很多朋友對(duì)于超聲波流量計(jì)都是有著了解的，但是實(shí)際上很多朋友對(duì)于超聲波流量計(jì)的工作原理以及測(cè)量原理是不了解的，今天我們就帶著大家一起來(lái)看看超聲波的工作原理，希望可以對(duì)大家有所幫助。

超聲波流量計(jì)介紹

　　超聲波流量計(jì)采用的是時(shí)差法測(cè)量原理。它的高可靠性是積8年的制造經(jīng)驗(yàn)加上博采眾長(zhǎng)，通過(guò)不斷完善提高得到的;是由于采用了最新的諸如Philips、Tl、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的新型高性能集成元器件加上先進(jìn)的SMD貼裝器件生產(chǎn)線大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的。

　　40皮秒(40×10 秒)的時(shí)間分辨率，0.5%的線性度。 低電壓多脈沖原理，保證可靠運(yùn)行。 兩路0.1%精度的模擬輸入，接入溫度傳感器電流信號(hào)，即變成熱量計(jì)! 實(shí)現(xiàn)中文顯示，軟件開(kāi)放式設(shè)計(jì)，所有參數(shù)用戶皆可設(shè)定;硬件元件參數(shù)無(wú)關(guān)化設(shè)計(jì)，無(wú)需調(diào)整即能確保每一臺(tái)流量計(jì)具有完全相同的性能。

　　超聲波流量計(jì)主機(jī)機(jī)型有：便攜式、壁掛式、標(biāo)準(zhǔn)盤(pán)裝式、手持式、一體式。傳感器具有：方便安裝的外縛式、可靠工作的插入式、高可靠高精度的標(biāo)準(zhǔn)管段式、超高精度的標(biāo)準(zhǔn)型π管段式。

超聲波流量計(jì)的原理

　　超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測(cè)的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類(lèi)型的超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)是近十幾年來(lái)隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開(kāi)始應(yīng)用的一種

　　非接觸式儀表，適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開(kāi)水流的流量測(cè)量。使用超聲波流量計(jì)比不用在流體中安裝測(cè)量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。

　　眾所周知，工業(yè)流量測(cè)量普遍存在著大管徑、大流量測(cè)量困難的問(wèn)題，這是因?yàn)橐话懔髁坑?jì)隨著測(cè)量管徑的增大會(huì)帶來(lái)制造和運(yùn)輸上的困難，造價(jià)提高、能損加大、安裝不僅這些缺點(diǎn)，超聲波流量計(jì)均可避免。因?yàn)楦黝?lèi)超聲波流量計(jì)均可管外安裝、非接觸測(cè)流，儀表造價(jià)基本上與被測(cè)管道口徑大小無(wú)關(guān)，而其它類(lèi)型的流量計(jì)隨著口徑增加，造價(jià)大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計(jì)比相同功能其它類(lèi)型流量計(jì)的功能價(jià)格比越優(yōu)越。被認(rèn)為是較好的大管徑流量測(cè)量?jī)x表，多普勒法超聲波流量計(jì)可測(cè)雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測(cè)量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量，比過(guò)去的皮脫管流速計(jì)方便得多。超聲被流量汁也可用于氣體測(cè)量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。

　　另外，超聲波流量計(jì)的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測(cè)量?jī)x表，故可解決其它類(lèi)型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。另外，鑒于非接觸測(cè)量特點(diǎn)，再配以合理的電子線路，一臺(tái)儀表可適應(yīng)多種管徑測(cè)量和多種流量范圍測(cè)量。超聲波流量計(jì)的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的。超聲波流量計(jì)具有上述一些優(yōu)點(diǎn)因此它越來(lái)越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)已制成不同聲道的標(biāo)準(zhǔn)型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應(yīng)不同介質(zhì)，不同場(chǎng)合和不同管道條件的流量測(cè)量。

　　超聲波按照傾斜角度橫穿過(guò)管道中的流體后被交替接收/ 發(fā)送。穿過(guò)水前進(jìn)的超聲波與水的流向相反時(shí)，傳播速度將變慢;相反，與水的流向相同時(shí)，傳播速度將變快。這兩個(gè)超聲波的傳播時(shí)間差將被換算成流量。

超聲波流量計(jì)的工作原理

　　根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理，超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

　　1、時(shí)差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播速度不同引起的時(shí)差計(jì)算被測(cè)流體速度。采用兩個(gè)聲波發(fā)送器(SA和SB)和兩個(gè)聲波接收器(RA和RB)。同一聲源的兩組聲波在SA與RA之間和SB與RB之間分別傳送。

　　2、相位差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播時(shí)由于時(shí)差引起的相位差計(jì)算速度。發(fā)送器沿垂直于管道的軸線發(fā)送一束聲波，由于流體流動(dòng)的作用，聲波束向下游偏移一段距離。偏移距離與流速成正比。

　　3、頻差法：測(cè)量順逆?zhèn)鞑r(shí)傳播時(shí)的聲環(huán)頻率差。當(dāng)超聲波在不均勻流體中傳送時(shí)，聲波會(huì)產(chǎn)生散射。流體與發(fā)送器間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)送的聲波信號(hào)和被流體散射后接收到的信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移。

特點(diǎn)

