超聲波流量計具有高度、*測量以及較低的總體擁有成本等優點，正在快速發展成為流量測量領域，尤其是計量碳氫化合物的，并在石油和天然氣領域得到普及。超聲波流量計是一種使用十分方便的流量儀表，特別是在大口徑管線上，便攜式超聲波流量計可以將探頭安裝在管道外表面，實現不斷流、不破壞原有管線測量流量，因此受到廣大用戶的歡迎。

      1 超聲波流量計的工作原理及組成

      超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息，因此通過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、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。目前zui常采用的測量方法主要有兩類：時差法和多普勒效應法。

      超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統3部分組成。超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經電子線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行顯示和積算，這樣就實現了流量的檢測和顯示。

      2 優點

      （1）外夾式超聲波流量計可以實現非接觸測流量，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濟性是*的。（2）超聲波流量計水、氣、油各種介質都可以測量，其應用的領域十分廣闊。（3）超聲波流量計的制造成本幾乎和口徑無關，在大口徑流量計量場合有著價格合理、安裝使用方便的綜合競爭優勢。（4）便攜式超聲波流量計可以實現一臺流量計在各種管徑、各種材質的管線上測流量，是作為標準表進行在線校準、比對或期間核查的流量計類型。（5）超聲波流量計具有其測流原理基于長度與時間兩個基本物理量的溯源方便性，可以預見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，可方便地實現長年電池供電，加之*的智能化主機可方便地進行網絡無線通信，其應用前景更加廣闊。

      3 缺點

      超聲波流量計目前所存在的缺點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路比一般流量計復雜。這是因為，一般工業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zui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路才能實現，這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術迅速發展的前題下才能得到實際應用的原因。

      4 超聲波流量計的選型應用

      4.1 根據原理不同造型

      4.1.1 多普勒式超聲波流量計的選型

      多普勒法超聲波流量計依靠水中雜質的反射來測量水的流速，因此適用于雜質含量較多的臟水和漿體，如城市污水、污泥、工廠排放液、雜質含量穩定的工廠過程液等，而且可以測量連續混入氣泡的液體。但是根據測量原理，被測介質中必須含有一定數量的散射體（顆粒或氣泡），否則儀表就不能正常工作。

      4.1.2 時差式超聲波流量計的選型

      目前生產zui多、應用范圍zui廣泛的是時差式超聲波流量計。它主要用來測量潔凈的流體流量，在自來水公司和工業用水及江河水、回用水領域得到廣泛應用。時差式超聲波流量計此外可以測量雜質含量不高（雜質含量＜10g/L，粒徑＜1mm）的均勻流體，如污水等介質的流量，但不能測量含有影響超聲波傳播的連續混入氣泡或體積較大固體物的液體。在這種情況下應用，應在換能器的上游進行消氣、沉淀或過濾。在懸浮顆粒含量過多或因管道條件致使超聲信號嚴重衰減而不能測量時，有時可以試降低換能器頻率，予以解決。而且精度可達±1%。實際應用表明，選用時差式超聲波流量計，對相應流體的測量都可以達到滿意的效果。

      4.2 根據現場工況安裝方式選型

      4.2.1 便攜式超聲波流量計

      便攜式超聲波流量計具有很大的機動性，適用于臨時性測量，主要用于校對管道上已安裝其他流量儀表的運行狀態，進行一個區域內的流體平衡測試，檢查管道的當時流量情況等。如果不做固定安裝，而用于這些用途時，選用便攜式超聲波流量計既方便又經濟。便攜式超聲波流量計既可以使用現場的交流電源，也備有內置充電電池，可以連續工作5～10h，大大方便了不同場合臨時性流量測量的需要。便攜式超聲波流量計只是為了現場查看當時流量和短時間內的累計流量，故一般無輸出信號功能，但為了方便測量不同管道流量，它具有豐富的貯存功能，可以同時存貯數十條不同管道的參數，供隨時調出使用。

      4.2.2 固定式超聲波流量計

      固定式超聲波流量計用于安裝在某一固定位置，對某一特定管道內流體的流量進行長期不間斷的計量；固定式超聲波流量計要求長期連續運行，所以要使用220V交流電源，固定式超聲波流量計，通常都有4～20mA信號輸出等功能，供遠傳顯示使用，但其內部只能存貯一條管道的參數。

      4.2.3 管段式超聲波流量計

      精度zui高，可達到±0.5%，而且不受管道材質、襯里的限制，適用于流量測量精度要求高的場合。但隨著管徑的增大，成本也會隨增加，通常情況下，選用中小口徑的管段式超聲波流量計，較為經濟。

      5 常見故障原因與處理方法（表1）

      6 超聲波流量計安裝步驟

      （1）觀察安裝現場管道是否滿足直管段*D后5D以及離泵30D的距離（D為管道內直徑）。（2）確認管道內流體介質以及是否滿管。（3）確認管道材質以及壁厚。（4）前三步驟完成后可確認使用何種傳感器安裝。（5）傳感器選擇完畢后，開始向表體輸入參數以確定安裝距離。（6）測量出安裝距離。

      外夾可選安裝傳感器大概距離，然后不斷調試活動傳感器以達到信號和傳輸比的匹配。

      插入使用工具測量管道上安裝點距離，這個距離很重要，它直接影響表的實際測量精度，所以進行多次測量以求較高精度。然后，開孔→安裝傳感器→調試信號→做防水→歸整好信號電纜→清理現場線頭等廢棄物。

      7 結束語

       超聲波流量計是一種的流量測量儀表，它給測量流量帶來的方便性和經濟性是別的流量計*的。因此，應按照超聲波流量計使用條件和使用環境的要求正確安裝使用，準確設置管道參數，定期對超聲波流量計進行檢定或校準，這樣才能保證超聲波流量計的準確測量以及延長它的使用壽命。