1、超声流量计
应用物理082
王宏伟 108102036
超声波流量计具有高精确度、无阻碍测量以及低成本等优点，正在快速发展成为流量测量领域的首选。超声波流量计是一种使用十分方便的流量仪表，特别是在大口径管线上，便捷式超声波流量计可以将探头安装在管道外表面，实现不断流、不破坏原有管线流量测量，还可以广泛应用于工业中超声清洗、超声波焊接、超声波加工（超声钻孔、切削、研磨、抛光，超声波金属拉管、拉丝、轧制等）、超声波处理（搪锡、凝聚、
2、淬火、超声波电镀、净化水质等）、超声波治疗和超声波检测（超声波测厚、检漏，探伤、成像等）等。因此受到广大用户的欢迎。
1 超声流量计的工作原理及组成
超声波在流动的流体中传播时就在上流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据监测的方式，可分为时差法、速差法、频差法、多普勒法、相关法等不同类型的超声波流量计。本文介绍的超声水表采用的就是速差法。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累计系统3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
3、算仪表进行显示和积算，这样就实现了流量的监测和显示。
2 测定方法
2.1传送时间差法
它采用两个声波发送器 (SA和SB)和两个声波接收器
（RA和RB）。同一声源的两组声波在SA与RA之间和SB与RB之间分别传送。它们沿着管道安装的位置与管道成θ角(一般θ=45°)（图1）。由于向下游传送的声波被流体加速，而向上游传送的声波被延迟，它们之间的时间差与流速成正比。也可以发送正弦信号测量两组声波之间的相移或发送频率信号测量频率差来实现流速的测量。
2.2声波束偏转法
它的发送器沿垂直于管道的轴线发送一束声波，由于流体流动的作用，声波束向下游偏移一段距离。偏移距离与流速成正比。
4、2.3多普勒频移法
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。图2中被测流体的区域位于发射波束与接收到的散射波束的交叉之处。要求波束很窄，使两波束的夹角θ不致受到波束宽度影响。也可只采用一个变换器既作为发送器又作为接收器，这种方式称为单通道式。在单通道多普勒血液流量计中，发送器间隔地发送声脉冲信号，在两个声脉冲间隔的时间中，接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声脉冲信号。采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号,通过比较后得到多普勒频移,它与血液流速成正比。在已知血管横
5、截面时可得到血液流量。
3超声波流量计的优缺点
3.1优点:
(1)可做非接触式测量。夹装式超声波流量计无需停流截管安装，只要在管道外部安装换能器即可，为流动阻挠测量，无额外压力损失，
(2)对介质几乎无要求。只要能传播声波的流体皆可用超声波流量计测量流量，因而适用于多种流体，
(3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。
3.2缺点：
(1)传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;
(2)多普勒法测量精度不高。
超声波流量计是一种优秀的流量测量仪表，它给流量测量带来的方便性和经济性是别的流量计无法比拟的。虽然超声波流量计比其他的流量计好，但是想要得到更精确的测量，就要选择适合的正确的测定方法，忧缺结合，这样才能减少误差，提高准确度，得到理想的实验数据，在实践中才会测得更加的准确，才会有更广阔的市场前景
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