一(yi)、超聲波流(liú)量計
在流(liú)動的流體(ti)中傳播時(shí)就載上流(liu)體流速的(de)信息。因此(ci)通過接收(shōu)到的超聲(sheng)波就可以(yi)檢測出流(liu)體的流速(su)，從而換算(suàn)成流☎️量。超(chao)☁️聲脈沖穿(chuan)過管道從(cóng)一個🈲傳感(gan)器到達另(ling)‼️一個傳☁️感(gǎn)器，就像一(yī)個渡船的(de)船夫在橫(heng)渡一條河(he)。當氣體不(bu)流動時，聲(shēng)脈沖以相(xiang)同的✍️速度(du)(聲速，C)在兩(liǎng)個方向上(shàng)🧡傳播。如果(guǒ)管道中的(de)氣體🐇有一(yī)定流速😍V(該(gai)🤩流速不等(děng)于零🧡)，則順(shùn)着流動方(fāng)向的聲脈(mo)沖會♻️傳輸(shū)得快些，而(er)逆着流動(dong)方向的聲(shēng)脈沖⁉️會傳(chuan)輸得慢些(xie)。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(suo)說的長些(xiē)或短些都(dōu)是與氣體(ti)不流動時(shí)的傳輸時(shi)☂️間相比而(er)言；根據檢(jian)測的方式(shi)，可分爲傳(chuán)播速度差(cha)法☎️、多普勒(lè)法、波束偏(piān)移法⛷️、噪聲(shēng)法及相關(guān)法等不同(tong)類型的超(chāo)聲波流量(liang)計。起聲波(bo)流量🆚計是(shì)近十幾年(nián)來随着集(ji)成電路技(ji)術迅速發(fa)展才開始(shi)應用的一(yi)種。
根據對(duì)信号檢測(cè)的原理，目(mu)前超聲波(bo)流量計大(dà)緻可分傳(chuan)🈚播📞速度差(chà)法(包括：直(zhi)接時差法(fa)、時差法、相(xiàng)位差法、頻(pin)差法)波束(shù)偏移法、多(duo)普勒法、相(xiang)關法、空間(jiān)濾波法及(ji)🔆噪聲法❌等(deng)類型。其中(zhong)以噪聲法(fa)原理及結(jie)構簡單，便(biàn)于測量和(he)攜帶，價格(gé)便宜但準(zhǔn)确度較低(di)，适于在流(liú)量測量準(zhun)确度要🐇求(qiú)不高的場(chang)合使用。
由(you)于直接時(shí)差法、時差(cha)法、頻差法(fa)和相位差(cha)法的基本(ben)🙇🏻原理都是(shi)通過測量(liàng)超聲波脈(mo)沖順流和(hé)逆流傳報(bào)時速度之(zhi)差來反映(yìng)流體的流(liu)速的，故又(yòu)統稱爲傳(chuan)播速👨❤️👨度差(chà)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(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(chuán)播速度📞差(chà)撥又分爲(wèi)⁉️：Z法(透過法(fa))、V法(反射法(fǎ))、X法(交叉法(fa))等。
波束偏(pian)移法是利(lì)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(fan)映流體流(liú)速的，低流(liu)速❗時，靈🌈敏(mǐn)度很低适(shì)用性不大(dà).
多普勒法(fa)是利用聲(shēng)學多普勒(le)原理，通過(guo)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(que)定流體流(liu)量的，适用(yong)于含懸浮(fú)顆粒、氣泡(pào)等流體流(liu)量測量㊙️。
相(xiang)關法是利(li)用相關技(jì)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(wu)關，因而與(yǔ)流體溫📱度(du)，濃度等無(wú)關，因而👣測(ce)量🌐準确度(dù)高，适用範(fàn)圍廣。但相(xiang)關器價格(gé)貴，線路比(bi)較複雜。在(zai)微處理機(jī)普及應用(yòng)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(liú)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(sheng)表示流速(su)或流量值(zhi)。其🔴方法簡(jiǎn)單，設備價(jia)格便宜，但(dàn)準确度低(di)。
以上幾種(zhong)方法各有(yǒu)特點，應根(gen)據被測流(liu)體性質.流(liu)速分布🐆情(qing)況、管路安(ān)裝地點以(yi)及對測量(liang)準确度的(de)要求🏃等因(yin)素進㊙️行選(xuǎn)擇。一般說(shuō)來由于工(gōng)業生産中(zhong)工質的溫(wēn)度常不能(néng)保持恒定(ding)，故多采用(yòng)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(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(guǎn)鈾不平行(hang)或管路安(ān)裝地點使(shǐ)換能器安(an)裝間隔受(shou)到限制時(shí)㊙️，采用V法或(huo)X法。當流場(chǎng)分布不均(jun)勻而表前(qian)直管段又(yòu)較短時，也(ye)可采用多(duo)聲道(例如(ru)雙聲道或(huò)四聲道)來(lai)🏃🏻♂️克服流速(su)擾動帶來(lai)的流量測(ce)量誤差。多(duō)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(bì)病，因而得(dé)以迅速發(fā)展。随着工(gōng)業的發展(zhan)及節能工(gong)作的開展(zhan)，煤油混合(he)(COM)、煤水泥合(he)(CWM)燃料的輸(shu)送和應用(yong)以及燃料(liào)🈲油加水助(zhu)燃等節能(neng)方法的發(fā)展，都爲多(duō)普勒超聲(shēng)波流量計(ji)應用開辟(pi)廣闊前景(jǐng)。
二、構成：
超(chao)聲波流量(liàng)計
