超声波流量计工作原理

超声波流量计的组成：超声波流量计实物图如图所示，由图可知超声波流量计主要由直管段、流量传感器、温度传感器、计算仪等部分组成。

根据对信号检测的原理，超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、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。
当超声波在不均匀流体中传送时，声波会产生散射。流体与发送器间有相对运动时，发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。多普勒频移与流体流速成正比。

影响超声波流量计测量准确度的几个因素
一、引言
随着市场经济的发展,计量已经渗透到社会的各行各业,与企业的发展息息相关。准确计量已经成为越来越多企业的迫切要求。
我国从六十年代起开始超声波流量计的研究工作,到八十年代取得实质性成果,但其测量准确度不是很高。九十年代以后随着电子技术、数字技术的迅猛发展,超声波流量计的测量准确度得到了较大提高。但是,超声波流量计的使用过程中受人为操作影响较大,若忽视其中一些重要的影响因素,将会大大影响超声波流量计的测量准确度。

超声波流量计在液体流量测量中的应用
在石油、化工、水电等部门，对液态流体流量的检测已成为生产中不可缺少的组成部分。要准确地检测流量就要依赖于有效的测试工具一流量计，传统检测方法和涡轮、孔板、电磁等流量计都需要将其传感器安装在管内，并配一段安装管，这不但不便于安装，而且会引起流体的压力损失、泄漏等问题，尤其是对有毒、有腐蚀性、易爆及带放射性介质流体的测量显得很不适应。为此在管道外就准确可靠地测量管道中流量的超声波流量计应运而生。超声波流量计以其结构简单、压力损失小、使用方便等独特优点得到了广泛的应用。

影响便携式超声波流量计信号接收的不利因素分析
便携式超声波流量计是自来水行业用来检测对外供水流量的一种计量标准装置。在实际应用中,自来水公司一方面用于获得所需水流量的结果,另一方面用于校准各生产水厂日供水中所使用的液体涡街流量计,以及部分测试井所安装的固定式超声波流量计,以使进行水流量误差的修正。

由于供水管网上的各流量测试点比较分散,每次水流量测试时间要求又紧,所以在现场测试时速度越快越好,以便减轻检测人员的操作强度。但是,近年来发现探头在水管上安装好后,超声波流量计传输信号的接收,反馈滞后:有时非常缓慢,出现接收信号强度低,甚至低于2.0以下仍没有上升的强度信号反应,直接影响了测试工作。根据几年来在水流量测试中遇到的问题,从中总结出七方面主要不利因素,现举例分析如下。
1.供水管内壁四周锈蚀严重,并鼓有泡形水垢。
钢质水管在地下安置使用多年后,内壁容易产生锈蚀斑点。由锈蚀而引起的局部凸起点剥离后,与水垢沉积在一起,逐渐形成一个个的小鼓包,这对流量计信号发射和接收会造成极大的危害。
近来在水厂改建和扩建施工中,从地下挖出拆卸下的旧水管看到,锈蚀后的水垢十分严重。以往在测试井点用便携式超声波流量计测试时,当探头按要求在水管上安装好后,在有的水管上很难产生信号强度。这时需把探头拿下,用手锤敲敲水管安装探头部位,水垢受震动后会局部掉落下来,当再把探头安在水管上进行测试时,超声波信号通过探头发射和接收即恢复正常。从以上情况分析来看,原因是水垢过多干扰了超声波信号的正常发射和接收。
2.探头晶体发射面与水管外径表面接触不密贴或松动。
当探头抹上锂钙脂油往水管表按贴时,由于手压探头慢慢与水管外表面接触:这时中间介质油会有一少部分被挤出,待流量计接收信号强度显示出2.0以上时,即可停止按压,随后用多功能磁力夹紧器压紧如手按压力过大,中间介质油层过薄,时间长了探头发射和接收的信号强度就很难产生。故要及时检查中间介质油层厚度,不然一旦接收信号强度变弱,流量测试数据的显示就会中断。
3.供水管中有气泡
当探头在供水管上安装好后,如水管中没有气泡或其它干扰,流量计就会立即显示出正常的接收信号。但水管中如有气泡存在,对超声波信号的发射与接收十分不利。在检査其它測试参数荧屏显示正常,而接收信号强度没有显示时,要打开供水管上的放气阀排气,待没有气泡后即可恢复水流量测试。
4.供水管中的流水没有充满水管。
当探头在供水管上安装好后,流量计接收的强度信号在荧屏上仍没有显示,而其它预显程序数据正常时,说明供水管中的流水没有满管。
5.探头信号线根部联接处股线个别折断,使超声波信号无法发射。
流量计的两个探头使用较为频繁,在安装、拆卸与存放的过程中,信号线不兔要经常卷绕,这样在探头根部联接处的外层绝缘橡胶会受到磨损并产生裂纹,继而信号线所包层的网络屏蔽线折断,局部信号线的个别股线也同时会折断,致使超声波信号不能发射。当重新接线后,即可正常恢复工作。
6.探头在供水管外侧长期被水浸后,超声波的信号强度逐渐变弱。
探头在测试井供水管上安装后,要长年被固定在供水管外侧。由于有的测试井底部出现渗水,长时间积水过多容易把探头浸泡,使探头与水管外表面接触处的中间介质锂钙脂油变质,失去粘度及吸附作用,从而引起超声波的信号强度变弱,导致超声波信号不能正常发射和接收。
7.多年使用后流量计的抗干扰性能有所降低。
正常情況下如无其它干扰影响,当探头在水管上安装后,流量计荧屏就会很快显示出信号强度在2.0以上,水流量数值及其它数据参数也能立即显示出来。可是在多年长期使用后,数值显示变化会逐渐慢下来,比如H符号闪现滞后、超过每秒要闪现一次的规定要求,有时达到数秒钟或一分钟才闪现一次,甚至没有水流量显示变化。这时需马上给流量计接上简易地线,或者用粗铁丝把一头搭在流量计的提梁上,另一头放在地面上,这样水流量的数值就会显示出来。流量计使用超过8-10年时普遍都存在这种现象,其主要原因是电子元器件老化,灵敏性能降低,抗干扰能力显著变差。我国zui早普遍使用的是日本富士产便携式超声波流量计,此种现象多数用户反映较为严重。
以上分析了七个方面的主要不利因素。当用便携式超声波流量计对水流量进行测试时,无论是在水厂院里的测试井内,还是在野外供水管线上的测试井内,掌握这些因素对现场测试工作是会有所帮助的。

