2025年超声波流量计工作原理.pdfVIP

非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

超声波流量计工作原理

根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播

速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波

束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。

其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜

但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。

由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理

都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流

体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法

克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被

广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：

Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。波束偏移法是

利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移

来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．

多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中

散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含

悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。

相关法是使用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准

确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

而测量准确度高，适用范围广。但相关器价格贵，线路比较庞

大。在微处理机普及应用后，这个缺点能够克制。

噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流

体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。其方

法简单，设备价格便宜，但准确度低。

以上几种举措各有特点，应根据被测流体性质．流速分布

情形、管路装置地点以及对测量准确度的请求等因素进行挑选。

一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采

用频差法及时差法。只要在管径很大时才采用直接时差法。对

调能器装置举措的挑选原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，

选用Z法；当流动方向与管铀不屈行或管路装置地点使换能

器装置距离受到限制时，采用V法或X法。当流场分布不均

匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四

声道)来克制流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测

量两相流，可避免常规仪表由悬浮粒或气泡酿成的堵塞、磨损、

附着而不能运行的弊病，因而得以疾速发展。随着工业的发展

及节能工作的开展，煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料

的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能举措的发展，都为多

普勒超声波流量计应用开辟广阔前景。

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

二、构成：超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流

量显示和累积系统三部分组成。超声波流量计的电子线路包括

发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流

量值用数字量或模拟量显示。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，接收器接收到的超声

波信号，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

其产生超声波振劝。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