超聲波熱(rè)量表（Ultrasonic Heat meter）是在超聲波流量計的(de)基礎上加上溫度測量，由流體的(de)流量和(hé)供、回水(shuǐ)溫差來(lái)計算(suàn)出向用(yòng)戶提供的(de)熱(rè)量。其中流量測量部分(fēn)是應用(yòng)一對(duì)超聲波換能器相向交替（或同時(shí)）收發超聲波，通(tōng)過觀測超聲波在介質中的(de)順流和(hé)逆流傳播時(shí)間差來(lái)間接測量流體的(de)流速，再通(tōng)過流速來(lái)計算(suàn)流量的(de)一種間接測量方法，如圖1 所示。

圖1：超聲波時(shí)差法原理(lǐ)示意圖
在圖1 中我們看到有兩個(gè)換能器，順流換能器和(hé)逆流換能器，兩隻換能器分(fēn)别安裝在流體管線的(de)兩側并相距一定距離，管線的(de)内直徑爲D，超聲波行走的(de)路徑長(cháng)度爲L,超聲波順流時(shí)間爲T 上遊,逆流時(shí)間爲T 下(xià)遊,超聲波的(de)傳播方向與流體的(de)流動方向加角爲θ，流體的(de)流動速度爲V。由于流體流動的(de)原因，是超聲波順流傳播L 長(cháng)度的(de)距離所用(yòng)的(de)時(shí)間比逆流傳播所用(yòng)的(de)時(shí)間短，其時(shí)間差可(kě)用(yòng)下(xià)式表示： 

*其中C 爲聲音(yīn)在水(shuǐ)中傳播的(de)速度。
那麽順流時(shí)間和(hé)逆流時(shí)間的(de)時(shí)間差爲：

爲了(le)簡化(huà)計算(suàn)，我們可(kě)以假設流體的(de)速度相對(duì)于聲波在流體中傳播的(de)速度是非常微小的(de)，那麽我們可(kě)以将上式簡化(huà)爲： 

從而我們得(de)到流體的(de)速度與傳播時(shí)間差的(de)一個(gè)線性公式爲:
 
需要特别強調的(de)一點是V 是流體沿著(zhe)管道中心線的(de)線速度，考慮到液體流速沿管道直徑的(de)不均勻分(fēn)布情況，我們還(hái)需要加一個(gè)流速（分(fēn)布）修正系數K。那麽瞬時(shí)流量的(de)公式爲： 

求得(de)瞬時(shí)流量後，那麽在超聲熱(rè)量表中，熱(rè)量的(de)積分(fēn)計算(suàn)采用(yòng)歐洲流行的(de)K 系數法:設測得(de)進水(shuǐ)管的(de)水(shuǐ)溫爲T1，出水(shuǐ)管水(shuǐ)溫爲T2，則進出水(shuǐ)的(de)溫度差爲△T，利用(yòng)流量傳感器對(duì)供水(shuǐ)管道的(de)瞬時(shí)熱(rè)水(shuǐ)流量 Q 進行計量，經過一定時(shí)間的(de)累計，便得(de)到用(yòng)戶消耗的(de)熱(rè)量值，其數學表達式爲： 

式中，E 爲熱(rè)交換系統輸出熱(rè)量，單位J;t 爲流量累積時(shí)間，單位h; K 爲熱(rè)焙修正系數，單位J/ m3;Q 爲瞬時(shí)熱(rè)水(shuǐ)流量， 單位m3/h; △T 爲進出水(shuǐ)的(de)溫度差，單位℃。這(zhè)樣我們就可(kě)以通(tōng)過超聲波傳播的(de)時(shí)間差先求出瞬時(shí)流量，進而獲得(de)消耗的(de)熱(rè)量了(le) 。

1．直射式超聲波熱(rè)量表

圖片：


大(dà)口徑結構：

小口徑結構

特點：靠超聲波順水(shuǐ)和(hé)逆水(shuǐ)傳播的(de)時(shí)間差來(lái)測水(shuǐ)量。适用(yòng)于大(dà)口徑熱(rè)量表。
缺點：

1. 壓損較大(dà)：直射式超聲波熱(rè)量表在小口徑超聲波熱(rè)量表的(de)應用(yòng)中，相對(duì)于反射式超聲波熱(rè)量表壓損較大(dà)；
2. 易滞留雜(zá)質：小口徑直射式超聲波熱(rè)量表機構的(de)特殊性，極易造成雜(zá)質在流量計中存留，緻使壓損增大(dà)和(hé)影(yǐng)響表計的(de)正常計量；

