一、超聲波流量計工作原理(lǐ): 超聲波在流動的(de)流體中傳播時(shí)就載上流體流速的(de)信息。因此通(tōng)過接收到的(de)超聲波就可(kě)以檢測出流體的(de)流速，從而換算(suàn)成流量。超聲脈沖穿過管道從一個(gè)傳感器到達另一個(gè)傳感器，就像一個(gè)渡船的(de)船夫在橫渡一條河(hé)。當氣體不流動時(shí)，聲脈沖以相同的(de)速度（聲速，C）在兩個(gè)方向上傳播。如果管道中的(de)氣體有一定流速V（該流速不等于零），則順著(zhe)流動方向的(de)聲脈沖會傳輸得(de)快(kuài)些，而逆著(zhe)流動方向的(de)聲脈沖會傳輸得(de)慢(màn)些。這(zhè)樣，順流傳輸時(shí)間tD會短些，而逆流傳輸時(shí)間tU會長(cháng)些。這(zhè)裏所說的(de)長(cháng)些或短些都是與氣體不流動時(shí)的(de)傳輸時(shí)間相比而言；根據檢測的(de)方式，可(kě)分(fēn)爲傳播速度差法、多(duō)普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的(de)超聲波流量計。起聲波流量計是近十幾年來(lái)随著(zhe)集成電路技術迅速發展才開始應用(yòng)的(de)一種。

根據對(duì)信号檢測的(de)原理(lǐ)，目前超聲波流量計大(dà)緻可(kě)分(fēn)傳播速度差法(包括：直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法、頻(pín)差法)波束偏移法、多(duō)普勒法、相關法、空間濾波法及噪聲法等類型。其中以噪聲法原理(lǐ)及結構最簡單，便于測量和(hé)攜帶，價格便宜但準确度較低，适于在流量測量準确度要求不高(gāo)的(de)場(chǎng)合使用(yòng)。

由于直接時(shí)差法、時(shí)差法、頻(pín)差法和(hé)相位差法的(de)基本原理(lǐ)都是通(tōng)過測量超聲波脈沖順流和(hé)逆流傳報時(shí)速度之差來(lái)反映流體的(de)流速的(de)，故又統稱爲傳播速度差法。其中頻(pín)差法和(hé)時(shí)差法克服了(le)聲速随流體溫度變化(huà)帶來(lái)的(de)誤差，準确度較高(gāo)，所以被廣泛采用(yòng)。按照(zhào)換能器的(de)配置方法不同，傳播速度差撥又分(fēn)爲：Z法(透過法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。

波束偏移法是利用(yòng)超聲波束在流體中的(de)傳播方向随流體流速變化(huà)而産生偏移來(lái)反映流體流速的(de)，低流速時(shí)，靈敏度很低适用(yòng)性不大(dà)．

多(duō)普勒法是利用(yòng)聲學多(duō)普勒原理(lǐ)，通(tōng)過測量不均勻流體中散射體散射的(de)超聲波多(duō)普勒頻(pín)移來(lái)确定流體流量的(de)，适用(yòng)于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。

相關法是利用(yòng)相關技術測量流量，原理(lǐ)上，此法的(de)測量準确度與流體中的(de)聲速無關，因而與流體溫度，濃度等無關，因而測量準确度高(gāo)，适用(yòng)範圍廣。但相關器價格貴，線路比較複雜(zá)。在微處理(lǐ)機普及應用(yòng)後，這(zhè)個(gè)缺點可(kě)以克服。

噪聲法(聽(tīng)音(yīn)法)是利用(yòng)管道内流體流動時(shí)産生的(de)噪聲與流體的(de)流速有關的(de)原理(lǐ)，通(tōng)過檢測噪聲表示流速或流量值。其方法簡單，設備價格便宜，但準确度低。

以上幾種方法各有特點，應根據被測流體性質．流速分(fēn)布情況、管路安裝地點以及對(duì)測量準确度的(de)要求等因素進行選擇。一般說來(lái)由于工業生産中工質的(de)溫度常不能

保持恒定，故多(duō)采用(yòng)頻(pín)差法及時(shí)差法。隻有在管徑很大(dà)時(shí)才采用(yòng)直接時(shí)差法。對(duì)換能器安裝方法的(de)選擇原則一般是：當流體沿管軸平行流動時(shí)，選用(yòng)Z法；當流動方向與管鈾不平行或管路安裝地點使換能器安裝間隔受到限制時(shí)，采用(yòng)V法或X法。當流場(chǎng)分(fēn)布不均勻而表前直管段又較短時(shí)，也(yě)可(kě)采用(yòng)多(duō)聲道(例如雙聲道或四聲道)來(lái)克服流速擾動帶來(lái)的(de)流量測量誤差。多(duō)普勒法适于測量兩相流，可(kě)避免常規儀表由懸浮粒或氣泡造成的(de)堵塞、磨損、附著(zhe)而不能運行的(de)弊病，因而得(de)以迅速發展。随著(zhe)工業的(de)發展及節能工作的(de)開展，煤油混合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃料的(de)輸送和(hé)應用(yòng)以及燃料油加水(shuǐ)助燃等節能方法的(de)發展，都爲多(duō)普勒超聲波流量計應用(yòng)開辟廣闊前景。

