一(yi)、超聲波(bō)流量計(jì)
在流動(dòng)的流體(ti)中傳播(bō)時就載(zǎi)上流體(tǐ)流速的(de)信息。因(yīn)此🏃通過(guo)接💋收到(dào)的超聲(shēng)波就可(ke)以檢測(ce)出流體(tǐ)的流速(sù)🈲，從而換(huàn)算成流(liú)量。超聲(shēng)脈沖穿(chuān)過管道(dao)從一個(gè)傳感器(qì)到達另(lìng)一個傳(chuán)感器，就(jiù)像一個(ge)㊙️渡船的(de)船夫在(zai)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(dù)(聲速，C)在(zài)😍兩個方(fāng)向上傳(chuan)播。如果(guǒ)管道中(zhōng)的氣體(ti)有一定(ding)流速🈲V(該(gāi)流速不(bú)等于零(ling)💃)，則順着(zhe)流動方(fāng)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(mo)沖🏃會傳(chuán)輸得慢(man)些。這樣(yang)，順流傳(chuan)輸時間(jian)tD會短🤩些(xie)，而逆流(liú)傳輸時(shí)間tU會長(zhang)些。這裏(lǐ)所說的(de)長些或(huò)短些都(dōu)是與♻️氣(qi)體不流(liu)動時的(de)傳輸時(shí)☀️間相比(bǐ)而言；根(gēn)據檢測(cè)的方式(shì)，可分爲(wèi)傳播速(sù)度差法(fǎ)、多普勒(le)法、波束(shù)偏移法(fǎ)、噪聲🏃🏻法(fa)及相關(guan)法等不(bu)同類型(xing)的超聲(sheng)波流量(liang)計。起聲(sheng)波流量(liàng)計是近(jìn)十幾年(nian)來随着(zhe)集成🔴電(dian)✌️路技術(shu)迅速發(fā)展才開(kāi)始應用(yòng)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(bō)速度差(cha)法(包括(kuo)：直接時(shi)差法、時(shí)差法、相(xiang)位差法(fa)、頻差法(fa))波束偏(pian)移法、多(duō)普勒法(fǎ)、相關法(fǎ)、空間濾(lü)波法及(jí)🥰噪聲法(fǎ)🏃等類型(xíng)。其中以(yi)噪聲法(fa)✔️原理及(jí)結構簡(jian)單，便于(yu)測量和(he)攜帶，價(jià)格便宜(yí)但準确(què)🛀🏻度較低(dī)，适于在(zài)流量測(ce)量準确(què)度要求(qiu)不高的(de)場🏃🏻合使(shǐ)用。
由于(yu)直接時(shi)差法、時(shi)差法、頻(pin)差法和(hé)相位差(cha)法的基(jī)本原理(lǐ)都是通(tōng)過測量(liang)超聲波(bō)脈沖順(shùn)流和逆(ni)流傳報(bao)時速度(dù)之差💋來(lái)反映流(liú)體的流(liú)速的，故(gu)又統稱(cheng)爲傳播(bo)速度差(cha)法。其中(zhōng)頻📧差法(fa)和㊙️時差(cha)法克服(fú)了聲速(sù)随流體(ti)溫度變(biàn)化帶來(lái)的誤差(cha)🍉，準确度(dù)較高，所(suo)以被廣(guang)泛采用(yòng)。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(fa)(交叉法(fa))等💛。
波束(shu)偏移法(fǎ)是利用(yong)超聲波(bō)束在流(liú)體中的(de)傳播方(fāng)向随流(liu)🌐體㊙️流速(sù)變化而(er)産生偏(piān)移來反(fǎn)映流體(ti)流速的(de)，低流速(sù)🐕時，靈敏(mǐn)度很低(di)适用性(xing)不大.
