超声波流量计特点

一.超声波流量计特点:
测量范围对大多数液体介质而言，流速从每秒几厘米到每秒十几米，管径从小于1厘米到几米，工作温度从低温(如液态氧、液化天然气)到上千度的高温，允许工作压力从接近真空到几百个大气压，其响应时间从几毫秒到24小时。

1.结构简单，安装、使用和维护方便。

超声波流量计可以夹持在管道外侧安装，无需对管道进行改动，这给临时检查管内的流量提供了方便。

2.适用于大型圆形管道和矩形管道，原理上不受管径限制，通用性好，同一仪表可以测量不同管径的管道流量，使用时不必严格考虑管材和壁厚，且其造价基本上与管径无关，更适合于大管径、大流量的场合。

3.待测液体只要可以传播声波就可以对其进行管外测量。

这种非接触测量方法无压力损失，不破坏流场，部件不受流体腐蚀和磨损。

4.可以直接给出被测流体的瞬时流量和累积流量，可以用模拟量或数字量输出。

5.对介质几乎无要求，只要能传播声波的流体皆可用超声波流量计测量流量，因而适用于多种流体，除了水、石油等常见流体外，尤其适用于其他方法不便测量的情况，例如高温高压、腐蚀性液体、高粘度液体或气体等;而它可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。

6.除测量流速和流量外，与微机联合使用，使其智能化后，可以进行各种管道、流体参数的设置，还可以自动地对流体的其他参数(如成
份、浓度、速度}}面等)进行综合测量。

二.提高精度:
提高精度首先考虑影响精度的因素。

（1）安装方式
超声波流量计按管径尺寸的不同,分为小管径、标准管径、大管径三种,其中小管径的管径范围为12mm-50mm;标准管径的管径范围为40mm-1000inm;大管径的管径范围为1000mm-4500mm。

小管径：采用 型法,测量时超声波换能器的安装与管壁之间不存在夹角,减小了超声波的能量损失,避免了波束偏移引起的误差。

同时声程与管径大小无关,可以延长超声波传播时间,减小对时间测量精度的要求。

(2)提高超声波信号检测精度:超声波信号检测精度直接决定着流量测量精度,提高超声波信号检测精度的方法主要有提高检测逻辑的检测精度和提高计时器的计时精度两方面。

首先在检测逻辑方面涉及到检测点的选择,主要有过零法、动态阈值法、峰值检测法等。

超声波流量计的计时方法主要有单片机内嵌计数器、CPLD的内嵌计数器、FPGA内嵌计数器、FPGA时钟边沿检测、专用时间数字转换芯片等。

其中单片机的内嵌计数器的最高时间分辨率一般为几十纳秒;CPLD和FPGA的内嵌计数器计时分辨率通常为几纳秒。

根据超声波流量计的流量测量精度要求,对时间分辨率要求普遍在2ns以内。

影响时差法测量精度的因素可以概括为几点,包括温度变化、流速分
布不均匀、管壁厚度、声路延迟等诸多因素。

由于现在大多数的超声波流量计在实际应用中多采用外夹式探头,所以对于其探头凹进处流速的变化这一因素可以不予考虑。

如果电路、声路采用近似对称的设计的话,对于电、声路的传播延迟这一影响因素也可以不予考虑。

最后可以将流量计的误差集中在温度变化和流速分布不均的影响上,故设计中应着重考虑这两方面的因素,采取相应措施避免影响。

（3）温度（温度因素对流速C的影响）
该进时差法
（4）管道内流体流速分布不均,单声道的超声波流量计很难克服,所以其流量的测量精度将受到较大的限制,所以对于单声道时差法超声波流量计而言,要求流体中没有气泡、杂质和流动镟祸等。

如果对于测量精度有较高的要求,可以考虑多声道配合测量,并运用较为科学的数学模型来更准确的估算管道各点流速的真实值。