一(yi)、超聲波(bo)流量計(ji)
在流動(dòng)的流體(tǐ)中傳播(bō)時就載(zai)上流體(tǐ)流速的(de)信息。因(yin)此通過(guò)接收到(dao)的超聲(shēng)波就可(ke)以檢測(cè)出流體(tǐ)的⭕流速(sù)，從而換(huan)算成流(liu)量。超聲(sheng)脈沖穿(chuān)過管道(dào)從一個(ge)傳感器(qi)到達另(lìng)⛹🏻♀️一個傳(chuan)感器，就(jiu)像一個(ge)渡船的(de)船夫在(zài)橫渡一(yī)條河。當(dāng)氣體不(bú)流動時(shi)，聲脈沖(chong)以相同(tóng)的速度(dù)(聲速，C)在(zai)兩個方(fang)向上傳(chuan)播。如果(guo)管道中(zhōng)的氣體(tǐ)🌍有一定(ding)流速🐆V(該(gāi)流速不(bú)等于零(ling))，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(liu)動方向(xiang)的聲脈(mo)沖會傳(chuan)輸得慢(màn)些。這樣(yang)，順流傳(chuán)輸時間(jian)tD會短☁️些(xiē)，而逆流(liú)🔴傳輸時(shí)間tU會長(zhang)些。這裏(lǐ)🈲所說的(de)長些或(huo)短些都(dōu)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(ce)的方式(shì)，可分爲(wèi)傳播速(su)度差法(fǎ)、多普勒(lè)法、波束(shu)偏移法(fǎ)🐅、噪聲法(fa)及相關(guān)法等不(bu)同類型(xíng)的🤟超聲(shēng)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(shù)迅速發(fā)展才開(kai)始應用(yòng)的一種(zhǒng)。
根據對(dui)信号檢(jian)測的原(yuan)理，目前(qian)超聲波(bō)流量計(jì)大緻🔴可(kě)分傳播(bō)速度差(cha)法(包括(kuo)：直接時(shi)差法、時(shi)差法、相(xiàng)位差法(fa)、頻差法(fa))波束偏(pian)移法、多(duō)普勒法(fa)、相關法(fǎ)、空間濾(lü)📱波法及(ji)噪聲法(fa)🎯等類型(xing)。其中以(yǐ)噪聲法(fa)原理及(jí)結構簡(jian)單，便于(yú)測量和(hé)攜帶，價(jia)格便🚶宜(yí)但準确(què)度較低(di)，适于在(zài)流量測(cè)🈲量準确(què)度要求(qiu)不高的(de)場合使(shǐ)用。
由于(yú)直接時(shi)差法、時(shí)差法、頻(pin)差法和(hé)相位差(cha)法的基(jī)🐪本原😄理(li)都是通(tōng)過測量(liang)超聲波(bō)脈沖順(shùn)流和逆(nì)流傳報(bào)時速度(du)之差來(lái)反映流(liú)體的流(liú)速的，故(gu)又統稱(cheng)爲傳播(bō)速度差(cha)法。其中(zhong)頻🏒差法(fǎ)和時差(chà)法克服(fú)了聲速(su)随流體(tǐ)溫度變(bian)化帶來(lái)的誤差(chà)，準确度(du)較高，所(suo)以被廣(guǎng)泛采用(yòng)。按照換(huàn)能器的(de)🚩配置方(fang)法不同(tong)，傳播速(su)度🌍差撥(bō)又分爲(wei)：Z法(透過(guò)法)、V法(反(fǎn)射法)、X法(fa)(交叉法(fa))等。
波束(shù)偏移法(fa)是利用(yong)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(er)産生偏(pian)移來反(fǎn)映流體(ti)流速的(de)，低流速(sù)時，靈敏(mǐn)度很低(dī)适用性(xìng)不大.
