超声波流量计的主要特点是: 流体中不插入任何元件,对流速无影响,也没有压力损失; 能用于任何液体,特别是具有高黏度、强腐蚀,非导电性等性能的液体的流量测量, 也能测量气体的流量; 对于大口径管道的流量测量,不会因管径大而增加投资; 量程比较宽,可达5:1;输出与流量之间呈线性等优点。 缺点:当被测液体中含有气泡或有杂音时,将会影响测量精度, 故要求变送器前后分别有10D和5D的直管段;此外,结构复杂,成本较高。 测量原理 当超声波束在液体中传播时,液体的流动将使传播时间产生微小变化, 并且其传播时间的变化正比于液体的流速,其关系符合下列表达式 其中  θ为声束与液体流动方向的夹角 M 为声束在液体的直线传播次数 D 为管道内径 Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown为声束在逆方向上的传播时间 ΔT=Tup –Tdown 设静止流体中的声速为c,流体流动的速度为u,传播距离为L, 当声波与流体流动方向一致时(即顺流方向),其传播速度为c+u; 反之,传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。 当T1顺方向,T2逆方向发射超声波时,超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则 t1=L/(c+u) t2=L/(c-u) 由于在工业管道中,流体的流速比声速小的多,即c>>u, 因此两者的时间差为 ▽t=t2-t1=2Lu/cc  由此可知,当声波在流体中的传播速度c已知时,只要测出时间差▽t即可求出流速u, 进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。 相差法原理:如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列, 则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc 式中,w为超声波角频率。当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t,有利于提高测量精度。但存在者声速c对测量结果的影响。 频差法原理:为了消除声速c的影响,常采用频差法。由前可知,上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示 ▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L  由此可知,只要测得▽f就可求得流量Q,并且此法与声速无关。
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