超声波流量计的原理及应用研究

        工控摘要：超声波流量计在实际的应用过程中，和其他类型的流量计相比有着很多优势，超声波流量计设备的成本较低，安装使用较为简单，而且在使用的过程中不会对测量的流体的运动状态产生影响，同时超声波流量计适用的范围也较广，可以测量较大流量和较大管径的流量变化。文章通过理论研究，对超声波流量计的工作原理进行了分析，并且研究了超声波流量计在实际中的应用中应注意的问题，和相应的正确的使用方法。为以后超声波流量计的发展奠定了基础。

理论实践表明，当超声波在流动的流体中传输时，超声波可以将流动流体的参数附加到超声波上，例如超声波的流速信息等。所以我们可以利用超声波的这种特性，通过接受到通过流体的超声波，然后加以研究分析，就可以得到相应的运载流体的流动速度，进而根据管的具体尺寸就可以计算出相应流体的流量。通常情况下，这种方式测量的是流体流动的体积流量。超声波流量计的主要组成部件有超声波发生器、流体流量显示系统、系统传输线路和相应的测量计算系统。在超声波的工作过程中，首先是超声波发生装置将其他形式的能量转换成超声波，然后生成的超声波将会通过运动的流体，通过流体后的超
声波将会由超声波的接受装置接收，接受到的超声波信号通过设计好的电子线路系统将其强化放大， zui后变成能够显示流体流量的电信号，这样就可以定量的显示流体的流量了。
1.超声波流量计原理分析
超声波流量计在测量时的工作原理主要有两种，一种是利用超声波在穿过流体的过程中，流体中细小颗粒或者气体将对超声波产生一定的反射作用，从而产生流体的多普勒效应，这种利用超声波通过流体后产生多普勒效应， 检测流体流量的流量计被称为多普勒流量计。
超声波流量计测量的另一种方法是利用了超声波在穿过流体后，由于流动的液体对超声波传播速度的影响，来测量流体流量的流量计被称为声波时差声波流量计。在多普勒流量计工作的过程中，超声波发生
装置产生的超声波放射到与管道内液体的微型颗粒，这些微型粒子可以反射超声波反射回来的粒子，通过收集这些粒子的多普勒频率就可以测出管道内流体的流量。而声波时差类型的多普勒超声波流量计，
则是通过分别计量出超声波在流体中沿着流体方向的和逆流方向的超声波的传播时间差，通过这个声波的时间差就可以测量出相应的管道内流体的流量。

超声波流量计在实际的工作过程中，靠的是流量计的硬件和软件来共同完成的，其中超声波流量计在操作的过程中需要的主要硬件有超声波流量计的工作电路、流量计的壳体、传输线路、计算机和超声波
发生和传感器等。
超声波流量计在应用的过程中，有着许多自有的优点，首先超声波流量计在使用的过程中安装和维护都比较容易，特别是对于管径较大的流体的流量的测量，在安装和维修时，可以节省大量的人工和时
间。超声波流量计的适用的管径范围比较广，而且对于那些管径较大的流体的测量，其他类型的流量计在实现起来是很相当困难的。而且对于大管径的流体流量的测量， 其他类型的流量计的成本是很高的。
超声波流量计在测量的过程中，对于流体的流动状态的影响是微乎其微的，它没有可以消耗能量的部件，不会使流体的能量降低。同时超声波流量计在使用时可以方便的融合到自动控制系统中，超声波流量的测量和显示工作可以通过电脑来实现显示和自动控制，简便、易于操作而且效率高。
2.超声波流量计的使用
超声波流量计虽然工作原理是相同的，但是从结构参数等方面来分的话，超声波流量计还是有很多种类的。在超声波流量计的使用过程中，信号传感器的安装方法和安装的位置，对于超声波流量计测量精度的影响是相当大的。首先为了能够保证超声波测量管道内的流体是平行流动的，所以一定要有一段的直管段，一般的情况下，在超声波流量的前方一般要有至少长于十倍管径的直管段，在超声波流量计的
后方，要一般有至少长于五倍管径的直管段。在安装的过程中，一定要有一个正确的安装位置。在安装超声波流量计时，其中传感器的方向要与直管的方向之间的夹角在45 度以内。而且在安装超声波流量计时要尽量避免安装在管道的接口以及有焊接的地方。其次，为了能够保证流量计的测量精度， 要定期使用高精度的流量计进行对比测量，然后计算超声波流量计误差，同时测量多组数据，分析计算结果算出相应的流量修正系数，不断的提高测量的度。zui后，对于安装使用了一段时间的流量计，要定期的检测超声波流量计是否松动，而且要定期的清洗流量计。

3.结束语
超声波流量计在使用中， 和其他许多流量计相比有着很多优势，超声波流量计设备的成本较低，安装使用较为简单，适用的管径范围也较大。超声波流量计在测量时的工作原理主要有两种，一种测量流
量的方法是利用多普勒效应，检测流体流量的多普勒流量计。另一种是利用了声波时差测量流量的声波时差流量计。超声波流量计在使用的过程中要有一个正确的安装位置和安装方式，而且要定期测量流量
计的精度，还有定期维护一次流量计。文章为以后超声波流量计的发展奠定了基础。