来宝网移动站

        超声波流量计、电磁流量计和科里奥利质量流量计是在上世纪60-70年代引入市场。因为它们都属于无阻流测量同时也无任何可动部件，所以使用和维护上要比传统的孔板、涡轮流量计等要简便；另一方面，这三种流量计的测量精度高销售价格却在不断下调，这使得业内外人士均看好它们的发展前景。如果说超声波流量计、电磁流量计和质量流量计在当今的流量计市场呈三足鼎立之势，绝大多数的人士均会表示赞同。
        超声波流量计早期仅在给排水和部分石化行业主要用做管网流量评估和过程控制。经过30多年的发展，超声波流量计已涉及了工业领域的各行业，从应用数量上观察主要是在给水、排水、油气、炼化和能源计量等行业，应用也从简单的流量监测扩展到流体的贸易交接计量等。
       技术革新和进步，使超声波流量计在应用范围获得扩展，如智能化信号处理技术，放宽了介质中所含气泡和固体颗粒的限制条件；通过增加传感器声道等措施，不仅改善了流态对测量的影响，同时使得超声波流量计测量精度有显著突破。主要表现有以下几方面：
       1、超声波流量计传感器声道布置改进：流体在测量管内流动，现场管道和介质情况各不相同，所以速度分布形成的流态也各有不同。典型的流态分布可分为紊流层和层流层。而实际情况更为负杂，还有不少情况属于湍流层和层流层的中间状态过渡层。研究表明：相同流量当流态分别为层流或紊流时，对于采用单声道USF，两者引入最大测量误差可达到30%。虽然大多数单声道USF都具有自动校正流速分布影响技术，但实际精度大都在 2-5% F.S之间。一般说来声道数愈高，精度愈高。多年前的研究结果已证明增加声道的数量可以提高测量的精度。现在市场上的双声道USF测量误差为0.5% M.V，三声道0.3％ M .V和五声道的精度可达到0.15% M .V。为减少流态变化对测量结果的影响，单靠增加声道数是不够的。声道的合理布置是提高精度的关键，这需要混合逻辑算法作为基础，也是各相关制造商的专利所在。如图3示五声道超声波作类似断层状扫描可覆盖整个流速分布，所以不管流态的实际分布如何，USF的精度均可达到0.15%。另外一种方法是多次反射式,它的特点在于多次反射造成声道也相应延长，从而易于后位电子线路处理，对于小口径的瞬时分辨率要求相应减低。多反射式超声波流量计以螺旋状路径(发射换能器→1→2→3→4→5→接收换能器)扫描测量管流通空间。这样可以提高测量精度，减少流速分布畸变影响。流量测量范围可以从层流开始，可测液体最大流速为10m/s。范围度在25:1时误差≤±0.5%M.V；范围度在100:1时则≤±1%M.V。这种方案的测量精度高，对转换器的要求也较低，但也存在不足。如被测介质为易固化介质，当超声波以管壁作为反射面时，管壁有沉积物时反射会比一般情况要多加上多次反射后超声波的强度就不足以保证测量信号稳定。
       2、数字信号处理技术对测量的贡献：除了在传感器上的改进，数字信号处理（DSP）技术在超声波流量计上的应用对测量的可靠性提高起了关键作用。众所周知，几乎所有的流量计都对流态所含的气泡和固体颗粒有所限制。由于气泡和固体颗粒对超声波的传播而言都有相当的衰减性，因此超声波流量计在测量中对此也有限制条件。DSP的采用和新颖的数字滤波技术很好地解决了由气泡和固体形成的噪声信号处理。最优信号检测和连续信号质量检测保证了现在的超声波流量计测量比过去更稳定和可靠。
       3、可测介质范围的扩展：超声波流量计早期应用局限在液体流量计量，近年国外气体用超声波流量计发展很快，常用的可测气体有空气、沼气和氮气等。国际上天然气工业的发展，更加促进了超声波流量计在气体的应用。英国市场已经在用超声波家用燃(煤)气表大宗替换传统皮膜式家用煤气表，在中国市场，也有国内公司开始涉足这一市场应用。目前市场上管道式气体用的超声波流量计的最大管径可达到1100mm，最多的有6个声道，精度可以达到0.1%的等级。夹持式气体用超声的管径最大可达到1500mm，最多可以有8声道，精度在0.5－1％测量值之间。近年国际市场较为引入注目的天然气应用，就是中国的西气东输项目。在这一世界最长的气体输送管线上，每年要输送超过40亿美元的天然气，总计有13套超声波气体流量计应用在这一管线应用。
       4、安装形式的多样：早期测量液体的超声波流量计必须在测量管上打孔装超声换能器，换能器直接向液体发射或从液体接收声波。1975年后有了能在管外夹装换能器测量管内液体流量的外部夹持持（又称便携式）超声波流量计，成了一种真正不接触介质的流量计。外夹式超声波流量计适用于管网作移动选点非固定安装测量，几十年来各制造厂竞相开发和推广应用，外夹装式超声波流量计市场繁荣。在流程工业中小管径应用方面，超声波流量计往往是非优先选用流量计，特别是对导电性液体。因外夹装式超声波流量计现场测量精度较低，可靠性差，缺乏品种间竞争力，因此近年中小管径超声波流量计视线又转向非外夹装式，向带超声波换能器和测量管段的超声波流量传感器的方向发展。管段式超声波流量计近年的发展很快还开发了一些极端条件和特殊应用场合的类型，如常规的超声波流量计最高温度可到150℃-200℃（根据不同厂商的类型），而在石化行业中有不少高压高温中的应用，市场上某些超声波流量计可以承受的最高温度可达到500℃，压力1500bar。对于容易固化或者结晶的介质如硫磺，超声波流量计可以有保温夹套的结构，以确保介质在管内不凝固。
       总之， 传感器制造技术的革新，如多声道数传感器使得流量测量精度的提高，DSP技术使超声波流量计对气泡和固体含量的限制条件下降和信号稳定性的提高。这些足以证明超声波流量计的未来将会更加美好。