3.使用(yòng)壽命低：由于結構的(de)原因有一隻換能器正對(duì)著(zhe)水(shuǐ)流方向，特殊情況下(xià)可(kě)能會因水(shuǐ)錘現象造成換能器壽命縮減；
4）采購(gòu)成本高(gāo)：原材料成本高(gāo)于機械式熱(rè)量表；
優點：
1）綜合使用(yòng)成本低：無機械葉輪轉動，不産生機械磨損，後期使用(yòng)、維護成本低，使用(yòng)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(cháng)于機械式熱(rè)量表；
2）計量可(kě)靠性好：穿過熱(rè)量表前端過濾器的(de)細小雜(zá)質，對(duì)超聲波熱(rè)量表精确計量不會造成影(yǐng)響；
3）計量糾紛少：超聲波熱(rè)量表使用(yòng)時(shí)，不堵塞，不磨損，計量精确，利于供熱(rè)計量工作的(de)順利進行；
4）維護方便：超聲波熱(rè)量表基本屬于免維護産品。

2．反射式超聲波熱(rè)量表
圖片：

原理(lǐ)結構：
 

特點：靠超聲波順水(shuǐ)和(hé)逆水(shuǐ)傳播的(de)時(shí)間差來(lái)測水(shuǐ)量。适合用(yòng)于小口徑熱(rè)量表。是目前小口徑熱(rè)量表的(de)主流結構，壓損較低。
缺點：

1. 采購(gòu)成本高(gāo)：原材料成本高(gāo)于機械式熱(rè)量表；

優點：
1）綜合使用(yòng)成本低：無機械葉輪轉動，不産生機械磨損，後期使用(yòng)、維護成本低，使用(yòng)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(cháng)于機械式熱(rè)量表；
2）計量可(kě)靠性好：穿過熱(rè)量表前端過濾器的(de)細小雜(zá)質，對(duì)超聲波熱(rè)量表精确計量不會造成影(yǐng)響；
3）計量糾紛少：超聲波熱(rè)量表使用(yòng)時(shí)，不堵塞，不磨損，計量精确，利于供熱(rè)計量工作的(de)順利進行；
4）維護方便：超聲波熱(rè)量表基本屬于免維護産品。
5）壓損較小：反射式超聲波熱(rè)量表在小口徑超聲波熱(rè)量表的(de)應用(yòng)中，相對(duì)于直射式超聲波熱(rè)量表壓損較小；

 關于超聲波熱(rè)量表結垢的(de)說法評斷：

積垢的(de)說法最大(dà)憂慮的(de)是反射鏡的(de)結垢問題。實際上通(tōng)過良好的(de)設計，完全可(kě)以避免結垢對(duì)反射鏡的(de)影(yǐng)響。
1.超聲波自身具有清洗功能（高(gāo)頻(pín)振蕩信号,通(tōng)過超聲波換能器轉成高(gāo)頻(pín)機械振蕩(超聲波)而傳播到介質(水(shuǐ))中,超聲波在水(shuǐ)中的(de)輻射,使液體震動而産生數以萬計的(de)微小氣泡,這(zhè)些氣泡在超聲波縱向傳播形成的(de)負壓區(qū)産生,生長(cháng),而在正壓區(qū)迅速閉合,在這(zhè)種被稱爲空化(huà)效應的(de)過程中,微小氣泡閉合時(shí)可(kě)産生超過1000個(gè)大(dà)氣壓的(de)瞬間高(gāo)壓.連續不斷産生的(de)瞬間高(gāo)壓,就像一連串小爆炸一樣不斷沖擊物(wù)件表面,是物(wù)體表面及縫隙中的(de)污垢迅速剝落,從而達到清洗物(wù)體的(de)目的(de)。）；
2.通(tōng)過特殊的(de)結構設計，使水(shuǐ)流随時(shí)清洗換能器表面；
3.通(tōng)過加大(dà)換能器發射電路的(de)功率及提高(gāo)接受電路的(de)靈敏度使超聲波信号的(de)接受幅值遠(yuǎn)大(dà)于實際需要的(de)幅值（至少保證3倍以上）；
4.計量科學院在實驗中用(yòng)膠布粘在超聲波反射鏡上,實驗結果對(duì)測量精度沒有影(yǐng)響;我公司在實際試驗中使用(yòng)已經結垢的(de)反射鏡(普通(tōng)易結垢材質做(zuò)成的(de))對(duì)超聲波的(de)接受幅值并沒有産生影(yǐng)響。

熱(rè)能表計算(suàn)熱(rè)量值的(de)公式：

1. 總耗熱(rè)kwh=（進水(shuǐ)溫度℃—回水(shuǐ)溫度℃）×瞬時(shí)流量m3/h×K系數

從上面公式可(kě)看出：熱(rè)量值的(de)計算(suàn)必須知道三個(gè)數值：
1、K系數是指水(shuǐ)在不同溫度下(xià)所能攜帶熱(rè)量能力的(de)函數值，是一個(gè)有規律定量，
2、進出戶水(shuǐ)的(de)溫差℃（依靠溫度傳感器測量）；
3、瞬時(shí)流量（依靠流量計測量）：可(kě)分(fēn)爲機械式流量計、超聲波式流量計

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