直接测量脉动流量的超声波流量计

　　在生产工艺过程中，有在主产品中注入某种少量体(如药液或某些液态化学产品)的工序。为了注这些液体，通常多采用各种方式的计量泵，例如:活塞泵、电磁隔膜泵等等。由于这些泵的工作特点，引起注入液体呈脉动状态流动，计量泵本身是一种精密的产品，但有时由于气体的吸人等原因，也有可能会发生排出量不完全相等的麻烦。因此，在无人值守的「况下，为了确保产品的质量、安全性、可靠性、卫生等方面原因，仅仅靠计量泵计算的值来确定液体的注人量，往往不全面。很早以前就想用流量计来进行实际测量/监视这一过程。为此，多数都采用把液体脉动减低平滑的储液缸，或者使用多级泵，但直接测量脉动流量尚无很满意的方法。

　　要直接测量脉动波形的流量，要求流量计至少必需具备下述的两个必要条件:

　　(1)流量计必须能够以满意的测量不确定度，连续地测量出被测流体从零流速到100%的最大流速的流速(量)的变化。

　　(2)流量计必须具有很密集的数据采集能力，以便能对快速周期变化的流量波形能够及时而正确地进行数据采集。

　　根据这两个条件对照现有种类的流量计得知，电磁式流量计的数据采集时间多数在100ms~200ms，在单位时间内对快速变化的脉动流的采集密度有些不足。涡街流量计、涡轮流量计、面积式流量计、容积式流量计等现有方式的流量计不做特殊改进时，在零点附近(低流速区域)响应过慢或者不响应。

　　本文介绍国外生产的一种超声波流量计，基本具备了上述的两个条件，供对有脉动流量测量要求时做选型参考。同时，在酸、碱、电解液等腐蚀性液体的测量和纯净水、去离子水、饮料、药液等要求卫生条件较高的液体测量中也能发挥出相当的优势。

　　1测量原理和技术特点

　　1.1测量原理

　　依据超声波在被测流体中传播速度(时间)差来测量流体流速(量)的超声波流量计早已存在而且相对普及了。本文介绍的这种超声波流量计同它们的测量原理是一样的，不同之处在于装有传感器的测量管的构造不同。大多数的超声波流量计是通过传感器测量流体通过的管道直径方向上的线平均流速的方法来测量流体的流速(量)。而这里要介绍的超声波流量计是通过传感器测量管道轴向方向上全断面流体平均流速的方法来实现测量流体流速(量)的测量如图1所示那样，由一如n字形的管道构成装有传感器的测量管段。在测量管段的两端，分别装有能够把超声波脉冲轮换发射和接收的压电晶体片A, B。压电晶体片的大小能全部复盖全测量管直径。