超声波流量计的原理及使用
根据信号检测原理，超声波流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤波法和噪声法。超声波流量计和超声波流量计，由于仪表的流道中没有障碍物，属于畅通型流量计，适用于解决一类流量计的流量测量问题，特别是在大流量测量中具有更突出的优势，是一个发展迅速的流量计类别。超声波流量计采用时差测量原理:一个探头信号通过管壁、介质和管壁的另一侧，被另一个探头接收。同时，由于介质速度的影响，第二个探头的发射信号也是第一个探头接收到的δT的滞后。根据计算可以得出，流量值Q可以通过流速V与时差δTV=(C2)/2LXδT的换算关系得到
当超声波在运动的流体中传播时，它们将携带关于流体速度的信息。因此，接收到的超声波可以检测流体的流量，并将其转换成流量。根据检测方法的不同，可分为传播速度差法、多普勒法、电子束迁移法、噪声法和相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十年来随着集成电路技术的飞速发展而得到应用的一种非接触式仪表。适用于测量难以接触和观察的流体和大型管道的流量。它可以与水位计一起使用，测量开放水的流量。使用超声波流量比不需要在流体中安装测量元件，所以不会改变流体的流动状态而产生附加阻力。仪表的安装和维护不会影响生产管道，是一种理想的节能流量计。
工业流量测量一般存在于大口径管道中，大流量测量比较困难。这是因为普通的流量计会随着管道直径的测量给制造和运输带来困难，导致成本和能耗增加。安装不仅有这些缺点，还可以避免使用超声波流量计。由于各种超声波流量计都可以安装在管道外部进行非接触式流量测量，所以仪器的成本基本上与被测管道的直径无关，而其他类型的流量计成本随着成本的增加而大大增加。的直径。因此，与其他具有相同功能的流量计相比，超声波流量计的直径越大，超声波流量计的功能价格越好。超声波流量计被认为是一种很好的测量大型管道径流量的仪器，可以测量两相介质的流量，因此可以用来测量污水等脏流量。在电厂中，使用便携式超声波流量计测量大型管道径流(如汽轮机进水和汽轮机循环水)比过去的剥管式流量计更方便。流体流动产生的超声波也可用于气体测量。管径从2厘米到5米，从几米宽的明涵到500米宽的河流。此外，测量仪的超声波流量测量精度几乎不受人体温度测量的影响，压力、粘度、密度等参数的影响，可以做成非接触式便携式测量仪，解决其他类型仪器难以测量的测量问题，具有较强的耐腐蚀性、导电性、放射性和易燃易爆介质的流动。此外，由于其非接触测量特性和合理的电子电路，单个仪器可用于测量各种管径和流量范围。超声波流量计的适应性是其他仪器无法比拟的。超声波流量计具有上述一些优点，因此越来越受到重视。随着产品系列化、通用化的发展，被制成不同声道标准、耐高温、防爆、潮湿的仪器，以适应不同介质、不同环境。和不同管道条件下的流量测量。
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超声波流量计原理分类及详细说明
一、超声波流量计工作原理: 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。
由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．
多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。
相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。但相关器价格贵，线路比较复杂。在微处理机普及应用后，这个缺点可以克服。
噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单，设备价格便宜，但准确度低。
以上几种方法各有特点，应根据被测流体性质．流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。对换能器安装方法的选择原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，选用Z法；当流动方向与管铀不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时，采用V法或X法。当流场分布不均匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克服流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测量两相流，可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病，因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展，煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的发展，都为多普勒超声波流量计应用开辟广阔前景。
二、构成：超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。
三、优点：超声波流量计非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
四、缺点：主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1％，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
五、超声波流量计安装步骤
安装超流可按照以下步骤操作：
一：观察安装现场管道是否满足直管段前10D后5D以及离泵30D的距离。（D为管道内直径）
二：确认管道内流体介质以及是否满管。
三：确认管道材质以及壁厚（充分考虑到管道内壁结垢厚度）
四：确认管道使用年限，在使用10左右的管道，即使是碳钢材质，最好也采用插入式安装。
五：前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
六：开始向表体输入参数以确定安装距离。
七：非常重要：精确测量出安装距离。
（1） 外夹式可选安装传感器大概距离，然后不断调试活动传感器以达到信号和传输比
最好的匹配
（2） 插入使用专用工具测量管道上安装点距离，这个距离很重要，它直接影响表的
实际测量精度，所以最好进行多次测量以求较高精度。
八：安装传感器——调试信号——做防水——归整好信号电缆——清理现场线头等废弃物 ——安装结束——验收签字
六、超声波流量计使用中常见问题：
1、 超声波流量计探头使用一段时间，会出现不定期的报警。尤其是输送介质杂质较多时，这种问题会较常见。解决办法：定期清理探头(建议一年清理一次)。
2、 超声波流量计输送介质含有水等液体杂质时，流量计引压管容易产生积液，气温较低时会出现引压管冻堵现象，尤其在北方地区冬季较常见。解决办法：对引压管进行吹扫或加电伴热
超声波在传播过程中，由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收，其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计，对所接受的声波强度都有一定要求，所以都要对各种衰减进行抑制。
ZCL-1H智能超声波流量计怎样使用?
超声波流量计的工作原理是：在流体中超声波向上游和下游的传播速度由于叠加了流体的流速而不相同，因此，可以根据超声波向上游、下游传播速度之差测得流体流速。测定流体流速的方法很多，主要有时间法、相位法或频率差法等方法。具体的测量方法如下：在管壁的斜对面固定两个超声波振子TR1、TR2，兼作为超声波的发送和接收元件。由一侧的振子产生的超声波脉冲穿过管壁-流体-管壁，被另一侧的振子接收，并转换成电脉冲，经放大后再用此电脉冲来激发对面的发送振子，形成所谓的单环自激振荡。振荡周期由超声波在流体中的顺流传播速度决定，周期的倒数即为单环振荡频率f1。一定时间间隔以后，经切换电路使发送振子切换成接收振子，而接收振子切换成发送振子，单换振荡频率f2取决于超声波在逆流中的传播速度。由于f2和f1的差值Δf与管径方向的流体平均流速成线性关系，循环交替的测出f2和f1，通过运算电路可算得流量。
和顺达流量计
超声波流量计一般怎么安装，怎么操作？
1.温度温度
一般情况下，德国FLEXIM(弗莱克森）超声波流量计安装的环境温度应在-20°C~55°C的范围内，当安装环境温度超出上述范围时，应对流量计采取隔热,防冻措施，对于暴露在野外的流量计还应该采取遮雨,防晒措施。
2.振动
流量计的安装应尽量避开有强烈机械振动影响的位置，特别是要避开可能引起流量计信号处理单元,超声换能器,流量测量管等部件发生共振动的环境
3.电磁或电子干扰
流量计及流量计相关的导线安装时应尽量避开可能存在强烈的电磁或电子干扰的环境，否则就要对流量计进行必要的保护。
流量计信号电缆应避免与电源电缆平行敷设,同时要使用屏蔽信号电缆。
4.声学噪声干扰
流量计安装时应尽量避免接近噪声源，在安装时应采取必要的措施消除环境声学噪声的干扰。
