給（gěi）排（pái）水超聲波流量計

超聲波流（liú）量計的基（jī）本原理及類型超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流（liú）速的信息。因此通（tōng）過接收到的超聲波就可以檢測出流（liú）體（tǐ）的流速，從而換算成流量。根據檢測的方式，可分為傳播速（sù）度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。起聲波流量計（jì）是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發展才開始應用的一種 

非接觸式儀表（biǎo），適於測量不易（yì）接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它（tā）與水位計聯（lián）動可（kě）進行敞開水（shuǐ）流的流（liú）量測量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝（zhuāng）測量元件故不會改變流體的（de）流動狀態，不產生附加阻力，儀表（biǎo）的安裝（zhuāng）及檢修（xiū）均可不影響生產管線運（yùn）行因而是（shì）一種理想的節能型流量計。 

眾所周知，目前的工業流量測量普遍存（cún）在著大管（guǎn）徑、大流量測量（liàng）困難的問題，這是因（yīn）為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來製造和運輸上的困難，造價提高、能損加大（dà）、安裝不（bú）僅這些缺點，超聲波流量計均可避免。因為各類超（chāo）聲波流量計均可（kě）管外安裝、非接觸（chù）測流，儀表造價基本上與被測管道（dào）口徑大小無關，而（ér）其它類型的流量計隨著口徑增加，造價大幅度增加，故口徑越（yuè）大（dà）超聲波流量計比相（xiàng）同功能其它類型流量計的功能價格比越優越。被認為是較好的大（dà）管徑流量測量儀表，多普勒法超聲波流量計可測雙相介（jiè）質的流量，故（gù）可用於下（xià）水道及排汙水等髒汙流的測量。在發電廠中，用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環水量等大管（guǎn）徑（jìng）流量，比過去的（de）皮（pí）脫管流速計方便得多。超聲被流量汁也可用於氣體測量。管徑的（de）適用範圍從（cóng）2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到（dào）500m寬的河流（liú）都可適用。 

另（lìng）外，超聲測量儀表的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數的影響，又可製成非接觸及便攜式測量儀表（biǎo），故可解決其它類（lèi）型儀表所難以測量的強腐蝕性、非導電性（xìng）、放射性及（jí）易燃易爆介質的流量測量問題。另（lìng）外，鑒於非接觸測量特點，再配以合理（lǐ）的電子線路，一台儀表可適應多種管徑測量和多種流量範圍測量。超聲波流量計的（de）適應能力也是其它儀表不可比擬的。超（chāo）聲波流量計具有上（shàng）述一些優點因此它越來越受（shòu）到重視並且（qiě）向產品係（xì）列化、通用化發展，現已製成不同聲道的標準型、高溫型（xíng）、防爆型、濕式型儀表以適應不同介質（zhì），不同場合和不同管道條件的流量測量。 

超聲（shēng）波流量（liàng）計目前所存在的缺（quē）點（diǎn）主要是可測流（liú）體的溫度範圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之（zhī）間的耦合材料耐溫（wēn）程度的（de）限製，以及高溫下被（bèi）測流體（tǐ）傳聲速度的（de）原始數據不全。目前（qián）我國隻能用於測量200℃以下的流體（tǐ）。另外，超聲波流量計的（de）測量線路比一般流量（liàng）計複雜（zá）。這是因為，一般工業計量中液體的（de）流速常常（cháng）是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右，被測流體（tǐ）流速(流量)變化帶給聲速（sù）的變化量*大也是10－3數量級．若要求測（cè）量流速的準確度為1%，則對聲速的測量準確度需為10-5～10-6數量級，因此必須有完（wán）善的測量線路才能實現，這也正是超聲波流量計隻有在集成電路技術迅速發展的前題下才能得到實際應用的原因。 

超聲（shēng）波流量計由超（chāo）聲（shēng）波換能器、電子線路及流量顯示和累積係統三部分組成。超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波能量，並將其發射到被（bèi）測流體中，接收器接收到的超聲波信（xìn）號，經電子線路放大並轉換為代表流量的電信號供給顯（xiǎn）示和積算儀表進行顯示和積算。這樣（yàng）就實現了（le）流量（liàng）的（de）檢測和（hé）顯示。 

超聲波流量計常（cháng）用壓電換能器。它利用壓電材料的（de）壓電效應，采用適出的發射電（diàn）路把電能加到發（fā）射換能（néng）器的壓電元件上，使其產生超聲波振勸。超聲波以（yǐ）某一角度射入流體中傳播，然後由接（jiē）收換能器接收（shōu），並經（jīng）壓電元件變（biàn）為電能，以便檢測。發射換（huàn）能器利用壓電元件的逆壓電效應，而（ér）接收換能器則是利用壓電效應。 