多(duō)普勒法(fa)是利用(yòng)聲學多(duo)普勒原(yuan)理，通過(guo)測量不(bu)均勻流(liú)體中散(sàn)射體散(san)射的超(chao)聲波多(duo)普勒頻(pin)移來确(que)定流體(ti)流量的(de)，适用于(yu)含🐉懸浮(fú)顆粒、氣(qì)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(tǐ)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(cè)量🌈準确(què)度高，适(shi)用範圍(wei)廣。但⭕相(xiang)關器價(jià)格貴，線(xian)路比較(jiào)複雜。在(zai)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(tīng)音法)是(shi)利用管(guǎn)道内流(liú)體流動(dòng)時産生(shēng)的噪聲(shēng)與流🍉體(ti)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(que)度低。
以(yǐ)上幾種(zhǒng)方法各(ge)有特點(diǎn)，應根據(ju)被測流(liú)體性質(zhì).流速分(fèn)布情況(kuang)、管路安(an)裝地點(dian)以及對(dui)測量準(zhǔn)确度的(de)要求等(děng)因素進(jin)行選擇(zé)。一般說(shuo)來由于(yu)工業生(shēng)産中工(gōng)質的溫(wen)度常不(bú)能保持(chi)恒定，故(gu)多采⭐用(yòng)頻差法(fǎ)及時差(chà)法。隻有(yǒu)在管徑(jing)🧑🏾🤝🧑🏼很大時(shi)才🏒采用(yong)直接時(shí)差法。對(duì)換能器(qi)安裝方(fang)法的選(xuan)擇⚽原則(ze)一般是(shi)：當流體(ti)沿管軸(zhóu)平行流(liú)動時㊙️，選(xuǎn)用Z法；當(dāng)流動方(fāng)向與管(guǎn)鈾不🌈平(píng)行或管(guan)路安裝(zhuāng)地點使(shi)換能器(qì)安裝間(jian)隔受到(dao)限制時(shi)，采用V法(fǎ)或X法。當(dāng)流場分(fen)布不均(jun)勻而表(biao)前⁉️直管(guan)段又♊較(jiao)短時，也(yě)可采用(yòng)多聲道(dào)(例如雙(shuāng)聲道或(huo)四聲道(dao))來克服(fú)流速擾(rǎo)動帶來(lai)的流量(liàng)測量誤(wù)差。多普(pǔ)勒法适(shì)于測量(liàng)兩相流(liú)，可避免(miǎn)常規儀(yi)表由懸(xuan)浮粒或(huo)氣泡🈲造(zào)成的堵(dǔ)塞、磨損(sun)、附着而(ér)⭐不能運(yun)行的弊(bì)病，因而(ér)得以迅(xùn)速發❓展(zhan)。随着工(gong)業的發(fā)展及節(jie)能工作(zuo)的開展(zhan)，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shuǐ)泥合(CWM)燃(rán)料的輸(shu)送和㊙️應(yīng)用以及(jí)燃✏️料油(yóu)加水助(zhu)燃等節(jie)能方法(fǎ)的發展(zhan)，都爲多(duo)普勒超(chao)聲波流(liu)量計應(yīng)用開辟(pì)廣闊前(qián)景。
二、構(gòu)成：
超聲(sheng)波流量(liàng)計
