一(yi)、超聲波(bo)流量計(ji)
在流動(dòng)的流體(ti)中傳播(bo)時就載(zǎi)上流體(tǐ)流速的(de)信息。因(yin)此通♋過(guo)接♋收到(dao)的超聲(shēng)波就可(kě)以檢測(ce)出流體(ti)的流速(sù)㊙️，從而換(huan)算🤞成流(liu)量。超🌈聲(shēng)脈沖穿(chuan)過管道(dao)從一個(gè)傳感器(qì)到達另(lìng)一個傳(chuán)感器，就(jiu)🌈像一個(ge)渡船的(de)船夫在(zai)橫渡一(yi)條河。當(dāng)氣體不(bú)流動時(shi)，聲脈沖(chòng)以相同(tong)的速度(dù)(聲速，C)在(zai)兩個方(fang)向上🔞傳(chuán)播。如果(guǒ)管道中(zhōng)的氣體(ti)有一定(dìng)流速V(該(gāi)❤️流速不(bu)等于零(líng))，則順着(zhe)流動方(fang)🌈向的聲(shēng)脈沖會(huì)傳輸得(dé)快些，而(er)💯逆着流(liu)動方向(xiang)的聲脈(mo)沖會傳(chuan)輸得慢(man)些。這樣(yàng)🏃♂️，順流傳(chuán)輸時間(jiān)tD會短些(xiē)，而逆流(liú)傳輸時(shí)間tU會長(zhang)些。這裏(lǐ)所說的(de)長些或(huo)短些都(dōu)🚩是與氣(qi)體不流(liú)動時的(de)傳輸時(shi)間相比(bǐ)而言；根(gēn)據檢測(ce)的方式(shì)，可分爲(wei)傳播速(su)度差🚶法(fǎ)、多普勒(lè)法、波束(shù)偏移法(fǎ)、噪聲法(fa)及相關(guān)法等不(bú)同類型(xíng)的超聲(shēng)波流量(liang)計。起聲(shēng)波流量(liang)計是近(jin)十幾年(nián)來随着(zhe)集成🔆電(diàn)路技術(shù)迅速發(fā)展才開(kai)始應用(yòng)🛀🏻的一種(zhǒng)。
根據對(dui)信号檢(jian)測的原(yuán)理，目前(qián)超聲波(bō)流量計(jì)大緻可(ke)☀️分傳♉播(bo)速度差(cha)法(包括(kuò)：直接時(shi)差法、時(shí)差法、相(xiàng)位差法(fǎ)🛀🏻、頻差法(fa))波❄️束偏(piān)移法、多(duō)普勒法(fǎ)、相關法(fa)、空間濾(lǜ)波法及(ji)噪聲法(fa)✉️等類型(xíng)。其中以(yi)🤟噪聲法(fa)♻️原理及(ji)結構🚶簡(jiǎn)單，便于(yu)💋測量和(he)攜帶，價(jia)格便👈宜(yi)但準确(que)度較低(dī)，适🍉于在(zài)流量測(cè)量準确(què)度要🈚求(qiu)不高的(de)場合使(shi)用。
由于(yu)直接時(shi)差法、時(shí)差法、頻(pín)差法和(he)相位差(cha)法的基(jī)本🆚原理(lǐ)都是🧑🏽🤝🧑🏻通(tong)過測量(liang)超聲波(bō)脈沖順(shùn)流和逆(ni)流傳報(bào)時🐉速度(du)之差來(lai)反映流(liu)體的流(liu)速的，故(gu)又統稱(chēng)爲傳播(bo)速度差(chà)法。其中(zhong)頻差法(fǎ)和時差(chà)法克服(fú)了聲速(sù)随流體(ti)溫度變(bian)化帶來(lái)的誤差(cha)🚶♀️，準确度(dù)較高，所(suǒ)以被廣(guang)泛采用(yong)。按照換(huan)能器的(de)配置方(fang)法不同(tóng)，傳播速(su)度差撥(bō)又分爲(wei)：Z法(透過(guò)法)、V法(反(fan)射法)、X法(fa)(交叉法(fǎ))等。
波束(shu)偏移法(fa)是利用(yong)超聲波(bo)束在流(liu)體中的(de)傳播方(fang)向随🈲流(liu)體流🌐速(su)變化而(er)産生偏(piān)移來反(fan)映流體(tǐ)流速的(de)，低🈲流速(sù)時，靈敏(min)度很低(di)适用性(xing)不大.
