應(yīng)用超聲波原理測(cè)量流量始于1928年，流量計(jì)而進(jìn)入實(shí)用階段約在20世紀(jì)70年代，但仍限于測(cè)量液體。用于測(cè)量氣體流量約在90年代，至今不到10年。由于氣體超聲波流量計(jì)具有許多傳統(tǒng)流量計(jì)（孔板、渦輪、渦街……等）無法相比的突出優(yōu)點(diǎn)（見表1），在天然氣流量計(jì)量領(lǐng)域中，它猶如一顆耀眼的新星，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)界的關(guān)注。從發(fā)展趨勢(shì)來看，由于超聲波流量計(jì)具有度高、渦街流量計(jì)性能穩(wěn)定可靠、量程比大、管道中無檢測(cè)件等特點(diǎn)，在工程應(yīng)用及貿(mào)易中，大有*取代傳統(tǒng)流量?jī)x表的趨勢(shì)。目前，美國(guó)、英國(guó)、荷蘭、德國(guó)、加拿大、俄羅斯等10余個(gè)國(guó)家已批準(zhǔn)它為天然氣貿(mào)易輸送系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表。據(jù)了解，我國(guó)也正對(duì)此進(jìn)行技術(shù)，制定了標(biāo)準(zhǔn)。僅以我國(guó)四大世紀(jì)工程之一的西氣東輸工程為例，經(jīng)多次流量計(jì)量論證，已將氣體超聲波流量計(jì)作為流量計(jì)量的儀表。據(jù)估算，該項(xiàng)目一期工程對(duì)檢測(cè)控制儀表的投資將達(dá)到100億元左右。流量計(jì)量是整個(gè)工程中重要的檢測(cè)參數(shù)，初步估計(jì)，管道為DN150~1000的大中型天然氣輸配計(jì)量站約數(shù)百個(gè)，DN100以下的流量計(jì)量所需儀表將以萬計(jì)，流量計(jì)量投資約10億元左右。這個(gè)巨大的市場(chǎng)對(duì)于儀表生產(chǎn)廠商來說，真是千載難逢！插入式電磁流量計(jì) 　　表1 流量計(jì)的性能比較 項(xiàng)目 孔板 渦街 渦輪 超聲波 　　度（%） ±1 ±1 ±1 ±0.5 　　量程比 3：1 30:1 20:1 300:1 　　管徑范圍（mm） 50~800 50~300 10~500 75~1600 　　壓損 很大 較小 較小 無 　　對(duì)渦流的敏感 很敏感 很敏感 較敏感 不敏感 　　對(duì)流速分布的敏感 很敏感 很敏感 較敏感 不敏感 　　測(cè)脈動(dòng)流 不適合 不適合 不適合 適合 　　測(cè)雙向流 不能 不能 不能 可以 　　測(cè)濕氣體 不能 不能 不能 可以 　　清洗管路 不能 不能 不能 可以 　　二、原理 　　其測(cè)量原理電磁流量計(jì)A、B是安裝在管道上的兩個(gè)換能器（Transducer）,既可發(fā)射又可接受超聲波。A牌上游，B牌下游，兩者軸向距離為X，聲道長(zhǎng)度為L(zhǎng)。從A向B發(fā)出的超聲波順流向到達(dá)B所需時(shí)間： 　　

1.流速測(cè)量 　　目前用超聲波法來測(cè)氣體流量，時(shí)差法幾乎是*的選擇。 式中 C——聲速 　　Vm——聲道上的平均流速 　　θ——換能器安裝的傾角（聲道角度） 　　B接受信號(hào)后，向A返回的超聲波信號(hào)為逆流向，所需時(shí)間為：電磁流量計(jì)tab=L/（C-Vmcosθ） 　　再考慮cos?=X/L，兩式相減化簡(jiǎn)可得 　　從式（1）可知，用時(shí)差法測(cè)流體的軸向速度與聲速C無關(guān)，這就大大簡(jiǎn)化了測(cè)量電路。這個(gè)方法早為人們所知，但實(shí)際應(yīng)用到測(cè)量氣體流量當(dāng)時(shí)還有困難。近幾年來由于集成電路的飛速發(fā)展，可以測(cè)量極其微小的時(shí)間差（達(dá)10-9~10-12s），才使其得以進(jìn)入實(shí)用階段。目前對(duì)時(shí)差的處理電路有PLL（鎖向環(huán)路）、TLL（時(shí)間鎖定環(huán)路）及LEFM（波前沿時(shí)間差法）等。 　　

