本文阐述了超声波流量计技术并论述了近期超声波流量计使用量急剧上升的原因,而且还介绍超声波流量计在液体和气体应用中的使用情况及何种类型的工业正在使用他们.文章从超声流量计技术未来发展的一些讨论中推出结论。

绪论

　　在过去几年里,流量计技术上最令人吃惊的发展——是超声波流量计的迅速崛起和猛迅的增长势头。越来越多的用户意识到超声波流量计所提供的非插入式技术的好处。自动化研究协会最近的调查研究表明到2001年超声波流量计每年的增长率超过 12%。近几年中超声波流量计工艺技术的改进使得其测量结果更精确，同时也扩大了他们的应用范围。慢慢地越来越多的用户选择超声波流量计来取代电磁流量计,特别在测量大管径流量的应用场合中。

　　液体和气体超声波流量计的市场日益扩大。在液体应用场合，环境保护规则的加入要求越来越多的工厂更好地监测从其工厂排放出来的废水，防止超出环保规定指标以免造成环境污染。随着超声波流量计精度的提高，使得化工和其它处理工业领域越来越多的用户选择超声波流量计来取代孔板和其它压差式流量计。超声波流量计在气体流量测量市场上的份额也日渐快速扩大。该市场划分成天然气，过程气体及可燃气体市场。

　　天然气流量测量市场是促使超声波流量计增长最快的因素之一。由于多通道时差式流量计技术和非插入式特性从而导致流量计精度提高，又加上返修率低等特点使得超声波流量计越发受到用户的欢迎。欧洲正式批准的规章规则促使石油生产公司，管道输送公司及公共事业公司采用超声波流量计以确保传输畅顺，该规章正待美国气体协会批准通过，并且这早在1998年就可预见。

　　事实上，超声波流量计最初出现时并不十分顺利。当首先介绍它们时，人们并不能很好地接受和理解超声波技术，故超声波流量计在很多情况下被错误使用。正因为如此，不少用户在使用超声波流量计过程中所得效果很不好，故超声波技术留给他们的印象不好。尽管在后来的应用中超声波流量计的应用很成功，但早期的负面印象仍然会在一些客户选择超声波流量计时产生先入为主的影响。

　　到20世纪70年代末和20世纪80年代初期，一些因素已经发生转变。其中一个主要原因是超声波流量计在过去 10 年里其测量效果已变得更准确。超声波流量计采用两种技术:时差式和多普勒技术。超声波流量计精度的提高主要由于时差式技术上的改进使得时差式流量计与以前相比能够测量的量程更宽。电子处理技术上的改进使得时差式超声波测量含杂质液体时测量精度更高。这方面的改进非常重要，因为时差式技术较多普勒技术相比能获得更高的精度。原先,多普勒流量计是唯一能测量少量含有杂质液体的超声波流量计，现在由于时差式超声波流量计的出现而打破这种唯一局面。

超声波流量计技术
　　超声波流量计采用两种不同技术：时差式和多普勒。两种流量计都主要应用于闭管。时差式超声波流量计的两个传感器从管道一侧发送2束声波信号到另一侧。一个传感器为发信号传感器，另一个传感器为接受信号传感器。沿着同一通道，其中一束信号是顺着流量方向发送的，另一束信号是逆着流量方向发送的。流体力将减慢逆流量方向发送的声波信号，反而会加快顺着流量方向发送的信号。超声波流量计测量上游和下游信号穿越流量通道并返回的传输时间,这两个时间有一个时间差。所测的时间差与流速成对比。时差式超声波流量计又被称为飞越时间流量计。

　　时差式流量计主要应用于清洁液体。对脏液体，例如含颗粒或气泡液体,主要由多普勒超声波流量计进行测量。多普勒流量计也带有两个传感器，分别充当发送传感器和接收传感器，而且该流量计由声波信号来决定流速。多普勒流量计接收流体中颗粒反射的信号，而不是从管子的另一侧。当声波信号从颗粒上反射时，则将产生信号频率漂移，并且该频率漂移与流速成正比。超声波流量计正是使用频率偏差来计算流速。

天然气应用：
　　在天然气应用场合中，主要技术的突破使得超声波流量计使用量节节上升，从而推动了多通道时差式流量计的发展。单通道时差式流量计通过单束超声波光束或通道来计算流速。多通道超声波流量计采用两个或多个通道，因此该流量计测量效果更精确。流经流量通道的液体流速并不恒定。超声波流量计通过计算多点而不是一点流速，故其测量精度可高达0.5%或0.25%。

