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超声波流量计的原理及应用
作者：计林佑来源：《科学导报科学工程与电力》2019年第06期
【摘要】超声波流量计是一种被广泛应用的非接触式流量测量装置，因其可以使用外夹式安装，属于无阻碍流量计，在大口径流量测量方面及其方便，是用于解决流量测量困难问题的一类流量计。它适用于测量多种管径及多种介质，尤其是在测量具有腐蚀性和放射性，及易燃易爆介质方面跟其他流量测量装置相比有着极大的优势。超声波流量计安装使用和维护都非常方便，且测量准确度很高，这使得超声波流量计成为发展迅速的一类流量计之一。本文对超声波流量计的测量原理及安装使用注意事项进行了详细介绍。
【关键词】流量测量；超声波流量计
0引言
超声波流量计在石油、电力、冶金、化工、给排水等领域应用非常广泛，是最近十几年开始应用的一种非接触式流量测量仪表，其配套使用的传感器是利用超声波的特性开发研制的专用传感器，适用于管道上不方便安装节流式传统流量计，以及大管径流量的测量。超声波流量计通过采用先进的多脉冲技术和数字化处理技术以及纠错技术，使之与传统流量计如孔板、喷嘴等节流测量装置相比具有优势，属于无阻力流量计，具有运行稳定、安装简单、维护量小等优点。
1超声波流量计原理及特点
（一）测量原理
（1）速度差法
超声波流量计通常使用计算速度差的方法测出流体的流速，再根据提前设置的参数换算成流量。超声波流量计由一对探头和一个二次仪表组成。探头安装在管道上游和下游共两个，当超声波在流动的介质中传播时，超声波的传播速度受流体的影响而加减速。具体的表现为上游探头发射的超声波信号，经流体加速后被下游探头接收到，此传播时间被二次仪表记录，设为Tup。反过来，下游探头发射的超声波信号，经流体减速后被上游探头接收到，此传播时间也被二次仪表记录，设为Tdow
。经二次表内预设的参数计算得出介质的流速，再根据管径进行计算，从而得出流量值进行远传和就地显示。
按照规定的安装方式固定好探头后，θ、M、D等均为已知，Tup、Tdow
通过二次表测量得出，因此可以计算出流体的传播速度。简单的说，就是超声波的传播速度在静止的介质中为已知的固定值，当介质流动时，受流体的影响超声波的传播速度将改变，与静止介质中超声波速度相对比就可得出流体的流速。再根据在二次表预设的管道内径计算出流量：
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（2）相差法还有一种叫做相差法测量，当超声波探头发射出r