外夾式超聲波流量計因為具有其它類型的流量測量儀表不具備的種種優(yōu)良特性，并且隨著數(shù)字運算與糾錯技術(shù)的不斷進(jìn)步，其產(chǎn)品測量性能正經(jīng)歷著飛速發(fā)展，特別是在水廠的生產(chǎn)中得到了大量的應(yīng)用，本文就是針對于外夾式超聲波流量計其在實踐中的測量基本原理以及不同角度的分類，外夾式超聲波流量計的基本特點以及存在的缺陷進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，通過案例詳細(xì)分析了在水廠流量測量實踐中外夾式超聲波流量計的成功應(yīng)用。

一、外夾式超聲波流量計測量原理概述 

　　1.1 外夾式超聲波流量計基本原理

　　在流動流體中流體的運行速度與超聲波的傳播速度之間存在著一定的關(guān)系，與固定坐標(biāo)系相比，超聲波的順流中的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在逆流中的傳播速度。為了更好地對流量速度進(jìn)行測量，首先需要準(zhǔn)備一個能夠發(fā)射超聲波的超聲波探頭（即換能器），一般可以采用石英等制作成某種元件器件作為流量計中的超聲波探頭，由此可以在進(jìn)行超聲波發(fā)射的時候充分使用負(fù)壓電高頻電脈沖的作用力使得壓電晶體實現(xiàn)穩(wěn)定的高頻振動，從而實現(xiàn)有一定脈沖變化的超聲波發(fā)射效應(yīng)。超聲波可以從一定的角度發(fā)射進(jìn)入到流體中進(jìn)行傳播，然后在超聲波換能器的作用之下實現(xiàn)超聲波信號的接收效能，與此同時，超聲波換能器再一次經(jīng)過一定的環(huán)節(jié)將高頻電脈沖信號成功轉(zhuǎn)換。從上述分析可以知道對同一個超聲波換能器進(jìn)行輪流性的使用可以成功發(fā)射不同類型的脈沖壓力波，同時可以實現(xiàn)接受功能。

　　對外夾式超聲波流量計可以從如下幾個角度進(jìn)行分類：一是按照基本原理可以將外夾式超聲波流量計分為時差法、聲環(huán)法、相位差法、相關(guān)法、沃街法以及多普勒法等；二是按照超聲波探頭的安裝方式可以將外夾式超聲波流量計分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測量管段來進(jìn)行區(qū)分；三是根據(jù)聲道數(shù)量可以將外夾式超聲波流量計分為多聲道和單聲道兩種類型；四是按照超聲波的性能特點可以將外夾式超聲波流量計分為便攜式、固定式、標(biāo)準(zhǔn)型以及低溫防水型等。

　　1.2 外夾式超聲波流量計測量原理

　　從上述分析中，可以知道外夾式超聲波流量計有多種類型，這里主要對時差法和多普勒測量法兩種方法的測量原理進(jìn)行詳細(xì)概述。

　　時差法測量原理如圖1所示，時差法測量一般情況之下是運用所測量流體傳播聲波來進(jìn)行測量，并通過不同傳播速度流體特征來測量他們在不同流動方向的傳播速度之間的差值，從而測量出流體的流動流量以及相應(yīng)的速度。

　　多普勒法超聲波在進(jìn)行流體流量測量實踐中的基本原理如圖2所示，這是在超聲波在進(jìn)行流體流量測量實踐中所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)對相應(yīng)的頻率差進(jìn)行相關(guān)測量，由于主要是使用某一個固定的聲源作為相應(yīng)的發(fā)生器，隨著流體與某一運動聲源之前的相對運動，促使該物體進(jìn)入到超聲波中并出現(xiàn)超聲波接收器的反射接收。進(jìn)入超聲波和發(fā)射超聲波二者之間的頻率差就是運動物件所產(chǎn)生的多普勒頻移，并且所測量的多普勒頻率差與流體流速之間呈現(xiàn)出一定的正比例關(guān)系，因此可以如果可以求出多普勒頻率差，就可以相應(yīng)得到流體的流速以及流體相應(yīng)的流量。

　　二、外夾式超聲波流量計基本特點分析

　　外夾式超聲波流量計在長期的發(fā)展中逐步將傳統(tǒng)的渦輪流量計、差壓流量計以及電磁流量計等測量方法取代，從各個角度來進(jìn)行分析，可以知道外夾式超聲波流量計在實踐運用中主要具備如下幾個方面的優(yōu)勢特征：

　　外夾式超聲波流量計在實踐中進(jìn)行安裝維修更為方便快捷，外夾式超聲波流量計與其他的流量計方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對于大口徑的流量計量體統(tǒng)來說，外夾式超聲波流量計在這一方面的優(yōu)勢是非常明顯的，可以節(jié)約大量的人力和物流成本。近年來，隨著外夾式超聲波流量計在各個研究領(lǐng)域的實踐運用，外夾式超聲波流量計在安裝維修時可以不用考慮是否在官道上切斷流量或者進(jìn)行打孔等繁瑣步驟。

　　第二，外夾式超聲波流量計的測量管徑相對較大，外夾式超聲波流量計在進(jìn)行測量時其管徑測量可以達(dá)到10 m，這也是外夾式超聲波流量計的突出優(yōu)勢，外夾式超聲波流量計的適用管徑范圍相對來說較大，可以在一定范圍之類進(jìn)行較為自由的流量測量，當(dāng)所測量的管徑超出一定范圍時，流量計可能會受到外界各個方面的因素限制而難以滿足具體的測量要求，這個時候可以考慮使用外夾式超聲波流量計來有針對性地解決這些問題，同時可以測量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會影響到外夾式超聲波流量計的價格，而其他流量計價格往往會隨著管徑大小范圍的變化而變化。

　　第三，外夾式超聲波流量計的測量可靠性較高，不論是濕式安裝或者是外夾式安裝的外夾式超聲波流量計均不會對測量流量的流暢性產(chǎn)生影響，沒有任何的壓力損失；與此同時，以微機為中心的傳感器可以使用鎖相環(huán)路等計時的方法解決電力故障以及信號衰弱等方面的問題，從而使得外夾式超聲波流量計的測量可靠性更高。