7.6 超声流量计7.6.1 工作原理及组成7.6.2 选用与安装考虑要点7.6.1 工作原理及组成通过检测流体流动时对超声束（或超
声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表。超声流量计的特点：可作非接触测量；无流动阻挠测量，无额外压力损失；适用于大型圆形管道和矩形管
道；多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体；超声流量计可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充
。讨论用于测量封闭管道液体流量的超声流量计。封闭管道用超声流量计分类 传播时间法；多普勒效应法；波束偏移法；相关法；噪声法 1.
传播时间法声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体
流速的关系求取流速，称之传播时间法。按测量具体参数分类：时差法、相位差法频差法。 传播时间法原理 （1）流速方程式 超声波逆流从换
能器1送到换能器2的传播速度c被流体流速Vm所减慢，反之，超声波顺流从换能器2传送到换能器1的传播速度则被流体流速加快， 上面两式
相减并变换可得 式中， L——超声波在换能器之间传播路径的长度（m）； x——传播路径的轴向分量（m）； t
12——从换能器1到换能器2的传播时间（s）； t21——从换能器2到换能器1的传播时间（s）； c——超声波
在静止流体中的传播速度（m/s）； Vm——流体通过换能器1、2之间声道上平均流速（m/s）（2） 流量方程式测量和计算的
流速是声道上的线平均流速，计算流量所需是流通横截面的面平均流速，二者的数值是不同的，差异取决于流速分布状况 因此，必须用一定的方法
对流速分布进行补偿。对于夹装式换能器仪表，还必须对折射角受温度变化进行补偿，才能精确的测得流量。 体积流量qv为：式中，K ——流
速分布修正系数， K=Vm/V DN ——管道内径。K是单声道通过管道中心的流速（分布）修正系数。管道雷诺数Re
D变化K值将变化，仪表范围度为10时，K值变化约为1％；范围度为100时，K值约变化2％。流动从层流转变为紊流时，K值要变化约30
％。所以要精确测量时，必须对K值进行动态补偿。2. 多普勒（效应）法 多普勒（效应）法是利用在静止（固定）点检测从移动源发射声波
多产生多普勒频移现象。多普勒法超声波流量计原理图 （1）流速方程式 超声换能器A向流体发出频率为fA的超声波，经照射域内液体中散
射体，散射的超声波产生多普勒频移fd，接收换能器B收到频率为fB的超声波，其值为：多普勒频移fd正比于散射体流动速度：（2）流量方
程式流量方程式形式上与式（7.6.4）相同 Kd是散射体的“照射域”在管中心附近的系数；其值不适用于在大管径或含较多散射体达不到管
中心附近就获得散射波的系数。（3）液体温度影响的修正 流体声速c是温度的函数，液温变化会引起误差。固体的声速温度变化影响比液体小一
个数量级，即流体声速c用声楔的声速c0取代，以减小用液体声速时的影响。 声楔的射角 cosθ=sinφ,sinφ/c＝sinφ0
/c0 （4）散射体的影响 多普勒频移信号来自速度参差不一的散射体，而所测得各散射体速度和载体液体平均流速间的关系也有差别。其他参
量如散射体粒度大小组合与流动时分布状况，散射体流速非轴向分量，声波被散射体衰减程度等均影响频移信号。3. 组成组成：超声换能器（超
声流量传感器 ）＋转换器转换器在结构上分：固定盘装式和便携式 7.6 超声流量计7.6.1 工作原理及组成7.6.2 选用与
安装考虑要点7.6.2 选用与安装考虑要点1. 测量原理的选择2. 安装注意事项1. 测量原理的选择选择测量原理是
传播时间法还是多普勒法，主要判断要素：液体洁净程度或杂质含量，测量精度要求。基本适用条件如表7.6.1所示。对于外夹装式仪表还要考
虑管壁材料和厚度、锈蚀状况、衬里材料和厚度；对于现场安装换能器式仪表要考虑换能器类型；对于大管径传播时间法仪表要考虑声道数。表7.
6.1测量原理基本适用条件 2. 安装注意事项（1）流量传感器（即带测量管段的插入式换能器总成）的安装 ①安装本类流量传感器
时管网必须停流，测量点管道必须截断后接入流量传感器。 ②连接流量传感器的管道内径必须与流量传感器相同，其差别应在±1％以内。③流量
传感器上的传感器尽可能在与水平直径成45度的范围内，避免在垂直直径位置附近安装。否则在测量液体时换能器声波表面易受气体或颗粒影响，
在测量气体时受液滴或颗粒影响。④测量液体时安装位置必须充满液体。⑤上下游应有必要的直管段。水平管换能器安装位置（2）外夹装式换能器
的安装①剥净安装段内保温层和保护层，并把换能器按装处的壁面打磨干净。避免局部凹陷，凸出物修平，漆锈层磨净。②对于垂直设置的管道，若
为单声道传播时间法仪表，换能器的安装位置应尽可能在上游弯管的弯轴平面内，以获得弯管流场畸变后较接近的平均值。单声道换能器垂直管道安
装位置③换能器安装处和管壁反射处必须避开接口和焊缝 避开接口和焊缝示意图 ④换能器安装处的管道衬里和垢层不能太厚。衬里、锈层与管壁
间不能有间隙。对于锈蚀严重的管道 ，可震击管壁震掉锈层，保证声波正常传播。但须防止击出凹坑。⑤换能器工作面与管壁之间保持有足够的耦合剂，不能有空气和固体颗粒，以保证耦合良好。⑥夹装式换能器安装有对称安装和同侧安装两种方法。End the 7.6 |
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