在計(jì)量領(lǐng)域中，流量的計(jì)量是*為復(fù)雜也是*為困難的一個(gè)分支，它關(guān)系到工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)，影響到經(jīng)濟(jì)利益體之間的貿(mào)易結(jié)算，為此我們應(yīng)下功夫使流量的計(jì)量得到合理的應(yīng)用。水流量的計(jì)量就是一例。對(duì)于管徑分別為600mm，700mm，800mm的大口徑供水管管道的水流量的計(jì)量問題，與中、小管徑水流量的計(jì)量問題相比，具有許多特殊性，如果流量計(jì)選型不當(dāng)，就可能造成流量計(jì)不能正常使用或測(cè)量數(shù)據(jù)不可靠，這必將給企業(yè)生產(chǎn)成本的核算帶來諸多麻煩，同時(shí)也給維修、維護(hù)帶來諸多不便。我廠原使用的是插入式渦街流量計(jì)，它具有量程比寬、無運(yùn)動(dòng)部件和介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其維護(hù)工作量較大，計(jì)量準(zhǔn)確性易受外部條件的影響，安裝維護(hù)很不方便，出現(xiàn)了不少的問題。為此，我們對(duì)該供水流量計(jì)進(jìn)行了改型，選用了唐山匯中儀表有限公司生產(chǎn)的PCL型時(shí)差法超聲波流量計(jì)，安裝使用一年來取得了較好的效果。
    1 超聲波流量計(jì)的原理和組成

   時(shí)差法超聲波流量計(jì)，是利用超聲波在橫向穿過流動(dòng)的液體時(shí)，在其順流和逆流介質(zhì)中，其超聲波的速度有差異而形成速度差（時(shí)間差）。時(shí)差法超聲波流量計(jì)就是利用該原理對(duì)流體的流速和流量進(jìn)行測(cè)量的。具體方法如下：

    若在固定長度L的距離內(nèi)，分別放置兩組超聲波發(fā)送和接收器，則對(duì)于順流和逆流有：

    t1=L/（c+v）（順流） t2=L/（c-v）（逆流）

   式中，c為超聲波在靜止流體內(nèi)的傳播速度；v為流體流動(dòng)的速度；t1為順流傳播所需要的時(shí)間；t2為逆流傳播所需要的時(shí)間。

    那么，時(shí)間差就為：Δt=t2-t1=2Lv/（c2-v2）

   由上式可知，流體的流速正比于時(shí)間差Δt。由于超聲波在不同溫度的水內(nèi)傳播速度c略有變化，故儀器本身就帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋?br>   
   其大致的原理過程為：由超聲波的探頭發(fā)射并接收超聲波信號(hào)，通過對(duì)其信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、運(yùn)算、補(bǔ)償?shù)纫幌盗械奶幚磉^程.*后顯示出要測(cè)量的流量值。對(duì)于不同的管道，有不同的參數(shù)需要設(shè)置，這些均由儀器內(nèi)計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并且可以通過功能顯示鍵隨時(shí)顯示出我們所需要的數(shù)值（如介質(zhì)的流速、介質(zhì)的瞬時(shí)流量、介質(zhì)的累計(jì)流量、介質(zhì)的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、超聲波探頭的安裝位置指示、超聲波信號(hào)強(qiáng)度的指示等），從而非常方便地監(jiān)視超聲波探頭的安裝情況和儀表的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

    2 超聲波流量計(jì)的安裝與調(diào)試

    2.1 測(cè)量位置的選擇及測(cè)量方式的確定

   在安裝探頭前，首先要確定測(cè)量位置和安裝方式。通常情況下采用V方式測(cè)量。當(dāng)被測(cè)液體的濁度較高，接收信號(hào)強(qiáng)度（儀表A值）較弱時(shí)，宜采用Z方式測(cè)量，Z方式測(cè)量安裝方法如圖1所示。Z方式測(cè)量的安裝能夠接收到較強(qiáng)聲波直接折射的信號(hào)，這非常有利于儀表工作的穩(wěn)定性，因此，我們大部分都采用Z方式的安裝進(jìn)行測(cè)量。

   我們知道，探頭的安裝位置的不同、被測(cè)管路內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)及其變化，均對(duì)流量測(cè)量的精度有很大的影響，因此，在選擇安裝探頭位置時(shí)要特別注意，必須要保證探頭安裝處的直線管段為：上游側(cè)10D（管284徑）和下游側(cè)5D以上，并且在上游側(cè)30D以內(nèi)，不能有擾動(dòng)流體流動(dòng)的因素（如泵，閥，節(jié)流孔、件等），同時(shí)在安裝處還應(yīng)盡量避開被測(cè)管路凹凸不平及有焊接的位置。

