超声波流量测量技术浅谈涂福泉，李贺，曾庆兵，胡良智（武汉科技大学冶金装备与控制教育部重点实验室，武汉430081）摘要：简述了超声波流量计的工作原理，对于不同类型的超声波测量计的应用场合和应该注意的一些问题作了简单介绍，对国内外的发展现状进行了分析，最后对于超声波流量计发展进行了展望。关键词：流最测量；超声波；原理；趋势中图分类号：TH814TrendsofultrasonictechnologyinflowmeasurementTUFuquan,LIHe,ZENGQingbing,HULiangzhi（KeyLaboratoryofMetallurgicalEquipmentandControl,MinistryofEducation,WuhanUniversityofScienceandTechnology,WuHan430081）Abstract:Inthispaperweintroducetheprinciplesofultrasonicflowmeter,theapplicationsofdifferenttypesofultrasonicflowmeterandsomequestionsatinstallationtime,thenanalysestheresearchconditionofultrasonicflowmeterinchinaandothercountries・Finally,somepossibledevelopmenttrendsandtheprospectsoftheultrasonicflowmeterarealsorelated.Keywords:FlowMeasurement;ultrasonicwave;flow;tendency0引言超声波流量计与传统的接触式检测方法相比具有安装维护方便，使川简便,不改变液体状态，不产生附加阻力不影响生产等优点⑴61。超声波流量计的发展是随着其他技术不断发展而发展的，虽然在早期的时候超声波流量计的丿京理已经被提出，但是由于受到电了技术的限制，用于实际较少，随看现代技术的发展，超声波流量计的市场占冇率越来越多。超声波流量计可以避免大管径、大流量测量困难的问题，同时节约制造和运输成本。可以采用汕•接触式测量避免强酸或者强辐射件介质对于测量仪表的损坏⑺。超声波流量计的优势是其他传统流量计不可比拟的。1超声波测流速原理超声波流量计山超声波换能器、电子线路及流•量显示和累积系统三部分组成。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计18-9］。传播速度差法根据被测物理量的不同可以分为时差法，相位差法，频差法。时差法测量超声脉冲顺流和逆流传播的时间差来计算流体的流速,根据换能器女装方式不同，所釆用公式也不同。£J插入式方法如图1所示，采川的公式为弘’，“Z”字型安装方式图2所示采用IC2-®tsin〈c的计算公式为2Jtan®式中®是由折射率公式sin®c,“V”字型安装方法㈣如作者简介：涂福泉，（1970-）,男，湖北武汉人，副教授，博士，主要从事液压技术，机电一体化方而的科研和教学工作。E-mail:tufuquan2010@163.com{Cl-®t图3所示，所采用的计算公式为2dtan(2。4045TRBTRA相位差法利用的是时差法中超声波的相位差与时间差的关系，即®n=2-]f®t测量相位{=养从而得到流速，采取图1安装方式所采用的公式为0频芜法频并法是测暈超声波在顺流打逆流方向的传播频率差来求算流量的，在图女装方式卜•其计算公式为在图2女装方式下其计算公式为d⑨sin0图1插入式换能器测量方法示意图小|。Fig.1Diagramofinserttypetransducerformeasuring图2Z字型安装方法［⑵。Fig.2Z-shapedinstallationmethod图3V字型安装方式［⑶Fig.3V-shapedinstallationmethod多普勒法是根据多普勒频移打流速成正比，测得液体中的間体颗粒或者气泡反射冋波应川多普勒效应进行流速测量已经有连续波、脉冲波、M系列调制波等方法，但基本上都处于研究阶段。现在使用的只是连续法中的零交义法方式，信号检测方式主要有混频方式和直接耦合方式两种。2应用和安装方法按照其安装方式，超声波流星计可分为固定式、手持式、便携式。固定式又可以分为许多类别，比如壁挂式、盘装式。壁挂式乂根据场合可分为标准型和防爆型等，标准型重量比较轻，防爆型巫量比较巫，比如我们参照北京可乐普髙新技术有限公司的固定式超声波流量计，壁挂式标准型的重量为2kg,而壁挂式防爆型的重量为7kg,固定盘装式2kg,便携式重量最轻已达到0.5kgo现在大部分超声波流量计具有数据存储功能，存储时间比较长，能存储5年的累计流量。（1）固定式超声波流量计可以测量流体是水、海水、油、浆液Z类的均匀液体，导电或非导电，有腐蚀性或无腐蚀性液体均可测量...