摘要：介紹了超聲波流量計的工作原理、系統組成及實際安裝應用。

一、概述：

水是鋼鐵生產的基礎，安陽鋼鐵集團公司在生產中需要用大量的河水，為了準確計量進廠河水的流量，我們使用了UF超聲波流量檢測系統，為公司生產用水按量繳費提供了準確的依據。

二、工作原理：

UF超聲波流量計，利用時差法超聲探測技術，即通過檢測超聲波在“順流”和“逆流”的傳播時間差，求得流速，再根據流速和水流斷面求得流量。如左圖所示，在標準的渠道內斜向設置一對超聲波換能器P1和P2，兩換能器之間的距離為L，由其形成的聲路路徑和水流流向間的夾角為ψ。

當P1發射超聲波P2接收時，超聲波的正向傳播時間為：T1=L（C+VCOSψ）---（1）（C為靜水中的聲速）

當P2發射超聲波P1接收時，超聲波的逆向傳播時間為：

T2=L（C-VCOSψ）---（1）

正逆向時間差為：T=T1-T2=L（C-VCOSψ）-L（C+VCOSψ）

將（1）（2）兩式中的C用T1、T2替代后得到V=L·T/2TfT2COSψ---（3）

由（3）式可見，只要測出正逆向的傳播時間T1、T2就可以計算出水的流速，進而求得流量。但是根據（3）式求得的流速是超聲波傳播路徑上的線平均流速，由于在一個渠道的水流斷面上，各處的流速并不相同，因此僅用一個聲路計算流量將會產生很大的誤差。為提高測量精度，我們在明渠斷面的不同高度上設置了四路換能器下圖，構成多個測量聲路，從而測出水流斷面上的多層流速。同時還設一個水位換能器，這樣流量計中的計算機可以根據測得的流速和水位準確地計算出流量Q。為了及時了解流量計的運行情況和檢測數據，通過RS232數據接口和RS485接口，將數據傳給“893”網，供調度系統和相關部門使用。

多聲路超聲明渠流量計的流量計算公式為：Q=Q1+Q2+Q3

Q---渠面斷面流量Q1---渠道上層流量Q2---渠道中間各流層流量Q3---渠道底層流量

三、流量檢測系統圖：超聲波流量計檢測數據→RS232接口→RS485接口→“893”網絡

四、流量計的安裝：*先，根據標準的矩形渠確定出每層換能器的安裝位置分別為400mm、800mm、1200mm、1500mm，然后調整好聲路的角度ψ，再固定牢固即可。

五、計量數據遠傳入網：將流量計采集到的流速、液位、流量等信號，通過RS232數據接口和接口協議轉換器RS485傳給“893”網，使各部門及時掌握流量計的運行情況和數據趨勢圖。

六、應用效果：該系統在安陽鋼鐵集團公司投入運行后，各項技術指標均達到設計要求，系統誤差低于±2%，測得的實際用水量為每秒0.69立方米，大大低于原來的協議用水量1.35立方米，為公司降低生產成本提供了有利的數據保障。