超声波流量计的基本原理。
超声波流量计的基本原理和类型超声波在流动流体中传播时携带流体流量的信息。因此，流体的流量可以通过收到的超声波检测到，从而转化为流量。根据检测方法，可分为不同类型的超声波流量计，如传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法和相关法。起声波流量计是近十年来随着集成电路技术的快速发展而开始应用的一种。
非接触仪表适用于测量不易接触和观察的流体和大直径流量。它与水位计相连，可以测量开放水流的流量。使用超声波流量比不需要在流体中安装测量元件，因此不会改变流体的流动状态，不会产生额外的阻力。仪表的安装和维护不会影响生产管道的运行，是理想的节能流量计。
*目前工业流量测量存在管径大、流量测量困难的问题。这是因为随着测量管径的增加，一般流量计会给制造和运输带来困难，增加成本，增加能损。超声波流量计不仅可以避免这些缺点，还可以避免安装。由于各种超声波流量计可以安装在管外，非接触测流，仪表成本与被测管道的直径基本无关，而其他类型的流量计随着直径的增加而成本大幅增加，因此直径越大，超声波流量计的功能价格比其他类型相同功能的流量计越优越。它被认为是一种更好的大直径流量测量仪器。多普勒超声波流量计可以测量双相介质的流量，因此可以用于测量下水道和污水等脏污流量。在发电厂，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大直径流量，比以前的皮脱管流量计方便得多。超声也可用于气体测量。管径适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠，暗渠到500m宽的河流。
此外，超声波测量仪器的流量测量精度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，可制成非接触和便携式测量仪器，可解决其他类型仪器难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性和易燃易爆介质的流量测量问题。此外，鉴于非接触测量的特点，再加上合理的电子线路，仪器可以适应各种直径测量和各种流量范围测量。超声波流量计的适应性也是其他仪器无法比拟的。超声波流量计具有上述优点，越来越受到重视，并向产品系列化、通用化发展。现已制成标准、高温、防爆、湿式仪器，适应不同介质、不同场合、不同管道条件的流量测量。
目前，超声波流量计的主要缺点是可测流体的温度范围受到超声波换能铝和换能器与管道之间耦合材料耐温性的限制，高温下被测流体传声速度的原始数据不完整。目前，我国只能用于测量200℃以下的流体。此外，超声波流量计的测量线路比普通流量计复杂。这是因为一般工业计量中液体的流速通常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m/s，被测流体流速（流量）变化引起的声速变化也是10-3数量级。如果要求测量流速的准确性为1%，则测量声速的准确性为10-5~10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也是超声波流量计只有在集成电路技术快速发展的前提下才能实际应用的原因。
超声波流量计由三部分组成：超声波换能器、电子线路、流量显示器和累积系统。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中。接收器接收到的超声波信号通过电子线路放大，转换为代表流量的电信号供应显示和计算仪表进行显示和计算。这实现了流量的检测和显示。
超声波流量计通常使用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，利用适当的发射电路将电能添加到发射换能器的压电元件上，从而产生超声波振动。超声波从某个角度进入流体，然后通过接收换能器接收，并通过压电元件进入电能进行检测。发射换能器利用压电元件的反压电效应，而接收换能器则利用压电效应。
超声波流量计换能器的压电元件通常制成圆形薄片，沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍，以确保振动的方向性。锆钛酸铅主要用于压电元件的材料。为了固定压电元件，使超声波以适当的角度进入流体，需要将元件的故人声楔形成一个整体的换能器（也称为探头）。声楔材料不仅需要高强度、耐老化，而且需要超声波能量损失小，即透射系数接近1。常用的声楔材料是有机玻璃，因为它是透明的，可以观察到声楔中压电元件的组装。此外，一些橡胶、塑料和胶木也可以用作声楔材料。
超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测量的瞬时流量和累积流量值用数字或模拟量显示。
根据信号检测原理，超声波流量计大致可分为传播速差法（包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法）波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法和噪声法，如图所示。其中，噪声法原理和结构Z简单，易于测量和携带，价格便宜，但精度低，适用于流量测量精度要求低的场合。由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传输的速差来反映流体的流速，因此也被称为传输速差法。其中，频差法和时差法克服了声速随流体温度变化而产生的误差，因此得到了**的应用。根据换能器的不同配置方法，传输速差分为Z法（通过法）、V法（反射法）、X法（交叉法）等。波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速的变化而产生的偏移来反映流体流速。当流速较低时，灵敏度很低，适用性不大。多普勒法是利用声学多普勒原理测量不均匀流体中散射体的超声波多普。
勒频移动确定流体流量，适用于悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。相关方法是利用相关技术测量流量。原则上，该方法的测量精度与流体中的声速无关，因此与流体温度、浓度无关，因此测量精度高，适用范围广。但相关设备价格昂贵，线路复杂。微处理器普及后，可以克服这一缺点。噪声法（听声法）是利用管道中流体流动产生的噪声与流体流速有关的原理，通过检测噪声来表示流速或流量值。方法简单，设备便宜，但精度低。
超声波流量计是利用超声脉冲的传输特性（速度、相位）进行流体测量，时差法超声波流量计是目前***使用的，利用传播时间差与被测流体流速之间的关系就可计算出流体的流速，进而计算出流体流量。超声波流量计在大口径大流量测量方面有比较突出的优势。但随着技术的进步，目前正逐渐适用于城镇燃气小流量范围的计量。
让客户犯难的点也正在这个地方。根据现场观察，印刷污水和生活污水的管道是DN200的，但流量却是非常非常小的，而且是通过不到2米的落差自流下来的，管道里面基本没什么压力，流速非常小，如果安装DN200的流量计，肯定是测量不出来的。于是，看完现场后，我们嵘创的技术人员根据丰富的现场经验，建议客户把管道缩小到DN50管径，安装DN50的电磁流量计，才有可能测量出准确的流量。在给出这个建议之前，我们嵘创的工作人员还专门带了一台超声波流量计去现场测量管道里面的流量情况。结果显示，超声波流量计信号质量非常好，但流量显示为零，说明管道里面流速非常低，且是不满管的状态。
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