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(chao)聲波就可以(yi)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(dao)達另一個傳(chuan)感器，就像一(yī)個渡船的船(chuan)夫在橫渡一(yi)條河。當氣體(ti)不流動時，聲(shēng)脈沖以相同(tóng)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(liu)速V(該流速不(bú)等于零)，則順(shùn)着流動方向(xiang)的聲脈沖會(hui)㊙️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(jian)tU會長些。這裏(li)所說的長些(xie)或短些都是(shi)與氣體不流(liú)動時的⛷️傳輸(shū)時間相比而(er)言；根♻️據檢測(ce)的方式，可分(fèn)爲傳播速度(du)差法、多普勒(le)法、波束偏移(yí)法、噪聲法及(jí)相關法等不(bu)同類型的🤞超(chāo)聲波流量計(jì)。起聲波流量(liang)計是近十幾(jǐ)年來随着🔆集(jí)成🤟電路技術(shu)迅速發展才(cái)開始應用✉️的(de)一種。
根據對(duì)信号檢測的(de)原理，目前超(chao)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(pín)差👅法)波束偏(pian)移法💛、多普勒(lè)法、相關法、空(kong)間濾波法及(ji)💃🏻噪聲法等類(lèi)型。其中以噪(zào)聲法原理及(ji)結構🈲簡單，便(bian)于♉測量和攜(xie)帶，價格便宜(yí)但準确度較(jiao)低，适🌈于在流(liu)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(xiang)位差法的基(ji)本原🔅理都是(shì)♋通過測量超(chao)聲波脈沖順(shùn)流和逆流傳(chuan)報時速度之(zhī)差來反🔴映流(liú)🌈體的流速的(de)，故又統稱爲(wei)傳播速度差(cha)法。其中頻差(chà)法和時差法(fa)克服了聲速(sù)随流體溫度(du)變化帶✉️來的(de)誤差，準确度(dù)較高，所以被(bei)廣泛采用。按(an)照換能器的(de)配置方法不(bu)⚽同，傳播速度(du)📱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(min)度👨❤️👨很低适用(yong)性不大.
多普(pu)勒法是利用(yòng)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(liú)體流量的，适(shì)用于含懸浮(fu)顆粒、氣泡等(deng)流體流量測(ce)量。
相關法是(shi)利用相關技(jì)術測量流量(liang)，原理上，此法(fa)的測量準确(què)㊙️度💔與流體中(zhōng)的聲速無關(guan)，因而與流體(ti)溫度，濃度等(deng)無關，因而測(ce)量準确度高(gāo)，适用範圍廣(guǎng)。但相關器價(jia)格貴，線路比(bǐ)較複雜。在微(wēi)處理機普及(jí)應用後，這個(ge)缺點可以克(kè)服。
噪聲法(聽(tīng)音法)是利用(yong)管道内流體(ti)流動時産生(sheng)的噪🚩聲與🈲流(liú)⁉️體的流速有(yǒu)關的原理，通(tong)過檢測噪聲(sheng)表示流速或(huò)流量值。其方(fāng)法簡單，設備(bèi)價格便宜，但(dàn)準确度低🧑🏾🤝🧑🏼。
以(yi)上幾種方法(fǎ)各有特點，應(yīng)根據被測流(liu)體性質.流速(sù)分✉️布情況、管(guǎn)路安裝地點(diǎn)以及對測量(liang)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(heng)定，故多采用(yong)頻差法及時(shi)差法。隻有在(zài)管徑很大時(shi)才采用直接(jie)時差法。對‼️換(huan)能器安裝方(fāng)法的選擇原(yuan)則一般是：當(dang)流體沿管🌈軸(zhóu)平行流動時(shí)，選用Z法；當流(liu)動方向與管(guan)鈾不平行或(huò)管路安裝地(dì)點👄使換能器(qì)安裝間隔受(shòu)到限制時，采(cai)👅用V法或X法。當(dāng)流場分布不(bu)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(dong)帶來的流量(liàng)測量誤差。多(duō)🌍普勒法适于(yu)測量兩相流(liu)，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(yǐ)迅速發🌈展。随(suí)着工業的發(fa)展及節能工(gōng)作的開展，煤(méi)油混合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃料的(de)輸送和應用(yong)以及燃🌂料油(yóu)加水助燃等(děng)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(zi)線路包括發(fā)射、接收、信号(hào)處理和顯示(shì)電路。測得的(de)瞬時流量和(he)累積流量值(zhi)用💁數字量或(huo)模拟量顯示(shi)。超聲波發射(she)換能器将電(diàn)能轉換爲超(chāo)聲波能量，并(bìng)将其發射到(dào)♉被測流體中(zhong)，接收器接收(shou)到的超聲波(bo)信号，經電子(zǐ)🧡線路放大并(bìng)轉換爲代表(biǎo)流量的電信(xin)号供給顯示(shì)📞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(xiǎn)示。超聲波流(liú)量計常用壓(yā)電換能器。它(tā)利用壓電材(cai)料的壓電效(xiào)應，采用适出(chu)的發射電路(lu)㊙️把電能加到(dao)發射換能器(qì)的壓電元件(jiàn)上，使其産生(sheng)💋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(néng)，以便檢測。發(fa)射換能器利(lì)用壓電元件(jian)的逆壓電效(xiao)應，而接收換(huàn)能器則是利(lì)用壓電效應(ying)。