超聲（shēng）波流量計換（huàn）能（néng）器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動。薄片直徑超過厚度的10倍，以保證振動的方向性（xìng）。壓電元件（jiàn）材料多采用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元（yuán）件，使超聲波以合適的角度射入（rù）到流體中，需（xū）把元件故人聲楔中，構成（chéng）換能器（qì）整體(又稱探頭（tóu）)。聲楔的材料不僅要求強度高、耐老化，而且要求超聲波經聲楔後能量損失小即透射係數接近1。常用的（de）聲楔材料是有機玻璃，因為它透明，可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況。另外，某些橡膠、塑料（liào）及膠木也可作聲楔材料。 

超聲波流量計（jì）的電子線路包括發射、接收、信號處理和顯示（shì）電路。測得的瞬時流量和累積流量值用數字（zì）量或模擬量顯示。 

根據對信號檢測的原理，目前（qián）超聲（shēng）波流量計大致可分傳播速度差法(包括：直接時差法、時差法、相位差法、頻差法（fǎ）)波束偏移法、多普勒法、相關法、空間濾波法及（jí）噪聲法等類型，如圖所示。其中以噪聲法（fǎ）原理及結構*簡單，便於（yú）測量和攜帶（dài），價格便宜但準確度較低，適於在流量測量準確（què）度要求不高的（de）場（chǎng）合使用。由於直接時差法（fǎ）、時差法、頻差法和相位差法（fǎ）的基（jī）本原（yuán）理都是通過測量超聲波脈（mò）衝順流和逆流（liú）傳報（bào）時速度之差來反映流體的流速的，故又統（tǒng）稱為傳播（bō）速度差法。其（qí）中頻差法和時差法克服了聲（shēng）速隨流體溫度變化帶來（lái）的誤差，準（zhǔn）確度較高，所以被廣（guǎng）泛采（cǎi）用。按照換能器的配置方法不（bú）同，傳播速度（dù）差撥又分為：Z法(透過法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。波束偏移法是利用超聲波束在流體（tǐ）中的傳播方向隨流體流速（sù）變化而產生偏移來反映流（liú）體流速的，低流速（sù）時，靈敏度（dù）很低適用性不大．多普勒法是利（lì）用（yòng）聲學多普（pǔ）勒原理（lǐ），通過測量不均勻流體中散射體散（sàn）射（shè）的超聲波多（duō）普 

勒頻移來確定流體流量的（de），適用於（yú）含懸浮顆粒、氣泡等流體流量（liàng）測量。相關法是利用相關技術測量流量，原理上，此法的測量準確度與流（liú）體中的聲速無關，因而與流體溫度，濃度等無關，因而測量準確度高，適（shì）用（yòng）範圍（wéi）廣。但相關器價格貴，線路比較複（fù）雜。在微處理機普（pǔ）及應用後，這個缺點可以克服。噪聲法(聽（tīng）音（yīn）法)是利用管道內流體流動時產生的噪聲與（yǔ）流體的流速有關（guān）的（de）原理，通過檢測噪聲表示（shì）流速或流量值。其方法（fǎ）簡單（dān），設（shè）備價格（gé）便宜，但準確度低。 

以上幾種方法各有特點，應根據被測流（liú）體性質．流速分（fèn）布情況、管路安裝地點以及對測量準確（què）度（dù）的要求等因素進行選擇。一般（bān）說來由於（yú）工業生產中工質的溫度常不能保持恒定，故多采用（yòng）頻差法及時差（chà）法。隻有在管徑很大時才采用直接時差法。對換能器安裝方法的選擇原則一般是：當流（liú）體沿管軸平行流動時，選（xuǎn）用Z法；當流（liú）動方向與（yǔ）管鈾不平行或管路安裝地點使換能器安裝間隔受到限製時（shí），采用（yòng）V法或X法。當流場分布不均勻而表前直管段又較短時，也可采用多聲道(例如雙聲（shēng）道或四聲道)來克服流速擾動帶（dài）來的流量測量誤差。多普勒法適於測量兩（liǎng）相流，可避免（miǎn）常規儀表由懸浮粒或氣泡（pào）造成的堵（dǔ）塞、磨損、附著而（ér）不能運行（háng）的弊病（bìng），因而得以迅速（sù）發展。隨著工業的發展及節能工作的開展，煤油混合()、煤水泥合(CWM)燃料的輸送和應用（yòng）以及燃料油加水助燃等節能方（fāng）法的發展，都為多普勒超聲波流量計應用開辟廣闊前景。