一(yī)、超聲波流(liú)量計
在流(liu)動的流體(ti)中傳播時(shi)就載上流(liu)體流速的(de)信息。因此(ci)通🏒過接收(shōu)到的超聲(shēng)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(cóng)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(xiang)同的🈲速度(dù)(聲速，C)在💔兩(liǎng)個方向上(shang)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(fang)向的聲脈(mo)沖會✌️傳輸(shu)得快些，而(ér)逆着流動(dong)方向的聲(sheng)脈沖🚶♀️會傳(chuan)輸得慢些(xiē)。這樣，順流(liu)傳輸時間(jian)tD會短些，而(ér)逆流傳輸(shu)時間tU會長(zhang)些。這裏所(suǒ)說的長些(xiē)或短些都(dōu)是與🔞氣體(tǐ)不流動時(shi)的傳輸時(shi)間相比而(ér)言；根據檢(jian)測的方式(shi)，可分爲傳(chuan)播速度差(cha)法、多普勒(le)法、波束偏(pian)移法、噪聲(sheng)法及相關(guan)法等不同(tóng)類型的超(chāo)聲波流量(liang)計。起聲波(bō)流量🔴計是(shi)近十幾年(nian)來随着集(ji)成電✌️路技(jì)術迅速發(fa)展才開始(shǐ)🤟應用📧的一(yī)種。
根據對(dui)信号檢測(ce)的原理，目(mu)前超聲波(bo)流量計大(dà)緻可分傳(chuán)播速⚽度差(cha)法(包括：直(zhí)接時差法(fǎ)、時差法、相(xiàng)位差法、頻(pin)差法)波束(shu)偏💃移法⛷️、多(duo)普勒法、相(xiàng)關法、空間(jian)濾🌏波法及(ji)噪聲法等(děng)類型。其中(zhōng)以噪聲法(fǎ)原理及結(jié)構簡單，便(bian)于測量和(he)攜帶，價格(ge)便宜但準(zhǔn)确度較低(di)，适于在流(liú)量測量準(zhǔn)确度要求(qiu)不高的場(chang)📐合使用。
由(yóu)于直接時(shí)差法、時差(chà)法、頻差法(fǎ)和相位差(chà)法的基本(běn)原🈚理都是(shì)通過測量(liàng)超聲波脈(mò)沖順流和(hé)逆流傳報(bào)時速度之(zhī)差🌈來反映(ying)流🌐體的流(liú)速的，故又(you)統稱爲傳(chuan)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(lai)的誤差，準(zhun)确度較高(gao)，所以被㊙️廣(guang)泛采用。按(àn)♍照換能器(qi)的配置方(fang)法不同，傳(chuan)播速度差(cha)撥又分爲(wèi)：Z法(透過法(fǎ))、V法(反射🈲法(fǎ))、X法(交叉法(fa))等。
波束偏(piān)移法是利(li)用超聲波(bo)束在流體(ti)中的傳播(bō)方向随流(liú)體流速變(biàn)化而産生(sheng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)速❓的，低流(liu)速時，靈敏(mǐn)度很低适(shi)用性不大(da).
