一(yi)、超聲波(bō)流量計(ji)
在流動(dong)的流體(ti)中傳播(bō)時就載(zǎi)上流體(tǐ)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(tǐ)的流速(sù)，從而換(huàn)算成流(liú)量。超聲(shēng)脈沖穿(chuan)過管道(dào)從一個(ge)傳感器(qì)到達另(ling)一個傳(chuan)感器，就(jiu)像一個(gè)渡船的(de)船夫在(zài)橫渡一(yī)🔴條河。當(dang)氣體不(bu)流動時(shi)，聲脈沖(chong)以相同(tong)的速度(du)(聲速，C)在(zài)🐆兩個方(fang)向上傳(chuán)播。如果(guo)管道中(zhong)的氣體(ti)🔴有一定(ding)流速♋V(該(gai)🔴流速不(bu)等于零(líng)♻️)，則順着(zhe)流動方(fāng)向的聲(sheng)脈沖會(hui)🤩傳輸得(dé)快些，而(ér)逆着流(liu)動方向(xiàng)的聲脈(mo)沖🏒會傳(chuan)輸得慢(màn)些。這樣(yàng)，順流傳(chuan)輸時間(jiān)tD會短些(xiē)，而逆流(liú)傳輸時(shí)間tU會長(zhǎng)些。這裏(lǐ)所說的(de)長些或(huo)短些都(dou)是與氣(qì)體不流(liú)動時的(de)傳輸時(shí)間相比(bi)而言；根(gen)⭐據檢測(cè)的㊙️方式(shì)，可分爲(wèi)♍傳播速(su)度差🥰法(fa)、多普勒(le)法、波束(shù)偏移法(fǎ)、噪聲法(fǎ)及相關(guān)法等不(bú)同類型(xíng)🔅的🧡超聲(shēng)波流量(liang)計。起聲(shēng)波流量(liang)🔞計是近(jìn)十幾年(nián)來随着(zhe)集成🈲電(dian)路技術(shu)迅速發(fa)展才開(kāi)始應用(yong)的一種(zhǒng)。
根據對(dui)信号檢(jian)測的原(yuán)理，目前(qian)超聲波(bo)流量計(ji)大緻可(ke)分傳播(bo)速度差(chà)法(包括(kuo)：直接時(shí)差法、時(shi)差法、相(xiàng)位差法(fǎ)、頻差法(fǎ))波‼️束偏(pian)📞移法、多(duō)普勒法(fa)、相關法(fǎ)、空間濾(lǜ)波法及(ji)噪聲法(fǎ)等類型(xíng)。其中以(yǐ)噪聲法(fa)原理及(ji)結構簡(jian)單，便于(yú)測量和(hé)攜帶，價(jià)格便宜(yí)但準确(què)☂️度較低(dī)，适于在(zai)流量測(ce)量準确(què)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(hé)相位差(cha)法的基(ji)本原理(lǐ)㊙️都是❌通(tong)過測量(liàng)超聲波(bō)脈沖順(shun)流和逆(nì)流傳報(bao)時速度(dù)之差來(lái)反映流(liu)體的流(liú)速的，故(gu)又統稱(cheng)爲傳播(bo)速度差(chà)法。其中(zhong)頻差法(fa)和時差(chà)法克服(fu)了聲速(su)❌随流體(tǐ)溫度變(biàn)化帶來(lái)的誤差(cha)，準确度(du)較高，所(suo)以被廣(guǎng)泛采用(yong)。按照換(huàn)能器的(de)配置方(fang)法不🚶♀️同(tong)，傳播速(sù)度差撥(bo)又分爲(wèi)💜：Z法(透過(guò)法)、V法(反(fǎn)射法)、X法(fǎ)(交叉法(fǎ))等。
波束(shù)偏移法(fǎ)是利用(yòng)超聲波(bō)束在流(liu)體中的(de)傳播方(fāng)向随流(liu)體流速(su)變化而(ér)産生偏(piān)移來反(fǎn)映流體(ti)流速🥰的(de)，低流速(su)時，靈敏(mǐn)度很低(dī)适用性(xìng)不大.