由超(chāo)聲波換(huàn)能器、電(dian)子線路(lù)及流量(liàng)顯示和(he)累積系(xì)統三部(bù)分組成(chéng)。超聲波(bō)流量計(jì)的電子(zǐ)線路包(bao)括發射(she)、接收、信(xìn)号處⁉️理(lǐ)和顯示(shì)電路。測(ce)得的瞬(shun)時流量(liàng)和累積(ji)流量值(zhí)用數字(zì)量或模(mo)拟量顯(xiǎn)示。超聲(shēng)波發射(shè)換能器(qi)将電能(neng)轉換爲(wei)超聲波(bo)能量，并(bing)将其發(fa)射到被(bèi)測流體(tǐ)中，接收(shou)器接收(shōu)到的超(chāo)聲波信(xin)号，經電(diàn)子線路(lù)放大并(bing)轉換爲(wei)代表流(liu)量的電(diàn)信号供(gòng)給顯示(shi)✊和積算(suan)儀♍表進(jìn)行顯示(shi)和積算(suàn)。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(qi)。它利用(yong)壓電材(cai)料的壓(ya)電效應(yīng)，采用适(shì)出的發(fa)射電路(lù)把電能(neng)加到發(fā)射換能(neng)器的壓(yā)電元件(jiàn)上🌈，使其(qi)産生超(chao)聲波振(zhèn)勸。超聲(sheng)波以某(mou)一📞角度(dù)射入流(liu)體中傳(chuan)播，然後(hou)由接收(shōu)換能器(qi)接收，并(bìng)經壓電(dian)元件變(bian)爲電能(néng)🙇🏻，以便檢(jiǎn)測。發射(shè)換能器(qi)利用壓(ya)電👉元件(jian)🈚的🏃🏻逆壓(yā)電效應(yīng)，而接收(shou)換能器(qì)則是利(lì)用壓電(diàn)效應。
三(san)、優點：超(chao)聲波流(liu)量計非(fēi)接觸式(shi)儀表，适(shi)于測量(liàng)不🔞易接(jie)觸💃和觀(guān)察的流(liu)體以及(ji)大管徑(jìng)流量。它(ta)與水位(wei)計聯動(dòng)可進行(háng)敞開水(shuǐ)流的流(liú)量測量(liang)。使用超(chāo)聲波流(liú)量計，不(bu)用在流(liú)體中安(an)裝測量(liàng)元件，故(gù)不會改(gai)變流體(ti)的流動(dòng)狀态，不(bú)産生附(fu)加阻力(lì)，儀表的(de)安裝及(ji)檢修均(jun)可不影(yǐng)響生産(chan)管線運(yun)行因而(ér)是一種(zhǒng)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(cè)雙相介(jiè)質的流(liu)量，故可(kě)用于下(xià)水道及(ji)排污水(shuǐ)等髒污(wū)流的測(cè)量。在發(fa)電廠🈲中(zhōng)，用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liang)計測量(liang)水輪機(jī)進水量(liàng)、汽輪✉️機(ji)循環水(shuǐ)量等大(da)管徑流(liú)量，比過(guò)去的皮(pí)脫管☔流(liu)速計方(fang)便得多(duo)。超聲被(bei)流量汁(zhī)也可用(yòng)于氣體(tǐ)測量。管(guan)徑的适(shi)用範圍(wei)從2cm到5m，從(cóng)幾米寬(kuān)的明渠(qú)、暗渠到(dao)500m寬的河(he)流都可(kě)适用。
四(sì)、缺點：主(zhu)要是可(ke)測流體(tǐ)的溫度(du)範圍受(shòu)超聲波(bō)換能鋁(lü)及換能(neng)器與管(guǎn)道之間(jiān)的耦合(he)材料耐(nài)溫程度(dù)的限制(zhi)，以及高(gao)溫下被(bèi)測流體(ti)傳聲速(sù)度的原(yuan)始數🈲據(jù)不全。目(mu)前我♉國(guo)隻能用(yòng)于測量(liang)200℃以下☁️的(de)流體。另(lìng)外，超聲(shēng)波流量(liàng)計的測(cè)量線路(lù)比一般(ban)流量🈲計(ji)複雜。這(zhè)☂️是因爲(wei)，一般工(gong)業計量(liàng)中🔞液體(ti)的流速(su)🏃🏻常常是(shi)每秒🤟幾(ji)米，而聲(shēng)波在液(ye)體中的(de)傳播速(sù)度約爲(wèi)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(bian)化量zui大(dà)也是10-3數(shu)💁量級.若(ruò)要求測(cè)量流速(sù)的準确(que)度爲1%，則(ze)🧑🏽🤝🧑🏻對聲速(su)的測量(liàng)準确度(dù)需爲10-5～10-6數(shu)量級，因(yin)此必須(xu)有完善(shan)的測🏃🏻♂️量(liang)線路才(cai)能實現(xian)，這也正(zhèng)是超聲(shēng)波流量(liang)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(de)到實際(jì)應用的(de)原🌐因。