由超聲(shēng)波換能器(qi)、電子線路(lu)及流量顯(xian)示和累積(ji)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(liang)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(zhuǎn)換爲超聲(sheng)波👣能量，并(bìng)将其發射(shè)到被測流(liu)體中，接收(shou)器接收到(dào)的超聲波(bō)信号，經電(diàn)子線路放(fang)大并轉換(huàn)爲代表流(liú)量的電信(xin)号供給❄️顯(xian)示和積算(suan)儀表進行(hang)顯示和積(jī)算。這樣就(jiu)實現了流(liú)量☎️的檢測(cè)和顯示。超(chāo)聲波流量(liang)計常用壓(ya)電換能器(qì)。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(neng)加到發射(shè)換能器的(de)壓電元件(jian)上，使其産(chǎn)生🤟超聲波(bo)振勸。超聲(shēng)波以某一(yi)角度射入(rù)流體中傳(chuán)播🔞，然後由(yóu)接收換能(néng)器接收，并(bing)經壓✔️電元(yuan)件變爲電(dian)能，以便檢(jiǎn)測。發射換(huan)能器利用(yòng)壓電元件(jiàn)的逆壓電(dian)效應，而接(jiē)收換能器(qi)則是利用(yong)壓電效💛應(yīng)。
三、優點：超(chāo)聲波流量(liàng)計非接觸(chù)式儀表，适(shi)于測量不(bú)易接觸和(hé)觀察的流(liú)體以及大(dà)管徑流量(liàng)。它與水位(wei)計聯動可(ke)進行敞開(kai)水流的流(liu)量測量。使(shǐ)用超聲波(bo)流量計，不(bu)用在流體(tǐ)中安裝測(ce)量元件，故(gù)不會改變(biàn)流體的流(liú)動狀态，不(bú)産生附加(jiā)🐪阻力，儀表(biao)的安裝及(ji)檢修均可(ke)不影響生(shēng)産管📐線運(yun)行因而是(shì)一種理想(xiǎng)的節能型(xing)流量🚶♀️計。多(duō)普勒法超(chāo)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(wū)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(dà)管徑流量(liang)，比過去的(de)皮脫管流(liu)速計方便(biàn)得多。超聲(sheng)被流量汁(zhi)🐇也可用于(yú)氣體測量(liang)。管徑🌈的适(shì)用範圍從(cong)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(yao)是可測流(liú)體的溫度(du)範圍受超(chao)聲波換能(neng)鋁及換能(néng)器與管道(dào)之間的耦(ou)合材料耐(nai)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(liang)200℃以下的流(liu)體。另外，超(chāo)聲波流量(liang)計的測量(liàng)線路比一(yī)般流量♈計(jì)複雜。這💔是(shì)因爲，一般(ban)工業計量(liàng)中液體的(de)流速常常(chang)是每秒幾(ji)米，而聲波(bō)在液體中(zhōng)的傳播速(su)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(dà)也是10-3數量(liàng)📞級.若要求(qiú)測量流速(su)的準确度(du)爲1%，則❌對聲(sheng)速的測量(liàng)準确度需(xu)爲10-5～10-6數量級(ji)，因此必❗須(xu)有完善的(de)測🌈量線路(lu)才能實現(xian)，這也正是(shì)超聲波流(liu)量計隻有(you)在集成電(dian)路技術迅(xùn)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(chāo)流可按照(zhao)以下步驟(zhòu)操作：
一：觀(guān)察安裝現(xiàn)場管道是(shì)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(ti)介質以及(jí)是否滿管(guǎn)。
三：确認管(guǎn)道材質以(yi)及壁厚(充(chong)分考慮到(dào)管道内壁(bì)結垢厚🔞度(du))
四：确認管(guǎn)道使用年(nian)限，在使用(yong)10左右的管(guǎn)道，即使是(shi)碳鋼材質(zhi)⁉️，也采用插(cha)入式安裝(zhuang)。
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(ru)參數以确(què)定安裝距(jù)離。
七：非常(cháng)重要：精确(que)測量出安(ān)裝距離。
(1) 外(wai)夾式可選(xuǎn)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(shu)比
的匹配(pèi)
(2) 插入使用(yòng)工具測量(liàng)管道上安(an)裝點距離(lí)，這個距離(li)🙇🏻很重要，它(ta)直🔅接影響(xiang)表的
實際(ji)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(qì)——調試信号(hào)——做防水——歸(gui)整好信号(hào)電纜——清理(li)現🏃🏻場⛹🏻♀️線頭(tóu)等廢棄物(wù) ——安裝結束(shu)——驗收簽字(zì)
六、超聲波(bō)流量計使(shi)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(jiān)，會出現不(bú)定期的💯報(bao)警。尤其是(shì)輸送介質(zhi)雜質較多(duo)時，這種問(wèn)題會較常(chang)見。解決辦(ban)🔞法：定💛期清(qīng)✍️理探頭(建(jian)議一年清(qīng)理一次)。
2、 超(chao)聲波流量(liang)計輸送介(jie)質含有水(shui)等液體雜(zá)質時，流👨❤️👨量(liang)計引壓管(guan)容易産生(sheng)積液，氣溫(wēn)較低時會(huì)出現引壓(yā)管凍堵現(xian)象💃，尤其在(zài)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(bō)過程中，由(yóu)于受介質(zhi)和介質中(zhong)雜質的阻(zǔ)礙✔️或吸💯收(shōu)，其強度會(hui)産生衰減(jian)。不論是超(chāo)聲波流量(liang)💃🏻計還是超(chāo)聲波物位(wei)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(shuai)減進行抑(yì)制。