　　一些天然气生产厂家使用超声波流量计来测量天然气，同样传输公司也使用超声波流量计来测量输送给客户进行买卖或居民的天然气。超声波流量计经常被新建的计量台所选用。据用户报导，尽管超声波气体流量计初始成本比较高，但他们较孔板安装更能节约大量费用。在某种情况中，使用超声波流量计来测量天然气的用户也试图使用超声波流量计来代替孔板和涡轮流量计。

　　超声波流量计另一个主要特点是非插入式流量计,因此使用超声波流量计不会引起任何压降。但无论如何，非插入式超声波流量计不代表管线不会截断，应用于气体测量的超声波流量计为内嵌式法兰型，也称为管段式。如同其他法兰流量计一样，例如电磁流量计，管段式超声波流量计先连接法兰，然后安装到管道中。迄今为止，仍没有任何一家生产厂家生产外夹式气体超声波流量计。

　　天然气流量计销量的增加有助于提升管段式超声波流量计的市场占有率。 创造重要的增加超声波米。外夹式技术统治了超声波流量计市场。1996年销售到世界各地的流量计中约3分之2为外夹式超声波流量计。随着需求的精度越来越高，连同天然气市场效益的增加，刺激供应商推荐更多的管段式流量计。在1997德国Achema展览会上，西门子推出了一台管段式液体超声波流量计，而且在同一展览会上，Krohne 也同时推出专为监测传输而设计的新型管段式多通道超声波流量计。

　　天然气超声波流量计需求增加的另一个主要原因从工业协会和规章的身体的增加的赞同。在在这方面，欧洲领先于美国。在欧洲，大多数国家为其过程工业制定了他们自己财务规章制度，尽管欧洲共同体正在逐步规范这些规章制度。几年前，在欧洲，许多规章制度中就明确批准可采用超声波流量计进行传输监测。其结果是欧洲的天然气生产和输送公司在使用超声波流量计方面领先与美国的同行们。

　　在美国，美国气体协会已为用于监测传输的多通道超声波流量计做了一个专题报告。这份报告又称为AGA-9 ,有望于1998年初被正式出版。一旦出版了该份报告，一直等待批准的美国的许多公司将推动并超声波流量计的购买量。很多公司在预见AGA-9出版的同时，已经购买了超声波流量计以用于非监测传输应用场合中。这样,这些公司因此熟悉该技术。一旦 AGA-9出版，则他们也将购买超声波流量计以用于监测传输应用场合中。

工业超声波流量计
　　水和废水行业已成为使用超声波流量计的传统领先的行业。在1996年中，销往世界各地的超声波流量计约1/3被卖到水和废水处理行业。在这使用当中大部分是由市政当局采用超声波流量计来测量进入和离开水处理厂的水量。然而，化学药品、纸浆造纸、食品饮料行业对超声波流量计的使用量也节节上升。美国和其它国家及地区的规章制度正日益完善与严格是的越来越多的过程行业必须严格地监控其工厂废水及污物的排放，以免违反规定而造成环境污染，从而导致越来越多的公司采用超声波流量计来达到这一目的。

全球透析
　　当超声波流量计广泛地使用在美国和在欧洲时，在美国公司和欧洲公司之间，超声波流量计的类型上稍有不同。在美国历史上，外夹式超声波流量计比管段式更为成功。反之，管段式流量计在欧洲较美国相比更易于被人们接受。从日本超声波流量计销售统计中表明其约占世界总销售量的14%。其余亚洲的销量也约占世界总销售量的14%（详见图1）。

1996年超声波流量计全世界总销售量地区饼图(美元百分比)
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1

未来预测
　　超声波流量计成为增长最快的流量计,甚至超过科里奥力质量流量计。当越来越多的用户熟悉超声波流量计的优点时，预计可进一步提高其增长率。许多公司都在观望，直到他们从其他用户中听见新的流量计技术应用成功的故事时他们才开始接受新的技术，今天那些成功运用的例子普遍并为人们所熟知。除气体和液体应用以外，超声波流量计的使用范围正慢慢向河流流量测量上延伸。另一个重大研究成果是研发出一种新型超声波流量计，其中既采用了时差式测量技术，又采用了多普勒测量技术。

　　超声波流量计的成功一定吸引了更多的供应商走进市场,从而扩大了超声波流量计货源并且增加了超声波流量计特性和类型的多样性。工业协会的批准正拓宽超声波流量计可被使用的应用数量。精度的增加更利于提高超声波流量计在监测传输行业的使用量。超声波流量计技术的时代真正到来了。