　　(1)超聲流量計(jì)可作非接觸測(cè)量。夾裝式換能器超聲流量計(jì)可無(wú)須停流截管安裝，只要在既設(shè)管道外部安裝換能器即可。這是超聲流量計(jì)在工業(yè)用流量?jī)x表中具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此可作移動(dòng)性(即非定點(diǎn)固定安裝)測(cè)量，適用于管網(wǎng)流動(dòng)狀況評(píng)估測(cè)定。

　　(2)超聲流量計(jì)為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)額外壓力損失。

　　(3)超聲流量計(jì)適用于大型圓形管道和矩形管道，且原理上不受管徑限制，可認(rèn)為是在無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)流校驗(yàn)的情況下優(yōu)先考慮的選擇方案。

　　(4)超聲流量計(jì)可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，在無(wú)阻撓流量測(cè)量方面是對(duì)電磁流量計(jì)的一種補(bǔ)充。

　　超聲波流量計(jì)工作原理

　　超聲波流量計(jì)(Ultrasonic flowmeter)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲波束的作用以測(cè)量流體流速的信息的裝置，根據(jù)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法。多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理，通過(guò)測(cè)量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來(lái)確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測(cè)量。波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳播方向隨流體流速變化而產(chǎn)生偏移來(lái)反映流體流速的，低流速時(shí)，靈敏度很低適用性不大。目前是應(yīng)用最為廣泛的是時(shí)差法測(cè)量原理。結(jié)合多脈沖技術(shù)、數(shù)字信息處理技術(shù)以及信號(hào)處理電路將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

　　時(shí)差法是通過(guò)發(fā)送傳感器產(chǎn)生出超聲波信號(hào)并將其散發(fā)于空氣流中，信號(hào)通過(guò)管壁、流體到接收傳感器上，同時(shí)，接收傳感器發(fā)散同樣的超聲波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)管壁、流體到發(fā)送傳感器上。此時(shí)，因?yàn)榱魉俚拇嬖谑沟脮r(shí)間差值，可根據(jù)時(shí)間差算出流速，進(jìn)而算出流量。

　　超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要分為超聲波信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器以及信息處理電路、流量顯示。其中首先通過(guò)超聲波信號(hào)發(fā)生器發(fā)送信號(hào)，接收傳感器接受信號(hào)，獲得時(shí)間差值，根據(jù)信息處理電路將超聲波信息進(jìn)行處理，以電信號(hào)的形式將流量傳送給顯示屏并將結(jié)果顯示出來(lái)。

　　超聲波流量計(jì)不僅可以測(cè)量常規(guī)管道的流量，也可以測(cè)量不易觀察、不易測(cè)量的管道。不僅可以測(cè)量常規(guī)流體流量，也可以測(cè)量強(qiáng)腐蝕、放射性強(qiáng)的流體。因此，吸引了各個(gè)企業(yè)的購(gòu)買(mǎi)。但是其也有缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)就在于測(cè)量的介質(zhì)溫度不宜過(guò)高，目前國(guó)內(nèi)的超聲波流量計(jì)可測(cè)量的范圍主要是在200℃以下。

超聲波流量計(jì)測(cè)量原理

　　聲波按性質(zhì)分為電磁波和機(jī)械波兩大類(lèi)。電磁波是由于電磁力的作用而產(chǎn)生的，是電磁場(chǎng)變化在空間的傳播過(guò)程。電磁波按頻率可分為無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外光、X射線等。機(jī)械波是由于機(jī)械力產(chǎn)生的機(jī)械波動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，它傳播的是機(jī)械能，僅能在介質(zhì)中傳播。聲波是一種機(jī)械波，按頻率分為次聲波、可聞聲波、超聲波。頻率低于20Hz的波是次聲波;頻率在20~20000Hz的波成為可聞聲波;頻率在20kHz以上的波稱(chēng)之為超聲波。

　　超聲波是頻率在20kHz以上的機(jī)械振動(dòng)波，它的指向性好，能量集中，穿透本領(lǐng)大，能穿透幾米厚的鋼板，能量消耗不大，在遇到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，能產(chǎn)生明顯的反射和折射現(xiàn)象。

　　超聲波在傳播的過(guò)程中是有一定的衰退現(xiàn)象，這是因?yàn)榻橘|(zhì)吸收超聲波的能量而引起的。超聲波在空氣中衰減較快，尤其是頻率高時(shí)衰減更快，故在空氣中傳播時(shí)采用頻率較低的超聲波，一般在幾十kHz，(40kHz)而在液體及其固體中衰減較慢，傳播較遠(yuǎn)，因此可采用較高的頻率，一般為幾百kHz或更高。

　　超聲波傳感器應(yīng)用范圍比較廣闊，可用于測(cè)流量(超聲波流量計(jì))、測(cè)液位(超聲波液位計(jì))、測(cè)物位(超聲波物位計(jì))測(cè)材料厚度和防盜報(bào)警。

好了，今天我們的這個(gè)超聲波流量計(jì)的工作原理就到這里結(jié)束了，還有問(wèn)題的話，我們歡迎您隨時(shí)聯(lián)系咨詢我們，我們收到之后會(huì)第一時(shí)間回復(fù)您的。