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超聲波流量計具有高精確度、無(wú)阻礙測量以及較低的總體擁有成本等優(yōu)點(diǎn)，正在快速發(fā)展成為流量測量領(lǐng)域，尤其是計量碳氫化合物的首選，并在石油和天然氣領(lǐng)域得到普及。超聲波流量計是一種使用十分方便的流量?jì)x表，特別是在大口徑管線(xiàn)上，便攜式超聲波流量計可以將探頭安裝在管道外表面，實(shí)現不斷流、不破壞原有管線(xiàn)測量流量，因此受到廣大用戶(hù)的歡迎。
1 超聲波流量計的工作原理及組成
超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息，因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據檢測的方式，可分為傳播速度差法（時(shí)差法、相位差法和頻差法）、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類(lèi)型的超聲波流量計。目前最常采用的測量方法主要有兩類(lèi)：時(shí)差法和多普勒效應法。
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線(xiàn)路及流量顯示和累積系統3部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉換為代表流量的電信號，供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算，這樣就實(shí)現了流量的檢測和顯示。
2 優(yōu)點(diǎn)
（1）外夾式超聲波流量計可以實(shí)現非接觸測流量，即使是插入式或內貼式超聲波流量計，其壓損也幾乎為零，其測流量的方便性與經(jīng)濟性是最佳的。（2）超聲波流量計水、氣、油各種介質(zhì)都可以測量，其應用的領(lǐng)域十分廣闊。（3）超聲波流量計的制造成本幾乎和口徑無(wú)關(guān)，在大口徑流量計量場(chǎng)合有著(zhù)價(jià)格合理、安裝使用方便的綜合競爭優(yōu)勢。（4）便攜式超聲波流量計可以實(shí)現一臺流量計在各種管徑、各種材質(zhì)的管線(xiàn)上測流量，是作為標準表進(jìn)行在線(xiàn)校準、比對或期間核查的首選流量計類(lèi)型。（5）超聲波流量計具有其測流原理基于長(cháng)度與時(shí)間兩個(gè)基本物理量的溯源方便性，可以預見(jiàn)它必將超越其他原理的流量計成為流量標準甚至是流量基準的載體。（6）超聲波流量計運行能耗極小，可方便地實(shí)現長(cháng)年電池供電，加之先進(jìn)的智能化主機可方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)通信，其應用前景更加廣闊。
3 缺點(diǎn)
超聲波流量計目前所存在的缺點(diǎn)主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數據不全。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計的測量線(xiàn)路比一般流量計復雜。這是因為，一般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m／s左右，被測流體流速（流量）變化帶給聲速的變化量最大也是10-3數量級。若要求測量流速的準確度為±1%，則對聲速的測量準確度需為10-5～10-6數量級，因此必須有完善的測量線(xiàn)路才能實(shí)現，這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實(shí)際應用的原因。 |
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