超声波流量计主机与探头原理探讨  五十七

目前已经投入应用的多通道超声波流量计中，以确定截面流速分布为目的多通道测量的通道数量最大可达到9 个，再加上精确的数学分析，如插值等，其测量精度可以达到≤±0.1～0.2％[37]。

7.2 宽波束测量[38]

宽波束测量实际就是利用能够使管道产生共振的超声波（lamb 波）来进行测量。目前时差法超声波流量计中发射的都是窄声束超声波，窄声束时差法存在下述问题：

①接收探头必须精确安装在声束到达的位置上，要求声速为已知且保持常数；

②当温度变化引起流体中声速变化时，超声波在流体中的传播方向会发生变化，有部分声束会越出接收探头的接收区，降低了信号的强度，甚至探头可能接收不

到超声波；

③部分声波会沿管子圆周壁到达探头(而不是通过流体)，这部分超声波与另一部分穿过被测介质的超声波在接收头上叠加造成测量误差；

④窄声束时差法一般只能用于测单相、均匀流体的流量。

采用宽声束发射技术，可放宽对接收探头的安装要求；因声束很宽，沿管壁的环形分量很小；当流体温度变化引起声速变化时也不影响测量。超声波信号在管壁内轴向运动后，像下雨般地发射至接收探头，信号密度得以增强。因而既适于单相流，也适用于不同温度、流速、含有气泡和颗粒的液体。宽声束方式需按管材和其壁厚决定探头的形式及对管壁的发射角，以保证所发射的宽声束超声波沿管壁纵向传播，源源不断地向对面管壁折射声波一般来说，管道的壁厚与材质的规格不是很多，且许多管道壁厚相同，所以一种形式的探头甚至可以适用于不同的管径。美国Controlotron 公司推出的990 系列夹装式时差法超声波流量计，采用宽声束发射技术，配合可变频率传送线路，使探头可适用于不同的管材和管径，还可测知管道里面被测液体的种类。据称，可测最小管径达6．35mm。

超声波流量计