多普勒法(fa)是利用聲(sheng)學多普勒(le)原理，通過(guo)測量不均(jun)勻流體中(zhōng)⁉️散射體散(sàn)射的超聲(shēng)波多普勒(lè)頻移來确(que)定流㊙️體流(liu)量的，适用(yòng)于含懸浮(fu)顆粒、氣泡(pào)等流體流(liu)量測量。
相(xiang)關法是利(lì)用相關技(ji)術測量流(liú)量，原理上(shang)，此法的🌂測(ce)量準确度(du)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(dù)高，适用範(fàn)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(yong)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(liu)動時産生(sheng)的噪聲與(yu)流體的流(liu)速有關的(de)原理，通過(guo)檢測噪聲(shēng)表示流🐪速(sù)或流量值(zhí)。其🐕方法簡(jiǎn)單，設備價(jià)格便宜，但(dàn)準确度低(di)。
以上幾種(zhǒng)方法各有(you)特點，應根(gēn)據被測流(liu)體性質.流(liu)速分布情(qíng)況、管路安(ān)裝地點以(yǐ)及對測量(liàng)準确度的(de)要求等因(yin)素進行選(xuan)擇。一📐般說(shuō)來由于工(gong)業生産中(zhōng)工質的溫(wen)度常不能(neng)保持恒定(ding)，故多采用(yong)頻差法及(jí)✉️時差法。隻(zhi)有在管徑(jing)很大時才(cai)采用直接(jiē)時差法。對(dui)♈換能器安(ān)裝方法的(de)選擇原則(zé)一般是：當(dāng)流體沿管(guan)軸平行流(liu)動🔱時🌈，選用(yòng)Z法；當流動(dong)方向與管(guan)鈾不平行(háng)或管路安(an)☀️裝地點使(shǐ)換能器安(ān)裝間隔受(shou)到限制時(shí)，采用V法或(huo)X法。當流場(chang)分布不均(jun)勻而表前(qian)直管段又(yòu)較短時，也(yě)可采用多(duo)聲道(例如(ru)雙聲道或(huo)四聲道)來(lai)克服流速(su)擾動帶來(lai)的流量測(ce)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(fu)粒或氣泡(pào)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(fā)展。随着工(gōng)業的發展(zhan)及節能✨工(gōng)作的開展(zhan)，煤油混合(hé)(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(fa)展，都爲多(duo)普勒超聲(sheng)波流✉️量計(jì)應用開辟(pi)廣闊前景(jing)。
二、構成：
超(chao)聲波流量(liàng)計
由超聲(shēng)波換能器(qi)、電子線路(lù)及流量顯(xian)示和累積(jī)系統三部(bù)❓分組成。超(chāo)聲波流量(liàng)計的電子(zǐ)線路包括(kuo)發射、接收(shōu)、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(mó)拟量顯示(shì)。超聲波發(fā)射換能器(qi)将電能轉(zhuan)換爲超聲(sheng)波能量，并(bìng)将其發射(shè)到♌被測流(liu)體中✂️，接收(shōu)器接收到(dao)的超聲波(bō)信号，經電(dian)子😄線路放(fang)大并轉換(huàn)爲代表流(liú)量的電信(xìn)号供給顯(xiǎn)示和積算(suàn)儀表進行(háng)📐顯示和🔴積(jī)算。這樣就(jiu)實現了流(liú)量的檢測(ce)和顯示。超(chao)聲👌波流量(liang)計常用壓(ya)✔️電換能器(qi)。它利用壓(yā)電💜材料的(de)壓電🐅效應(ying)，采用适出(chū)的發射電(diàn)路把電能(neng)加到發射(she)💃🏻換能器🐆的(de)壓電元件(jian)上💋，使其産(chǎn)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(bìng)經壓電元(yuán)件變爲電(diàn)能，以便檢(jian)測✉️。發射換(huàn)能器利用(yòng)壓電元件(jiàn)的逆壓電(dian)效應，而接(jie)收換能器(qi)則是利用(yòng)壓電效應(yīng)。
