一(yī)、超聲波(bō)流量計(jì)
在流動(dòng)的流體(tǐ)中傳播(bō)時就載(zǎi)上流體(ti)流速的(de)信息。因(yin)此通過(guò)接收到(dao)的超聲(sheng)波就可(ke)以檢測(cè)出流體(ti)的流速(su)，從而換(huan)算成流(liú)🈲量。超聲(shēng)脈沖穿(chuan)過管道(dao)從一個(gè)傳感器(qi)到達另(lìng)一個傳(chuan)感器，就(jiù)❄️像一個(ge)渡船的(de)船夫💁在(zai)橫渡一(yi)⛱️條河。當(dāng)氣體不(bú)流動🔴時(shi)，聲脈沖(chòng)😘以相同(tóng)的速度(du)(聲速，C)在(zai)兩個方(fang)向上傳(chuan)播。如果(guǒ)管道中(zhōng)的氣體(ti)有一定(dìng)流速V(該(gāi)流速不(bu)等于零(líng))，則順着(zhe)流動方(fang)向的聲(shēng)脈沖會(hui)傳輸得(de)快些，而(ér)逆着流(liú)動方向(xiang)的聲脈(mò)沖會傳(chuan)輸得慢(màn)些。這樣(yàng)🔴，順流傳(chuán)輸時間(jiān)tD會短些(xiē)，而逆流(liu)傳輸時(shí)間tU會長(zhang)些。這裏(li)所說的(de)長些或(huò)短些都(dōu)是與🍉氣(qi)體不流(liú)動時的(de)🍉傳輸時(shi)間相比(bǐ)而言；根(gēn)據檢測(ce)的🧡方式(shi)，可分爲(wèi)傳播速(sù)度差法(fa)、多普勒(lè)法、波束(shù)偏移法(fa)💁、噪聲法(fa)及相關(guān)法等不(bú)同類型(xing)的超聲(sheng)波流量(liàng)計。起聲(sheng)波流量(liang)🔴計是近(jin)十幾年(nián)來随着(zhe)集成電(dian)路技術(shu)迅速發(fā)展才開(kāi)始應用(yong)的一種(zhong)。
根據對(duì)信号檢(jiǎn)測的原(yuán)理，目前(qián)超聲波(bō)流量計(ji)大緻可(kě)分傳播(bo)速💔度差(cha)法(包括(kuo)：直接時(shí)差法、時(shí)差法、相(xiang)位差法(fǎ)、頻差㊙️法(fǎ))波束偏(pian)移法、多(duo)普勒法(fǎ)、相關法(fǎ)、空間濾(lǜ)波法及(ji)✌️噪聲法(fǎ)等類型(xing)。其中以(yǐ)噪聲法(fǎ)原理及(ji)結構簡(jian)單，便于(yu)測量和(hé)攜帶，價(jià)格便宜(yi)但準确(que)度較低(dī)，适💚于在(zài)流量測(ce)量準确(que)度要求(qiú)不高的(de)場合使(shǐ)用。
由于(yu)直接時(shi)差法、時(shí)差法、頻(pin)差法和(he)相位差(cha)法的基(ji)本原理(li)都是通(tōng)過測量(liàng)超聲波(bo)脈沖順(shun)流和逆(ni)流傳報(bào)時速度(du)之差來(lái)反映流(liu)體的流(liu)速的，故(gù)又統稱(chēng)爲🤟傳播(bo)速度差(chà)法。其中(zhōng)頻🔴差法(fa)和時差(cha)法克服(fú)了聲速(sù)随流體(tǐ)溫度變(biàn)化帶來(lai)的誤差(cha)，準确度(du)較高，所(suǒ)以被👨❤️👨廣(guang)泛采用(yong)。按💚照換(huan)能器的(de)配置方(fāng)法不🌏同(tóng)，傳播速(su)度差撥(bo)又分爲(wèi)：Z法(透過(guo)法)、V法(反(fan)射法)、X法(fa)(交叉法(fa))等。
波束(shù)偏移法(fa)是利用(yòng)超聲波(bō)束在流(liú)體中的(de)傳播方(fang)向🛀🏻随流(liu)✍️體💞流👉速(sù)變化而(ér)産生偏(piān)移來反(fan)映流體(tǐ)流速的(de)，低流速(su)時，靈敏(mǐn)度很低(di)♈适用性(xìng)不大.
