一(yi)、超聲波流(liú)量計
在流(liu)動的流體(ti)中傳播時(shí)就載上流(liú)體流速的(de)信息。因此(cǐ)通過接收(shōu)到的超聲(shēng)波就可以(yi)檢測出流(liú)體的流速(sù)，從而換算(suàn)成流🐇量。超(chāo)聲脈沖穿(chuan)過管道從(cong)一個傳感(gan)器到達另(lìng)一個傳感(gan)器，就像一(yī)個渡船的(de)船夫在橫(heng)渡一🤞條河(hé)。當氣體不(bú)流動時，聲(shēng)脈沖以相(xiàng)同的速度(du)(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(gai)流速不等(deng)于零)，則順(shun)着流動方(fāng)🥰向的聲脈(mò)沖會傳輸(shū)得📧快些，而(ér)逆着流動(dong)方向的聲(shēng)脈沖會傳(chuán)輸得慢些(xiē)。這樣，順流(liú)傳輸時間(jian)tD會短些，而(ér)逆流🏃🏻♂️傳輸(shū)時間tU會長(zhang)些。這裏所(suo)說的長些(xie)或短些都(dou)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(shì)，可分爲傳(chuan)播速度差(cha)法、多普勒(lè)法、波束偏(piān)移法、噪聲(sheng)法及相關(guan)法等不同(tong)類型的超(chāo)聲波流量(liàng)計。起🈲聲波(bo)流量計是(shi)近十幾年(nian)來随着集(ji)成電路技(ji)術迅速發(fa)展才開始(shǐ)應用的一(yi)種。
根據對(duì)信号檢測(cè)的原理，目(mù)前超聲波(bō)流量計大(da)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(pín)差法)波📧束(shu)偏移法、多(duo)普勒法、相(xiang)關法、空間(jian)濾波法及(jí)噪聲法等(děng)類型。其中(zhong)以噪聲法(fa)原理及結(jie)構簡單，便(biàn)于測量和(hé)攜帶，價格(ge)便💰宜但準(zhun)确❄️度較低(di)，适于在流(liu)量測量準(zhǔn)确度要求(qiu)不高的場(chang)合使用。
由(you)于直接時(shi)差法、時差(cha)法、頻差法(fǎ)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(zhi)差來反映(ying)流體的流(liu)速的，故又(yòu)統稱爲傳(chuan)播速度差(cha)法。其中頻(pin)👉差法和🈲時(shí)差法克服(fu)了聲速随(sui)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(an)照換能器(qì)的配置方(fāng)法不同，傳(chuán)播速度📱差(cha)撥又分爲(wei)：Z法(透過法(fa))、V法(反射♌法(fa))、X法(交叉法(fa))等。
波束偏(pian)移法是利(li)用超聲波(bo)束在流體(ti)中的傳播(bo)方向随流(liu)體流🤟速變(biàn)化而産生(sheng)偏移來反(fan)映流體流(liu)速🚶♀️的，低流(liu)速時，靈敏(min)度很低适(shi)用性不大(dà).
多普勒法(fa)是利用聲(shēng)學多普勒(le)原理，通過(guò)測量不均(jun1)🔱勻流體中(zhōng)散射體散(san)射的超聲(sheng)波多普勒(le)頻移來确(què)定流體流(liu)量的，适用(yòng)于含♌懸浮(fu)顆粒、氣泡(pào)等流體流(liú)量測量。
相(xiang)關法是利(li)用相關技(ji)術測量流(liu)量，原理上(shang)，此法的測(ce)量準确♻️度(dù)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(xiang)關器價格(ge)貴，線路比(bi)較複雜💘。在(zài)微處理機(jī)普及應用(yong)後，這個缺(que)點可以🈲克(kè)服。
噪聲法(fa)(聽音法)是(shi)利用管道(dao)内流體流(liu)動時産生(shēng)的噪聲與(yu)✔️流㊙️體的流(liu)速有關的(de)原理，通過(guò)檢測噪聲(shēng)表示流速(su)或流量值(zhí)。其方法簡(jian)單，設備價(jia)格便宜，但(dan)準确度低(dī)。
以上幾種(zhong)方法各有(you)特點，應根(gēn)據被測流(liú)體性質.流(liú)速分布情(qing)況🥰、管路安(an)裝地點以(yi)及對測量(liang)準确度的(de)要求等因(yīn)🌈素進💔行選(xuǎn)❌擇。一般說(shuō)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(yong)頻差法及(jí)時差法。隻(zhī)有在管徑(jing)㊙️很大時才(cai)☀️采用直接(jiē)時差法。對(duì)換能器安(ān)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(dòng)☂️方向與管(guan)鈾不平行(hang)或管路安(an)裝地點使(shǐ)換能器安(ān)裝間隔受(shou)到限制時(shi)，采用V法或(huo)X法。當流場(chǎng)分布不均(jun1)勻而表🔞前(qián)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(su)擾動帶來(lai)的流量測(cè)量誤差。多(duo)普勒法适(shì)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(dǔ)塞、磨損、附(fù)着而不能(néng)✂️運行的弊(bi)病，因而得(dé)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(liao)♉油加水助(zhu)燃等節能(neng)方法的發(fa)展，都爲✨多(duō)普勒超聲(sheng)波流🔞量計(jì)應用開辟(pì)廣闊前景(jǐng)。
二、構成：
超(chao)聲波流量(liang)計
