超声波流量计的分类
超声波流量计型号
超声波流量计型号引言超声波流量计（Ultrasonic Flow Meter）是一种用于测量液体或气体流动速度和流量的仪器。
它利用超声波的传播速度和其在流体中的传播时间的关系，计算出流体的流速和流量。
本文将介绍几种常见的超声波流量计型号及其特点。
1. 型号 A型号 A 是一种便携式超声波流量计，适用于较小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 10mm 至 100mm 的管道；•高精度：具有±0.5% 的测量精度；•易于操作：采用触摸屏控制面板，用户界面友好；•高可靠性：采用先进的数字信号处理技术和多重算法，有效减少了测量误差；•多种通信接口：支持 Modbus、RS485 等通信协议，方便与其他设备进行数据交互。
2. 型号 B型号 B 是一种固定式超声波流量计，适用于中等大小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 50mm 至 500mm 的管道；•高精度：具有±0.2% 的测量精度；•大屏幕显示：配备大尺寸液晶显示屏，方便用户实时监测流量；•多种输出方式：支持 4-20mA、RS485 和脉冲输出，方便与其他设备进行数据交互；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的流量监测。
3. 型号 C型号 C 是一种嵌入式超声波流量计，适用于大型管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 300mm 至 3000mm 的管道；•高精度：具有±0.1% 的测量精度；•多通道测量：可同时测量多个管道中的流量，满足复杂工艺流程的需求；•大容量数据存储：内置大容量存储器，可存储长时间的测量数据；•远程监控：可通过网络远程监控流量数据，方便管理和维护。
4. 型号 D型号 D 是一种气体流量计的特殊型号，适用于测量气体流量。
该型号具有以下特点：•强大的气体适应性：能够测量多种气体，包括空气、氮气、氧气等；•高灵敏度：可测量低至 0.01m/s 的气体流速；•快速响应：具有快速响应时间，适用于需要实时监测的气体流量测量场景；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的气体流量监测。
超声流量计
超声流量计超声流量计是一种用于测量液体或气体流速的仪器。
它利用超声波的传播速度和方向变化来计算流体的速度和流量。
超声流量计具有高精度、高可靠性和非侵入性的特点，在许多领域得到了广泛应用，例如水处理、化工、石油和天然气等。
超声流量计的工作原理基于多普勒效应，也就是通过测量超声波在流体中传播时的频率变化来计算流体速度。
当超声波以某个固定的频率传播时，如果它与流体运动的方向相同，频率将增加；如果与流体运动的方向相反，频率将减小。
通过测量频率的变化可以计算出流体的速度和流量。
超声流量计通常包括一个发射器和一个接收器。
发射器会发射超声波脉冲，然后接收器会接收到反射回来的超声波。
通过测量超声波从发射到接收的时间差，可以计算出流体的速度。
超声流量计还可以通过测量超声波的传播时间差来确定流体的流量。
超声流量计有多种类型，主要分为传统型和便携式型。
传统型超声流量计通常由一个主机和一个传感器组成，传感器可以安装在管道或容器的外部，并通过超声波穿透壁面来测量流体的速度和流量。
便携式超声流量计则更加灵活，可以直接放置在测量点上，无需安装传感器。
便携式超声流量计通常采用非接触式测量，准确度较高。
超声流量计具有许多优势。
首先，超声波传播速度快，可以实时测量流体的速度和流量。
其次，超声流量计不受流体粘度、密度和温度等因素的影响，准确度较高。
另外，超声流量计无需对管道进行切割或堵塞，对流体不会产生任何影响，非常方便和安全。
超声流量计在水处理中的应用非常广泛。
它可以用于监测供水系统中的水流，以确保水资源的合理分配和供应。
此外，超声流量计还可以用于水质监测，例如测量水中溶解氧的含量和流速，以帮助判断水质的好坏。
在化工领域，超声流量计可以用于监测化工流程中的液体和气体流速，以保证生产过程的稳定性和安全性。
在石油和天然气行业，超声流量计也扮演着重要的角色。
它可以用于测量油田中油井的产量，以帮助石油公司进行生产计划和资源管理。
此外，超声流量计还可以用于测量天然气管道中气体的流速和流量，以确保输送系统的正常运行。
超声波流量计种类有哪些？
由于电子技术的进步，超声波流量计发展很快，且日益完善，越来越显示出其优越性。
