外夹式超声波流量计的选型及应用特点

1、选型及注意事项

按照转换器的安装方式，外夹式超声波流量计的选择和安装可分为外夹式、管段式和插入式。外夹式超声波流量计是将换能器连接到外部通道的超声波流量计。这种安装方式是超声波换能器3种安装方式之一，安装维修方便。但传感器信号的传输和接收通道非常复杂，必须穿过管道、衬里和液体介质，测量精度较低。仪器型号的选择是仪器应用领域的一项非常重要的工作。同时，为了避免湍流引起的测量误差，应尽可能测量液体的直线度。测量点应尽量远离强无线电和强磁场源。管材应均匀致密，以利于超声波传输，还应充分考虑管道中的沉积物，测量位置时尽量选择无标度区。

2、应用特点

外夹式超声波流量计特点之一是传播率扩大，气体吸收超声波能量的能力很强，其次是液体和固体。因此，在单液体超声波流量计中，外夹式超声波气体的测量精度通常不高。为了提高测量精度和信号强度，一部分超声波流量计采用多通道定位方法，利用多级测量数据计算重力值的平均流速，而另一部分超声波流量计使用宽波束。该技术允许使用变频器发送的声束在很宽的频率范围内扫描和搜索管道的自由壁，使管道成为变频器的一部分，并允许声音覆盖被测介质的更宽截面。有数据表明，宽波束技术可为低声道提供高稳定性和重复性，可测量的最小管径可达6.35mm。

多普勒法是利用超声波的多普勒效应，通过测量流体的上下游频率偏差来反映流体的流速，从而测量流量。传播速度差法还包括时间差法、相位像差法、直接时间差法等。当被测液体不含高浓度悬浮颗粒时，通常采用时间偏差法；多普勒法则用于检测被测液体中的大量悬浮颗粒。

根据管道中超声波反射体的数量，外夹式超声波流量计可分为“Z”“V”“N”等安装方式。对于安装在“Z”型超声波流量计上的超声波，超声波直接传入管道，无折射，信号衰减小。建议安装直径>300mm的管道，优先采用“Z”型。“V”型超声波流量计的超声波束在管道中反射一次，流过液体两次；“H”型超声波流量计的超声波束在管道中反射2次，液体通过3次。超声波传播时间越长，测量精度越高。因此，在测量小口径管道中的流体流量时，可以利用多次反射来增加超声波的传播路径，从而延长其传播时间，提高超声波流量计的测量精度。

审核编辑 黄宇