由超聲(shēng)波換能器(qì)、電子線路(lu)及流量顯(xiǎn)示和累積(ji)系統三⭕部(bù)分🛀🏻組成。超(chao)聲波流量(liàng)計的電子(zi)線路包括(kuo)發射、接收(shōu)、信号處理(li)和顯示電(diàn)路。測得的(de)瞬時流量(liang)和累積流(liu)💃🏻量值用數(shu)字量⭕或模(mó)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(bìng)将其發射(shè)到被測流(liú)體中，接收(shou)器接收到(dào)的超聲波(bō)信号，經電(dian)子🤟線路放(fàng)大并轉換(huàn)爲代表流(liú)量的電信(xìn)号供給顯(xiǎn)示和積算(suan)儀表進行(háng)顯示和積(ji)算。這樣就(jiù)實現了流(liú)量的檢測(ce)和顯示。超(chao)聲波流量(liàng)計常用壓(yā)電換能器(qi)。它利用壓(yā)電材料的(de)壓電效應(yīng)，采用适出(chu)的發射🥵電(diàn)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(you)接收換能(néng)器接收✔️，并(bìng)經壓電元(yuán)件變爲電(dian)能，以便檢(jiǎn)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(yong)壓電效應(ying)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liang)計非接觸(chù)式儀表，适(shì)于測量不(bu)👉易接觸和(hé)觀察的流(liu)體以及大(da)管徑流量(liàng)。它與水位(wei)計聯動可(kě)進行敞開(kai)水流🔞的流(liú)量測量。使(shǐ)用超聲波(bo)流量計，不(bú)用在流體(ti)中🈚安裝測(cè)量元件，故(gu)不會改變(bian)🛀🏻流體的流(liú)動狀态，不(bú)🚩産生附加(jiā)阻力，儀表(biao)⭐的安裝及(jí)💃🏻檢修均可(kě)不💔影響生(shēng)産管🐅線運(yùn)行因而是(shi)一種理想(xiang)的節能型(xíng)流量計。多(duō)普勒法超(chao)聲波流量(liàng)計可❄️測雙(shuāng)㊙️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(liàng)。在發電廠(chang)🆚中，用便攜(xié)式超聲波(bō)流量計測(cè)量水輪機(jī)進水量、汽(qi)輪機循環(huán)✍️水量等大(da)管徑🔴流量(liang)，比過去的(de)皮脫管流(liu)速計方便(biàn)得多。超聲(shēng)被流量汁(zhi)❓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(mǐ)✉️寬的😄明渠(qu)、暗渠到500m寬(kuān)的河流都(dou)可适用。
四(si)、缺點：主要(yao)是可測流(liú)體的溫度(dù)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(ju)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(liang)計的測量(liang)線路比一(yī)般流量💜計(ji)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(bō)在液體中(zhong)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(sù)的準确度(dù)爲1%，則㊙️對聲(sheng)速的測量(liang)準确度需(xū)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(liú)量計隻有(you)在集成💯電(diàn)路技術迅(xùn)速發展的(de)前題下才(cai)能得到實(shí)際應用的(de)原因。
五、超(chao)聲波流量(liang)計安裝步(bù)驟
安裝超(chāo)流可按照(zhào)以下步驟(zhòu)操作：
一：觀(guan)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(guǎn)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(chong)分考慮到(dao)管道内壁(bi)結垢厚度(du))
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(zhuāng)
六：開始向(xiàng)表體輸入(ru)參數以确(què)定安裝距(jù)離。
七：非常(chang)重要：精确(que)測量出安(an)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuan)安裝傳感(gǎn)器大概距(ju)離，然後不(bú)斷調試活(huó)動傳感器(qì)以達到信(xìn)号和傳輸(shū)比
的匹配(pei)
(2) 插入使用(yòng)工具測量(liàng)管道上安(an)裝點距離(li)，這個距離(li)很重要，它(ta)直接影響(xiǎng)表的
實際(ji)測量精度(dù)，所以進行(háng)多次測量(liàng)以求較高(gāo)精度。
八：安(ān)裝傳感器(qì)——調試信号(hao)——做防水——歸(gui)整好信号(hao)電纜——清理(li)現💃場線頭(tou)等廢棄物(wù) ——安裝結束(shù)——驗收簽字(zì)
六、超聲波(bo)流量計使(shǐ)用中常見(jiàn)問題：
1、 超聲(shēng)波流量計(jì)探頭使用(yòng)一段時間(jiān)，會出現不(bú)定期的報(bao)警。尤🐇其⚽是(shi)輸送介質(zhi)雜質較多(duo)時，這種問(wen)題會較常(cháng)見。解決辦(ban)法：定🌂期清(qing)理探頭(建(jian)議一年清(qing)理一次)。
2、 超(chāo)聲波流量(liàng)計輸送介(jie)質含有水(shui)等液體雜(za)質時，流量(liang)計🌈引👄壓管(guan)容易産生(sheng)積液，氣溫(wēn)較低時會(hui)出現引壓(yā)管凍堵現(xiàn)象♋，尤其在(zai)北方地區(qū)冬季較常(cháng)見。解決辦(ban)法：對引壓(ya)管🌈進行吹(chuī)掃或加❗電(dian)伴熱🧡
超聲(sheng)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(shōu)，其強度會(huì)産生衰減(jiǎn)。不論是超(chāo)聲波流量(liang)計還是超(chao)㊙️聲波物位(wei)計，對所接(jiē)受的聲波(bō)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。
