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超聲波流量計(jì)具有高精確度、無(wú)阻礙測(cè)量以及較低的總體擁有成本等優(yōu)點(diǎn)，正在快速發(fā)展成為流量測(cè)量領(lǐng)域，尤其是計(jì)量碳?xì)浠衔锏氖走x，并在石油和天然氣領(lǐng)域得到普及。超聲波流量計(jì)是一種使用十分方便的流量?jī)x表，特別是在大口徑管線上，便攜式超聲波流量計(jì)可以將探頭安裝在管道外表面，實(shí)現(xiàn)不斷流、不破壞原有管線測(cè)量流量，因此受到廣大用戶的歡迎。
1 超聲波流量計(jì)的工作原理及組成
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（時(shí)差法、相位差法和頻差法）、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計(jì)。目前最常采用的測(cè)量方法主要有兩類：時(shí)差法和多普勒效應(yīng)法。
超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)3部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)，供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算，這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示。
2 優(yōu)點(diǎn)
（1）外夾式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)流量，即使是插入式或內(nèi)貼式超聲波流量計(jì)，其壓損也幾乎為零，其測(cè)流量的方便性與經(jīng)濟(jì)性是最佳的。（2）超聲波流量計(jì)水、氣、油各種介質(zhì)都可以測(cè)量，其應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣闊。（3）超聲波流量計(jì)的制造成本幾乎和口徑無(wú)關(guān)，在大口徑流量計(jì)量場(chǎng)合有著價(jià)格合理、安裝使用方便的綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。（4）便攜式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)流量計(jì)在各種管徑、各種材質(zhì)的管線上測(cè)流量，是作為標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行在線校準(zhǔn)、比對(duì)或期間核查的首選流量計(jì)類型。（5）超聲波流量計(jì)具有其測(cè)流原理基于長(zhǎng)度與時(shí)間兩個(gè)基本物理量的溯源方便性，可以預(yù)見(jiàn)它必將超越其他原理的流量計(jì)成為流量標(biāo)準(zhǔn)甚至是流量基準(zhǔn)的載體。（6）超聲波流量計(jì)運(yùn)行能耗極小，可方便地實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)年電池供電，加之先進(jìn)的智能化主機(jī)可方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信，其應(yīng)用前景更加廣闊。
3 缺點(diǎn)
超聲波流量計(jì)目前所存在的缺點(diǎn)主要是可測(cè)流體的溫度范圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國(guó)只能用于測(cè)量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計(jì)的測(cè)量線路比一般流量計(jì)復(fù)雜。這是因?yàn)�，一般工業(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m／s左右，被測(cè)流體流速（流量）變化帶給聲速的變化量最大也是10-3數(shù)量級(jí)。若要求測(cè)量流速的準(zhǔn)確度為±1%，則對(duì)聲速的測(cè)量準(zhǔn)確度需為10-5～10-6數(shù)量級(jí)，因此必須有完善的測(cè)量線路才能實(shí)現(xiàn)，這也正是超聲波流量計(jì)只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實(shí)際應(yīng)用的原因。 |
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