超声波流量计的 基础知识

超声波流量计是利用超声波引起的声振动的流量计，具有不接触被测物体即可进行测量的优点。

超声波流量计有两种类型：时差法和多普勒法。超声波流量计结构简单，由于管道内没有障碍物，因此没有压力损失。其特点是故障率低、测量范围广、不受流体密度或粘度影响、精度高。

此外，超声波流量计是一种夹式装置，可以安装在管道外部，防止传感器腐蚀并允许测量腐蚀性流体。

超声波流量计的应用

超声波流量计用于测量管道中气体、液体和固体的流量。具体来说，它们常用于管理水处理设施和工厂中的流体流量。

在超声波流量计中，当混入固体或气泡时，时差法无法确保测量精度。因此，它被用于测量高纯度流体，例如半导体工厂的化学品流量管理。另一方面，多普勒法利用流体中的固体和气泡来测量流量，因此它被用于测量污泥和废水等悬浮流体的流量。

超声波流量计，无论是时差式还是多普勒式，都是外夹式装置，可从管道外部安装和拆卸，用于从管道外部发射和接收超声波。这意味着管道内部没有任何障碍物，从而实现零压力损失；结构简单，不易发生故障，并且不受流体密度或粘度的影响。此外，由于无需在管道内安装传感器等组件，因此它们可以测量腐蚀性流体，而不会腐蚀组件。

超声波流量计的原理

超声波流量计有两种类型：传输时间型和多普勒型，每种类型的配置都不同。

1.时差式超声波流量计

时差式超声波流量计也称为渡越时间超声波流量计。目前，渡越时间超声波流量计是主流。渡越时间超声波流量计的配置是，以从上游到下游（正向）和从下游到上游（反向）斜向穿过管道内流体的超声波进行发射和接收。

如果流体不流动，超声波在正向传播时的传播速度与在反向传播时的传播速度相同。但是，如果流体流动，则超声波在正向传播时的传播速度会因流体速度的增加而增大。

反方向发射的超声波传播速度就是减去流体速度后的速度。也就是说，时差式超声波流量计根据这个速度差计算出流体速度，进而计算出流量。

由于时差式超声波流量计的结构和原理，流量测量精度较高。但是，如果液体中存在固体或气泡，则无法保持测量精度，无法进行测量。

2.多普勒超声波流量计

多普勒超声波流量计利用了多普勒效应。多普勒效应是一种典型现象，例如救护车的警报器在靠近和远离观察者时发出的声音会有所不同。这种现象的发生是因为声波的视在波长会随着声源靠近或远离观察者而发生变化。

多普勒超声波流量计使用换能器将超声波辐射到管道内流动的流体中，并利用超声波被流体中的颗粒或气泡反射的现象。由于这些颗粒或气泡的反射，接收到的超声波的波长（频率）会发生偏移。由于超声波频率的变化与流速之间存在线性关系，因此可以根据流速计算出流量。