二、構成：超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和(hé)累積系統三部分(fēn)組成。超聲波流量計的(de)電子線路包括發射、接收、信号處理(lǐ)和(hé)顯示電路。測得(de)的(de)瞬時(shí)流量和(hé)累積流量值用(yòng)數字量或模拟量顯示。超聲波發射換能器将電能轉換爲超聲波能量，并将其發射到被測流體中，接收器接收到的(de)超聲波信号，經電子線路放大(dà)并轉換爲代表流量的(de)電信号供給顯示和(hé)積算(suàn)儀表進行顯示和(hé)積算(suàn)。這(zhè)樣就實現了(le)流量的(de)檢測和(hé)顯示。超聲波流量計常用(yòng)壓電換能器。它利用(yòng)壓電材料的(de)壓電效應，采用(yòng)适出的(de)發射電路把電能加到發射換能器的(de)壓電元件上，使其産生超聲波振勸。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然後由接收換能器接收，并經壓電元件變爲電能，以便檢測。發射換能器利用(yòng)壓電元件的(de)逆壓電效應，而接收換能器則是利用(yòng)壓電效應。

三、優點：超聲波流量計非接觸式儀表，适于測量不易接觸和(hé)觀察的(de)流體以及大(dà)管徑流量。它與水(shuǐ)位計聯動可(kě)進行敞開水(shuǐ)流的(de)流量測量。使用(yòng)超聲波流量計，不用(yòng)在流體中安裝測量元件，故不會改變流體的(de)流動狀态，不産生附加阻力，儀表的(de)安裝及檢修均可(kě)不影(yǐng)響生産管線運行因而是一種理(lǐ)想的(de)節能型流量計。多(duō)普勒法超聲波流量計可(kě)測雙相介質的(de)流量，故可(kě)用(yòng)于下(xià)水(shuǐ)道及排污水(shuǐ)等髒污流的(de)測量。在發電廠中，用(yòng)便攜式超聲波流量計測量水(shuǐ)輪機進水(shuǐ)量、汽輪機循環水(shuǐ)量等大(dà)管徑流量，比過去的(de)皮脫管流速計方便得(de)多(duō)。超聲被流量汁也(yě)可(kě)用(yòng)于氣體測量。管徑的(de)适用(yòng)範圍從2cm到5m，從幾米寬的(de)明(míng)渠、暗渠到500m寬的(de)河(hé)流都可(kě)适用(yòng)。

四、缺點：主要是可(kě)測流體的(de)溫度範圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的(de)耦合材料耐溫程度的(de)限制，以及高(gāo)溫下(xià)被測流體傳聲速度的(de)原始數據不全。目前我國隻能用(yòng)于測量200℃以下(xià)的(de)流體。另外，超聲波流量計

的(de)測量線路比一般流量計複雜(zá)。這(zhè)是因爲，一般工業計量中液體的(de)流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的(de)傳播速度約爲1500m／s左右，被測流體流速(流量)變化(huà)帶給聲速的(de)變化(huà)量最大(dà)也(yě)是10－3數量級．若要求測量流速的(de)準确度爲1％，則對(duì)聲速的(de)測量準确度需爲10-5～10-6數量級，因此必須有完善的(de)測量線路才能實現，這(zhè)也(yě)正是超聲波流量計隻有在集成電路技術迅速發展的(de)前題下(xià)才能得(de)到實際應用(yòng)的(de)原因。

五、超聲波流量計安裝步驟

安裝超流可(kě)按照(zhào)以下(xià)步驟操作：

一：觀察安裝現場(chǎng)管道是否滿足直管段前10D後5D以及離泵30D的(de)距離。（D爲管道内直徑）

二：确認管道内流體介質以及是否滿管。

三：确認管道材質以及壁厚（充分(fēn)考慮到管道内壁結垢厚度）

四：确認管道使用(yòng)年限，在使用(yòng)10左右的(de)管道，即使是碳鋼材質，最好也(yě)采用(yòng)插入式安裝。

五：前四步驟完成後可(kě)确認使用(yòng)何種傳感器安裝

六：開始向表體輸入參數以确定安裝距離。

七：非常重要：精确測量出安裝距離。

（1） 外夾式可(kě)選安裝傳感器大(dà)概距離，然後不斷調試活動傳感器以達到信号和(hé)傳輸比

最好的(de)匹配

（2） 插入使用(yòng)專用(yòng)工具測量管道上安裝點距離，這(zhè)個(gè)距離很重要，它直接影(yǐng)響表的(de)

實際測量精度，所以最好進行多(duō)次測量以求較高(gāo)精度。

八：安裝傳感器——調試信号——做(zuò)防水(shuǐ)——歸整好信号電纜——清理(lǐ)現場(chǎng)線頭等廢棄物(wù) ——安裝結束——驗收簽字

六、超聲波流量計使用(yòng)中常見問題：

1、 超聲波流量計探頭使用(yòng)一段時(shí)間，會出現不定期的(de)報警。尤其是輸送介質雜(zá)質較多(duō)時(shí)，這(zhè)種問題會較常見。解決辦法：定期清理(lǐ)探頭(建議(yì)一年清理(lǐ)一次)。

2、 超聲波流量計輸送介質含有水(shuǐ)等液體雜(zá)質時(shí)，流量計引壓管容易産生積液，氣溫較低時(shí)會出現引壓管凍堵現象，尤其在北(běi)方地區(qū)冬季較常見。解決辦法：對(duì)引壓管進行吹掃或加電伴熱(rè)

超聲波在傳播過程中，由于受介質和(hé)介質中雜(zá)質的(de)阻礙或吸收，其強度會産生衰減。不論是超聲波流量計還(hái)是超聲波物(wù)位計，對(duì)所接受的(de)聲波強度都有一定要求，所以都要對(duì)各種衰減進行抑制。