定義

管道式超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。 

管道式超聲波流量計原理

根(gen)據對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播(bo)速(su)度差(cha)法(fa)(fa)(fa)(直接時(shi)(shi)差(cha)法(fa)(fa)(fa)、時(shi)(shi)差(cha)法(fa)(fa)(fa)、相位(wei)差(cha)法(fa)(fa)(fa)和頻差(cha)法(fa)(fa)(fa))、波(bo)束偏(pian)移法(fa)(fa)(fa)、多普勒法(fa)(fa)(fa)、互相關法(fa)(fa)(fa)、空間濾(lv)法(fa)(fa)(fa)及(ji)噪聲法(fa)(fa)(fa)等。

超(chao)聲流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)和(he)電磁流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)一樣(yang)，因(yin)儀表(biao)流(liu)(liu)(liu)通(tong)通(tong)道未設置任何阻礙件，均屬*流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)，是適于解決流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)困(kun)難問題(ti)的一類流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)，特別在大口(kou)徑流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)方面有較突出的優(you)點，它(ta)是發展迅速的一類流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)之一。

優點

超聲(sheng)波流量(liang)計是(shi)一種(zhong)非接觸式儀表(biao)，它(ta)既可以(yi)測量(liang)大管(guan)徑的(de)(de)(de)介質(zhi)流量(liang)也可以(yi)用于不(bu)易(yi)接觸和觀察的(de)(de)(de)介質(zhi)的(de)(de)(de)測量(liang)。它(ta)的(de)(de)(de)測量(liang)準確度很高，幾(ji)乎不(bu)受被測介質(zhi)的(de)(de)(de)各種(zhong)參數的(de)(de)(de)干擾，尤其可以(yi)解決其它(ta)儀表(biao)不(bu)能的(de)(de)(de)強腐蝕性(xing)、非導電性(xing)、放(fang)射性(xing)及(ji)易(yi)燃易(yi)爆介質(zhi)的(de)(de)(de)流量(liang)測量(liang)問題(ti)。

缺點

現(xian)今所存在(zai)的(de)(de)(de)缺點主要是(shi)(shi)(shi)可測(ce)(ce)(ce)流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)(de)溫(wen)度范圍受超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波換能鋁及(ji)換能器與管道之間的(de)(de)(de)耦合材料耐溫(wen)程度的(de)(de)(de)限制，以(yi)及(ji)高溫(wen)下被(bei)測(ce)(ce)(ce)流(liu)(liu)體(ti)傳聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)度的(de)(de)(de)原始數(shu)據不全(quan)。目前我國只能用于測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)200℃以(yi)下的(de)(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)。另外，超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波流(liu)(liu)量(liang)(liang)計的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)線(xian)路(lu)比一般流(liu)(liu)量(liang)(liang)計復雜。這(zhe)是(shi)(shi)(shi)因為，一般工業計量(liang)(liang)中(zhong)液體(ti)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su)(su)常(chang)常(chang)是(shi)(shi)(shi)每秒幾米，而聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波在(zai)液體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)傳播速(su)(su)(su)度約為1500m/s左右，被(bei)測(ce)(ce)(ce)流(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)速(su)(su)(su)(流(liu)(liu)量(liang)(liang))變(bian)化帶給聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)變(bian)化量(liang)(liang)大也(ye)是(shi)(shi)(shi)10－3數(shu)量(liang)(liang)級．若要求(qiu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)流(liu)(liu)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)準(zhun)(zhun)確(que)度為1%，則對聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)準(zhun)(zhun)確(que)度需為10-5～10-6數(shu)量(liang)(liang)級，因此必須有(you)(you)完善的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)線(xian)路(lu)才(cai)(cai)能實現(xian)，這(zhe)也(ye)正(zheng)是(shi)(shi)(shi)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波流(liu)(liu)量(liang)(liang)計只有(you)(you)在(zai)集(ji)成電路(lu)技術迅速(su)(su)(su)發展的(de)(de)(de)前題下才(cai)(cai)能得到實際(ji)應用的(de)(de)(de)原因。

超聲(sheng)波(bo)流(liu)(liu)量計(ji)由超聲(sheng)波(bo)換(huan)(huan)能器、電(dian)子線路及流(liu)(liu)量顯(xian)示(shi)和(he)累(lei)積系統三部分組(zu)成。超聲(sheng)波(bo)發射換(huan)(huan)能器將電(dian)能轉換(huan)(huan)為超聲(sheng)波(bo)能量，并將其發射到被測(ce)流(liu)(liu)體中，接收器接收到的(de)(de)超聲(sheng)波(bo)信(xin)號，經電(dian)子線路放(fang)大(da)并轉換(huan)(huan)為代表流(liu)(liu)量的(de)(de)電(dian)信(xin)號供給顯(xian)示(shi)和(he)積算(suan)儀表進行顯(xian)示(shi)和(he)積算(suan)。這(zhe)樣就實現了流(liu)(liu)量的(de)(de)檢測(ce)和(he)顯(xian)示(shi)。

超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)流(liu)量(liang)計(ji)換(huan)能器的壓(ya)電元(yuan)件(jian)(jian)(jian)常做成圓形薄片(pian)，沿厚度(du)(du)振(zhen)動(dong)(dong)。薄片(pian)直徑超過厚度(du)(du)的10倍，以(yi)保證振(zhen)動(dong)(dong)的方向性(xing)。壓(ya)電元(yuan)件(jian)(jian)(jian)材(cai)料(liao)(liao)多采(cai)用鋯鈦酸鉛。為固定壓(ya)電元(yuan)件(jian)(jian)(jian)，使(shi)超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)以(yi)合適的角度(du)(du)射入(ru)到(dao)流(liu)體中，需把元(yuan)件(jian)(jian)(jian)放入(ru)聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)中，構(gou)成換(huan)能器整體(又稱探(tan)頭(tou))。聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)的材(cai)料(liao)(liao)不僅要求強度(du)(du)高、耐老(lao)化，而且要求超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)經聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)后(hou)能量(liang)損失(shi)小即透(tou)射系數接近1。常用的聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)材(cai)料(liao)(liao)是有(you)機(ji)玻(bo)璃，因為它透(tou)明，可以(yi)觀察到(dao)聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)中壓(ya)電元(yuan)件(jian)(jian)(jian)的組裝情況(kuang)。另(ling)外(wai)，某些橡膠、塑料(liao)(liao)及膠木也可作聲(sheng)(sheng)(sheng)楔(xie)材(cai)料(liao)(liao)。