各种超声波流量计已广泛应用于工业生产、商业计量和水利检测等方面，例如，在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中，超声波流量计具有大量程比，无压损的特点，在保证测量准确度的同时提高了官网的输水效率；在工业冷却循环水的计量中，超声波流量计实现了在线带压安装和在线标定。
一、超声波流量计具体分类●插入式超声流量计：可不停产安装和维护。
采用陶瓷传感器，使用专用钻孔装置进行不停产安装。
一般为单声道测量，为了提高测量准确度，可选择三声道。
●管段式超声流量计：需切开管路安装，但以后的维护可不停产。
可选择单声道或三声道传感器。
●外夹式超声流量计：能够完成固定和移动测量。
采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。
●手持式超声流量计：体积小，重量轻，内置可充电锂电池，手持使用，配接磁性传感器。
●防爆型超声流量计：用于爆炸性环境液体流量测量，为防爆兼本安型。
即转换器为防爆型，传感器为本质安全型。
二、超声波流量计概述超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
AFTU系列超声波流量计利用了低电压、多脉冲时差原理，采用高精度和超稳定的双平衡信号查分发射、差分接收数字检测技术来测量顺流和逆流方向的声波传输时间，根据时差计算出来流速，具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高，量程比宽抗干扰性强等特点。
三、超声波流量计注意事项超声波流量计正确选型才能保证超声波流量计更好的使用。
选用什么种类的超声波流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定，使超声波流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等都能适应被测流体的性质和流量测量的要求。
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超声波气体流量计基本原理介绍
超声波气体流量计基本原理介绍超声波流量计一般可分为两大类：传播时间式超声波流量计和多普勒超声波流量计。
在含有悬浮粒子的流动流体中，可以利用声学多普勒效应测量多普勒频移来确定媒质流速v，这种方法称为超声波多普勒法。
因为目前市场上的超声气体流量计产品都是传播时间式超声波流量计，所以下文将重点阐述传播时间式超声波流量计的原理。
当超声波在流动的媒质中传播时，相对于固定坐标系统，超声波速度与在静止媒质中的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。
因此根据超声波速度的变化量可以求出媒质的流速，传播时间式超声波流量计就是根据这一原理设计而成的。
超声波流量计由两大部分组成：测量变换器部分和电子电路部分。
测量变换器又称为换能器，包括超声波发射器、接收器、声楔以及相应的机械连接组件等。
电子电路包括超声波的发射、接收电路，信号处理电路，流量数据指示或输出电路等。
超声波传播时间法测量流量的原理时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流的传播时间差来得到媒质流速的一种方法。
参看图1-1，在管道两侧分别装置有两个收发通用型超声波换能器R 和T,管道中的媒质以速度u向前流动。
Fig.1-1管道内流速断面和超声射线的轨迹图中的两个换能器在发射、接收状态交替工作，当T 发射R 接收时称为顺流发射状态，反之，R 发射T 接收时称为逆流发射状态。
设顺流发射时超声脉冲的传播时间为1t ，而逆流发射时超声脉冲的传播时间为2t ，则有⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-=++=τθθτθθcos sin /cos sin /2221u c D t u c D t （1-1）式中，u 为管道中媒质流速，2c 为超声波在静止媒质中的声速，e c l ττ+=112；这里1l 为声楔(O-P)或(B-C)之长度，1c 为超声波在管壁中的声速，11c l 为超声脉冲通过声楔的时间，e τ为电路延迟时间。
考虑到一般情况下22c >>2u ,根据1-1式可以得到流速的计算公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=1222112sin sin 1t t D c D u θθτ （1-2）根据1－2式可以得出管道内流体中的声速的计算公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12112sin /t t D C θ （1－3） 因为声速和流体的密度成线性关系，所以根据式1-3可以得出流体的质量流量。
