导读：超声波流量计的原理？超声波流量计是通过超声波在流动流体中的传播，承载流体流速信息，将信号进行处理，转换成流量信息。下面具体介绍时差式、多普勒、非满管这三种超声流量计计算时的原理差别。

时差式超声波流量计的应用原理

时差式超声波流量计是目前应用广泛的，气体的流速与声速无关，只与超声波的声程长度、流体流动方向与超声波传播方向的夹角和超声波在气体中传播的时间有关。超声波流量计有很高的计量精度。

设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)。

由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2 Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。

利用这个原理测量流量的方法称为时差法。

应用领域

时差式超声波流量计由于精度高，换能器简单，不影响流体流动形态而被广泛应用在水务公司、石油化工、冶金、铝厂、造纸、制药厂、发电厂、热电厂等不同的行业。

多普勒超声波流量计应用原理

多普勒型是利用相位差法测量流速，即某一已知频率的声波在流体中运动，由于液体本身有一运动速度，导致超声波在两接收器（或发射器）之间的频率或相位发生相对变化，通过测量这一相对变化就可获得液体速度。

多普勒便携式超声波流量计依靠水中杂质的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，如城市污水、污泥、工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液等，而且可以测量连续混入气泡的液体。

但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量的散射体（颗粒或气泡），否则仪表就不能正常工作。

应用领域

超声波在传播路径上如遇到微小固体颗粒或气泡会被散射，因为用时差法测量含有这类东西的流体时就不能很好地工作，时差式只能用来测量比较洁净的流体，而多普勒法却是利用超声波被散射这一特点工作的。

多普勒超声波流量计广泛应用于环保、油田、石油化工、矿山、水利、灌溉、造纸、药厂、食品等行业，适用于满管、非满管、明渠等的流量测量。

具有以下主要优势

1高精度，满足低流量测量

超声波流量计的主要优点之一是高精度，不受气体中固体颗粒和液滴的各种参数的干扰，并且可采用多次反射将声程加长。

单路径超声波流量计的精度通常在1％至2％的范围内，而通过使用多条路径，它可以达到0.5或更高的精度范围。

此外，由于超声波流量计量程比较宽，它非常契合小型沼气工程的“峰谷”特性，能够满足低流量测量。

2极少的压力损失

压损是天然气输送中存在的主要问题。孔板流量计流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦，它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能，消失在流体内。涡轮流量计依赖转子转速来确定流量，当天然气流经涡轮，引起转子旋转，同样会产生压损。

使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行，因而极少或无压力损失，是一种理想的节能型流量计。

3无运动部件

运动部件主要是涡轮流量计的问题，涡轮流量计的转子，包括轴承，都会受到磨损。化学品和污垢在影响轴承的同时，也会影响涡轮流量计的性能。

超声波流量计不存在易于磨损的运动部件，可保证长期使用精度不变，与此同时，无运动部件也让超声波流量计具有低维护特性。

4低维护

无运动部件是超声波流量计低维护的原因之一，另一个因素则与它本身无磨损有关。

孔板流量计随着时间推移不断遭受磨损，导致测量准确性劣化。当流体中存在污垢或任何其它杂质，则尤其如此。因此，孔板式流量计需要定期检查磨损，并确定它们是否仍然读数准确。

与之相反的，由于超声波流量计不会磨损，并且没有运动部件，维护成本非常低。

5轻松处理大尺寸管径

超声波流量计可以轻松地适用于大尺寸的管道。事实上，用于天然气流量测量的超声波流量计适合6英寸及更大的管道。为了测量大管道中的天然气流量，例如20、30和36英寸管道，可能需要不止一个的孔板流量计。在这些情况下，流体有时会被转移到一组较小的管道中，以达到测量的目的。这也是为什么超声波流量计可以代替多达十个孔板流量计。

超声波流量计不仅可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。尤其可以解决其它仪表不能的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。

国际上天然气贸易计量就是采用超声波流量计。相比传统的涡轮流量计和孔板流量计，超声波流量计在测量天然气、沼气流量中的应用更具优势。