五(wǔ)、超聲波(bō)流量計(ji)安裝步(bu)驟
安裝(zhuang)超流可(kě)按照以(yi)下步驟(zhòu)操作：
一(yī)：觀察安(ān)裝現場(chang)管道是(shi)否滿足(zu)直管段(duàn)*D後5D以及(ji)離💞泵30D的(de)距離🔴。(D爲(wèi)管道内(nèi)直徑)
二(èr)：确認管(guan)道内流(liu)體介質(zhi)以及是(shi)否滿管(guan)。
三：确認(rèn)管道材(cai)質以及(jí)壁厚(充(chōng)分考慮(lü)到管道(dao)内壁結(jie)垢厚🈲度(dù))
四：确認(rèn)管道使(shǐ)用年限(xiàn)，在使用(yòng)10左右的(de)管道，即(jí)使是🐕碳(tan)鋼材質(zhi)，也采用(yòng)插入式(shi)安裝。
五(wǔ)：前四步(bù)驟完成(chéng)後可确(què)認使用(yòng)何種傳(chuán)感器安(ān)裝💃🏻
六：開(kāi)始向表(biǎo)體輸入(ru)參數以(yǐ)确定安(ān)裝距離(lí)。
七：非常(chang)重要：精(jīng)确測量(liàng)出安裝(zhuāng)距離。
(1) 外(wài)夾式可(ke)選安裝(zhuāng)傳感器(qi)大概距(jù)離，然後(hòu)不斷調(diao)試活動(dong)傳感🛀🏻器(qì)以達到(dao)信号和(hé)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(jù)離，這個(ge)距離很(hen)重要，它(ta)直接影(ying)響表的(de)
實際測(ce)量精度(du)，所以進(jìn)行多次(cì)測量以(yi)求較高(gāo)精度。
八(bā)：安裝傳(chuan)感器——調(diào)試信号(hào)——做防水(shui)——歸整好(hǎo)信号電(dian)纜——清理(lǐ)❤️現場線(xiàn)頭等廢(fei)棄物 ——安(an)裝結束(shù)——驗收簽(qian)字
六、超(chao)聲波流(liú)量計使(shǐ)用中常(cháng)見問題(ti)：
1、 超聲波(bō)流量計(ji)探頭使(shǐ)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(zhì)雜質較(jiào)多時，這(zhè)種問題(tí)會較常(chang)見。解決(jué)辦法：定(ding)期清理(lǐ)探頭(建(jiàn)議一年(nián)清理一(yī)次)。
2、 超聲(sheng)波流量(liang)計輸送(song)介質含(hán)有水等(děng)液體雜(zá)質時，流(liú)🍓量計引(yin)壓管容(róng)易産生(sheng)積液，氣(qi)溫較低(dī)時會出(chū)現引💃🏻壓(yā)管凍堵(dǔ)現象，尤(yóu)其🔴在北(běi)方地區(qu)冬季較(jiào)常見。解(jie)決辦法(fǎ)：對引壓(ya)管進行(háng)吹掃或(huo)加電伴(bàn)熱
超聲(shēng)波在傳(chuán)播過程(chéng)中，由于(yú)受介質(zhi)和介質(zhi)中雜質(zhì)的阻礙(ai)🔴或吸收(shou)，其強度(du)會産生(sheng)衰減。不(bú)論是超(chāo)聲波🌈流(liú)量計還(hái)是超聲(shēng)波物位(wei)計，對所(suǒ)接受的(de)聲波強(qiang)度都有(you)一定要(yao)求，所以(yi)都要對(dui)各💃種衰(shuāi)減👄進行(háng)抑制。