多(duō)普勒法(fǎ)是利用(yòng)聲學多(duo)普勒原(yuán)理，通過(guò)測量不(bú)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(què)😄定流體(tǐ)流量的(de)，适用👉于(yu)含懸浮(fú)顆粒、氣(qi)泡等流(liú)體流量(liàng)測量。
相(xiang)關法是(shì)利用相(xiàng)關技術(shù)測量流(liú)量，原理(lǐ)上，此法(fǎ)的測量(liàng)👌準确度(dù)與流體(tǐ)中的聲(sheng)速無關(guān)，因而與(yu)流體溫(wen)度，濃👌度(dù)等無關(guān)，因而測(ce)量💰準确(què)度高，适(shi)用範圍(wei)廣。但相(xiàng)關器價(jia)格貴💘，線(xiàn)路比較(jiao)複雜。在(zài)微處理(lǐ)機普及(jí)應⛱️用後(hou)，這個缺(que)點可以(yi)克服。
噪(zào)聲法(聽(tīng)音法)是(shi)利用管(guan)道内流(liu)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(ce)噪聲表(biao)示流速(su)或👉流量(liang)值。其方(fāng)法簡單(dān)，設備價(jià)格便宜(yi)，但準确(què)度低。
以(yi)上幾種(zhǒng)方法各(gè)有特點(diǎn)，應根據(jù)被測流(liu)體性質(zhi).流速分(fèn)布🤟情況(kuang)🏃、管路安(an)裝地點(diǎn)以及對(dui)測量準(zhǔn)确度的(de)要求等(děng)因素進(jìn)行選㊙️擇(zé)。一般說(shuō)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(cha)法。隻有(yǒu)在管徑(jìng)♍很大時(shí)才采用(yòng)直接時(shí)差法。對(dui)換能器(qì)安裝方(fang)法的選(xuan)擇原則(zé)一般是(shi)：當流體(ti)沿管🆚軸(zhou)平行流(liu)動時，選(xuǎn)用Z法；當(dāng)流動📐方(fang)向與管(guǎn)鈾不平(ping)行💯或管(guǎn)路安裝(zhuāng)地點🛀🏻使(shǐ)換能器(qì)安裝間(jian)隔受到(dao)限制時(shi)，采用V法(fa)或X法。當(dāng)流場📐分(fen)布不均(jun)勻而表(biao)💜前直管(guan)段又❓較(jiào)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(rao)動帶來(lai)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(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(er)得以迅(xùn)速發展(zhan)。随着工(gōng)業的發(fā)展及節(jie)能工作(zuò)的開展(zhan)，煤油混(hùn)合(COM)、煤水(shuǐ)泥合❌(CWM)燃(rán)料的輸(shū)送和♻️應(ying)用以及(ji)燃料油(you)加水助(zhu)燃等節(jiē)能☀️方法(fǎ)的發展(zhǎn)，都爲💃多(duō)普勒超(chao)聲波流(liú)量計應(ying)🈲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(lù)及流量(liang)顯示和(he)累積系(xì)統三部(bu)分組成(cheng)。超聲波(bō)流量計(jì)的電子(zǐ)線路包(bāo)括發射(shè)、接收、信(xin)号處理(li)和顯示(shì)電路。測(ce)得的瞬(shùn)時流量(liang)和累積(ji)流量值(zhí)用數字(zi)量或模(mó)拟量顯(xian)示。超聲(sheng)波發射(shè)換能器(qì)将電能(néng)轉換爲(wèi)超聲波(bo)能量，并(bìng)将其發(fa)射到被(bèi)測流體(ti)中，接收(shou)器接收(shou)✍️到的超(chao)聲波🌈信(xìn)号，經電(diàn)子線路(lù)放大并(bìng)♋轉🐉換爲(wei)代表流(liú)量👌的電(dian)信号供(gong)給顯示(shì)💔和積算(suan)儀🌂表進(jin)行顯示(shì)和積算(suan)。這樣就(jiù)實現了(le)流量的(de)檢測和(hé)顯示。超(chāo)聲波流(liu)量計常(cháng)用壓電(dian)換能器(qì)。它利用(yòng)壓電材(cái)料的壓(ya)電效應(ying)，采用适(shì)出的發(fā)射📧電路(lù)把電能(néng)加到發(fā)射換能(neng)器的壓(yā)電元件(jiàn)上😍，使其(qí)産生🏃🏻超(chāo)聲波振(zhen)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(bing)經壓🙇♀️電(diàn)元件變(biàn)爲電能(néng)💚，以便檢(jian)測。發射(shè)換能器(qì)利用壓(yā)電元件(jiàn)的逆壓(yā)電效🔆應(ying)，而接收(shou)換能器(qì)則是利(lì)用壓電(diàn)效📐應。
