超声波流量计的工作原理及其优缺点的详细说明

1、超声波流量计工作原理

超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统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，超声波通过在流体中传播传输到接收收器，接收器接收到的超声波信号可以检测出流体的流速，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算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振动。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。

超声波流量计按测量原理分类有: 传播速度差法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法等等。由于传播速度差法克服了声波随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。传播速度差法又分为:Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。 

按安装方式分类有:外夹式、插入式、管段式、便携式。便携式超声波流量计主要用于对已安装的其他流量计进行校对。 

2、超声波流量计优点

（1）超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装。 

（2）可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。 

（3）超声波流量计的测量范围宽，测量口径范围从2cm～6.5m。

（4）超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。 

（5）超声波流量计测量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。 

（6）插入式和外夹式超声流量计可不停产安装和维护，无需切断工艺管道。 

（7）成本相对较低。 

3、超声波流量计缺点

（1）超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。 

（2）抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。 

（3）直管段要求严格，为前10D，后5D，离泵30D的距离(D为管道内直径)。否则离散性差，测量精度差。 

（4）安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。 

（5）测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示。 

（6）可靠性、精度等级不高(一般为1.5～2.5级左右) ，重复性差。超声波流量计是通过测量流体速度再乘以管道内截面积来确定流量。而该流量计无法直接测量内径和管道圆度，只能根据外径、壁厚按标准圆估算截面积，由此带来的不确定性已超过1%，因此精度受到限制。 

（7）使用寿命短(一般精度只能保证2年)。 

（8）超声波流量计的准确度比电磁流量计的准确度低( 超声波流量计一般为1%，而电磁流量计一般为0.5%)。 

（9）影响超声波流量计准确度的不确定因素较多( 如直管段是否足够、管道里水的流态、管壁积垢、气泡、温度变化、噪声、人为因素等) 。 

（10）超声波流量计对管道的要求非常严格，不能有异响，否则会影响测量误差很大。

编辑：fqj