    2.2 超聲波探頭安裝位置的確定

    探頭安裝示意圖如圖2所示。

    （1）在現(xiàn)場(chǎng)安裝好顯示計(jì)后，接通電源并輸入有關(guān)的參數(shù)，按下調(diào)試，鍵屏幕首先顯示出探頭應(yīng)安裝的距離
    （2）取一段長約4D的寬行打印紙（或幅寬為200mm左右的平行紙帶）。
   （3）在按要求確定好直管段的基本位置后，在其水平（或垂直）管道的兩側(cè)，水平面±45°以內(nèi)，首先確定其中一個(gè)探頭的安裝位置，并進(jìn)行局部的打磨和拋光打平，做到無銹蝕、無麻點(diǎn)。
    （4）將紙帶的一邊經(jīng)過打磨的中間部分環(huán)繞管路一周.紙帶的兩邊要很好地重合。
    （5）沿著打磨部分的紙邊劃一圓周線，并用紙帶圍出周長，在紙帶上做出標(biāo)記。
    （6）取下紙帶，沿被測(cè)管軸線方向通過打磨部分劃一直線，與圓周線垂直相交于A點(diǎn)。
   （7）將紙帶按周長標(biāo)記對(duì)折，形成半周長。然后讓紙帶的一個(gè)端邊與沿軸線方向劃的直線重合，圍繞被測(cè)管半周，并沿紙帶另一端邊在放測(cè)管的另一側(cè)劃一直線，與周線相交于A1點(diǎn)（AA1為圓管直徑）。
   （8）根據(jù)儀表顯示的安裝距離，用鋼卷尺由A1點(diǎn)沿軸線方向量出此值。局部打磨和拋光打平后，根據(jù)安裝距離劃一周線，與軸線方向的直線垂直相交于B點(diǎn)，B點(diǎn)即是另一個(gè)探頭的安裝位置。


    2.3 安裝調(diào)試

   確定好安裝位置后，用汽油等溶劑將測(cè)量點(diǎn)及探頭擦洗干凈，然后將一探頭涂上凡士林（或黃油）作為聲耦合劑用，固定于管道的一側(cè)的A點(diǎn)，將另一探頭也涂上凡士林（或黃油）緊貼于另一側(cè)管壁處B點(diǎn)。然后認(rèn)真地調(diào)整探頭，使儀表的安裝位置指示值B達(dá)到3%以內(nèi)，*后找到*佳的測(cè)量點(diǎn)。用鋼絲繩卡具或螺紋不銹鋼帶等緊固探頭，探頭上的安裝標(biāo)記一定要與所劃的十字安裝線對(duì)準(zhǔn)。在緊固過程中，觀察安裝標(biāo)記與安裝線，不應(yīng)有任何的移動(dòng)現(xiàn)象。

    3 時(shí)差法超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

   （1）由于時(shí)差法超聲波流量計(jì)采用了精密的時(shí)差法檢測(cè)，并有信號(hào)的自動(dòng)跟蹤、溫度的自動(dòng)補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)的技術(shù)，因此它具有運(yùn)行穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確可靠、儀表的運(yùn)算和顯示精度較高等特點(diǎn)。
   （2）對(duì)被測(cè)介質(zhì)來說，超聲波流量計(jì)屬于非接觸測(cè)量，在安裝過程中不損壞管路，這可以滿足工廠工藝生產(chǎn)用水不斷流的要求，安裝極為方便。
    （3）在測(cè)量時(shí)，管道中沒有節(jié)流件，流體不存在壓力損失，非常有利于節(jié)約能源。
   （4）它對(duì)于被測(cè)流體的技術(shù)參數(shù)有較寬的適用范圍，如水質(zhì)、流體狀態(tài)、流體溫度及流速（0.1m/s~12m/s）等，工業(yè)與生活中的常用介質(zhì)均能滿足要求。
   （5）電子線路的集成化程度高，幾乎不需要維護(hù)與修理，編程簡單靈活，用戶輸入的數(shù)據(jù)均為常用的原始直接數(shù)據(jù)，不需要經(jīng)過人工計(jì)算，省時(shí)省力。

    4 結(jié)語

   由于超聲波流量計(jì)具有許多優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)80年代初，日本已將其普遍應(yīng)用于自來水公司的大管徑供水管網(wǎng)。在大口徑管路的液體流量的測(cè)量方面。超聲波流量計(jì)將在大部分場(chǎng)合取代其他類型的流量測(cè)量儀表。這是科技進(jìn)步的表現(xiàn)，也是時(shí)代的要求。目前，在國外超聲波流量計(jì)的測(cè)量技術(shù)已應(yīng)用于蒸汽、空氣、煤氣等難以計(jì)量的無液體介質(zhì)計(jì)量領(lǐng)域，一種具有非常廣泛用途的流量計(jì)。