1.構成

    流量計主要由流量計表體、超聲波換能器及其安裝部件和信號處理單元組成。對于現場插入式和外夾式流量計，安裝換能器處的管道可做表體使用。插入式流量計的換能器直接與被測流體接觸，外夾式流量計的換能器緊密安裝在管道璧外。

    2.形式

    流量計按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種形式。

    插入式流量計根據換能器的數量不同，分為單聲道流量計，雙聲道流量計和多聲道流量計。

    流量計的輸出方式有脈沖輸出、模擬量輸出和數字通訊輸出等。

    超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統三部分組成。超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經電子線路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算，這樣就實現了流量的檢測和顯示。

    超聲波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應，采用適當的發射電路把電能加到發射換能器的壓電元件上，使其產生超聲波振勸。超聲波以某一角度射入流休中傳播，然后由接收換能器接收，并經壓電元件變為電能，以便檢測。發射換能器利用壓電元件的逆壓電效應，而接收換能器則是利用壓電效應。超聲波流量計換能器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動。薄片直徑超過厚度的10倍，以保證振動的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元件，使超聲波以合適的角度射入到流體中，需把元件固定入聲道中，構成換能器整體(又稱探頭)。

    超聲波流量計的電子線路包括發射、接收、信號處理和顯示電路。測得的瞬時流量和累積流量值用放字量或模擬量顯示。

    根據對信號檢測的原理，目前超聲波流量計大致可分傳播速度差法(包括：直接時差法、時差法、相位差法、頻差法)波束偏移法、多普勒法、相關法、空間濾波法及噪聲法等類型。其中以噪聲法原理及結構簡單，便于測量和攜帶，價格便宜但準確度較低，適于在流量測準確度要求不高的場合使用。由于直接時差法、時差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳播時速度之差來反映流體的流速的，故又統稱為傳播速度差法。其中頻差法和時差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來的誤差，準確度較高，所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同，傳播速度差法又分為：Z法(透過法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳指方向隨流體流速變化而產生偏移來反映流體流速的，低流速時，靈敏度很低適用性不大。多普勒法是利用聲學多普勒原理，通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒平移來確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。相關法是利用相關技術測量流量，原理上，此法的測量準確度與流體中的聲速無關，因而與流體溫度、濃度等無關，因而測量準確度高。適用范圍廣。但相關器件價格貴，線路比較復雜。噪聲法(聽音法)是利用管道內流體流動時產生的噪聲與流體的流速有關的原理，通過檢測噪聲表示流速或流量值。其方法簡單，設備價格便宜，但準確度低。

    以上幾種方法各有特點，應根據被測流體性質。流速分布情況、管路安裝地點以及對測量準確度的要求等因素進行選擇。一般說來由于工業生產中介質的溫度常不能保持恒定，故多采用預差法及時差法。只有在管徑很大時才采用直接時差法。對換能器安裝方法的選擇原則一般是：當流體沿管軸平行流動時，選用Z法；當流動方向與管軸不平行或管路安裝地點使換能器安裝間隔受到限制時，采用V法或X法。當流場分布不均勻而表前直管段又較短時，也可采用多聲道(例如雙聲道或四聲道)來克服流速擾動帶來的流量測量誤差。多普勒法適于測量兩相流，可進免常規儀表由懸浮粒或氣泡造成的堵塞、磨損、附著而不能運行的弊病，因而得以迅速發展。隨著工業的發展及節能工作的開展，煤油混合(COM)、煤水混合(CWM)燃料的輸送和應用以及燃料油加水助燃等節能方法的發展，都為多普勒超聲波流量計應用開辟廣闊前景。

本文來自：

沼氣流量計   

超聲波流量計