超聲波流量計主機與探頭原理探討  五十八

7.3 利用聲速隨溫度的變化來測流量[38]

超聲波流量計一般適用于測量大管徑大流量。而1994 年在韓國舉行的第六屆國際流量測量學術會議上介紹的由英國Guibert 等人開發出的新型超聲波流量計，可以用來測量小管徑內的小流量。它是根據聲速隨溫度變化的原理來測液體流量的。測量時在被測管道外夾裝一個加熱器，并在該加熱器的上下游管壁上各安裝一對超聲波發收探頭。因管段內的溫度分布隨液體流動而改變，又引起液體內聲速發生變化，由超聲波探頭測出聲速的變化，可以求得流速和流量。這種流量計可在管徑為15mm 的管道中測量從0～0.4m/s 的液體流速，精度可達±2％，還可以測反向流量。

結論

超聲波流量計以其獨特的優點在工業界獲得了廣泛應用，但由于超聲波流量計本身的特點，它在某些方面還存在很多不足，主要是測量的精度不高，易受測量環境的影響，穩定性和可靠性較差；價格較為昂貴。

本人在深入研究傳統超聲波流量計工作原理的基礎上，吸收和利用了當代超聲波測量領域和電子行業的一些新思想、新技術，根據超聲波的傳播特性及工作環境的抗干擾要求，設計了一種基于多脈沖的時差法超聲波流量計，對其硬件電路進行了詳細的分析，設計出了匹配性能良好的發射、接收電路及能提高信號可靠性的信號調理電路，如濾波、自動增益等電路，使得信號的準確性得到了保障；同時給出了具體的電路原理圖。此外，在設計中，我們通過改進算法，在很大程度上避免了溫度變化對測量精度的影響。

目前我已完成了時差法超聲波流量計的部分電路制作，經過該部分的試驗性驗證，證明了本課題采用的方法是可行的，而且有一定的優勢，設計基本達到要求。

超聲波流量計