超聲波傳感器是影(yǐng)響熱(rè)量表壽命的(de)關鍵

目前，中國幾乎所有的(de)熱(rè)量表企業都已開始研發、生産超聲波熱(rè)量表。從近兩年上報住建部的(de)幾十項相關科研成果中可(kě)看出，絕大(dà)部分(fēn)的(de)研究重點都集中在流量計的(de)基表機械結構（包括反射器和(hé)測量管段）設計，隻有少量涉及傳感器輸出信号處理(lǐ)；普遍忽視了(le)對(duì)超聲波換能器件性能研究，有些企業甚至對(duì)主要技術參數還(hái)缺乏必要了(le)解。中國科學院物(wù)理(lǐ)研究所研究員(yuán)、中國住建部專家委員(yuán)會成員(yuán)、中國城(chéng)鎮供熱(rè)協會技術委員(yuán)王樹铎教授對(duì)在中國使用(yòng)的(de)熱(rè)量表超聲波流量計進行了(le)初步調查研究，測量分(fēn)析了(le)具有代表性的(de)一批超聲波換能器的(de)靜态參數。結果令人(rén)擔憂！

首先:大(dà)約60%以上的(de)熱(rè)量表企業在外購(gòu)超聲波換能器時(shí)，沒有提出足夠全面的(de)技術性能參數要求。一半以上的(de)超聲波換能器生産廠提供的(de)技術參數有明(míng)顯錯誤；或者過于簡單，主要參數沒有提供；或者名不副實，實測結果偏差很大(dà)。例如：幾乎所有的(de)熱(rè)量表超聲波流量計換能器中心頻(pín)率标稱的(de)都是1MHz。實測的(de)結果是：僅有30%達到1MHz（1000KHz）5%；偏差最大(dà)的(de)超過了(le)12%。或許可(kě)以認爲：如果能在電路上調諧補償、配對(duì)使用(yòng)，中心頻(pín)率不在1MHz（1000KHz）也(yě)可(kě)行；問題在于：80%以上的(de)生産企業忽略了(le)流量計超聲波換能器其它重要參數的(de)配對(duì)一緻性；包括：電容、電導、機械品質因數、阻抗等。應該知道：這(zhè)些參數随溫度的(de)變化(huà)都将影(yǐng)響超聲波在水(shuǐ)中傳播的(de)時(shí)間差也(yě)就是超聲波流量計的(de)精度。

同樣條件下(xià)，國産優質和(hé)進口的(de)流量計超聲波換能器對(duì)這(zhè)5個(gè)靜态參數的(de)測量結果是：中心頻(pín)率偏差：1%；其它4個(gè)參數配對(duì)偏差：4%；而國産熱(rè)量表流量計的(de)超聲波換能器能達到這(zhè)個(gè)水(shuǐ)平的(de)極爲罕見。這(zhè)一差距，實在不可(kě)忽視！即便是好的(de)基表和(hé)信号處理(lǐ)電路設計，如果采用(yòng)了(le)劣質及未經老化(huà)處理(lǐ)的(de)超聲波換能器，不僅是使得(de)熱(rè)量表的(de)流量測量達不到技術要求，還(hái)可(kě)能在測量運行中發生無規律而無法補償的(de)變化(huà)，以緻縮短熱(rè)量表的(de)使用(yòng)壽命。還(hái)有一些問題也(yě)出現了(le)，如：超聲波信号（包括頻(pín)率和(hé)幅度）随溫度的(de)變化(huà)經過補償後又随時(shí)間變化(huà)，甚至随壓力變化(huà)；安裝工藝會影(yǐng)響性能的(de)穩定性，反複安裝結果差異很大(dà)；測量管段打壓後壓電陶瓷産生難以發現的(de)裂紋或破碎，傳感器失效；同一批次、同樣工藝過程生産的(de)熱(rè)量表，性能測試結果卻差别很大(dà)；有的(de)超聲波熱(rè)量表使用(yòng)不到三年就失效了(le)，檢查結果：既不是電路、電池，也(yě)不是管段結構的(de)問題等等。以上問題皆應引起超聲波熱(rè)量表的(de)設計和(hé)制造者高(gāo)度重視。因爲，超聲波傳感器是影(yǐng)響熱(rè)量表使用(yòng)壽命最關鍵技術之一。