超声波流量计原理分类及详细说明
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
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
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
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
观察安装现场管道是否满足直管段前
浅谈超声波流量计的分类和实际应用
量稳定的工厂过程液等。它对被测介质要求 比较苛刻 ． 既不能是 洁净水 ， 杂质含量也要 相对 稳定 ， 只有这样 才
可 以正 常 测 量 ．而 且 不 同 厂 家 生 产 的 仪 表 性 能 及 对 被
（） ３ 部分 功能 不 同
测 厂 家 的要 求 也 不 一 样 。 选 择 此 类 超 声 波 流 量 计 既 要
对 被 测 介 质 心 中有 数 ，也 要 对 所 选 用 的 超 声 波 流 量 计 的 性 能 、 确 度 和 对 被测 介 质 的 要 求有 深 入 的 了解 。 准
固定式超声波流量计通常都有 （ ～０ ｍ 信号输 出 ４ ２） Ａ 等功能 ， 供远传显示使用 ， 但其 内部只能存贮一条管道的 参数 ； 便携式超声波流量计只是为了现场查看当时流量和
换 能器 ２
射源的声波频率 的差值 称为多普勒频移 。多普勒效 应 法 就是利用流体 中的散射 体对超声波 的多普勒频移 现
象测 量 声 速 的 。
图２ 时差 式 测 量 原 理 图
量流体流量。
如图２ 所示 ， 能器 ｌ 换 向换 能器２ 射超 声波信 号 ， 是 发ห้องสมุดไป่ตู้这
如同１ 所示， 换能器 ｌ 发射频率 的超声波信号， 经过 管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后 ， 频率发生偏移 ， 的 频率反射到换能器２ 这就是多普勒效应 。 － ， ， Ａ￣ 之差 即为 ｆ
图ｌ 多普勒效应测量原理图
换能 器 １
者 的 相 对 运 动 ，使 观 测 者 感 觉 到 声 波 频 率 有 所 变 化 的 现象 。而 换 能 器 为 同定 声 源 。 随流 体 运 动 的 固体 颗 粒起
到了与声 源有相对 运 动的“ 观测 者” 的作用 ， 声波 遇 超
超声波流量计工作原理及分类和选型应用
超声波流量计工作原理及分类和选型应用2022年12月13日05:05生意社生意社12月13日讯一、CCS超声波流量计的工作原理及分类超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，如果在现场配以温度、压力仪表，经过密度补偿，还可以求得质量流量。
当超声波在流动的介质中传播的时候，相对于固定的坐标系统而言（如管道中的管壁），其声波的某些声学特性与静止介质中的声特性是不同的，在其基础上又叠加上了流体的流速信息，因而根据超声波某些声学特性随流速的变化就可以求出介质的流速。
超声波流量计根据测量原理的不同，种类较多，大致可以分为以下几类：1.传播速度法（时差法、相位差法和频差法）2.多普勒法3.相关法4.波束偏移法等。
但是目前最常采用的测量方法主要有两类：时差法和多普勒效应法。
同时，根据超声波流量计使用场合不同，可以分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计二、超声波流量计的选型应用根据原理不同：1、多谱勒式超声波流量计的选型多普勒法超声波流量计依靠水中杂质的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，如城市污水、污泥、工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液等，而且可以测量连续混入气泡的液体。
但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量的散射体（颗粒或气泡），否则仪表就不能正常工作。
2、时差式超声波流量计的选型目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流量计。
它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和工业用水及江河水、回用水领域，得到广泛应用。
