外夹式超声波流量计在工业现场的测试应用

　　众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，如造价提高、能损加大、安装不便等。超声波流量计可避免上述问题，可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，被认为是较好的大管径流量测量仪表。

　　1超声波流量计原理

　　人耳能够感知的声音频率范围是 20 Hz～20 kHz，即声波，小于 20 Hz时称为次声波，大于 20 kHz时称为超声波。超声波流量计使用频率范围一般液体为 1 MHz～10 MHz，气体为 50 kHz～500 kHz，可测介质包括水、柴油、空气、氢气等等。

　　1.1 超声波流量计的测量原理

　　超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理是：测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量。多普勒法的基本原理则是：应用声中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。最典型的超声波流量计原理为时差法。

　　1.2 时差法测量原理

　　时差法测量流体流量的原理如图 1 所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点，测量它的顺流传播时间 tdn和逆流传播时间 tup的差值，从而计算流体流动的速度和流量。

　　设静止流体中声速为 c，流体流动速度为 V，把一组换能器与管渠轴线安装成 θ 角，换能器的距离为 P，则有逆、顺流方向传输时间分别为：

　　2外夹式超声波流量计

　　实际使用中外夹式超声波流量计接法有 Z法、V法、N法、W 法等，以常用的 V 法为例介绍外加超声波流量计，如图 2 所示，外夹式超声波流量计原理是Snall定律即。

　　外夹式超声流量波计的使用应注意确保足够长的前后直管段，以保障流体速度分布的稳定，水平安装确保精度，因为现场管路上部和下部往往夹杂有气泡与沉淀。

　　3外夹式与管道式超声波流量计差别和解决办法

　　(1)现场安装误差影响，如两探头间距、两探头角度。需要按照说明正确安装。

　　(2)管道参数影响，如管径、壁厚、管材、涂层。需要实测。

　　(3)夹具影响，如松动、位移、尺寸不匹配。需要选用适合的夹具。

　　(4)耦合剂影响，如温度、环境、气候。需要使用高温耦合剂(200℃)、导波器或固态耦合片。

　　(5)声道影响，如只有过直径声道、角度小。需要夹装管道标定。