超声波流量计

工作原理

基本原理为，利用超声波信号被运动中的悬浮颗粒或气泡（不连续）反射时，产生的频率偏移（多普勒效应）完成测量。这种测量技术利用了声波在流动液体中传播时，被不连续的介质反射而改变频率的这一物理现象。将超声发射到充满流动液体的管道中，经液体中的不连续介质反射后，超声波的频率会稍稍发生变化，且该频率与液体的流速成正比。现有技术要求液体中悬浮颗粒、气泡的直径至少为百万分之一百（ppm）的100微米或更大。

如何选择合适的超声波流量计？

在选择超声波流量计或多普勒流量计前，需要考虑以下几大关键问题：

• 液体中是否存在直径为百万分之一百（ppm）的100微米的颗粒？
• 是否需要手持式或连续性过程监视器？
• 是否需要模拟量输出？
• 流量计适用的最低流速和最高流速是多少？
• 最低和最高的过程温度是多少?
• 最小和最大过程压力是多少?
• 管道尺寸是多少？
• 管道是否始终充满液体？

设计变化

钳式超声波流量计既有单传感器类型，也提供双传感器类型。在单传感器类型中，发射晶体与接收晶体均封装于同一个传感器中，然后固定在管道表面的单一位置上。耦合化合物通过超声手段将传感器与管道相连。对于双传感器类型，发射晶体设于一个传感器，而接收晶体则设于另一个传感器。钳式多普勒流量计会受到管壁本身以及传感器和管壁之间的空隙的干扰。如果管壁为不锈钢材料，当发射信号的传播距离足够远，那么回波信号的频移便会干扰到读数。而且对于铜制、混凝土内衬、塑料内衬和玻璃纤维加固管道，本身便具有不连续的声学属性。这些不连续属性足以彻底散射传播信号或衰减回波信号。这将大大降低流量计的准确度（低至仅有±20%），在大多数情况下，如果存在管道内衬，钳式流量计将无法正常工作。

常见工业应用

超声波流量计最常用于石油和天然气行业。还用于化工、制药、食品饮料、金属、矿业、制浆和废水行业。