多(duo)普勒法(fa)是利用(yong)聲學多(duō)普勒原(yuan)理，通過(guò)測量不(bu)均勻流(liu)體中散(san)射體散(san)射的超(chao)聲波多(duō)普勒頻(pin)移來确(que)定流體(tǐ)流量的(de)，适用于(yú)含懸浮(fú)顆粒、氣(qi)泡等流(liu)體流量(liàng)測量。
相(xiang)關法是(shi)利用相(xiàng)關技術(shu)測量流(liú)量，原理(lǐ)上，此法(fa)的測🧑🏽🤝🧑🏻量(liang)準确度(dù)與流體(ti)中的聲(sheng)速無關(guān)，因而與(yu)流體溫(wēn)度，濃度(du)等無關(guān)👅，因而測(ce)量準确(que)度高，适(shì)用範圍(wéi)廣。但相(xiàng)關器價(jià)格貴，線(xian)路比較(jiao)複雜👌。在(zài)微處❓理(li)機普及(jí)應㊙️用後(hòu)，這個缺(quē)點可以(yǐ)克服。
噪(zào)聲法(聽(ting)音法)是(shi)利用管(guǎn)道内流(liú)體流動(dong)時産生(sheng)的噪🏃♂️聲(sheng)與✍️流體(tǐ)的流速(su)有關的(de)原理，通(tong)過檢測(ce)噪聲表(biao)示流速(sù)或🔞流量(liang)值。其方(fāng)法簡單(dān)，設備價(jia)格便宜(yí)，但準确(què)度低。
以(yi)上幾種(zhǒng)方法各(ge)有特點(dian)，應根據(ju)被測流(liu)體性質(zhi).流速分(fen)布情況(kuàng)、管路安(ān)裝地點(diǎn)以及對(dui)測量準(zhun)确度的(de)要求等(deng)因素進(jìn)🈲行選擇(ze)。一般說(shuō)來由于(yú)工業生(sheng)産中工(gōng)質的溫(wen)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(jing)很大時(shi)才采用(yong)直接時(shi)差法。對(duì)🧑🏽🤝🧑🏻換能器(qì)安裝方(fāng)法的選(xuǎn)擇原則(zé)一般是(shi)：當流體(ti)沿管軸(zhou)平行流(liú)動👨❤️👨時，選(xuǎn)用Z法；當(dāng)流動🈚方(fāng)向與管(guan)鈾不👌平(ping)行或管(guan)路安裝(zhuang)地點使(shǐ)換能器(qi)安裝間(jiān)隔受到(dào)限制時(shí)，采用V法(fǎ)或X法。當(dang)流場分(fèn)布不均(jun)勻而表(biǎo)📐前📱直管(guǎn)段又較(jiào)短時，也(ye)👣可采用(yòng)多聲道(dao)(例如雙(shuāng)聲道或(huò)四聲道(dào))來克服(fu)流速擾(rǎo)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(liú)，可避免(miǎn)常規🔞儀(yi)表由懸(xuán)浮粒或(huò)氣泡造(zao)成🌏的堵(du)塞、磨損(sǔn)、附着而(er)不能🔞運(yun)行的弊(bì)病，因而(er)得以迅(xùn)速發展(zhan)。随着工(gōng)業的發(fā)展及節(jiē)能工作(zuo)的開展(zhǎn)🐕，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃(rán)料的輸(shu)送和應(ying)用以及(ji)燃料😘油(yóu)加水助(zhù)燃等節(jiē)能方法(fa)的發展(zhan)，都爲多(duō)普勒超(chāo)聲🏃♀️波流(liu)量計應(yīng)用開辟(pi)廣闊前(qian)景。
二、構(gou)成：
超聲(sheng)波流量(liàng)計
