便携式超声波流量计使用探讨

　　超声波用于流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。20 世纪 70 年代随着电子技术的发展以及超声波流量计的独特优点，受到各地的普遍关注和欢迎。并在 90 年代得到迅速发展，近几年在各行业得到了广泛认可和应用。

　　近年来，由于电子技术的发展，电子元器件的成本大幅度下降，使得便携式超声波流量仪表的制造成本大大降低，便携式超声波流量计的使用在检测行业也开始普及起来。在实际使用和检测中，如何提高计量水平，保证计量器具能正确显示，正确现场安装( 尤其是换能器的安装) 和正确设置参数是最为关键的。

　　1 超声波流量计的工作原理

　　目前最为常用的超声波测量计有时差法超声波流量计和多谱勒式超声波流量计两种。而便携式超声波流量计多是时差法超声波流量计。便携式超声波流量计的原理: 时差法超声波流量计( Transit Time Ultrasonic Flowmeter) 工作原理如图 1 所示。该仪器是利用一对超声波换能器相向交替( 或同时) 收发超声波，通过测量超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量。测量原理见图 1。

　　2 超声波流量计的安装和参数设定

　　2.1 超声波流量计安装方法

　　便携式超声波流量计安装方法: 目前在现场检测通常采用三种安装方式: W 形、V 形( 亦称反射式) 、Z 形。根据不同的管径和流体特性来选择安装方式，通常 W 形适用于小管径( 10 mm ～100 mm) ，V 形适用于中管径( 20 mm ～ 300 mm) ，Z 形适用于大管径( 250 mm 以上) ，总之，为了提高测量的准确性和灵敏度，根据检测现场的实际情况，选择合适的安装方式，使得测量信号( 即差值) 与二次仪表相匹配。同时，换能器的定位场所也会对仪表的测量准确度造成影响，故应选择满足一定条件的场所安装换能器: 通常选择上游 10 倍管径、下游 5 倍管径以上直管段; 且上游30 倍管径内不能装泵、阀等扰动设备。

　　对于换能器的安装，一般采用“坐标法安装”，即先将管道外表面处理干净，涂上专用耦合剂，首先固定其中一个探头的位置，用纸带绕管道一周，量出周长做好记录，再根据仪表显示的安装距离，确定两探头在管道上的相对距离。

　　2.2 超声波流量计参数设置分析

　　安装完成后要注意检查信号强度和信号质量，时差，估测的流体声速，信号传输时间比等参数。笔者认为特别是信号强度和信号质量这两个参数，是关系到流量计能否稳定运行，准确测量的前提。信号强度是指接收到的，经过放大的超声波信号，一般用 3 位数来表示，“000”是指未检测到任何信号; “999”是指接收到的信号最大。尽管信号在500 ～999 之间流量计都能工作，但较强的信号强度就能得到好的测量结果，所以在使用中就应将传感器接收到的信号调到最大。