时差式超声波流量计此外可以测量杂技含量不高(杂质含量小于10g/L，粒径小于1mm)的均匀流体，如污水等介质的流量，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积较大固体物的液体。
在这种情况下应用，应在换能器的上游进行消气、沉淀或过滤。
在悬浮颗粒含量过多或因管道条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降低换能器频率，予以解决。
而且精度可达±1%。
超声波流量计方案
超声波流量计方案一、引言超声波流量计是一种常见的流量测量设备，通过利用超声波的传播特性实现对流体流量的测量。
它具有测量准确、无压力损失、无移动部件等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍超声波流量计的基本原理、常见类型以及应用案例，为读者提供一个全面了解和选用超声波流量计的方案。
二、基本原理超声波流量计通过发射超声波脉冲到流体中，利用声波在流体中传播的速度差异来测量流速。
其工作原理基于多普勒效应，即当声波遇到流体运动时，波长会发生变化，从而实现对流速的测量。
常见的超声波流量计包括传输时间差法和多普勒效应法，下面将分别进行介绍。
2.1 传输时间差法传输时间差法是一种基于声速差异原理的测量方法。
超声波流量计通常由两个传感器组成，一个作为发射器向下游发射超声波信号，另一个作为接收器接收信号。
超声波在流体中传播的速度取决于流体的物理性质以及流速。
当超声波流经流体时，由于流体的速度不同，传输时间会发生变化。
通过测量声波传播的时间差，可以计算出流体的平均流速。
2.2 多普勒效应法多普勒效应法是一种基于声波频率变化原理的测量方法。
超声波流量计的传感器通常同时具备发射和接收功能。
当超声波与流体运动相互作用时，声波的频率会发生变化。
对于与流体相对运动的声波而言，当流速较大时，声波频率会增加；当流速较小时，声波频率会减小。
通过测量超声波频率变化，可以计算出流体的实际流速。
三、常见类型根据实际应用需求和流体特性，超声波流量计可以分为不同类型，下面将介绍其中三种常见的类型。
3.1 声速差法超声波流量计声速差法超声波流量计采用传输时间差法进行测量，其原理是通过测量超声波在流体中传播的时间差来计算流体的流速。
该类型的流量计适用于流体中无颗粒或颗粒较小的情况，如液体或气体的流量测量。
3.2 直接时间差法超声波流量计直接时间差法超声波流量计是一种改进的传输时间差法测量方法。
与传统声速差法不同的是，该类型的流量计不再使用两个传感器，而是采用单个传感器进行测量。
超声波流量计
• 金属构件、混凝土制品、塑料制品、陶瓷制品的探 伤及厚度检测； • 浓度、硬度、温度检测等； • 作为开关、用于测量距离等。 • 流量、液位、料位检测。
超声波流量计
• 超声波流量计是通过检测流体流动对超声束 (或超声脉冲) 的作用以测量流量的仪表。 • 根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法 (时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、 互相关法、空间滤法及噪声法等。
速度差的测量方法
• 速度 C u 为两个分速度向量和， 为了使问题简化，认为顺流 时Cu=C+ucos θ ，逆流时
C
u
=C-ucos
θ
，
二者之速度差为2 ucos θ ， 由 于 cos θ 值是已知的， 因此可得流体的速 度u 。
时间差法测量方法
• 由于速度非 • 常大，根据 速度、时间、• 距离三者之 • 间的关系， 若距离已知，• 测出时间， 就可以知道 • 速度。因此 速度差的测 量可以改为 • 测量时间。 即时间差法。
压式流量计(变压降式流量计)
• 差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件， 它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供 二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生 的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次 装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为 各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差 压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显 示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流 量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流 量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合， 约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流 量测量都采用这种表计。