多(duō)普勒法(fa)是利用(yòng)聲學多(duō)普勒原(yuán)理，通過(guo)測量不(bú)均勻流(liú)體中🆚散(sàn)射體散(sàn)射的超(chāo)聲波多(duo)普勒頻(pin)移來确(què)定流體(ti)流量的(de)，适用💃🏻于(yu)含✌️懸浮(fu)顆粒、氣(qi)泡等流(liu)體流量(liàng)測量♋。
相(xiang)關法是(shì)利用相(xiang)關技術(shù)測量流(liú)量，原理(li)上，此法(fǎ)的測量(liang)準确度(du)與流體(tǐ)中的聲(shēng)速無關(guan)，因而與(yu)流體溫(wen)度，濃度(du)等無關(guan)，因而測(ce)量準确(que)度高，适(shi)用範圍(wei)廣。但相(xiang)關器價(jia)格貴，線(xian)路比較(jiao)複雜。在(zài)微處理(li)機普及(jí)應用後(hou)，這個缺(que)點可以(yǐ)克服。
噪(zao)聲法(聽(ting)音法)是(shì)利用管(guan)道内流(liú)體流動(dòng)時産生(shēng)的噪聲(shēng)與🔞流體(tǐ)的流速(sù)有關的(de)原理，通(tōng)過檢測(cè)噪聲表(biǎo)示流🐪速(su)或流量(liàng)值。其方(fang)法簡單(dān)，設備價(jià)格便宜(yi)，但準确(que)度低。
以(yǐ)上幾種(zhǒng)方法各(gè)有特點(dian)，應根據(jù)被測流(liú)體性質(zhì).流速分(fen)布情況(kuang)🚶♀️、管路安(an)裝地點(dian)以及對(duì)測量準(zhǔn)确度的(de)要求等(deng)因素進(jìn)行選🌏擇(zé)。一般說(shuō)來由于(yú)工業生(shēng)産中工(gong)質的溫(wēn)度常不(bu)能保持(chi)恒定，故(gù)多采用(yòng)頻差法(fǎ)及時差(chà)法。隻🈲有(you)在管徑(jìng)很大時(shi)才采用(yong)直接時(shi)差法。對(dui)換能器(qi)安裝方(fang)法的選(xuan)擇原則(zé)一般是(shì)💘：當流體(ti)沿管軸(zhou)平行流(liú)動🈚時，選(xuan)用Z法；當(dang)流動方(fang)向與管(guǎn)鈾不👅平(píng)行或管(guan)路安裝(zhuang)地點使(shi)換能器(qi)安裝間(jiān)隔受到(dao)限制時(shi)，采🔱用V法(fa)或X法。當(dāng)流場🆚分(fèn)布不均(jun1)勻而表(biǎo)前直管(guan)段又較(jiào)短時，也(ye)可采用(yòng)多聲道(dao)(例如雙(shuāng)聲道或(huo)四聲道(dao))來克服(fu)流速擾(rao)動帶來(lái)的流量(liang)測量誤(wu)差。多普(pǔ)勒法适(shi)于測量(liang)兩相🏃流(liu)，可避免(miǎn)常規㊙️儀(yi)表由懸(xuán)浮粒或(huo)氣泡🥵造(zào)成的堵(dǔ)塞、磨損(sun)、附着而(ér)不能運(yùn)🔴行的弊(bì)病，因而(ér)得以迅(xùn)速發展(zhan)。随着工(gōng)業的發(fā)展及節(jiē)能工作(zuò)的開展(zhǎn)，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shui)泥合(CWM)燃(rán)料的輸(shu)送和應(yīng)用以及(jí)燃🔞料油(yóu)加水助(zhù)燃等節(jie)能方法(fa)的發展(zhan)，都爲多(duō)普勒超(chāo)聲波流(liu)量計應(ying)用開辟(pi)廣闊前(qian)景。
二、構(gou)成：
超聲(sheng)波流量(liang)計