多(duō)普勒法(fa)是利用(yòng)聲學多(duō)普勒原(yuan)理，通過(guò)測量不(bú)均勻流(liú)體中散(san)射體散(sàn)射的超(chāo)聲波多(duo)普勒頻(pín)移來确(què)定流體(tǐ)流量的(de)，适用于(yú)含懸浮(fú)顆粒、氣(qì)泡等流(liú)體流量(liang)測量。
相(xiàng)關法是(shì)利用相(xiàng)關技術(shu)測量流(liú)量，原理(lǐ)上，此法(fǎ)的測🌐量(liàng)準确度(dù)與流體(ti)中的聲(sheng)速無關(guān)，因而與(yǔ)流體溫(wen)度，濃度(dù)等無關(guān)，因而測(ce)量準确(què)度高，适(shì)用範圍(wéi)廣。但相(xiàng)關器價(jia)格貴，線(xian)路比較(jiao)複雜。在(zài)微處理(lǐ)機普及(ji)應用後(hou)，這個缺(que)點可以(yǐ)克服。
噪(zào)聲法(聽(tīng)音法)是(shì)利用管(guan)道内流(liu)體流動(dong)時産生(sheng)的噪📞聲(shēng)與流♋體(tǐ)的流速(su)有關的(de)原理，通(tōng)過檢測(ce)噪聲表(biao)💚示流速(sù)或流量(liang)值。其方(fāng)法簡單(dan)，設備價(jia)格便宜(yi)，但準确(que)度低。
以(yi)上幾種(zhǒng)方法各(gè)有特點(diǎn)，應根據(jù)被測流(liu)體性質(zhi).流速分(fen)布🐅情況(kuàng)、管路安(an)裝地點(dian)以及對(duì)測量準(zhun)确度的(de)要求等(deng)因❗素進(jìn)😄行選擇(zé)。一般說(shuo)來由于(yú)工業生(sheng)産中工(gong)質的溫(wēn)度常不(bu)能保持(chi)恒定，故(gu)多采用(yòng)頻差法(fǎ)及時差(cha)法。隻☀️有(yǒu)在管徑(jìng)很大時(shí)才采用(yong)直接📞時(shi)差法。對(duì)❄️換能器(qì)安裝方(fāng)法的選(xuǎn)擇原則(ze)一般是(shi)：當流體(tǐ)沿管軸(zhóu)平行流(liú)動時，選(xuǎn)用Z法；當(dang)流動🌈方(fang)向與管(guan)鈾不平(ping)行或管(guan)路安裝(zhuang)地點使(shi)換能器(qì)安裝間(jian)隔受到(dao)限制時(shí)，采✌️用V法(fǎ)或X法。當(dang)流場🔴分(fen)布不均(jun1)勻而表(biao)前直管(guan)段又較(jiào)短時，也(ye)可采用(yong)多聲道(dào)(例如雙(shuang)聲道或(huo)四聲道(dao))來☀️克服(fú)流速擾(rǎo)動帶來(lai)的流量(liang)測量誤(wu)差。多普(pǔ)勒法适(shi)于測量(liang)兩相流(liú)，可避免(miǎn)常規儀(yí)表由懸(xuan)浮粒或(huo)氣泡🥰造(zào)成的堵(dǔ)塞、磨損(sǔn)、附着而(ér)不能運(yun)行的弊(bì)病，因而(er)得以迅(xun)速發🈲展(zhǎn)。随着工(gōng)業的發(fā)展及節(jiē)能💚工作(zuo)的開展(zhǎn)，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shui)🌏泥合(CWM)燃(ran)料的輸(shū)送和⛷️應(ying)用以及(jí)燃🧑🏽🤝🧑🏻料⛱️油(you)加水助(zhu)燃等節(jie)能方法(fǎ)的發展(zhan)，都爲多(duō)普勒超(chāo)聲波流(liu)量計應(ying)用開辟(pì)廣闊前(qian)景。
二、構(gou)成：
超聲(shēng)波流量(liàng)計
