超聲波流量計主機與探頭原理探討  四

進入20 世紀的70 年代以后，由于集成電路技術的飛速發展，使得高精度的時間測量成為可能，再加上高性能、工作穩定的鎖相技術（PLL）的出現和應用，為超聲波流量計的可靠性提供了基本的保證，同時為了消除聲速變化對測量精度的影響，出現了頻差法超聲波流量計，這種流量計聲速受溫度變化的影響遠小于時差法，靈敏度和測量范圍也優于時差法，因而這種方法成為測量大管徑大流量超聲流量計的主要方案，但是仍無法保障小管徑小流量測量時的精度。同一時期，前蘇聯科技工作者對管道內流體的流速分布規律作了大量深入研究，指出管道內流體流動存在兩種狀態：層流和紊流，并給出了層流狀態下的理論計算公式，為超聲波流量計進一步提高測量精度打下了堅實的理論基礎。至此，超聲波流量計的研究和應用才蓬勃發展起來，超聲流量計的種類也越來越多，相繼出現了波束偏移法、相關法和噪聲法。

20 世紀90 年代以后技術的革新，新材料、新工藝的不斷涌現，智能化信號處理技術的發展，使超聲波流量計的應用范圍獲得擴展，測量精度有顯著突破，形成了迅猛發展的勢頭。超聲波流量計早期應用局限在液體流量計量，近年國外氣體用超聲波流量計發展很快，常用的可測氣體有空氣、沼氣和氮氣等。而國際上天然氣工業的發展，更加促進了超聲波流量計在氣體的應用。英國市場已經在用超聲家用燃(煤)氣表大宗替換傳統皮膜式家用煤氣表，在中國市場，也有國內公司開始涉足這一市場應用。目前市場上管道式氣體用的超聲波流量計的最大管徑可達到1100mm，最多的有6 個聲道，精度可以達到0.1 的等級。夾持式氣體用超聲的管徑最大可達到1500mm，最多可以有8 聲道，精度在0.5－1％測量值之間。近年國際市場較為引人注目的超聲氣應用，就是中國的西氣東送項目。在這一世界最長的氣體輸送管線上，每年要輸送超過40 億美金的天然氣，總計有13 套超聲氣體流量計在這一管線應用。

超聲波流量計