由超(chao)聲波換(huàn)能器、電(dian)子線路(lu)及流量(liàng)顯示和(hé)累積系(xì)🤩統✉️三部(bù)分組成(chéng)。超聲波(bo)流量計(ji)的電子(zǐ)線路包(bāo)括發射(she)、接收、信(xin)号處理(li)和顯示(shi)電路。測(ce)得的瞬(shun)時流量(liàng)和累積(jī)流☀️量值(zhí)用數字(zi)量或模(mó)拟量顯(xian)示🌐。超聲(shēng)波發射(shè)⭕換能器(qi)将❌電能(néng)轉換爲(wèi)超聲波(bo)能量，并(bìng)将其發(fā)射到被(bèi)測流體(tǐ)中，接收(shou)器接收(shou)到的超(chāo)聲波信(xin)号，經電(dian)子線路(lù)放大并(bìng)轉換爲(wèi)代表流(liú)量的電(dian)信号供(gong)給顯示(shi)🏃♀️和積算(suan)儀表進(jìn)行顯示(shi)和積算(suan)。這樣就(jiù)實現了(le)流量的(de)檢測和(he)顯示。超(chao)聲💃波流(liu)量計常(cháng)用壓電(diàn)☎️換能器(qì)。它利用(yòng)壓電🚶♀️材(cái)料的壓(ya)電效應(yīng)，采用适(shì)出的發(fā)射電路(lu)把電能(neng)加到發(fa)射換能(néng)器的壓(ya)電元件(jian)上，使其(qi)産生✂️超(chāo)聲波振(zhèn)勸。超聲(sheng)波以某(mǒu)一角度(du)射入流(liu)體中傳(chuan)播，然後(hou)由接收(shōu)換能器(qì)接收，并(bìng)經壓電(dian)元件變(bian)爲電能(neng)，以便檢(jiǎn)測。發射(she)換能器(qi)利用壓(yā)電元件(jiàn)的逆壓(ya)電效✔️應(yīng)，而接收(shōu)換能器(qi)則✍️是利(lì)用壓電(diàn)效🌈應。
三(sān)、優點：超(chāo)聲波流(liu)量計非(fei)接觸式(shì)儀表，适(shì)于測量(liang)不易接(jie)觸和觀(guān)察的流(liú)體以及(ji)大管徑(jing)流量。它(ta)與水位(wèi)🏃♀️計聯動(dong)可✊進行(hang)敞開水(shui)流的流(liu)量測量(liang)。使用超(chāo)聲波流(liu)量計，不(bu)用在流(liu)體中㊙️安(an)裝測量(liang)元件，故(gù)不會改(gǎi)變流體(tǐ)的流動(dong)狀态，不(bú)産生附(fù)加🏃♀️阻力(li)，儀表的(de)安裝及(jí)🌍檢修均(jun1)可不影(ying)響生産(chan)管線運(yùn)行因而(ér)💔是一種(zhong)理想的(de)節能型(xíng)流量👉計(jì)。多普勒(lè)法超🌈聲(shēng)波流量(liàng)計可測(ce)雙相介(jie)質的流(liu)量，故可(ke)用于🌍下(xia)水道及(ji)排污水(shuǐ)等髒污(wu)流的測(ce)量。在發(fā)電廠中(zhong)，用便攜(xie)式超聲(sheng)波流量(liàng)計測量(liang)水輪機(jī)進水量(liang)、汽輪機(jī)循環水(shuǐ)量等大(da)管徑流(liu)量，比過(guò)去的皮(pi)脫管流(liu)速計🛀方(fāng)便得多(duo)。超聲被(bei)流量汁(zhi)💃🏻也可用(yong)于氣體(ti)測量。管(guǎn)徑的适(shi)用範圍(wei)從2cm到5m，從(cóng)幾米寬(kuan)的🔴明渠(qú)、暗渠到(dao)500m寬的河(hé)流都可(ke)适用。
四(si)、缺點：主(zhu)要是可(ke)測流體(ti)的溫度(dù)範圍受(shòu)超聲波(bō)換能鋁(lü)及換能(neng)器與管(guǎn)道之間(jian)的耦合(hé)材料耐(nài)溫程度(du)的限🐕制(zhì)，以及高(gao)溫下被(bèi)測流體(tǐ)傳聲速(sù)度的原(yuan)始數據(ju)不全。目(mu)前我國(guó)隻能用(yong)于測量(liàng)200℃以下的(de)流體。另(ling)外，超聲(sheng)波流量(liàng)計的測(cè)量線路(lù)比一般(ban)流量💜計(jì)複雜。這(zhè)💔是因爲(wèi)，一般工(gōng)業計量(liàng)中液體(tǐ)的流速(su)常常是(shi)每秒幾(ji)米，而聲(sheng)波✂️在液(yè)體中的(de)傳播速(sù)度約爲(wei)1500m/s左右🍓，被(bèi)測㊙️流體(tǐ)流速(流(liu)量)變化(hua)帶給聲(sheng)速的變(biàn)化量zui大(da)也是10-3數(shù)量級.