超聲波流量計的發(fā)展現(xiàn)狀:超聲波流量計(簡稱 USF)是利用超聲波在流體中的傳播特性來測量流量的計量儀表。憑借其非接觸測流、儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關(guān)、精度高、測量范圍大、安裝方便、測試操作簡單等自身的優(yōu)勢被認(rèn)為是較好的大管徑流量測量儀表,在電力、石油、化工特別是供水系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。
1931年,O.Rutten 發(fā)表的德國專利是關(guān)于利用聲波測量管道流體流量最早的參考文獻(xiàn)。但是要使超聲波流量計具有一定的精度,要求對時間的測量精度至少達(dá)到107秒,這在當(dāng)時是很難達(dá)到的;50年代初,美國科研人員首次提出了“鳴環(huán)”法,就是通過多次循環(huán)將時差擴大在進(jìn)行測量,這種方法彌補了當(dāng)時電子技術(shù)的不足,使得時間測量精度得以大大提高。1955年,應(yīng)用聲循環(huán)法MAXSON 流量計在美國研制成功,并用于航空燃料油流量的測量,標(biāo)志著超聲波流量計已經(jīng)由理論研究階段進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段,但由于電子線路太復(fù)雜而未得到推廣。60年代末又出現(xiàn)了多
普勒效應(yīng)的超聲波流量計。
進(jìn)入20世紀(jì)的70年代以后,由于集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,使得高精度的時間測量成為可能,再加上高性能、工作穩(wěn)定的鎖相技術(shù)(PLL)的出現(xiàn)和應(yīng)用,為超聲波流量計的可靠性提供了基本的保證,同時為了消除聲速變化對測量精度的影響,出現(xiàn)了頻差法超聲波流量計,這種流量計聲速受溫度變化的影響遠(yuǎn)小于時差法,靈敏度和測量范圍也優(yōu)于時差法,因而這種方法成為測量大管徑大流量超聲流量計的主要方案,但是仍無法保障小管徑小流量測量時的精度。同一時期,前蘇聯(lián)科技工作者對管道內(nèi)流體的流速分布規(guī)律作了大量深入研究,指出管道內(nèi)流體流動存在兩種狀態(tài):層流和紊流,并給出了層流狀態(tài)下的理論計算公式,為超聲波流量計進(jìn)一步提高測量精度打下了堅實的理論基礎(chǔ)。至此,超聲波流量計的研究和應(yīng)用才蓬勃發(fā)展起來,超聲流量計的種類也越來越多,相繼出現(xiàn)了波束偏移法、相關(guān)法和噪聲法。
當(dāng)今全世界50多家較大的超聲波流量計生產(chǎn)商都集中于歐美日等國家,這些國家己經(jīng)在超聲波流量計的研制、生產(chǎn)和推廣方面積累了豐富的經(jīng)驗,再加上它們本身所具有的在電子技術(shù)和工業(yè)制造領(lǐng)域的優(yōu)勢,使得它們在國際超聲波流量計市場上占據(jù)了絕大部分的份額,并且主導(dǎo)著超聲流量測量技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢。
我國超聲波流量計的研究起步較晚,目前我國超聲波流量計的研究和生產(chǎn)仍比較落后的,盡管近年來隨著國外各大超聲波流量計生產(chǎn)公司的產(chǎn)品紛紛進(jìn)入我國的市場,也帶動了國內(nèi)超聲流量測量研究的發(fā)展,但是從總體上說,我們現(xiàn)有的技術(shù)還和國際先進(jìn)水平有較大差距,在國內(nèi)市場中,高精度的超聲波流量計還是國外品牌的天下,形成了低檔產(chǎn)品過剩、高檔產(chǎn)品依賴進(jìn)口的局面。