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超声波流量计：非接触测量的**之选
日期：2025-05-29 18:27
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摘要：超声波流量计：非接触测量的**之选
一、测量技术分类
超声波流量计主要采用时差法和多普勒法两种原理：
时差法（适用于洁净流体）：通过测量超声波顺流（
t
1
）和逆流（
t
2
）传播时间差
Δt=t
2
−t
1
，计算流速
v=
2Dcosθ
c
2
⋅
t
1
t
2
Δt
（c 为声速，D 为管道直径，θ 为声束角）。
多普勒法（适用于含颗粒 / 气泡流体）：利用超声波遇到运动颗粒的多普勒频移
f
d
=
c
2vf
0
cosθ
（
f
0
为发射频率），通过频谱分析计算流速。
二、技术优势对比
特性
时差法
多普勒法
电磁流量计
介质要求
洁净（含气率＜1%）
含≥50ppm 颗粒
导电（≥5μS/cm）
管道要求
需满管
可非满管
需满管
安装方式
外夹式 / 插入式
插入式
法兰式 / 插入式
精度
±0.5%~±1%
±1%~±3%
±0.5%~±1.5%
三、
超声波流量计：非接触测量的**之选
一、测量技术分类
超声波流量计主要采用时差法和多普勒法两种原理：
-
时差法（适用于洁净流体）：通过测量超声波顺流（
）和逆流（）传播时间差，计算流速（c 为声速，D 为管道直径，θ 为声束角）。
-
多普勒法（适用于含颗粒 / 气泡流体）：利用超声波遇到运动颗粒的多普勒频移
（为发射频率），通过频谱分析计算流速。
二、技术优势对比
三、工程应用场景
- 外夹式安装：在石油化工的聚乙烯管道（非导电介质）中，通过对夹式探头（无需破管）测量循环冷却水流量，配合温度补偿模块（实时修正声速），在 - 40℃~150℃温度范围内保持测量稳定性。
- 插入式应用：在污水处理厂的粗格栅后（含纤维、泥沙），采用多普勒法插入式探头，可测量固含量≤10% 的污水，避免电磁流量计电极结垢问题，维护周期延长至 6 个月以上。
- 大管径测量：DN1000 以上的钢衬塑管道，使用时差法多声道传感器（通常 3~5 声道），通过截面流速分布积分计算流量，精度可达 ±0.75%，替代传统法兰式仪表节省 50% 安装成本。
四、测量误差控制
- 声束角校准：外夹式探头需使用角度尺确保安装角度偏差＜±0.5°，否则会导致时差计算误差（每偏差 1°，流速误差增加 0.3%）。
- 耦合剂管理：定期检查探头与管道接触面的耦合状态（推荐使用硅脂，禁止使用黄油），当信号强度＜30dB 时需重新涂抹，避免空气间隙导致的声能衰减。
- 雷诺数修正：在层流状态（Re＜2000）下，时差法测量值需乘以修正系数（层流修正系数 = 1.2~1.5），建议通过管道内壁粗糙度参数自动选择修正模型。
