超声波流量计是一种非侵入式设备，它使用声波振动来测量液体的流速。有两种类型，多普勒和传输时间。
超声波仪表非常适合废水应用或任何导电或水基的脏液体，但通常不适用于蒸馏水或饮用水。这些流量计也是需要低压降、化学兼容性和低维护的应用的理想选择。
1842 年，克里斯蒂安·多普勒 (Christian Doppler) 发现，静止的观察者会在声源接近时感知声音的波长较短，随着声源的后退，声音的波长较长。
多普勒效应解释了为什么人们会在驶近的汽车喇叭声中听到升高的音调。当汽车拉开时，音调似乎下降了。超声波多普勒流量计将这种频移应用于包含声学不连续性的所谓脏液体中；悬浮颗粒、夹带气泡或湍流涡流。
超声波流量计是如何工作的？
超声波流量计是一种非接触式测量流速的方法。它们是固定在管道外部的夹紧装置，可以在不损坏传感器的情况下测量腐蚀性液体。该 两种类型的超声波流量计，多普勒及运输时间，通过两个不同的技术方式，每个功能。多普勒超声波流量计必须有颗粒或气泡才能反射超声波信号。必须考虑固体或气泡的浓度和大小的下限，并且液体必须以足够高的速度流动以保持固体悬浮。
当传输到包含具有这种不连续性的流动液体的管道中时，超声波脉冲或波束会从它们反射，频率的变化与液体的流速成正比。因此，超声波多普勒流量计根据不连续点的速度而不是液体的速度计算流速。
工作原理
当超声波信号被运动中的悬浮颗粒或气泡（不连续性）反射时，其基本工作原理利用了超声波信号的频移（多普勒效应）。这种计量技术利用了声波的物理现象，当它被流动液体中的移动不连续性反射时，声波会改变频率。超声波被传输到有流动液体的管道中，并且不连续性反射频率略有不同的超声波，该频率与液体的流速成正比。当前的技术要求液体至少含有百万分之 100 (PPM) 的 100 微米或更大的悬浮颗粒或气泡。多普勒超声波流量计的工作原理是多普勒效应，这是声波频率变化的物理现象。在超声波流量计的情况下，当被运动中的悬浮颗粒或气泡（不连续性）反射时，超声波信号的频率变化（多普勒效应）与液体的流速成正比。通常，超声波多普勒流量计由发射器/指示器/累加器和换能器组成。用户选择适合应用的配置，考虑液体、固体或气泡的大小和浓度、管道尺寸和管道内衬。发射器的信号阈值通常会调整以滤除机械和电气噪声。变送器中的高频振荡器驱动换能器，该换能器采用流行的夹装式设计，安装在管道外部。换能器产生超声波信号，通过管壁进入流动的液体；发射器将其输出和输入频率之间的差异转换为电子脉冲。经过处理、缩放和累计，脉冲提供了流量测量。夹在管道外部的超声波多普勒流量计以非侵入性方式运行，无需移动部件。它们不会造成压降，不会受到工艺液体损坏的风险，并且几乎不需要维护。如果正确校准，它们的精度可以达到 ±1%，但是，管壁以及管壁与液体之间的任何空气空间都会产生信号干扰。此外，不锈钢管壁可能会将传输信号传导到反射信号似乎发生重大变化的程度。传输时间超声波流量计测量超声波信号从第一个换能器发射到第二个换能器接收到的时间差。对上游和下游测量进行比较。如果没有流量，两个方向的旅行时间将相同。当存在流动时，声音在同一个方向传播时移动得更快，如果逆着它移动，声音传播得更慢。
第三个超声波流量计采用上游和下游换能器对之间的互相关来计算流量。这种设计的一些流量计使用微处理器根据相关因素在“清洁”和“脏”模式之间自动切换。例如，单个互相关混合流量计可以监测活性污泥或消化污泥的流量。使用此类流量计精心设计的应用已报告安装精度在读数的 0.5% 以内。
超声波流量计也是需要低压降和低维护的应用的理想选择。超声波多普勒流量计是一种体积流量计，非常适用于含气液体，如废水或泥浆。传输时间超声波流量计是水和油等清洁液体应用的理想选择。超声波流量计主要有三种类型。输出类型（模拟或数字）、管道尺寸、最小和最大过程温度、压力和流速等因素都会影响哪种超声波流量计适合您的应用。
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