三(sān)、優點：超(chao)聲波流(liú)量計非(fēi)接觸式(shì)儀表，适(shì)于測量(liang)不易接(jie)觸💃和🐇觀(guan)察的流(liu)體以及(ji)大管徑(jìng)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(chao)聲波流(liú)量計，不(bú)用在❄️流(liu)體中安(an)裝測⚽量(liàng)元件🤟，故(gù)不會改(gǎi)變流體(ti)的流動(dong)狀态，不(bu)産生附(fu)加阻力(li)，儀表的(de)安裝及(ji)檢修均(jun1)可不🏃♀️影(ying)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(sheng)波流量(liang)計可測(cè)雙相介(jiè)質的流(liú)量，故可(ke)用于下(xià)水道及(jí)排污水(shui)等髒污(wū)流的測(cè)量。在發(fā)電廠中(zhong)，用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liàng)計測量(liàng)水輪機(jī)🏒進水量(liàng)、汽輪機(ji)循環水(shui)量等大(dà)管徑流(liú)量，比過(guo)去的皮(pí)脫管流(liú)速計方(fang)便得多(duō)。超聲被(bèi)流量汁(zhī)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(kuān)的明渠(qú)、暗渠到(dao)500m寬的河(he)流都可(kě)㊙️适用。
四(si)、缺點：主(zhu)要是可(kě)測流體(ti)的溫度(dù)範圍受(shòu)超聲波(bo)換能鋁(lü)及🔴換能(neng)器與管(guǎn)道之間(jiān)的耦合(he)材料耐(nai)溫程度(du)的限制(zhì)，以✂️及高(gāo)溫下被(bei)測⭐流體(ti)傳聲速(su)度的原(yuán)始數據(jù)不全。目(mù)前我國(guo)隻能用(yong)于測量(liang)200℃以下的(de)流體。另(lìng)外，超聲(sheng)波流量(liàng)計的測(ce)🤞量線路(lù)比一般(ban)流量計(jì)複雜。這(zhe)是因爲(wèi)，一般工(gong)業計量(liàng)中液體(tǐ)的流速(sù)常常是(shi)每秒幾(jǐ)米，而聲(sheng)波在🏃液(ye)體中的(de)傳播速(su)度約爲(wei)1500m/s左右，被(bèi)測流體(ti)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(cè)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(yīn)此必須(xū)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(you)在集成(cheng)電路技(jì)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(zhuang)超流可(ke)按照以(yi)下步驟(zhou)操作：
一(yī)：觀察安(an)裝現場(chang)管道是(shi)否滿足(zú)直管段(duàn)*D後5D以及(ji)離泵30D的(de)距離。(D爲(wèi)管道内(nei)直徑)
二(èr)：确認管(guǎn)道内流(liú)體介質(zhi)以及是(shi)否滿管(guan)。
三：确認(ren)管道材(cai)質以及(ji)壁厚(充(chōng)分考慮(lü)到管道(dao)内壁結(jie)垢厚度(du))
四：确認(rèn)管道使(shi)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(yong)插入式(shì)安裝。
五(wǔ)：前四步(bu)驟完成(chéng)後可确(què)認使用(yòng)何種傳(chuán)感器安(an)裝🙇♀️
六：開(kai)始向表(biao)體輸入(ru)參數以(yi)确定安(an)裝距離(li)。
七：非常(chang)重要：精(jing)确測量(liang)出安裝(zhuang)距離。
(1) 外(wài)夾式可(ke)選安裝(zhuāng)傳感器(qi)大概距(jù)離，然後(hou)不斷調(diào)試活動(dòng)❗傳感✔️器(qi)以達到(dào)信号和(hé)傳輸比(bǐ)
的匹配(pèi)
(2) 插入使(shǐ)用工具(jù)測量管(guan)道上安(an)裝點距(jù)離，這個(ge)距離很(hěn)重要🍉，它(tā)直接影(ying)響表的(de)
實際測(ce)量精度(dù)，所以進(jin)行多次(cì)測量以(yǐ)求較高(gāo)精度。
八(ba)：安裝傳(chuán)感器——調(diao)試信号(hào)——做防水(shui)——歸整好(hǎo)信号電(dian)纜——清理(lǐ)現場線(xian)頭等廢(fèi)棄物 ——安(ān)裝結束(shu)——驗收簽(qiān)字
六、超(chāo)聲波流(liu)量計使(shi)用中常(chang)見問題(tí)：
1、 超聲波(bō)流量計(ji)探頭使(shǐ)用一段(duan)時間，會(huì)出現不(bu)定期的(de)報警🧡。尤(yóu)☂️其是輸(shū)送介質(zhì)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(lǐ)探頭(建(jian)議一年(nian)清理一(yi)💯次)。
2、 超聲(shēng)波流量(liang)計輸送(sòng)介質含(han)有水等(děng)液體雜(za)質時，流(liu)量計引(yin)壓管容(rong)易産生(shēng)積液，氣(qi)溫較低(dī)時會出(chū)現引壓(ya)管💜凍堵(du)現象，尤(yóu)其在北(bei)方地區(qu)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(ban)熱
超聲(shēng)波在傳(chuan)播過程(chéng)中，由于(yu)受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhi)🔴的阻礙(ai)或吸收(shōu)，其強度(du)會産生(shēng)衰減。不(bu)論是超(chāo)聲波流(liú)量計還(hái)是超聲(sheng)波物位(wei)🌈計，對所(suǒ)接受的(de)聲波強(qiáng)度都有(you)一定要(yào)求，所以(yi)都要對(duì)各種衰(shuāi)減進行(háng)抑制。