由超(chāo)聲波換(huan)能器、電(diàn)子線路(lù)及流量(liang)顯示和(hé)累積系(xì)統🏒三部(bù)🔴分組成(chéng)。超聲波(bō)流量計(jì)的電子(zǐ)線路包(bāo)括發射(she)、接收、信(xin)⛱️号處理(lǐ)和顯示(shì)電路。測(ce)得的瞬(shun)時流量(liàng)和㊙️累積(jī)流量值(zhí)用數字(zi)量或模(mó)拟量顯(xian)示。超聲(shēng)波發射(she)換能器(qì)将電能(néng)轉換爲(wei)超聲波(bo)能量，并(bìng)将其發(fā)射到被(bei)測流體(tǐ)中，接收(shōu)器接收(shōu)❄️到的超(chao)聲波信(xin)号，經電(dian)子線路(lù)放大并(bing)轉換爲(wei)代表流(liú)量的電(diàn)信号供(gòng)給🔴顯示(shi)和積算(suàn)儀表進(jìn)行顯示(shì)和😍積算(suan)。這樣就(jiu)實現了(le)流量的(de)㊙️檢測和(he)顯示。超(chāo)聲✏️波流(liu)量計常(chang)用壓電(dian)換能器(qì)。它利用(yong)壓電材(cai)料的壓(ya)電效應(yīng)，采用适(shì)出的發(fā)射電路(lù)把電能(néng)加到發(fā)射換能(néng)器的壓(ya)電元件(jiàn)上，使其(qi)産生超(chao)聲波振(zhen)勸。超聲(shēng)波以某(mǒu)一角度(dù)射入流(liu)體中傳(chuán)播，然後(hou)🛀由接收(shou)換能器(qi)接收，并(bing)經壓電(diàn)元件變(bian)爲電能(neng)，以便檢(jiǎn)測。發射(she)換能器(qì)利用壓(yā)電元件(jiàn)的逆壓(ya)電效應(ying)，而接收(shōu)換能✂️器(qi)則是利(li)用壓電(dian)效應。
三(sān)、優點：超(chāo)聲波流(liú)量計非(fei)接觸式(shi)儀表，适(shì)于測量(liang)不易接(jie)觸和觀(guān)💞察的流(liu)體以及(jí)大管徑(jìng)流量。它(tā)與水位(wei)計聯動(dòng)可進行(háng)敞開水(shui)流的流(liu)量測量(liang)。使用超(chao)聲波流(liu)量計，不(bu)用在流(liú)體中安(an)裝測量(liàng)元件，故(gu)不會改(gǎi)變流體(tǐ)的流動(dong)狀态，不(bú)産生附(fù)加㊙️阻力(lì)，儀表的(de)安裝及(jí)檢修均(jun1)可不影(ying)響生産(chan)管線運(yun)行因而(er)是一種(zhǒng)理想的(de)節能型(xíng)流量計(jì)。多普勒(le)法超聲(shēng)波流量(liang)計可測(cè)雙相介(jie)質的流(liu)量，故可(ke)用于下(xia)水道及(jí)排污水(shui)等髒污(wū)🐕流的測(ce)量。在發(fa)電廠♍中(zhong)，用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liang)計測量(liàng)水輪機(ji)進水量(liàng)、汽輪機(jī)循環水(shuǐ)量等大(dà)管徑流(liu)量，比過(guo)去的皮(pí)脫管流(liú)速計‼️方(fang)便得多(duo)。超聲🙇🏻被(bèi)流量汁(zhi)也可用(yong)于氣體(ti)測量。管(guan)徑的适(shi)用範圍(wei)從2cm到5m，從(cóng)幾米寬(kuan)的明渠(qu)、暗渠到(dào)500m寬的河(he)🌈流都可(ke)适用。
四(sì)、缺點：主(zhu)要是可(kě)測流體(ti)的溫度(du)範圍受(shou)超聲波(bō)換✍️能鋁(lü)及換🌍能(neng)🤩器與管(guǎn)道之間(jian)的耦合(hé)材料耐(nai)溫程度(dù)的限制(zhi)，以及高(gāo)溫下📧被(bèi)測流體(ti)傳聲速(su)度的原(yuan)始數據(jù)不全。目(mu)前我國(guo)隻能用(yong)于測📱量(liang)200℃以下的(de)流體。另(lìng)外🌂，超聲(shēng)波流☁️量(liàng)計的測(cè)量線路(lu)比一般(bān)流量🔅計(ji)複雜。這(zhè)是因爲(wèi)，一般工(gōng)業計量(liàng)中液體(ti)的流速(su)常常是(shì)每秒幾(jǐ)米，而聲(sheng)波在液(ye)體中的(de)傳播速(sù)度約爲(wei)1500m/s左右，被(bèi)測流體(tǐ)流速(流(liu)量)變化(huà)帶給聲(shēng)速的變(bian)化量zui大(da)也是10-3數(shu)量級.若(ruò)要求測(cè)量流速(su)的準确(que)度爲1%，則(zé)對聲速(su)的測量(liang)準确度(du)👉需爲10-5～10-6數(shu)量級，因(yīn)此必須(xu)有完善(shan)的測量(liang)線路才(cái)能實現(xiàn)，這也正(zheng)是超聲(shēng)波流量(liang)計隻有(you)在集成(chéng)㊙️電路技(jì)術迅😍速(sù)發展的(de)前㊙️題下(xià)才能得(dé)到實際(jì)應用🌈的(de)原因。