三、優點：超聲(sheng)波流量計非(fei)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(liú)量。它與水位(wèi)計聯動可進(jin)行💃🏻敞開水流(liú)的流量測量(liang)。使用超聲波(bō)流量計，不用(yong)在❗流體中安(an)裝測量元件(jian)，故不會改變(bian)流體的流動(dòng)狀态，不産生(sheng)附加阻力，儀(yí)表的安裝及(jí)檢修均可不(bu)影響生産管(guǎn)線運行因而(ér)是一種理想(xiang)🐪的節能型流(liú)量計。多普勒(lè)法超聲波流(liú)量計可測雙(shuāng)相介質的👨❤️👨流(liu)量，故❓可用于(yú)下水道及排(pai)污水等髒污(wu)流的測量。在(zai)發電廠中，用(yong)便攜式超聲(sheng)波流量計測(ce)🎯量水輪機♊進(jìn)水量、汽輪機(ji)循環水量等(deng)大管徑流量(liang)，比過去的皮(pi)脫管流速計(ji)方便得多。超(chao)聲被流量汁(zhī)也可用于氣(qì)體測量。管徑(jìng)的适用範圍(wéi)從2cm到5m，從幾米(mi)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(tǐ)的溫度範圍(wei)受超聲波換(huan)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(jí)高溫下被測(cè)流體傳聲速(su)度的原始數(shù)據不全。目前(qián)我國隻能用(yòng)于測量200℃以下(xià)的流體。另外(wai)，超聲波流量(liàng)計的測量線(xiàn)路比一般流(liú)量🔞計複雜。這(zhè)是因爲，一般(ban)工業計量中(zhōng)液體的流速(sù)常常是每秒(miao)幾米，而聲波(bō)💯在液體中的(de)傳播速度約(yue)爲1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流(liú)量)變化帶給(gěi)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(zé)對🍉聲速的測(cè)量準确度需(xu)爲10-5～10-6數量級，因(yin)此必須有完(wan)善的測量線(xian)路才能實現(xiàn)，這也正是超(chao)聲波流量計(jì)隻有在集成(cheng)🏃♂️電路技術迅(xun)速發展的前(qián)題下才能得(de)到實際應用(yong)🔴的原因。
五、超(chāo)聲波流量計(jì)安裝步驟
安(an)裝超流可按(an)照以下步驟(zhou)操作：
一：觀察(chá)安裝現場管(guan)道是否滿足(zú)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(shi)否滿管。
三：确(què)認管道材質(zhi)以及壁厚(充(chong)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(zuǒ)右的管道，即(jí)使是碳👄鋼材(cái)質，也采用插(chā)入式安裝。
五(wǔ)：前四步驟完(wan)成後可确認(rèn)使用何種傳(chuán)感器安裝
六(liù)：開始向表體(ti)輸入參數以(yi)确定安裝距(jù)離。
七：非常重(zhòng)要：精确測量(liang)出安裝距離(lí)。
(1) 外夾式可選(xuan)安裝傳感器(qì)大概距離，然(rán)後不斷調試(shi)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(yǐ)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(hào)電纜⭐——清💜理現(xiàn)場線✌️頭等廢(fei)棄物 ——安裝結(jié)束——驗收簽字(zi)
六、超聲波流(liú)量計使用中(zhōng)常見問題：
1、 超(chao)聲波流量計(jì)探頭使用一(yī)段時間，會出(chū)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(li)探頭(建議一(yī)年清理一次(cì))。
2、 超聲波流量(liàng)計輸送介質(zhì)含有水等液(ye)體雜質時，流(liu)量計引壓管(guǎn)容易産生積(jī)液，氣溫較低(di)時會出現引(yin)壓管凍堵現(xiàn)象，尤其在北(bei)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(bō)流量計還是(shì)超🐉聲波物位(wèi)❤️計，對所接受(shou)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。
