標題超聲測量原理

    超聲流量計是通過檢測流體流動時對超聲束（或超聲脈沖）的作用來測量體積流量的儀表。如果在現場配以溫度、壓力儀表，經過密度補償，還可以求得質量流量。當超聲波在流動的介質中傳播的時候，相對于固定的坐標系統而言（如管道中的管壁），其聲波的某些聲學特性與靜止介質中的聲特性是不同的，在其基礎上又疊加上了流體的流速信息，因而根據超聲波某些聲學特性隨流速的變化就可以求出介質的流速。

         時差法就是通過測量超聲波脈沖順流傳播和逆流傳播的時間差來進行流量測量的方法，其基本原理如圖1.1所示。在被測流體介質中，安裝在管道上的發射器T1和T2，一個順流發射超聲波，另一個逆流發射超聲波，在與發射超聲波換能器相同距離處，分別裝有兩個接收換能器R1和R2，這兩組發射器與換能器組成了兩個通道。當被測介質處于靜止狀態時，兩個通道中的超聲波速度是相同的兩個接收換能器接收到的聲信號沒有任何差別。但是當流體流動的時候，情況就發生了變化：在順流通道T1→ T2中，由于疊加了流體的流速，超聲波在聲道上的順流聲速CTR1=c+u;同樣，在逆流通道T2→R2中，逆流聲速CTR2＝c-u。其中C為聲波在靜止流體中的聲速，u為被測流體的流速。這樣，兩個接收換能器所接收到的信號之間就產生了與流速有關的差別。假定聲道（即發射換能器與接收換能器之間的實際距離）長度為L，則超聲波的順、逆流傳播時間分別為：  

　　在直管段長度較短的場合，由于上流側對流動的影響，上述的測量方式就不十分適用了。在這種情形下，有效的測量方式是增加測量線，也就是增加超聲波傳播的途徑，例如，像圖（4）所表示的，在垂直相交的二軸上測量流速，取平均值。隨著測量線數目的增加測量精度也能提高，一般認為有四條測量線也就足夠了。也提出圖（5）所示配置多測量線的方案，但用這種方式時，穿過外壁地很困難的（甚至是不可能的），安裝超聲波收發器的測量管的構造也復雜。