超聲波流量計是一種非侵入式設備，它使用聲波振動來測量液體的流速。有兩種類型，多普勒和傳輸時間。
超聲波儀表非常適合廢水應用或任何導電或水基的臟液體，但通常不適用于蒸餾水或飲用水。這些流量計也是需要低壓降、化學兼容性和低維護的應用的理想選擇。
1842 年，克里斯蒂安·多普勒 (Christian Doppler) 發現，靜止的觀察者會在聲源接近時感知聲音的波長較短，隨著聲源的后退，聲音的波長較長。
多普勒效應解釋了為什么人們會在駛近的汽車喇叭聲中聽到升高的音調。當汽車拉開時，音調似乎下降了。超聲波多普勒流量計將這種頻移應用于包含聲學不連續性的所謂臟液體中；懸浮顆粒、夾帶氣泡或湍流渦流。
超聲波流量計是如何工作的？
超聲波流量計是一種非接觸式測量流速的方法。它們是固定在管道外部的夾緊裝置，可以在不損壞傳感器的情況下測量腐蝕性液體。該 兩種類型的超聲波流量計，多普勒及運輸時間，通過兩個不同的技術方式，每個功能。多普勒超聲波流量計必須有顆粒或氣泡才能反射超聲波信號。必須考慮固體或氣泡的濃度和大小的下限，并且液體必須以足夠高的速度流動以保持固體懸浮。
當傳輸到包含具有這種不連續性的流動液體的管道中時，超聲波脈沖或波束會從它們反射，頻率的變化與液體的流速成正比。因此，超聲波多普勒流量計根據不連續點的速度而不是液體的速度計算流速。
工作原理
當超聲波信號被運動中的懸浮顆粒或氣泡（不連續性）反射時，其基本工作原理利用了超聲波信號的頻移（多普勒效應）。這種計量技術利用了聲波的物理現象，當它被流動液體中的移動不連續性反射時，聲波會改變頻率。超聲波被傳輸到有流動液體的管道中，并且不連續性反射頻率略有不同的超聲波，該頻率與液體的流速成正比。當前的技術要求液體至少含有百萬分之 100 (PPM) 的 100 微米或更大的懸浮顆粒或氣泡。多普勒超聲波流量計的工作原理是多普勒效應，這是聲波頻率變化的物理現象。在超聲波流量計的情況下，當被運動中的懸浮顆粒或氣泡（不連續性）反射時，超聲波信號的頻率變化（多普勒效應）與液體的流速成正比。通常，超聲波多普勒流量計由發射器/指示器/累加器和換能器組成。用戶選擇適合應用的配置，考慮液體、固體或氣泡的大小和濃度、管道尺寸和管道內襯。發射器的信號閾值通常會調整以濾除機械和電氣噪聲。變送器中的高頻振蕩器驅動換能器，該換能器采用流行的夾裝式設計，安裝在管道外部。換能器產生超聲波信號，通過管壁進入流動的液體；發射器將其輸出和輸入頻率之間的差異轉換為電子脈沖。經過處理、縮放和累計，脈沖提供了流量測量。夾在管道外部的超聲波多普勒流量計以非侵入性方式運行，無需移動部件。它們不會造成壓降，不會受到工藝液體損壞的風險，并且幾乎不需要維護。如果正確校準，它們的精度可以達到 ±1%，但是，管壁以及管壁與液體之間的任何空氣空間都會產生信號干擾。此外，不銹鋼管壁可能會將傳輸信號傳導到反射信號似乎發生重大變化的程度。傳輸時間超聲波流量計測量超聲波信號從第一個換能器發射到第二個換能器接收到的時間差。對上游和下游測量進行比較。如果沒有流量，兩個方向的旅行時間將相同。當存在流動時，聲音在同一個方向傳播時移動得更快，如果逆著它移動，聲音傳播得更慢。
第三個超聲波流量計采用上游和下游換能器對之間的互相關來計算流量。這種設計的一些流量計使用微處理器根據相關因素在“清潔”和“臟”模式之間自動切換。例如，單個互相關混合流量計可以監測活性污泥或消化污泥的流量。使用此類流量計精心設計的應用已報告安裝精度在讀數的 0.5% 以內。
超聲波流量計也是需要低壓降和低維護的應用的理想選擇。超聲波多普勒流量計是一種體積流量計，非常適用于含氣液體，如廢水或泥漿。傳輸時間超聲波流量計是水和油等清潔液體應用的理想選擇。超聲波流量計主要有三種類型。輸出類型（模擬或數字）、管道尺寸、最小和最大過程溫度、壓力和流速等因素都會影響哪種超聲波流量計適合您的應用。
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