong)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(yòng)10左右的管(guan)道，即使是(shi)碳鋼材質(zhi)，也🏃♂️采用插(cha)入式安裝(zhuang)。
五：前四步(bu)驟完成後(hou)可确認使(shi)用何種傳(chuan)感器安裝(zhuang)
六：開始向(xiang)表體輸入(rù)參數以确(què)定安裝距(jù)離。
七：非常(chang)重要：精确(què)測量出安(ān)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuǎn)安裝傳感(gan)器大概距(jù)離，然後不(bu)斷調試活(huo)動傳感器(qì)以達到信(xin)号和傳輸(shu)比
的匹配(pei)
(2) 插入使用(yòng)工具測量(liang)管道上安(an)裝點距離(li)，這個距離(li)🍉很☎️重要，它(tā)直接影響(xiǎng)表的
實際(ji)測量精度(dù)，所以進行(háng)多次測量(liang)以求較高(gāo)精度。
八：安(an)裝傳感器(qi)——調試信号(hao)——做防水——歸(guī)整好信号(hào)電纜——清💃🏻理(lǐ)🐅現場線頭(tóu)等廢棄物(wu) ——安裝結束(shù)——驗收簽字(zì)
六、超聲波(bo)流量計使(shi)用中常見(jian)問題：
1、 超聲(sheng)波流量計(ji)探頭使用(yong)一段時間(jiān)，會出現不(bú)定期的報(bào)🐅警。尤其是(shi)輸送介質(zhi)雜質較多(duō)時，這種問(wèn)題會較常(cháng)見。解決辦(ban)👣法：定期清(qīng)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(jiè)質含有水(shuǐ)等液體雜(zá)質時，流量(liàng)計引壓💛管(guǎn)容易産生(shēng)積液，氣溫(wēn)較低時會(huì)出現引壓(ya)管凍堵現(xian)象，尤其在(zài)北方地區(qū)冬季較常(cháng)見。解決辦(ban)法：對引壓(yā)管進行吹(chuī)❄️掃或加電(dian)伴熱
超聲(shēng)波在傳播(bō)過程中，由(yóu)于受介質(zhì)和介質中(zhōng)雜質的阻(zu)礙或♌吸收(shōu)，其強度會(huì)産生衰減(jiǎn)。不論是超(chao)聲波🏃♀️流量(liang)計還是超(chao)聲波物位(wèi)🤟計，對所接(jie)受的聲波(bo)強度都有(you)一定要求(qiu)🏃♀️，所以都要(yào)對各種衰(shuāi)減進行抑(yi)制。