介绍超声波流量计的结构与安装
介绍超声波流量计的结构与安装超声波流量计的结构与安装：1、超声波流量计的构造超声波流量计一般可分现场传感器(即探头)，传输电缆，显示主机三大部分。
其传感器有外夹式、插入式、法蓝式(即管段式)，显示主机分固定式、便携式，而便携式主机可配备外夹式传感器对固定在线运行的超声波流量计进行比对(现场校准)且安装非常简便(约10多分钟)。
2、超声波流量计测量点的确定超声波流量计需先选取一个相宜的测量点，然后把测量点的水管参数输入流量计中，最终将传感器(即探头)安装在水管上。
⑴测量点的一般要求超声波流量计的测量点要求需在肯定长度的直管段上，即选择水流分布匀称的管段，以削减测量误差。
⑵测量点的选取原则a、测量点宜选择距上游(水流来方向)10倍管径长度、距下游(水流去方向)5倍管径长度的匀称直管段(即上、下游阀门在该长度以外，或水管的拐点在该长度之外)。
b、该直管段的材质要匀称无疤、裂痕以利于超声波传输。
c、该直管段的内壁应无水垢(若略有水垢有条件时可用蒸汽或高压水吹扫)。
d、该直管段要布满水(无论垂直或水平管段)。
3、超声波流量计传感器的安装超声波流量计传感器的安装质量直接关乎水流量测量的精确性、可信度和运行牢靠性。
⑴超声波流量计传感器(探头)的分类常用的超声波流量计传感器按安装方式有如下三种：外夹式传感器—安装时需将管外壁的拟安装位置打磨光滑后用耦合剂将传感器(探头)贴于管外壁再用专用夹紧装置固定。
该方式能便利地在管外进行水流量测量，也适合便携式。
缺点是易因耦合剂的处置不当引起信号接收状态恶变而影响测量的稳定性。
插入式传感器—安装时用钻孔工具在不停产状态下将传感器(探头)插入管路中。
优点是能在水管内壁结垢或水中带气状况下实现稳定牢靠的测量。
管段式传感器—安装时需要切开选定的直管段，采纳法蓝联接。
产品已经过特地出厂标定，好处是传感器可以不停产进行修理，特点是测量精确度高。
超声波流量计
v=
单反射和双反射声道
Q.Sonic-5® （CheckSonic）Transducer Position Axial, path 1 Axial, path 3 Axial, path 5 Swirl, path 2 Swirl, path 4
单反射声道
A/B A B
声道配置比较分析结论
1、平行声道是数字式传输时间法的早期应用模型，探头 技术容易实现，但对轴向速度的分布不对称、二次分 析涡流的能力、权重因子固定等问题缺乏解决手段。 2、反射式声道技术的应用，大大提高了测量的声程长度， 而且在轴向速度分布不对称、消除涡流影响、权重因 子自动调整等方面进行了改进，提高了仪表的现场使 用精度。 3、多声道反射式声道结构的设计，可以更加全面捕捉通 过流量计截面的流态信息，确保计量精度的提高。 4、独特的多声道反射声道均匀、平衡分布的结构，在现 场各种复杂情况下安装，均可保证流量计正常工作， 计量精度不受影响。对现场复杂流态及时检测，消除 各种不对称流体对计量精度带来的各种影响。
五.超声波流量计的安装注意事项
1、超声波流量计在现场安装前，必须将其 送到法定计量检定。 2、应注意调整超声流量计的测量声道的安 装方位，使超声波在管内壁的反射点都不在管道 的底部。这种安装要求可以防止在管道底部可能 聚集的液体或脏污所引起的超声信号的衰减和潜 在的失去测量结果的危险。
超 声 波 流 量 计
目录
一.超声波流量计分类 二.超声波流量计系统组成部分 三.超声波流量计的特点 四.超声流量计的基本工作原理 五.超声波流量计的安装注意事项 六.外夹式超声波特点
一.超声波流量计分类
流量计按换能器安装方式可分为插入式和外夹式 两种形式。 插入式流量计根据换能器的数量不同，分为单声 道流量计，双声道流量计和多声道流量计。 流量计按计量方式分为：贸易用流量计和核查流 量计。 贸易用流量计只有二声道以上插入式超声波流量 计。
超声波流量计的分类和选用原则
・
１ ３ ２０ ４ ・ ０８年 １ 月 ２
农 业 与 技 术
的流速水 位求 流 量 。管 渠超 声 波 流量计 的测 量精 度 比管道 超声 波 流 量计 低 。明渠 系指有 规 则 断 面 的渠道 。用 于明渠 流 量 测量 的 超声 波 流量 计 和管