由超(chāo)聲波換(huan)能器、電(dian)子線路(lu)及流量(liàng)顯示和(hé)累積系(xi)統三👣部(bu)分組👨❤️👨成(cheng)。超聲波(bō)流量計(ji)的電子(zǐ)線路包(bāo)括發射(shè)、接收、信(xin)号處理(li)和顯示(shi)電路。測(cè)得的瞬(shun)時流量(liàng)和累積(jī)流量值(zhi)用數字(zi)量或模(mo)拟🏒量顯(xiǎn)示。超聲(shēng)波發射(she)換能器(qi)将電能(néng)轉換爲(wèi)超聲波(bō)能量，并(bìng)将其發(fa)射到🏃🏻♂️被(bei)測流體(ti)中，接收(shou)器接收(shou)到的超(chāo)聲波信(xin)号，經電(diàn)子🐇線路(lù)放大并(bing)轉換爲(wèi)代表流(liu)量的電(dian)信号供(gong)給📧顯示(shì)和積算(suàn)儀表進(jin)行顯示(shi)和積算(suan)。這樣🏃♀️就(jiu)實現了(le)流量的(de)檢測和(he)顯示。超(chāo)聲波流(liú)量計常(chang)用壓電(dian)換能器(qì)。它利用(yòng)壓電材(cái)料的壓(yā)電效應(ying)，采🍉用适(shi)出的發(fā)射👌電路(lu)🏃把電能(neng)加到發(fa)射✉️換能(neng)器的壓(ya)電元件(jian)上，使其(qí)産生💯超(chao)聲波振(zhen)勸♉。超聲(shēng)波以某(mou)一角度(dù)射入流(liu)體中傳(chuán)播，然後(hou)由接收(shou)換能器(qi)接收💰，并(bing)經壓電(dian)元件變(biàn)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(yā)電效應(yīng)，而接收(shou)換能器(qi)則📱是利(li)用壓電(diàn)效應。
三(sān)、優點：超(chāo)聲波流(liú)量計非(fei)接觸式(shi)儀表，适(shì)于測量(liang)不易接(jie)觸和觀(guan)察的流(liu)體以及(jí)大管徑(jing)流量。它(ta)與水位(wei)✂️計聯動(dong)可進行(hang)敞開水(shui)流🔅的流(liú)量測量(liang)。使用超(chao)聲波流(liú)量計，不(bú)用在流(liú)體中✏️安(ān)裝測量(liang)元件，故(gù)不會改(gai)變流體(ti)的流動(dong)狀态，不(bu)産生附(fu)加阻力(lì)，儀表的(de)安裝及(ji)檢修均(jun)可不影(ying)響生産(chan)管線運(yun)行因而(ér)是一種(zhong)理想的(de)節能型(xing)流量🌐計(ji)。多普勒(le)法超聲(shēng)波流量(liàng)計可測(cè)雙🤟相介(jie)質的流(liu)量，故👅可(ke)用于下(xià)水道及(jí)🌂排污水(shui)等髒污(wū)流🔆的測(ce)量。在發(fā)電廠中(zhōng)，用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liang)計測🏃🏻量(liàng)水輪機(ji)進水量(liang)、汽輪機(jī)循環水(shuǐ)量等大(da)管徑❤️流(liu)量，比過(guo)去的皮(pí)脫管流(liú)速計方(fāng)便得多(duo)。超聲被(bèi)流量汁(zhī)也可用(yòng)于氣體(ti)測量。管(guǎn)徑的适(shi)用範圍(wéi)從2cm到5m，從(cóng)幾米寬(kuan)的明渠(qu)、暗渠到(dào)500m寬的河(hé)流都可(kě)适用。
四(si)、缺點：主(zhǔ)要是可(kě)測流體(ti)的溫度(du)範圍受(shòu)超聲波(bo)換❌能鋁(lü)及換能(neng)✔️器與管(guan)道之間(jiān)的耦合(hé)材料耐(nai)溫程度(dù)的限🐇制(zhi)，以及高(gāo)溫下被(bei)測流體(ti)傳聲速(sù)度的原(yuan)始數據(ju)不全。目(mu)前我國(guó)隻能🔴用(yòng)于測量(liàng)200℃以下的(de)流體。另(lìng)外，超聲(shēng)波流㊙️量(liàng)計的測(cè)量線路(lu)比一般(ban)流量計(ji)複雜。這(zhè)是因爲(wei)，一般🍉工(gōng)業計量(liàng)中液體(tǐ)的流速(su)🌍常常是(shì)每秒✂️幾(ji)米，而聲(sheng)波🚶在液(yè)體中的(de)傳播速(sù)度約爲(wèi)1500m/s左右，被(bei)測流體(ti)流速(流(liú)量)變化(huà)帶給聲(sheng)速的變(biàn)化量zui大(dà)也是10-3數(shù)🌈量級.