三、優點：超(chao)聲波流量(liàng)計非接觸(chu)式儀表，适(shì)于測量不(bu)易接觸和(he)觀察的流(liú)體以及大(da)管徑流量(liàng)。它與水位(wèi)計聯動可(kě)進行敞開(kāi)水流💛的流(liú)量測量。使(shi)用超聲波(bo)流量計，不(bu)用在流體(tǐ)中安裝測(cè)量元件，故(gu)不會改變(biàn)流體的流(liu)動狀态，不(bú)産生附加(jia)阻力，儀表(biǎo)🐇的安裝及(ji)🌍檢修均可(kě)不影響生(sheng)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(kě)用于下水(shuǐ)道及🙇♀️排污(wu)水等髒污(wu)流的測量(liàng)。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(qì)輪機循環(huán)水量等大(dà)管徑流量(liàng)💁，比過去的(de)皮脫管流(liu)速計方便(bian)得多。超聲(sheng)被流量汁(zhi)也可用于(yú)氣體測量(liàng)。管徑的适(shì)用範圍從(cóng)2cm到5m，從幾米(mǐ)🧡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(liú)體的溫度(du)範圍受超(chāo)聲波換能(neng)鋁及換能(néng)器與管道(dào)之間的耦(ou)合材料耐(nài)溫程度的(de)限✨制，以📐及(jí)高🌈溫下被(bèi)測流體傳(chuán)聲速度的(de)原始數據(jù)不全。目前(qián)我國隻能(néng)❤️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(jì)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(bo)🌈在🐇液體中(zhōng)的傳播速(sù)度約爲1500m/s左(zuo)右，被測流(liú)體流速(流(liú)量)變化帶(dài)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(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(shi)超聲波流(liu)量計隻有(you)在集成🙇♀️電(diàn)路技術迅(xun)🍓速發展的(de)前題🔞下才(cái)能得到實(shi)際應用😘的(de)原因。
五、超(chāo)聲波流量(liang)計安裝步(bù)驟
安裝超(chāo)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(zhi)管段*D後5D以(yǐ)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(guan)道材質以(yǐ)及壁厚(充(chōng)分考慮到(dào)管道内壁(bì)結垢厚度(dù))
四：确認管(guǎn)道使用年(nian)限，在使用(yong)10左右的管(guan)道，即使是(shi)碳鋼🐅材質(zhi)，也采用插(chā)入式安裝(zhuāng)。
五：前四步(bu)驟完成後(hòu)可确認使(shi)用何種傳(chuán)感器安裝(zhuang)
六：開始向(xiàng)表體輸入(rù)參數以确(que)定安裝距(ju)離。
七：非常(cháng)重要：精确(què)測量出安(ān)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuan)安裝傳感(gan)器大概距(ju)離，然後不(bú)斷調試🥵活(huo)動傳感💛器(qi)💘以達到信(xin)号和傳輸(shū)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(lí)很重要，它(tā)✊直接影響(xiang)表的
實際(jì)測量精度(du)，所以進行(háng)多次測量(liàng)以求較高(gāo)精度。
八：安(ān)裝傳感器(qi)——調試信号(hào)——做防水——歸(gui)整好信号(hao)電纜——清理(lǐ)現場線頭(tóu)等廢棄物(wù) ——安裝結束(shù)——驗收簽字(zi)
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(ji)探頭使用(yong)一段時間(jian)，會出現不(bu)定期的報(bào)警。尤其是(shi)輸送介質(zhì)雜質較多(duō)時，這種問(wen)題會㊙️較常(cháng)見。解決辦(bàn)法：定期清(qīng)理探頭(建(jian)議一年清(qīng)理一次)。
2、 超(chāo)聲波流量(liàng)計輸送介(jiè)質含有水(shui)等液體雜(zá)質時，流量(liàng)計引壓管(guan)容易産生(sheng)積液，氣溫(wen)較低時會(hui)出現引壓(yā)管凍堵現(xiàn)象，尤其在(zài)北方地區(qu)冬季較常(chang)見。解決🍉辦(bàn)法：對引壓(ya)管進行吹(chuī)🏃掃或加電(dian)伴熱
超聲(shēng)波在傳播(bo)過程中，由(yóu)于受介質(zhi)和介質中(zhōng)雜質👈的阻(zu)礙或吸🚶♀️收(shou)，其強度會(hui)産生衰減(jian)。不論是超(chāo)聲波流量(liàng)計還是超(chāo)聲波物位(wèi)👄計，對所接(jiē)受的聲波(bō)強度🏒都有(you)一定要求(qiú)，所以都要(yao)對各🈲種衰(shuai)減進行抑(yi)制。
