超声波流量计的组成及原理

超声波流量计在工业上具有广泛应用，具有适合大口径测量、安装维修方便、通用性好等诸多优点。文章介绍了超声波流量计硬件组成，分析了超声波流量计的工作原理和传感器的几种安装方式，阐述了超声波流量计在选型、安装、调试过程中的注意事项。

在工业生产过程控制中，流量是一项重要的基础数据。流量测量通过流量计实现，根据测量原理，流量计可分为质量流量计、节流式流量计、容积式流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计等类别。其中，在测量大口径管线介质流量时，超声波流量计的应用最为广泛。在中国石油锦州石化公司，新水、循环水流量大多使用超声波流量计进行测量。这种流量计安装维修方便、通用性强，在生产数据统计、节能降耗管理中具有广泛应用。

1.超声波流量计的工作原理

1.1硬件组成

通常超声波流量计的测量系统由传感器(换能器)和变送器(流量显示累积系统)2部分组成。传感器为铸铁酸铅压电元件，利用压电效应，通过传感器发射并接收声波。介质流动时，对声波产生影响，通过检测产生的影响情况，计算出流量大小。按照传感器的安装方式，常见的超声波流量计可分为插入式、外夹式和便携式3种类型。插入式超声流量计采用陶瓷传感器，使用专用钻孔装置进行不停产安装，一般为单声道测量。外夹式超声流量计采用专用耦合剂安装，安装时不损坏管路，能够完成固定和移动测量。便携式超声波流量计便携使用，内置可充电锂电池，配接磁性传感器，适合移动测量，常用来进行流量标定。

1.2测量基本原理

超声波流量计的传感器有2只，在工作时，2只传感器互相发射、接收超声波信号。通过数字处理技术以及时差探测法，测量出流体流速对超声波信号传输时间产生的影响，如图1所示。