超聲波流量計是一種非接觸式儀表。

1928年，德國人成功研制了第一臺超聲波流量計。70年代，超聲波流量計的使用范圍還僅局限于測量液體，當時市場上主要以孔板流量計為主。

近年來隨著集成電路技術迅速發展，再加上超聲波流量計體積小、測量范圍大、安裝簡便、免維護、零壓損及始動流量低等優點，所以它才開始廣泛應用并且相關的研究也變的越來越多。

下圖是儀表君根據超聲波流量計目前在實際生活應用方面所做的簡單分類，望收藏！

1、超聲波流量計的原理

超聲波流量計是通過超聲波在流動流體中的傳播，承載流體流速信息，將信號進行處理，轉換成流量信息。下面具體介紹時差式、多普勒、非滿管這三種超聲流量計計算時的原理差別。

時差式超聲波流量計的應用原理

時差式超聲波流量計是目前應用最廣泛的，氣體的流速與聲速無關，只與超聲波的聲程長度、流體流動方向與超聲波傳播方向的夾角和超聲波在氣體中傳播的時間有關。超聲波流量計有很高的計量精度。

設靜止流體中的聲速為c，流體流動的速度為u，傳播距離為L，當聲波與流體流動方向一致時（即順流方向），其傳播速度為c+u；反之，傳播速度為c-u.在相距為L的兩處分別放置兩組超聲波發生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。當T1順方向，T2逆方向發射超聲波時，超聲波分別到達接收器R1和R2所需要的時間為t1和t2,則t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)。

由于在工業管道中，流體的流速比聲速小的多，即c>>u,因此兩者的時間差為▽t=t2-t1=2 Lu/cc  由此可知，當聲波在流體中的傳播速度c已知時，只要測出時間差▽t即可求出流速u，進而可求出流量Q。

利用這個原理測量流量的方法稱為時差法。

時差式超聲波流量計由于精度高，換能器簡單，不影響流體流動形態而被廣泛應用在水務公司、石油化工、冶金、鋁廠、造紙、制藥廠、發電廠、熱電廠等不同的行業。

多普勒超聲波流量計應用原理

多普勒型是利用相位差法測量流速，即某一已知頻率的聲波在流體中運動，由于液體本身有一運動速度，導致超聲波在兩接收器（或發射器）之間的頻率或相位發生相對變化，通過測量這一相對變化就可獲得液體速度。

多普勒法超聲波流量計依靠水中雜質的反射來測量水的流速，因此適用于雜質含量較多的臟水和漿體，如城市污水、污泥、工廠排放液、雜質含量穩定的工廠過程液等，而且可以測量連續混入氣泡的液體。

但是根據測量原理，被測介質中必須含有一定數量的散射體（顆粒或氣泡），否則儀表就不能正常工作。

超聲波在傳播路徑上如遇到微小固體顆粒或氣泡會被散射，因為用時差法測量含有這類東西的流體時就不能很好地工作，時差式只能用來測量比較潔凈的流體，而多普勒法卻是利用超聲波被散射這一特點工作的。

MACE的多普勒超聲波流量計廣泛應用于環保、油田、石油化工、礦山、水利、灌溉、造紙、藥廠、食品等行業，適用于滿管、非滿管、明渠等的流量測量。

非滿管超聲波流量計應用原理

DMS901L非滿管超聲波流量計

針對已有管道非滿管超聲波流量計DMS901L，它采用多普勒法進行流速測量。結合液位傳感器，實現流速、流量、液位的測量，可應用于市政管網、工廠排放口等非管流速的監測，但由于方案設計的局限性，要求管道中液位充滿半管以上。

LSZ系列多聲道非滿管流量計

LSZ系列多聲道非滿管流量計，它采用時差法測量流速，適用于均質流體以及少量固體物質的污水的測量，廣泛應用于河道、管道以及渠道等流量測試場合。

非滿管超聲波流量計可以對露天水道和不滿的管道提供準確的流量測算，使它成為理想的水監測解決方案。非滿管超聲波流量計有固定式和便攜式2種，目前對于非滿管超聲波流量計的研究較少，所以它的測量方法并不是一定的。

工業排水的流體流動都是自然流動，流量大，非滿管并且具有自由水面，精確測量有一定難度。非滿管超聲流量計可以解決這一難題，目前非滿管超聲流量計廣泛應用于自來水、市政污水、工廠污水排放、油田污水排放測量。

2、這三類超聲波流量計均具有以下主要優勢

高精度，滿足低流量測量

超聲波流量計的主要優點之一是高精度，不受氣體中固體顆粒和液滴的各種參數的干擾，并且可采用多次反射將聲程加長。

單路徑超聲波流量計的精度通常在1％至2％的范圍內，而通過使用多條路徑，它可以達到0.5或更高的精度范圍。

此外，由于超聲波流量計量程比較寬，它非常契合小型沼氣工程的“峰谷”特性，能夠滿足低流量測量。

極少的壓力損失

壓損是天然氣輸送中存在的主要問題。孔板流量計流體壓力損失的主要原因是孔板前后渦流的形成以及流體的沿程摩擦，它使得流體具有的總機械能的一部分不可逆轉地變成了熱能，消失在流體內。渦輪流量計依賴轉子轉速來確定流量，當天然氣流經渦輪，引起轉子旋轉，同樣會產生壓損。

使用超聲波流量計，不用在流體中安裝測量元件，故不會改變流體的流動狀態，不產生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線運行，因而極少或無壓力損失，是一種理想的節能型流量計。

無運動部件

運動部件主要是渦輪流量計的問題，渦輪流量計的轉子，包括軸承，都會受到磨損。化學品和污垢在影響軸承的同時，也會影響渦輪流量計的性能。

超聲波流量計不存在易于磨損的運動部件，可保證長期使用精度不變，與此同時，無運動部件也讓超聲波流量計具有低維護特性。

低維護

無運動部件是超聲波流量計低維護的原因之一，另一個因素則與它本身無磨損有關。

孔板流量計隨著時間推移不斷遭受磨損，導致測量準確性劣化。當流體中存在污垢或任何其它雜質，則尤其如此。因此，孔板式流量計需要定期檢查磨損，并確定它們是否仍然讀數準確。

與之相反的，由于超聲波流量計不會磨損，并且沒有運動部件，維護成本非常低。

輕松處理大尺寸管徑

超聲波流量計可以輕松地適用于大尺寸的管道。事實上，用于天然氣流量測量的超聲波流量計最適合6英寸及更大的管道。為了測量大管道中的天然氣流量，例如20、30和36英寸管道，可能需要不止一個的孔板流量計。在這些情況下，流體有時會被轉移到一組較小的管道中，以達到測量的目的。這也是為什么超聲波流量計可以代替多達十個孔板流量計。

超聲波流量計不僅可以測量大管徑的介質流量也可以用于不易接觸和觀察的介質的測量。尤其可以解決其它儀表不能的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。

國際上天然氣貿易計量就是采用超聲波流量計。相比傳統的渦輪流量計和孔板流量計，超聲波流量計在測量天然氣、沼氣流量中的應用更具優勢。

l998年，ISO發布了《用時間傳播法超聲流量計測量封閉管道內的流體流量》，2001年我國制訂了GB／T 18604—2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》，該標準適用于傳播時間差法氣體超聲波流量計，管道的公稱直徑等于或大于l00mm，壓力不低于0.1MPa。這些標準對促進氣體超聲波流量計的發展起到了很大作用。