若(ruo)要求測(ce)量流✍️速(su)的準确(que)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(yīn)此必須(xu)有完善(shan)的測量(liang)線💘路才(cái)能實現(xiàn)，這也🙇🏻正(zhèng)是超聲(shēng)波流量(liàng)計隻有(yǒu)在集成(cheng)電路技(ji)術迅🐕速(sù)發展的(de)前題下(xià)才能得(dé)到實際(jì)應用的(de)原因。
五(wǔ)、超聲波(bo)流量計(ji)安裝步(bu)驟
安裝(zhuāng)超流可(kě)按照以(yi)下步驟(zhou)操作：
一(yī)：觀察安(ān)裝現場(chǎng)管道是(shi)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(zhi)以及是(shì)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(dao)内壁結(jie)垢厚度(dù))
四：确認(rèn)管道使(shi)用年限(xiàn)，在使用(yong)10左右的(de)管道，即(jí)使是碳(tan)⭐鋼材質(zhì)😄，也采用(yòng)插入式(shi)安裝。
五(wǔ)：前四步(bu)驟完成(cheng)後可确(que)認使用(yòng)何種傳(chuán)感器安(ān)裝
六：開(kai)始向表(biǎo)體輸入(rù)參數以(yi)确定安(ān)裝距離(lí)。
七：非常(chang)重要：精(jīng)确測量(liang)出安裝(zhuāng)距離。
(1) 外(wai)夾式可(ke)選安裝(zhuāng)傳感器(qi)大概距(jù)離，然後(hòu)不斷調(diào)試活動(dòng)傳感器(qì)以達到(dao)信号和(he)傳輸比(bi)
的匹配(pèi)
(2) 插入使(shi)用工具(ju)測量管(guǎn)道上安(an)裝點距(ju)離，這個(ge)距離很(hěn)重要，它(tā)♈直接影(yǐng)響表的(de)
實際測(cè)量精度(dù)，所以進(jìn)行多次(ci)測量以(yǐ)求較高(gāo)精度💋。
八(ba)：安裝傳(chuán)感器——調(diao)試信号(hao)——做防水(shuǐ)——歸整好(hǎo)信号電(dian)纜——清理(li)現場線(xian)頭等廢(fèi)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(chang)見問題(ti)：
1、 超聲波(bo)流量計(jì)探頭使(shi)用一段(duàn)時間，會(huì)出現不(bú)定期的(de)報警。尤(you)其是輸(shū)送介質(zhì)雜質較(jiao)多時，這(zhè)種問題(tí)會較常(cháng)見。解決(jué)辦法：定(dìng)期清理(lǐ)探頭(建(jian)議一年(nián)清理一(yī)次)。
2、 超聲(sheng)波流量(liang)計輸送(sòng)介質含(hán)有水等(děng)液體雜(zá)質時，流(liu)量計引(yin)壓管容(róng)易産生(shēng)積液，氣(qì)溫較低(dī)時會出(chū)現引壓(ya)管凍堵(du)現象，尤(you)其✏️在北(běi)方地區(qū)冬季較(jiao)常見。解(jie)決辦法(fa)：對引壓(yā)管進行(háng)吹☁️掃或(huò)加電伴(bàn)熱✔️
超聲(sheng)波在傳(chuán)播過程(cheng)中，由于(yú)受介質(zhi)和介質(zhi)中雜質(zhì)的阻礙(ài)或吸收(shou)，其強度(dù)會産生(shēng)衰減。不(bu)論是超(chao)聲波流(liú)量計還(hai)是超聲(sheng)波物位(wèi)🌈計，對所(suo)接受的(de)聲波強(qiang)度✊都有(yǒu)一定要(yào)求🛀，所以(yǐ)都🈲要對(dui)各種衰(shuāi)減進行(háng)抑制。
