導(dǎo)讀：超聲波流量計(jì)的原理？超聲波流量計(jì)是通過(guò)超聲波在流動(dòng)流體中的傳播，承載流體流速信息，將信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成流量信息。下面具體介紹時(shí)差式、多普勒、非滿管這三種超聲流量計(jì)計(jì)算時(shí)的原理差別。

時(shí)差式超聲波流量計(jì)的應(yīng)用原理

時(shí)差式超聲波流量計(jì)是目前應(yīng)用廣泛的，氣體的流速與聲速無(wú)關(guān)，只與超聲波的聲程長(zhǎng)度、流體流動(dòng)方向與超聲波傳播方向的夾角和超聲波在氣體中傳播的時(shí)間有關(guān)。超聲波流量計(jì)有很高的計(jì)量精度。

設(shè)靜止流體中的聲速為c，流體流動(dòng)的速度為u，傳播距離為L(zhǎng)，當(dāng)聲波與流體流動(dòng)方向一致時(shí)（即順流方向），其傳播速度為c+u；反之，傳播速度為c-u.在相距為L(zhǎng)的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。當(dāng)T1順?lè)较颍琓2逆方向發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波分別到達(dá)接收器R1和R2所需要的時(shí)間為t1和t2,則t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)。

由于在工業(yè)管道中，流體的流速比聲速小的多，即c>>u,因此兩者的時(shí)間差為▽t=t2-t1=2 Lu/cc 由此可知，當(dāng)聲波在流體中的傳播速度c已知時(shí)，只要測(cè)出時(shí)間差▽t即可求出流速u，進(jìn)而可求出流量Q。

利用這個(gè)原理測(cè)量流量的方法稱為時(shí)差法。

應(yīng)用領(lǐng)域

時(shí)差式超聲波流量計(jì)由于精度高，換能器簡(jiǎn)單，不影響流體流動(dòng)形態(tài)而被廣泛應(yīng)用在水務(wù)公司、石油化工、冶金、鋁廠、造紙、制藥廠、發(fā)電廠、熱電廠等不同的行業(yè)。

多普勒超聲波流量計(jì)應(yīng)用原理

多普勒型是利用相位差法測(cè)量流速，即某一已知頻率的聲波在流體中運(yùn)動(dòng)，由于液體本身有一運(yùn)動(dòng)速度，導(dǎo)致超聲波在兩接收器（或發(fā)射器）之間的頻率或相位發(fā)生相對(duì)變化，通過(guò)測(cè)量這一相對(duì)變化就可獲得液體速度。

多普勒便攜式超聲波流量計(jì)依靠水中雜質(zhì)的反射來(lái)測(cè)量水的流速，因此適用于雜質(zhì)含量較多的臟水和漿體，如城市污水、污泥、工廠排放液、雜質(zhì)含量穩(wěn)定的工廠過(guò)程液等，而且可以測(cè)量連續(xù)混入氣泡的液體。

但是根據(jù)測(cè)量原理，被測(cè)介質(zhì)中必須含有一定數(shù)量的散射體（顆粒或氣泡），否則儀表就不能正常工作。

應(yīng)用領(lǐng)域

超聲波在傳播路徑上如遇到微小固體顆粒或氣泡會(huì)被散射，因?yàn)橛脮r(shí)差法測(cè)量含有這類東西的流體時(shí)就不能很好地工作，時(shí)差式只能用來(lái)測(cè)量比較潔凈的流體，而多普勒法卻是利用超聲波被散射這一特點(diǎn)工作的。

多普勒超聲波流量計(jì)廣泛應(yīng)用于環(huán)保、油田、石油化工、礦山、水利、灌溉、造紙、藥廠、食品等行業(yè)，適用于滿管、非滿管、明渠等的流量測(cè)量。

具有以下主要優(yōu)勢(shì)

1高精度，滿足低流量測(cè)量

超聲波流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是高精度，不受氣體中固體顆粒和液滴的各種參數(shù)的干擾，并且可采用多次反射將聲程加長(zhǎng)。

單路徑超聲波流量計(jì)的精度通常在1％至2％的范圍內(nèi)，而通過(guò)使用多條路徑，它可以達(dá)到0.5或更高的精度范圍。

此外，由于超聲波流量計(jì)量程比較寬，它非常契合小型沼氣工程的“峰谷”特性，能夠滿足低流量測(cè)量。

2極少的壓力損失

壓損是天然氣輸送中存在的主要問(wèn)題。孔板流量計(jì)流體壓力損失的主要原因是孔板前后渦流的形成以及流體的沿程摩擦，它使得流體具有的總機(jī)械能的一部分不可逆轉(zhuǎn)地變成了熱能，消失在流體內(nèi)。渦輪流量計(jì)依賴轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來(lái)確定流量，當(dāng)天然氣流經(jīng)渦輪，引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同樣會(huì)產(chǎn)生壓損。

使用超聲波流量計(jì)，不用在流體中安裝測(cè)量元件，故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行，因而極少或無(wú)壓力損失，是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。

3無(wú)運(yùn)動(dòng)部件

運(yùn)動(dòng)部件主要是渦輪流量計(jì)的問(wèn)題，渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)子，包括軸承，都會(huì)受到磨損。化學(xué)品和污垢在影響軸承的同時(shí)，也會(huì)影響渦輪流量計(jì)的性能。

超聲波流量計(jì)不存在易于磨損的運(yùn)動(dòng)部件，可保證長(zhǎng)期使用精度不變，與此同時(shí)，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件也讓超聲波流量計(jì)具有低維護(hù)特性。

4低維護(hù)

無(wú)運(yùn)動(dòng)部件是超聲波流量計(jì)低維護(hù)的原因之一，另一個(gè)因素則與它本身無(wú)磨損有關(guān)。

孔板流量計(jì)隨著時(shí)間推移不斷遭受磨損，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性劣化。當(dāng)流體中存在污垢或任何其它雜質(zhì)，則尤其如此。因此，孔板式流量計(jì)需要定期檢查磨損，并確定它們是否仍然讀數(shù)準(zhǔn)確。

與之相反的，由于超聲波流量計(jì)不會(huì)磨損，并且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)成本非常低。

5輕松處理大尺寸管徑

超聲波流量計(jì)可以輕松地適用于大尺寸的管道。事實(shí)上，用于天然氣流量測(cè)量的超聲波流量計(jì)適合6英寸及更大的管道。為了測(cè)量大管道中的天然氣流量，例如20、30和36英寸管道，可能需要不止一個(gè)的孔板流量計(jì)。在這些情況下，流體有時(shí)會(huì)被轉(zhuǎn)移到一組較小的管道中，以達(dá)到測(cè)量的目的。這也是為什么超聲波流量計(jì)可以代替多達(dá)十個(gè)孔板流量計(jì)。

超聲波流量計(jì)不僅可以測(cè)量大管徑的介質(zhì)流量也可以用于不易接觸和觀察的介質(zhì)的測(cè)量。尤其可以解決其它儀表不能的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。

國(guó)際上天然氣貿(mào)易計(jì)量就是采用超聲波流量計(jì)。相比傳統(tǒng)的渦輪流量計(jì)和孔板流量計(jì)，超聲波流量計(jì)在測(cè)量天然氣、沼氣流量中的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。