减少影响超声波流量计测量精度的因素的措施
1.减少噪音的措施
为了减少噪声对超声波流量计测量精度的影响，首先，在设计计量管道系统时，应综合评估管道中硅阻流器产生的噪声。对于部分管路系统比较特殊的，可以咨询流量计制造商:其次，将压力调节阀和其他调节阀与超声波流量正时串联安装。请咨询制造商以评估由调节阀形成的噪声，并掌握流量计的噪声灵敏度。通常，如果将超声波流量计安装在调节器的下游，则为了减小其对流量计精度的影响，通常对上游直管段的要求更长，成本也更高。另外，如果调节阀噪声较大，则流量计会受到正常工作的影响，因此，在调节阀的下游不应安装超声波流量计。然后，在高流量，大压差的情況下，一些流量调压阀和控制阀会形成与超声频率范围相一致的噪声，而一些静音调压阀也将达到与超声频率范围相一致的工作频率。在这些因素的影响下，流量计无法正常运行。这种噪声的传播方向可以是上游或下游，因此即使流量计安装在调节阀的上游，也必须充分考虑噪声对流量计的计量性能的影响。在这种情况下，为了达到降低噪音的目的，通常选择的方法是处理噪音的传输通道，例如在调节阀和流量计之间安装弯头通或消声器以减少杂质。

超声波水表工作原理是什么？
超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步计算出水的流量的一种新式水表。超声波水表工作原理是什么？

一，超声波水表工作原理
超声波水表采取时差法对流量进行测量，即在测量通道（管段）的上游和下游分别安装一只超声波换能器用于超声波信号的互为发射和接收。
由于超声波信号与水流信号叠加，使声波在顺流和逆流时的传播速度不同，因此不同的换能器发射的超声波信号在水中的运行时间就不同，通过测量该时间的差值可计算出流体的流速，然后再换算成流量，从而实现流量的测量。
流量管的顶部有两个换能器，甲换能器向乙换能器发射一个超声波信号（顺流），同时乙换能器向甲换能器发射一个超声波信号（逆流），顺流和逆流的超声波信号在传输过程中形成一定的时间差，
在标定的管径截面积和标准测量管长度的情况下，通过积分仪上的计算芯片计算出表的流量。
三，超声波水表用途
1、工业过程计量与控制。
2、替代机械式流量计以提高计量可靠性。
3、替代各类紧搂高性能流量计。
近年来，随着国家“阶梯水价”和“一户一表”等节水政策的实施，智能水表市场需求也不断扩大，龙润仪表紧跟政策和市场的脉搏，紧跟通讯技术和互联网技术的发展，不断开发、改进数字远传网络水表，并帮助客户实施数据分析、托管等服务，为客户建设智慧水务提供了产品和技术支持、服务。

超声波流量计的介绍及优缺点
定义
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。
原理
根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、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。

超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，它是发展迅速的一类流量计之一。
优点
超声波流量计是一种非接触式仪表，它既可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。它的测量准确度很高，几乎不受被测介质的各种参数的干扰，尤其可以解决其它仪表不能的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
缺点
现今所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1%，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接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。
超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍，以保证振动的方向性。压电元件材料多采用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以合适的角度射入到流体中，需把元件放入声楔中，构成换能器整体(又称探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化，而且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。常用的声楔材料是有机玻璃，因为它透明，可以观察到声楔中压电元件的组装情况。另外，某些橡胶、塑料及胶木也可作声楔材料。