超聲波流量計(jì)在液體測(cè)量中將成為主流產(chǎn)品

根據(jù)美國(guó)ARC咨詢集團(tuán)出版的有關(guān)“超聲波流量計(jì)展望”的新報(bào)道，新一代的超聲波流量計(jì)已經(jīng)克服了過去落后的技術(shù)，并成為監(jiān)控流量和控制流量的基準(zhǔn)技術(shù)。ARC咨詢集團(tuán)的研究室主任Wil Chin說，超聲波技術(shù)將逐漸成為流量測(cè)量選擇的技術(shù)，不僅僅是對(duì)傳統(tǒng)流量技術(shù)的替代。Chin估計(jì)超聲波流量計(jì)產(chǎn)品市場(chǎng)將從2003年的大約4億多美元增長(zhǎng)到2008年的6億多美元，這將和*的電磁式流量計(jì)的銷售額相當(dāng)。

技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了增長(zhǎng)

技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了快速增長(zhǎng)及新供應(yīng)商的不斷出現(xiàn)。zui近出版的《超聲波和相關(guān)流量計(jì)的選型指導(dǎo)》，書中列舉了*70多家超聲波流量計(jì)供應(yīng)商，其中50多家供應(yīng)商有自己的制造技術(shù)。該書的合著者之一David W. Spitzer指出：這些供應(yīng)商的大多數(shù)不是基于北美和西歐的傳統(tǒng)市場(chǎng)。一些重要的供應(yīng)商開始在東歐、日本以及其它的亞洲國(guó)家，比如韓國(guó)、新加坡和中國(guó)等建立他們的市場(chǎng)。

有兩種基本的超聲波流量計(jì)技術(shù)：多普勒頻移技術(shù)和時(shí)差技術(shù)。多普勒法超聲波流量計(jì)的工作原理是：通過測(cè)量在流體中不連貫聲音、泡沫、或微粒折射的聲波頻率偏移來測(cè)量流體的流速。當(dāng)有流量時(shí)，隨著流量的增加，頻率偏移也增加。時(shí)差法超聲波流量計(jì)的工作原理是：通過觀測(cè)超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時(shí)間差來間接測(cè)量流體的流速。有流速的地方，時(shí)間差隨著流速的增加而增加。

時(shí)差法超聲波流量計(jì)有單個(gè)或多個(gè)信號(hào)通道。一個(gè)時(shí)差法超聲波流量計(jì)的信號(hào)通道越多，它的精度就越高，也就是說它的精度越接近一個(gè)電磁式流量計(jì)的精度。在石油和氣體應(yīng)用中的密閉輸送測(cè)量時(shí)，多通道時(shí)差法超聲波流量計(jì)已經(jīng)通過AGA、API、OIML的認(rèn)證（如圖2所示）。

同樣，也有便攜式和半便攜外夾裝式時(shí)差法流量計(jì)以及多普勒法流量計(jì)。Chin說，zui初，外夾裝式流量計(jì)被看作是測(cè)試裝置，因?yàn)殡S著時(shí)間的流逝，超聲波耦合油脂會(huì)發(fā)生退化。E+H公司的新型超聲波流量計(jì)，它有一個(gè)傳感器座，不需要超聲波或者聲耦合油脂。有關(guān)在這個(gè)領(lǐng)域的開發(fā)，按照Chin所說，Caldon公司已經(jīng)發(fā)明了一種創(chuàng)新的耦合油脂，這種油脂不會(huì)發(fā)生退化（Caldon公司是在美國(guó)匹茲堡市的一家高精度時(shí)差法超聲波使用儀器制造商）。

多普勒法超聲波流量計(jì)一直被應(yīng)用于特殊場(chǎng)合，多年以來，它們?cè)诳煽啃院推渌恍﹩栴}破壞了它們的聲譽(yù)。多普勒法流量計(jì)，不管是插入式（濕敏傳感器），還是外夾裝式，主要應(yīng)用于廢水中的淤泥測(cè)量、挖泥和采礦中的高濃度泥漿測(cè)量。

按照Spitzer所說，對(duì)于外夾裝式流量計(jì)，不管是多普勒法式還是多時(shí)差法式，一個(gè)重要的問題是：他們都不能對(duì)體積流量提供一個(gè)可跟蹤的準(zhǔn)確的信息說明。Spitzer說，超聲波流量計(jì)的性能說明常常是以高參考精度為主。應(yīng)當(dāng)注意的是提到的典型精度是速度精度，不是測(cè)量的體積流量的精度。一個(gè)能測(cè)量速度且具有高精度的超聲波流量計(jì)，可能在測(cè)量體積流量時(shí)不具有高精度。

外夾裝式流量計(jì)另外一個(gè)重要的問題是管道襯里材料的不同，測(cè)量能力也不同。比如，瀝青襯里材料在聲學(xué)上比其它材料，如塑料有更好的性能。

多年來，多通道時(shí)差法流量計(jì)一直應(yīng)用于大口徑管道中高品質(zhì)液體和氣體的測(cè)量及密閉輸送。這些裝置受通道幾何形狀的限制，主要應(yīng)用在大尺寸管道中，傳感器的數(shù)量也增加了成本。典型的多通道流量計(jì)的價(jià)格范圍在30000~40000美金，或者更高的價(jià)格范圍。ARC公司的Chin指出，德國(guó)Krohne公司是液體流量計(jì)的業(yè)內(nèi)，美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司是氣體流量計(jì)的業(yè)內(nèi)。