五(wu)、超聲波(bo)流量計(jì)安裝步(bu)驟
安裝(zhuāng)超流可(kě)按照以(yi)下步驟(zhou)操作：
一(yī)：觀察安(ān)裝現場(chang)管道是(shì)否滿足(zú)直管段(duàn)*D後5D以及(jí)離泵30D的(de)距離。(D爲(wèi)✍️管道内(nèi)直徑)
二(èr)：确認管(guan)道内流(liu)體介質(zhi)以及是(shi)否滿管(guan)。
三：确認(ren)管道材(cái)質以及(ji)壁厚(充(chong)分考慮(lǜ)到管道(dao)内壁結(jie)垢厚度(dù))
四：确認(rèn)管道使(shi)用年限(xian)，在使用(yòng)10左右的(de)管道，即(jí)使是💞碳(tan)鋼材質(zhì)👉，也采用(yòng)插入式(shi)安裝。
五(wu)：前四步(bù)驟完成(chéng)後可确(que)認使用(yong)何種傳(chuan)感器安(an)裝
六：開(kai)始向表(biǎo)體輸入(ru)參數以(yǐ)确定安(an)裝距離(li)。
七：非常(chang)重要：精(jīng)确測量(liang)出安裝(zhuang)距離。
(1) 外(wai)夾式可(kě)選安裝(zhuāng)傳感器(qì)大概距(ju)離，然後(hou)不斷調(diao)試活動(dong)傳感器(qì)以達到(dào)信号和(hé)傳輸比(bi)
的匹配(pèi)
(2) 插入使(shi)用工具(jù)測量管(guǎn)道上安(ān)裝點距(jù)離，這個(ge)距離很(hen)重要🤞，它(tā)🔴直接影(yǐng)響表的(de)
實際測(cè)量精度(du)，所以進(jin)行多次(cì)測量以(yi)求較高(gāo)精度。
八(bā)：安裝傳(chuán)感器——調(diao)試信号(hào)——做防水(shui)——歸整好(hao)信号電(diàn)纜——清🤩理(li)現場線(xian)頭等廢(fèi)棄物 ——安(ān)裝結束(shu)——驗收簽(qiān)字
六、超(chao)聲波流(liú)量計使(shi)用中常(cháng)見問題(ti)：
1、 超聲波(bo)流量計(jì)探頭使(shǐ)用一段(duan)時間，會(hui)出現不(bú)定期的(de)報警。尤(yóu)其是輸(shu)送介質(zhì)雜質較(jiào)多時，這(zhè)種問題(ti)會較常(chang)見。解決(jué)辦法：定(ding)期清理(lǐ)探頭(建(jiàn)議一年(nian)清理一(yi)‼️次)。
2、 超聲(shēng)波流量(liang)計輸送(sòng)介質含(hán)有水等(deng)液體雜(za)質時，流(liú)量🌏計引(yin)壓管容(róng)易産生(sheng)積液，氣(qì)溫較低(dī)時會出(chu)現引壓(ya)管凍堵(du)現象📧，尤(you)其在北(běi)☁️方地區(qū)冬季較(jiào)常見。解(jiě)決❓辦法(fǎ)：對引壓(ya)管進行(háng)吹☔掃或(huò)加電伴(ban)熱✉️
超聲(sheng)波在傳(chuan)播過程(cheng)中，由于(yu)受介質(zhi)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙(ai)或🔱吸收(shōu)，其強度(du)會産生(sheng)衰減。不(bu)論是超(chao)聲波🈲流(liú)量計還(hai)是超☀️聲(sheng)波物位(wei)計，對所(suǒ)接受的(de)聲波強(qiang)度都有(yǒu)一定要(yào)求，所以(yi)都🐕要對(duì)各種衰(shuāi)減進行(hang)抑制。
