外夾式超聲波流量計(jì)因?yàn)榫哂衅渌愋偷牧髁繙y(cè)量?jī)x表不具備的種種優(yōu)良特性，并且隨著數(shù)字運(yùn)算與糾錯(cuò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其產(chǎn)品測(cè)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(duì)于外夾式超聲波流量計(jì)其在實(shí)踐中的測(cè)量基本原理以及不同角度的分類，外夾式超聲波流量計(jì)的基本特點(diǎn)以及存在的缺陷進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，通過(guò)案例詳細(xì)分析了在水廠流量測(cè)量實(shí)踐中外夾式超聲波流量計(jì)的成功應(yīng)用。

一、外夾式超聲波流量計(jì)測(cè)量原理概述 

　　1.1 外夾式超聲波流量計(jì)基本原理

　　在流動(dòng)流體中流體的運(yùn)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(duì)流量速度進(jìn)行測(cè)量，首先需要準(zhǔn)備一個(gè)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(jì)中的超聲波探頭，由此可以在進(jìn)行超聲波發(fā)射的時(shí)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高頻振動(dòng)，從而實(shí)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(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)的接收效能，與此同時(shí)，超聲波換能器再一次經(jīng)過(guò)一定的環(huán)節(jié)將高頻電脈沖信號(hào)成功轉(zhuǎn)換。從上述分析可以知道對(duì)同一個(gè)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(shí)可以實(shí)現(xiàn)接受功能。

　　對(duì)外夾式超聲波流量計(jì)可以從如下幾個(gè)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(jì)分為時(shí)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(jì)分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測(cè)量管段來(lái)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(jì)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(diǎn)可以將外夾式超聲波流量計(jì)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(jì)測(cè)量原理

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

　　時(shí)差法測(cè)量原理如圖1所示，時(shí)差法測(cè)量一般情況之下是運(yùn)用所測(cè)量流體傳播聲波來(lái)進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)不同傳播速度流體特征來(lái)測(cè)量他們?cè)诓煌鲃?dòng)方向的傳播速度之間的差值，從而測(cè)量出流體的流動(dòng)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(cè)量實(shí)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(cè)量實(shí)踐中所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)對(duì)相應(yīng)的頻率差進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，由于主要是使用某一個(gè)固定的聲源作為相應(yīng)的發(fā)生器，隨著流體與某一運(yùn)動(dòng)聲源之前的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)物件所產(chǎn)生的多普勒頻移，并且所測(cè)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(jì)基本特點(diǎn)分析

　　外夾式超聲波流量計(jì)在長(zhǎng)期的發(fā)展中逐步將傳統(tǒng)的渦輪流量計(jì)、差壓流量計(jì)以及電磁流量計(jì)等測(cè)量方法取代，從各個(gè)角度來(lái)進(jìn)行分析，可以知道外夾式超聲波流量計(jì)在實(shí)踐運(yùn)用中主要具備如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)特征：

　　外夾式超聲波流量計(jì)在實(shí)踐中進(jìn)行安裝維修更為方便快捷，外夾式超聲波流量計(jì)與其他的流量計(jì)方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對(duì)于大口徑的流量計(jì)量體統(tǒng)來(lái)說(shuō)，外夾式超聲波流量計(jì)在這一方面的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，可以節(jié)約大量的人力和物流成本。近年來(lái)，隨著外夾式超聲波流量計(jì)在各個(gè)研究領(lǐng)域的實(shí)踐運(yùn)用，外夾式超聲波流量計(jì)在安裝維修時(shí)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(jì)的測(cè)量管徑相對(duì)較大，外夾式超聲波流量計(jì)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)其管徑測(cè)量可以達(dá)到10 m，這也是外夾式超聲波流量計(jì)的突出優(yōu)勢(shì)，外夾式超聲波流量計(jì)的適用管徑范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，可以在一定范圍之類進(jìn)行較為自由的流量測(cè)量，當(dāng)所測(cè)量的管徑超出一定范圍時(shí)，流量計(jì)可能會(huì)受到外界各個(gè)方面的因素限制而難以滿足具體的測(cè)量要求，這個(gè)時(shí)候可以考慮使用外夾式超聲波流量計(jì)來(lái)有針對(duì)性地解決這些問(wèn)題，同時(shí)可以測(cè)量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會(huì)影響到外夾式超聲波流量計(jì)的價(jià)格，而其他流量計(jì)價(jià)格往往會(huì)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(jì)的測(cè)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(jì)均不會(huì)對(duì)測(cè)量流量的流暢性產(chǎn)生影響，沒(méi)有任何的壓力損失；與此同時(shí)，以微機(jī)為中心的傳感器可以使用鎖相環(huán)路等計(jì)時(shí)的方法解決電力故障以及信號(hào)衰弱等方面的問(wèn)題，從而使得外夾式超聲波流量計(jì)的測(cè)量可靠性更高。