现场 安装 比外 夹式要 复杂 。 １４３ 窗户 式换 能器 ．． 窗户 式换 能 器类 似 于外 夹 式 换能 器 ，也 需 要 在管 壁上开 孔 安装 ，并 需 专 门 的换 能器 座 。但 是
法等。但用得较多的是传播速度差法 、多普勒法。
１ １ 速度差 法 ．
速 度差法 包括 直接 时差法 、相差 法和频差 法 。
其基 本原理 都是 测 量 超 声波 脉 冲顺 水 流 和逆 水 流 时速 度 之 差 来 反 映 流体 的 流速 ，从 而 测 出 流 量 。
求流量。装置 比较简单 ，但测量精度易受流态分
流量 。
在 被测 管 道 上 只有 由一 对 换 能器构 成 的一个 声 波通道 ，可 以使 用 各 种 换 能器 ，但 应 用 比较 多 的是外 夹 式 和 外 插 式 换 能 器 。单 声 道 结 构 简 单 、
使用方便 、价格便宜 。当管道条件 比较好时也能
达到 比较好 的测 量 精 度 。但 这种 流 量计 对 流 态分
１１０ ） １００
（ 辽宁省参窝水库管理局 。辽 宁 辽 阳
［ 要］目 利用 声 脉冲 量 体 量 技 发 很快 基 不同 理， 于 场 超声 流 计已 摘 前， 超 波 测 流 流 的 术 展 。 于 原 适用 不同 合的 波 量 相继出 。 现
如何 选择既要对现场的条件 和测量精度进行研 究，还要对超声波流量计的类型、性能充分 了解 ，在此基础 上选择 一个经济合理 的
超声波流量计的结构原理及流量公式计算
超声波流量计的结构原理及流量公式计算超声波流量计是一种新型流量计，它分为能动型和被动型两大类。
能动型根据工作原理不同又可分为速度差法（超声波在顺流与逆流中传播速度之差与介质流速有关)、射束位移法（在流体中传播的超声波束会因流体的流动而产生偏移，此方法宜测高速流体的流量，准确度较低）和多普勒效应法（对液体中心的悬浮物连续发射超声波，测量与流束有关的反射波的频率移动。
此方法适用于液体中含有大量异物和气泡等的场合）。
被动型是测量流动产生的声音，也叫听音法。
本节简要介绍速度差法。
一、超声波概述超声波是一种机械波，是机械振动在媒质中的传播过程。
20kHz以上频率的机械波称为超声波，其波长较短，近似直线传播，在固体和液体媒质内衰减比电磁波小，能量容易集中，可形成较大强度，产生剧烈振动，并能引起很多特殊作用。
用来发射和接收超声波的装置称为超声波换能器，超声波换能器可分为发射换能器和接收换能器两大类。
发射换能器是使其他形式的能量转换为超声波的能量，而接收换能器是使超声波的能量转换为其他形式易于检测的能量。
流量测量中常采用压电换能器，制作压电换能器的材料有压电单晶体（如石英）和多晶压电陶瓷（如钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷等）。
压电片的振动方式有薄片的厚度振动、纵片的长度振动及横片的长度振动等。
二、超声波流量计原理超声波在顺流与逆流中传播速度之差与介质流速有关，测得介质流速即可得出流量。
超声波在顺、逆流中传播情况如图5-16所示。
测定传播速度差的方法很多，主要有时间差、相位差和频率差等方法。
超声波在管壁间的传播轨迹如图5 - 17所示。
三、流量公式1-时间差法设静止流体中的声速为c，流体流速为w，流体静止时超声轨迹与管道轴线之间的夹角为θ,管道直径为d，则(1)顺流传播时间为(2)逆流传播时间为式中T —超声波在管壁内和电脉冲信号在电路中传输所产生的滞后时间的总和。
超声波流量计的基本原理及类型
超声波流量计的基本原理及类型超声波流量计的基本原理及类型刘欣荣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。
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。
使用超声波流量比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。
众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均可避免。
因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。
被认为是较好的大管径流量测量仪表，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。
另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。
超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。
气体超声波流量计简介
换，更换电缆不影 响工作及精度 4，适用广泛 5， 结构紧凑，插入 表体浅，不易受污 垢影响，寿命长
