超声波流量计的实用测量技术

　　1超声波流t计测量原理

　　超声波流量测量技术主要用于液体和气体流量的测量，尤以液体流量测量技术较成熟地应用于工业测量环境，而超声气体流量测量技术正在为很多生产厂家和科研机构进行技术开发并逐渐投人工业生产环境的试验和使用。本文主要讨论超声波流量计的液体流量测量技术。

　　超声波流量计由超声波传感器和转换器两部分组成。测量时，将超声波传感器安装于被测管路上，按安装位置分上游传感器和下游传感器。上游传感器是液体在流动方向上首先通过的传感器，而后通过的传感器称作下游传感器。转换器用于对测量的控制、计算、显示、输出等。如图1所示。

　　对于超声波液体流量测量，可以采用速度差法、相位差法和频率差法。目前，国家对速度差法超声波流量计给出了标准(CJ/T3063一1997)和检定规程(JJG0002一94)，本文主要讨论速度差法超声流量计的工程实用测量技术问题，见图2所示。

　　图2中，上游传感器A到下游传感器B的距离为51二D/c058。(其中D为被测管路内径)，流体流速，在声传播方向的分量为。·sino。我们假定由A到B为正程，传播时间为tl，由B到A为逆程，传播时间为tZ，则:

　　其中。为声在液体中的传播速度。一般超声波流量计使用的超声频率在1MHz左右。由式(1)、(2)可得出

　　式(3)为速度差法超声波流量计的测量基本数学模型。因此，求得t:和t;即可得出液体流速:。

　　在实际测量中，传感器有多种安装方法。图2所示为Z方式安装，传播声程为S,，也叫单声程测量方法。图3为V方式安装方法，传播声程为S,+Sz，也叫双声程测量方法。

　　Z方式测量方法的优点是测量灵敏度高，容易测量稳定，抗干扰能力强，由于测量声程短，对于小口径管路(小于DN50mm)测量准确度较差。V方式测量方法声程长，由于有一次声反射，而造成信号灵敏度不高，所以V方式更适于小口径管路的准确测量，一般来说，只要灵敏度足够，用V方式测量较好。

　　由于速度差法超声流量计反映传播线上的流速平均值，因此，欲更准确地测量流量，必须考虑管道截面上流速分布对流量测量的影响。目前，可采用多声

　　道超声流量计来解决这样的问题，如双声道(两组传感器)和4声道(四组传感器)超声流量计，如图4和图5所示。

　　2超声波流量计在工业测t中的几种方法

　　在实际的工业测量中，大家最关心的是超声波流量计的稳定性、准确度和可靠性。围绕这样的问题，我国超声流量计研究人员和实际使用者作了多年的努力，有三种测量方式可供选择，以满足各种测量环境对超声波流量计的测量要求和扩展超声波流量计的使用范围。