近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种各样的形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。

  超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基础原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测量出流量；多普勒法的基础原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。

  时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。

  多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以经过测量频率差就可以求得流速，进而能够获得流体流量，如图3。

  式(11)、(12)是按单个颗粒考虑时，测得的流体流速和流量。但对于实际含有大量粒群的水流，则应对所有频移信号进行统计处理。超声波多普勒流量计的换能器一般会用收发一体结构，见图4。换能器接收到的反射信号只能是发生器和接收器的两个指向性波束重叠区域内颗粒的反射波，这个重叠区域称为多普勒信号的信息窗。换能器所收到的信号就是由信息窗中所有流动悬浮颗粒的反射波的叠加，即信息窗内多普勒频移为反射波叠加的平均值。

  由上可知，该流量计测得的多普勒频移信号仅反映了信息窗区域内的流体速度，因此要求信息窗应位于管渠内接均流速的部位，才能使其测量值反映管渠内流体的平均流速。

  单声道超声波流量计是在被测管道或渠道上安装一对换能器构成一个超声波通道，应用比较多的换能器是外夹式和插入式。单声道超声波流量计结构相对比较简单、使用起来更便捷，但这种流量计对流态分布变化适应性差，测量精度不易控制，通常用于中小口径管道和对测量精度要求不高的渠道。多声道超声波是在被测管道或渠道上安装多对超声波换能器构成多个超声波通道，综合各声道测量结果求出流量。与单声道超声波流量计相比，多声道流量计对流态分布变化适应能力强，测量精度高，可用于大口径管道和流态分布复杂的管渠。

  3.2根据超声波流量计适用的流道不同可分为管道流量计、管渠流量计和河流流量计

  管道流量计一般是指用于有压管道的流量计，其中也包括有压的各种形状断面的涵洞，这种流量计一般是通过一个或多个声道测量流体中的流速，然后求得流量。用于管渠的超声波流量计除了要具有测流速的换能器以外，还需要有测水位的换能器，根据测得的流速和水位求得流量。用于管渠的流量计一般含有多个测速换能器(由声道数决定)和一个测水位换能器。多数河流超声波流量计仅测流速和水位，而河流的过水流量由用户根据河床断面进行计算。

  结合国家大型灌区信息化建设的研究内容，作者在昌乐县高崖水库灌区的北干渠上布设了4处监测站：其中徐家庙监测站渠底宽7.0m，水深1.0～2.0m，采用5声道明渠超声波流量计监测，见图5。山秦监测站将一段明渠改造为有压管道输水，管径是1.4m，采用单声道管道超声波流量计监测，见图6。在日照水库灌区总干渠上布设了6个测站，其中石咀监测站渠宽4m，水深1.5～2m，采用了多普勒超声波流量计进行监测，见图7。

  超声波测流技术以其测量精度高、实时性好的特点越来越得到重视。但因其价格高、专业性强、维护管理要求高使其应用推广较慢。随国家对水利投入的加大和节水型社会的建设，该技术设备将很快成为主要测流手段而得到普遍的应用。

  〔1〕马树升.灌区水情无线数传实时监控的内容与方法〔J〕.山东农业大学学报,2003,(1):63-65

  〔3〕 廖志敏,熊珊.超声波流量计的研究和应用〔J〕.管道计术与设备,2004,(4):12-14

  〔4〕 雷艳,范秀华.梯形渠道多声道超声波测流数学模型及计算方式〔J〕.武汉水利水电大学学报,1997,(1):11-16(end)关键字：引用地址：超声波流量计的测流原理及其应用

  随着FPGA性能和容量的改进，使用FPGA执行DSP功能的做法慢慢的变普遍。在许多情况下，同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。本文说明如何将FPGA和与固定功能DSP结合起来使用,设计一个基于多普勒测量原理的非侵入式测量系统。 图1：电子束聚集技术。 传统上，大量的应用设计使用专门的数字信号处理(DSP)芯片或专用标准产品(ASSP)并通过信号处理算法来处理数字信息，滤波、视频处理、编码与解码、以及音频处理等仅仅是众多采用 DSP 的应用中的一部分而已。 现在，随着 FPGA 性能和容量的改进，以及可以在大多数 DSP 应用中看到的通用算术

  测量系统 /

  1、上下游直管段对超声波流量计测量准确度的影响。标定系数K是雷诺数的函数，流体从层流过度到紊流，流速分布不均匀，标定系数K将产生较大的变化，引起测量准确度下降。根据使用上的要求，超声波流量计换能器应安装在上游直管段为10D，下游直管段为5D的位置，对于上游存在泵、阀等设备时直管段的长度，要求“距离紊流、震动、热源、噪音源和射线源越远越好”。如果超声波流量计换能器安装的地方的上游有泵、阀等设备，要求直管段为30D以上。因此，直管段长度是保证测量准确度的重要的因素。 2、管道参数设备对超声波流量计测量准确度的影响。管道参数设置准确与否，与测量准确度关系紧密。如果管道材质及尺寸的设置与实际不相符，将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差，

  RZ-1158系列外夹式超声波流量计具有准确、稳定、操作简单便捷等特点在市场上广受好评。RZ-1158系列产品是应用广泛、通用经济型、外夹式、时差法超声波流量计，它有很简单的安装方式，无需破管、无需停水，多用于大管道流量的测量，使用起来更便捷使客户轻轻松松实现灵活的管道流量测量。产品还可以配备永久安装夹具，无需日常维护，长期提供可信、无飘移的测量。它采用了最先进的数字有关技术和智能自适应声波技术，使它的测量稳定性更突出。同时，它使用的声聚焦专利技术，使产品在连续测量时的信号接收与品质上得到非常明显增强。采用IP68防护的传感器探头常规使用的寿命更长，5-6年内不用更换可稳定工作。外夹式超声流量计，对安装人员要求高，安装的水平直接影响测量精度，日后维护

  进行正确安装需掌握的几个要领 /

  便携式超声波气体流量计是一种常用的气体流量计产品类型，具有测量精度高、适合使用的范围广、稳定性很高、灵敏度较高、操作简单便捷、常规使用的寿命长等优点。今天小编主要来介绍一下便携式超声波气体流量计现场使用要注意些什么问题，希望可以帮助到大家。 1 现场比工作中应注意的一些问题 1.1 仪表频率与探头频率的选择 在实际测量中应根据具体的测量管道选择相应的测量频率，仪表的工作频率与探头匹配使用。一般仪表的测量频率在200KHZ到1MHZ频率，其测量范围约从4到24，探头的频率一般有三种：200KHZ、500KHZ、1MHZ，其基本规律是频率越低测量管径越大。因此在实际的测量中我们应根据管道选择正确的探头，使之相匹配。

  长庆油田采气三厂对长蒙、长乌临和苏东准等干线台超声波流量计，从流量计参数、重复性、稳定性等方面做在线实流检定，其中各项检验测试的数据均满足国家超声波流量计检定规程要求。超声波流量计数据准确、运行稳定，这是苏里格气田数字化应用的又一技术突破。 气体超声波流量计在线实流检定使采气三厂成为苏里格气田唯一应用气体超声波流量计在线检定的采气厂，为下一步实施计量改造、大范围开展流量计在线检定工作提供了宝贵经验。 在我国长输和集输管道工程实践中，因常规孔板流量计在高压、大流量计量方面，受到自身结构的限制而显示出其局限性，其使用条件、使用范围和对管道的要求条件苛刻，流程比低、压损大、精度低，检定不方便。针对这些不足，采气三厂在中燃

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