2.流量測(cè)量 　　流量應(yīng)為管道橫截面積A乘以流過管道橫截面的流體流速V，它與上述聲道L上的平均流速Vm并不相等，可用系數(shù)K予以修正，K=Vm/V。系數(shù)K取決于流體的雷諾數(shù)Re，在管道內(nèi)充分發(fā)展的紊流條件下 　　K=1.119-0.011logRe （2） 　　當(dāng)管道的直管段不夠長(zhǎng)時(shí)，管內(nèi)的流速分布不能形成充分發(fā)展的紊流，這將降低許多示儀兩部分組成。 　　

2.1渦輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)有：流量計(jì)量zui；重復(fù)性好；無零點(diǎn)漂移，抗*力強(qiáng)；范圍度寬；結(jié)構(gòu)緊湊。 　　渦輪流量計(jì)的缺點(diǎn)有：不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性；流體物性對(duì)流量特性有較大影響。 　　渦輪流量計(jì)在石油、有機(jī)液體、無機(jī)液體、液化氣、天然氣和低溫流通的測(cè)量上獲得廣泛應(yīng)用。 　　

2.2 電磁流量計(jì) 　　電磁流量計(jì)以法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量流速，再利用某種方法測(cè)量流通截面液位高度，從而求得流通面積，兩者相乘獲得流量。電磁流量計(jì)具有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易解決的問題，如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。上世紀(jì)七八十年代電磁流量計(jì)在技術(shù)上取得了重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，使用率不斷上升。 　　電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；流量范圍大，口徑范圍寬；可應(yīng)用于腐蝕性流體。 　　電磁流量計(jì)的缺點(diǎn)：不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；不能用于較高溫度。電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑儀表常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑和微小口徑儀表常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。 　　

2.3渦街流量計(jì) 　　渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。按頻率檢出方式可分為應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等，它們是zui年輕的一類流量計(jì)，但發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。 　　渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固；適用流體種類多；精度較高；范圍度寬；壓損小。 　　渦街流量計(jì)的缺點(diǎn)有：不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量；需較長(zhǎng)直管段；儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計(jì)相比）；儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 　　

2.4 超聲流量計(jì) 　　適用于天然氣存儲(chǔ)交接計(jì)量的超聲流量計(jì)，由于超聲波在固體與氣體界面上的傳播效率低，管道外夾裝*（探頭）難以從管壁傳送足夠的聲能，因此目前還沒有外夾裝式氣體超聲比較稍差。 　　3）.渦輪流量計(jì)目前部分廠家推出衛(wèi)生型渦輪流量計(jì)，多數(shù)為法蘭夾裝，也有卡箍式結(jié)構(gòu)的，測(cè)量精度與電磁相當(dāng)，由于禁油必須采用密封軸承，須定期更換。 　　4）.質(zhì)量流量計(jì) 　　在計(jì)量精度要求非常高的場(chǎng)合，質(zhì)量流量計(jì)也有應(yīng)用，如灌裝工序中，對(duì)于CO2的計(jì)量，很多采用衛(wèi)生型熱式質(zhì)量流量計(jì)。

食品行業(yè)流量計(jì)特點(diǎn)：1.測(cè)量精度要求高；2.表體材質(zhì)不銹鋼，防腐防銹；3.快裝式結(jié)構(gòu)方便清洗，維護(hù)。 　　

結(jié)論

由上述可知，流量計(jì)發(fā)展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，至今尚無一種對(duì)于任何場(chǎng)合都適用的流量計(jì)。每種流量計(jì)都有其適用范圍，也都有局限性。這就要求我們：?。?）在選擇儀表時(shí)，一定要熟悉儀表和被測(cè)對(duì)象兩方面的情況，并要兼顧考慮其它因素，這樣測(cè)量才會(huì)準(zhǔn)確；（2）努力研制新型儀表，使其在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上更加完善。