超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設置任何阻礙件，均屬*流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。

工作原理

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根據(jù)對信號檢測的原理，超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關法、空間濾法及噪聲法等。

1、時差法 測量順逆?zhèn)鞑r傳播速度不同引起的時差計算被測流體速度。

它采用兩個聲波發(fā)送器(SA和SB)和兩個聲波接收器

超聲流量計

（RA和RB）。同一聲源的兩組聲波在SA與RA之間和SB與RB之間分別傳送。它們沿著管道安裝的位置與管道成θ角(一般θ=45°)（圖1）。由于向下游傳送的聲波被流體加速，而向上游傳送的聲波被延遲，它們之間的時間差與流速成正比。也可以發(fā)送正弦信號測量兩組聲波之間的相移或發(fā)送頻率信號測量頻率差來實現(xiàn)流速的測量。

2、相位差法 測量順逆?zhèn)鞑r傳播時由于時差引起的相位差計算速度。

它的發(fā)送器沿垂直于管道的軸線發(fā)送一束聲波，由于流體流動的作用，聲波束向下游偏移一段距離。偏移距離與流速成正比。

3、頻差法 測量順逆?zhèn)鞑r傳播時的聲環(huán)頻率差。

當超聲波在不均勻流體中傳送時，聲波會產(chǎn)生散射。流

超聲流量計

體與發(fā)送器間有相對運動時，發(fā)送的聲波信號和被流體散射后接收到的信號之間會產(chǎn)生多普勒頻移。多普勒頻移與流體流速成正比。圖2中被測流體的區(qū)域位于發(fā)射波束與接收到的散射波束的交叉之處。要求波束很窄，使兩波束的夾角θ不致受到波束寬度影響。也可只采用一個變換器既作為發(fā)送器又作為接收器，這種方式稱為單通道式。在單通道多普勒血液流量計中，發(fā)送器間隔地發(fā)送聲脈沖信號，在兩個聲脈沖間隔的時間中，接收從血管壁和血管內(nèi)紅血球反射回來的聲脈沖信號。采用控制線路選擇給定距離處的紅血球反射信號,通過比較后得到多普勒頻移,它與血液流速成正比。在已知血管橫截面時可得到血液流量。[1]

分類

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超聲流量計可按下述原則來分類。

（1）測量原理

時差法超聲流量計；

頻差法超聲流量計；

相差法超聲流量計；

多普勒超聲流量計；

液位測量和平均流速測量相結(jié)合的非滿管和渠道超聲流量計。

（2）使用方式

便攜式超聲流量計，特點：便攜使用，內(nèi)置可充電鋰電池，適合移動測量，配接磁性傳感器。

固定式（標準管段式）超聲流量計。

（3）換能器的安裝方法

標準管段式超聲流量計，特點：需切開管路安裝，但以后的維護可不停產(chǎn)?？蛇x擇單聲道或三聲道傳感器。

外夾式超聲流量計，特點：能夠完成固定和移動測量。采用耦合劑（室溫固化的硅橡膠或高溫長鏈聚合油脂）安裝，安裝時不損壞管路。

現(xiàn)場開孔插入式超聲流量計。

（4）換能器與流體是否接觸

接觸式（插入式）超聲流量計，特點：可不停產(chǎn)安裝和維護。

非接觸式（外夾式）超聲流量計。

（5）被測流體的性質(zhì)

液體超聲流量計；

氣體超聲流量計。

（6）換能器聲道的數(shù)目

單聲道超聲流量計；

兩聲道超聲流量計；

多聲道超聲流量計(3 聲道以上，含3聲道) 。

應用

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各種超聲流量計已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)計量和水利檢測等方面，如：

在市政行業(yè)的原水、自來水、中水、污水的計量中，超聲流量計具有大量程比、無壓損的特點，在保證測量準確度的同時提高了管網(wǎng)的輸水效率；

在水利水電行業(yè)的輸水管道、渠道、泵站、電站的流量計量中，超聲流量計具有大口徑、現(xiàn)場安裝、在線標定的特點，使準確測量成為可能。同時通過對水泵、水輪機單泵、單機的計量來實現(xiàn)設備優(yōu)化、經(jīng)濟運行的目的；

在工業(yè)冷卻循環(huán)水的計量中，超聲流量計實現(xiàn)了在線不斷流帶壓安裝和在線標定；

在商業(yè)計量方面多聲道超聲流量計已達到優(yōu)于0.2%的準確度（示值誤差）。

(1)傳播時間法應用于清潔、單相液體和氣體。典型應用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等;

(2)氣體應用方面在高壓天然氣領域已有使用良好的經(jīng)驗;

(3)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。

安裝維護

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傳播速度差法超聲流量計測量精度已優(yōu)于11.0%，有的多聲道超聲流量計的精度已高達士0.5%R。但由于早期的超聲流量計自身一般不帶標準管道而工業(yè)上所用管路又十分復雜，使得超聲流量計的測量精度大打折扣；另外，由于工業(yè)現(xiàn)場特別是管路周圍環(huán)境的多樣性和復雜性，大大降低了超聲流量計的可靠性和穩(wěn)定性。因此，如何根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲流量計，就成了超聲流量測量領域的一個重要課題。符合規(guī)范的正確安裝，可以更好地體現(xiàn)超聲流量計的精度、可靠性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢，大大降低儀表的日常維護工作。

以前盛行的外夾裝式超聲流量計使用方便靈活，然而現(xiàn)場應用的實際側(cè)量精度，常因工作琉忽，換能器安裝距離及流通面積等測量的誤差而造成梢度下降。不正確的安裝甚至會使得儀表*不能工作；因此，安裝換能器對于測量是非常重要環(huán)節(jié):國外競相開發(fā)出經(jīng)實流核準的高精度帶測量管段的中小口徑超聲流量計，且用雙聲道或多聲道以改善單聲道側(cè)量平均流速的不確定影響量，降低了迎流流速分布影響的敏感度，減少了前后置直管段長度的影響，消除了現(xiàn)場安裝換能器位置的影響，使測量精度大大提高。

一般，超聲流量計的安裝應從以下幾個方面來考慮:

1)詳細了解現(xiàn)場情況;

2)確定安裝方式;

3)選擇安裝管段;

4)計算安裝距離，確定探頭位置;

5)管道表面處理;

6)探頭安裝及接線;

7)用示波器觀察接收波形，微調(diào)并固定探頭。