一(yī)、超聲波流(liu)量計
在流(liú)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(yǐ)檢測出流(liú)體的流速(su)，從而換算(suàn)🐉成流✔️量。超(chāo)🌐聲脈沖穿(chuān)過管道從(cong)一個傳感(gan)器⚽到達另(ling)一個傳感(gan)器，就✂️像一(yī)個渡船的(de)船夫在橫(heng)渡一條河(he)。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(liang)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(děng)于零)，則順(shun)着流動方(fang)向的聲脈(mo)沖會傳輸(shu)得快些，而(er)逆着流動(dong)方向的聲(sheng)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(shu)時間tU會長(zhǎng)些。這裏所(suǒ)說的長些(xiē)或短些都(dou)是與氣體(ti)不流動時(shí)的傳輸時(shi)間相比而(ér)言；根據檢(jian)測的方式(shì)，可分爲傳(chuan)播速度差(cha)👉法、多普勒(le)法、波束偏(piān)移法、噪聲(sheng)法及相關(guan)法等不同(tong)類型的超(chao)聲波流量(liang)計。起聲波(bo)流量計是(shi)近十幾年(nián)來随着集(ji)成電路技(jì)術迅速發(fā)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(chuan)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(shu)偏移法、多(duō)普勒法、相(xiàng)關法、空間(jiān)濾波法及(jí)噪聲法等(děng)類型。其中(zhōng)以噪聲法(fǎ)✉️原理及結(jie)構簡單，便(bian)于測量和(he)攜帶，價格(gé)便宜但準(zhun)确🧑🏾🤝🧑🏼度較低(dī)，适于在流(liú)量測量準(zhǔn)确度要求(qiu)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(shì)通過測量(liàng)超聲波脈(mo)沖順流和(he)逆流傳報(bao)時速度之(zhi)差來反映(ying)流體的流(liu)速的，故又(you)統稱爲⛹🏻♀️傳(chuan)播速度差(cha)法。其中頻(pín)差法和時(shí)差法克服(fú)了聲速随(sui)流體溫度(du)變化帶來(lái)的誤差，準(zhun)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(chuan)播速度差(cha)撥又分爲(wei)：Z法(透過法(fǎ))、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法(fǎ))等。
波束偏(piān)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(bian)化而産生(sheng)偏移來反(fǎn)映流體流(liú)速的，低流(liú)速時，靈敏(mǐn)度很低适(shì)用性不大(da).
多普勒法(fǎ)是利用聲(sheng)學多普勒(le)原理，通過(guo)測量不均(jun)💋勻流體中(zhong)🚩散射體散(san)射的超聲(shēng)波多普勒(lè)頻移來确(què)定流體流(liú)量的🆚，适用(yòng)于含懸浮(fu)顆粒、氣泡(pao)等流體流(liu)量測量。
相(xiang)關法是利(lì)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(zhong)的聲速無(wú)關，因而與(yu)流體溫度(dù)，濃度等無(wu)關，因而測(cè)量☎️準确度(dù)高，适用範(fan)圍廣。但相(xiàng)關器🏃♂️價格(ge)貴，線路比(bǐ)🔞較複雜。在(zài)微處理機(jī)普及應用(yòng)後，這個缺(que)點可以克(kè)服。
噪聲法(fa)(聽音法)是(shì)利用管道(dào)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(guo)檢測噪聲(sheng)表示流速(su)或流量值(zhi)。其💜方法簡(jiǎn)單，設備價(jià)格便宜，但(dan)準确度低(dī)。
以上幾種(zhong)方法各有(yǒu)特點，應根(gen)據被測流(liú)體性質.流(liú)速💋分布情(qíng)況⭕、管路安(ān)裝地點以(yi)及對測量(liàng)準确度的(de)💜要求等因(yīn)😄素進行選(xuan)🔆擇。一般說(shuō)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(ji)時差法。隻(zhī)有在管徑(jing)✌️很大時才(cái)采用直接(jiē)時差法。對(duì)💯換能器安(ān)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(yong)Z法；當流動(dòng)方向與管(guan)鈾不平行(háng)或管路安(ān)裝地點使(shǐ)換能器安(ān)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(jun)勻而表前(qián)直管段又(you)較短時，也(yě)可采用多(duo)聲道(例如(rú)雙聲道或(huò)四聲道)來(lai)克服流速(su)擾動帶來(lái)的流㊙️量測(cè)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(pao)🔴造成的堵(du)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(gōng)業的發展(zhǎn)及♻️節能工(gōng)作的開展(zhan)，煤油混合(hé)(COM)、煤水泥合(he)✨(CWM)燃料的輸(shū)送和應用(yòng)以及燃🚶料(liao)油加水助(zhù)燃等節能(neng)☂️方法的發(fa)展，都爲多(duō)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(liang)計