若(ruo)要求測(ce)量流速(sù)的準确(què)度爲1%，則(ze)🛀對聲速(su)的測量(liang)準确度(dù)🧑🏽🤝🧑🏻需爲10-5～10-6數(shù)量級，因(yin)此必須(xu)有完善(shàn)的測量(liang)線📞路才(cái)能實現(xiàn)，這也正(zheng)是超聲(sheng)波流量(liang)計隻有(yǒu)在集成(chéng)電路技(ji)術迅🐅速(su)發展的(de)前題下(xia)才能得(dé)到實際(ji)應用的(de)原因。
五(wu)、超聲波(bo)流量計(jì)安裝步(bu)驟
安裝(zhuang)超流可(ke)按照以(yi)下步驟(zhou)操作：
一(yī)：觀察安(ān)裝現場(chǎng)管道是(shì)否滿足(zu)直管段(duàn)*D後5D以及(jí)離泵30D的(de)距離。(D爲(wèi)管道内(nèi)直徑)
二(er)：确認管(guan)道内流(liu)體介質(zhì)以及是(shi)否滿管(guǎn)。
三：确認(rèn)管道材(cái)質以及(jí)壁厚(充(chōng)分考慮(lǜ)到管道(dào)内壁結(jie)㊙️垢厚度(du))
四：确認(ren)管道使(shǐ)用年限(xiàn)，在使用(yong)10左右的(de)管道，即(ji)使是碳(tàn)鋼材質(zhi)，也采用(yong)插入式(shi)安裝。
五(wǔ)：前四步(bù)驟完成(cheng)後可确(què)認使用(yòng)何種傳(chuan)感器安(an)裝
六：開(kāi)始向表(biao)體輸入(rù)參數以(yǐ)确定安(ān)裝距離(li)。
七：非常(cháng)重要：精(jīng)确測量(liang)出安裝(zhuāng)距離。
(1) 外(wài)夾式可(ke)選安裝(zhuāng)傳感器(qì)大概距(jù)離，然後(hou)不斷調(diào)試☂️活動(dong)傳感器(qi)以達到(dào)信号和(he)傳輸比(bǐ)
的匹配(pèi)
(2) 插入使(shi)用工具(ju)測量管(guan)道上安(ān)裝點距(ju)離，這個(gè)距離很(hen)重要，它(ta)直接影(ying)響表的(de)
實際測(cè)量精度(du)，所以進(jìn)行多次(cì)測量以(yǐ)求較高(gao)精度。
八(ba)：安裝傳(chuan)感器——調(diào)試信号(hào)——做防水(shuǐ)——歸整好(hǎo)信号電(diàn)纜🈚——清理(lǐ)👨❤️👨現場線(xian)頭等廢(fei)棄物 ——安(ān)裝結束(shù)——驗收簽(qiān)字
六、超(chāo)聲波流(liu)量計使(shǐ)用中常(cháng)見問題(tí)：
1、 超聲波(bo)流量計(ji)探頭使(shi)用一段(duàn)時間，會(hui)出現不(bú)定期的(de)🐪報警。尤(you)其是輸(shū)送介質(zhi)雜質較(jiao)多時，這(zhè)種問題(ti)會較常(cháng)見。解決(jué)辦法：定(dìng)期清理(li)探頭(建(jian)議一年(nián)清理一(yī)次)。
2、 超聲(shēng)波流量(liàng)計輸送(song)介質含(han)有水等(děng)液體雜(za)質時，流(liu)量計引(yǐn)壓管容(róng)易産生(sheng)積液，氣(qi)溫較低(dī)時會出(chu)現引壓(yā)管凍堵(du)現象，尤(yóu)其在北(bei)方地區(qū)冬季較(jiao)常見。解(jie)決辦法(fǎ)：對引壓(yā)管進行(hang)吹✨掃或(huo)加電伴(bàn)熱
超聲(shēng)波在傳(chuan)播過程(chéng)中，由于(yu)受介質(zhi)和介質(zhi)中雜質(zhì)的阻礙(ài)或吸收(shōu)，其強度(du)會産生(sheng)衰減。不(bú)論是超(chāo)聲波流(liu)量計還(hai)是超聲(sheng)波物位(wèi)計，對所(suǒ)接受的(de)聲波強(qiang)度都有(yǒu)一定要(yao)求，所以(yi)都要對(duì)各種衰(shuai)減進行(háng)抑制。