探头的特点
可以使用以下工具在线带压拆卸并更 换超声波探头
计量特性
• 专用于贸易交接 • 高精度：精度优于 +/-0.5%,
重复性优于+/-0.2%
• 多通道可检测流体的多个剖面 • 多通道提供了必要的冗余能力，独特的声道
双声声道、三和五声道流量计，采用单反射和双反射技术。
• Daniel，有双声道和四声道两种，大部分是直射技术。 • Controlotron，采用单反射技术，可根据需要增加声道。时
间可准确到10-12秒，比其他公司小10-3。是唯一一家生产管 径小于DN100和外夹式超声流量计的厂家。
• MFC, 采用直射和单反射技术，最多为六声道。
CF 1
0.242
LOG (0.2703 WR D
0.835 Re 0.8
)
CF = 矫正系数
WR =管壁粗糙度
Re = 雷诺数
多通道流量计算
流量计算的步骤
• 测量每个通道的声波传输时间 • 计算每个通道的流体速度 • 计算平均速度 • 流速乘以截面积
三、超声波流量计分 类
根据换能器多少，目前气体超声流量 计有一至六声道流量计；
在实际工作过程中，处在上下游的超声 换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆 流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使两 束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由 于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的 不同直接反映了气体流速的大小。
超声波流量计的基本原理
用于天然气流量测量的超声流量计使用的是时 间差法。图1 为直射式超声流量计的工作原理示意 图。在管壁两边安装一对斜角为的超声换能器，两 个换能器同时或定时向对方发射和接收对方的超声 信号。
【超声波流量计】超声波流量计的分类与选型
【超声波流量计】超声波流量计的分类与选型1、超声波流量计的分类超声波流量计由超声波换能器、电子线路、流量显示与累积系统组成。
换能器在电信号的作用下产生超声波输出，并可以将接收到的超声波信号转换为电信号。
按照安装方式，超声波流量计可以分为外夹式、内贴式、插入式、便携式4种类型。
外夹式超声波流量计换能器采用专用耦合剂固定在管道外，安装时不损坏管路，声波的传播路径透过管道壁; 对于内贴式超声波流量计，换能器是利用焊接、螺栓等方式固定在流道内壁上;插入式超声波流量计使用专用钻孔装置在被测管道上开孔，流量计探头通过钻孔从流道外部插入安装固定，解决了外夹式超声波流量计在测量结垢较厚的管道时不易接收到信号及长时间测量信号衰减的问题; 便携式超声波流量计适合移动测量，常用于流量的标定。
按照声道结构类型，超声波流量计可分为单声道超声波流量计和多声道超声波流量计两种。
单声道超声波流量计是在被测流道上安装一对换能器构成一个超声波通道。
多声道超声波流量计是在流道上安装多对换能器，构成多个超声波通道，综合各声道的结果求出流量。
2、超声波流量计的选型对于中小口径管道和对测量精度要求不高的渠道中流量的测量，一般选用单声道超声波流量计; 对于大口径管道和流态分布复杂的管渠中流量的测量，一般选用多声道超声波流量计。
水电站中利用超声波流量计测量水轮机过机流量时，一般采用多声道超声波流量计( 至少采用4声道) 。
水电站中测量机组过机流量和电站总流量时，宜选用内贴式或者外插式超声波流量计，只有在业主有明确要求的情况下，才选用外夹式。
水电站水轮发电机组蜗壳前的压力钢管口径一般较大，在压力钢管上布置的超声波流量计，如安装位置在压力钢管的埋管部位(非暴露式流道)，超声波流量计采用内贴式，换能器和电缆管管卡在压力钢管内壁通过焊接固定; 如安装位置在压力钢管的明管部位(暴露式流道)，可结合压力钢管口径大小、精度要求、安装条件等因素，考虑采用插入式或内贴式超声波流量计。
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超声波流量计的分类
超声波流量计分为管段式和外夹式。
管段式超声波流量计又分为内嵌式和插入式，内嵌式是超声探头镶嵌在流量计本身的管壁上，流量检测比较稳定，探头调试安装后不能随意拆卸；插入式超声波流量计是安装在被测管道上，探头经过在管道上打孔后安装在合适的孔内进行流量测量。
外夹式（手持式）超声波流量计有单独的显示，探头可以多组，携带方便，可以直接对有液体流动的管道进行测量。
目前在检测在线流量计过程中，多使用外夹式超声波流量计。
但从很多实际检测情况反映，外夹式超声波检测精度不够高，而且外夹式在超声波流量计安装和检测过程中还有很多需要注意的问题。