由超聲(sheng)波換能器(qì)、電子線路(lu)及流量顯(xian)示和累積(jī)系統三部(bù)分組成。超(chao)聲波流量(liang)計的電子(zǐ)線路包括(kuò)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(shu)字量或模(mo)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(bing)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(diàn)子🏃🏻線路放(fàng)大并轉🚶換(huàn)爲代表流(liú)量♍的電信(xìn)号供給顯(xian)示和積算(suan)儀表進行(háng)顯示和積(jī)算。這樣就(jiu)實現了流(liu)量⚽的檢測(ce)和顯示。超(chāo)聲波流量(liang)計常用壓(ya)電換能器(qi)。它利用壓(ya)電材料的(de)壓電效應(yīng)，采用适出(chū)的發射🚶♀️電(dian)路把電能(neng)加到發射(she)換能器💛的(de)壓電元件(jiàn)上，使其産(chan)生超聲波(bo)振勸。超聲(shēng)波以某一(yī)角度射入(ru)流體中傳(chuan)播❓，然後💜由(you)接收換能(neng)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(yòng)壓電元件(jiàn)的逆壓電(diàn)效應，而接(jiē)收換能器(qi)則是利用(yòng)壓電效應(ying)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liàng)計非接觸(chù)式儀表，适(shì)于測量不(bú)易接觸和(he)🏃觀察的流(liú)體以及大(dà)管徑流量(liàng)。它與水位(wei)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(bú)用在流體(tǐ)中安裝測(ce)量元件，故(gu)不會改變(biàn)🈲流體的流(liu)🔞動狀态，不(bu)🔴産生附加(jiā)阻力，儀表(biao)的安裝及(jí)檢修均可(ke)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(chao)聲波流量(liang)計可測雙(shuang)相介質的(de)流量，故可(kě)用于下水(shui)道及排污(wū)水等髒污(wū)流✌️的測量(liàng)。在發電廠(chǎng)中，用便攜(xie)式超聲波(bo)‼️流量計測(ce)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(cong)2cm到5m，從幾米(mi)寬的明渠(qú)、暗渠到500m寬(kuān)的河流都(dōu)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(neng)器與管道(dao)之間的耦(ǒu)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(jù)不全。目前(qian)我國隻能(néng)用于測量(liang)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(yī)般流量計(ji)複雜。這是(shi)因爲，一般(ban)工業計量(liàng)中液體的(de)流速常常(cháng)是每秒幾(jǐ)米，而聲波(bo)在液體中(zhōng)的傳播速(su)度約爲1500m/s左(zuǒ)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(dà)也是10-3數量(liang)級.若要求(qiu)測量流㊙️速(sù)的準确度(dù)爲1%，則對聲(shēng)速的測量(liàng)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(lu)才能實現(xian)，這也正是(shì)超聲波流(liú)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(shi)際應用⭐的(de)原因。
五、超(chāo)聲波流量(liàng)計安裝步(bù)驟
安裝超(chao)流可按照(zhao)以下步驟(zhou)操作：
一：觀(guan)察安裝現(xiàn)場管道是(shi)否滿足直(zhi)管段*D後5D以(yi)及離泵30D的(de)距離。(D爲管(guǎn)道内直徑(jing))
二：确認管(guǎn)道内流體(tǐ)介質以及(jí)是否滿管(guan)。
三：确認管(guan)道材質以(yi)及壁厚(充(chōng)分考慮到(dào)管道内壁(bi)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(zhì)🐅，也👉采用插(cha)入式安裝(zhuāng)。
五：前四步(bu)驟完成後(hou)可确認使(shi)用何種傳(chuán)感器安裝(zhuang)
六：開始向(xiàng)表體輸入(ru)參數以确(què)定安裝距(ju)離。
七：非常(cháng)重要：精确(que)測量出安(an)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuǎn)安裝傳感(gǎn)器大概距(ju)離，然後不(bú)斷調試📧活(huo)動傳感🏃器(qi)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(lí)很💔重要，它(tā)直接影響(xiǎng)表的
實際(jì)測量精度(du)，所以進行(háng)多次測量(liàng)以求較高(gao)精度。
八：安(ān)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(wù) ——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(jì)探頭使用(yong)一段時間(jian)，會出現不(bú)定期的報(bao)警。尤☁️其是(shì)輸送介質(zhì)雜質較多(duo)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(qing)理一✍️次)。
2、 超(chao)聲波流量(liàng)計輸送介(jiè)質含有水(shuǐ)等液體雜(zá)質時，流量(liang)㊙️計引壓管(guǎn)容易産生(shēng)積液，氣溫(wēn)較低時會(hui)出現引📧壓(ya)管凍堵現(xiàn)象，尤其在(zai)北🈲方地區(qū)冬季較常(cháng)見。解決辦(bàn)法：對引壓(yā)管進行吹(chuī)❤️掃或加電(dian)伴熱🧑🏽🤝🧑🏻
超聲(sheng)波在傳播(bo)過程中，由(you)于受介質(zhi)和介質中(zhong)雜質🌍的阻(zu)礙或吸收(shōu)，其強度會(hui)産生衰減(jiǎn)。不論是超(chāo)聲波流量(liàng)💔計還🌍是超(chao)🐉聲波物位(wèi)計，對所接(jie)受的聲波(bō)強度都有(yǒu)一🔅定要求(qiu)，所以都要(yào)對各種衰(shuāi)減進行抑(yi)制。
