随着国内自来水厂水质标准的提高，流量的精确计量需要，水厂会投入更多的费用来使用超声波流量计，本文着重介绍超声波流量计在流量和水分析测量方面的最新技术。

水厂有很多水处理环节，尤其是要求很高的额出厂水测量。普通水含有电解质，可以导电，流量可以直接用电磁式流量计就可以进行测量。而纯净水，尤其是导电率低于5μS/cm的介质，因含微量电解质，不导电，就无法用电磁流量计计量流量，而时差式超声波流量计不受介质是否导电的影响，而且水厂的出厂水水质纯净，不含杂质，是时差式超声波流量计的最佳使用条件。

测量原理

超声波流量计有多普勒法和时差法两种。

多普勒式流量计的原理：超声波在传播路径上如遇到微小固体颗粒或气泡会被散射，多普勒法正是利用超声波被散射这一特点工作。所以多普勒法正适合测量含固体颗粒或气泡的流体，由于散射粒子或气泡是随机存在的，流体传声性能也有差别。如果是测量传声性能差的流体，则在近管壁的低流速区散射较强；而测量传声性能好的流体在高流速区散射占优势，这就使得多普勒法的测量精度较低。虽然采用发射换能器与接收换能器分开的结构，这样可以只接收流速断面中间区域的散射，因此测量精度较低，一般只有5%或更差。

另外还有一种精度和可靠性都比较高、更适合纯净水测量的流量计，即时差法超声波流量计。其工作原理是：声波顺流而下的声波比逆流而上的声波速度要快，通过安装在一个斜对角路径上的2个换能器分别发射和接收，获得声波传输的时间差值，这个差值与流速成正比，由此就获得了流量值。

传输时间（T）=距离/速度，顺流而下换能器A到B

逆流而上换能器B到A

由于声速远远大于液体流速，即U2<<C2

一般情况下，液体中声速C在1000m/s以上。可见，当声速C确定，只要得到时间差，就可以得到流速U。

可见，当声速C确定，只要得到时间差，就可以得出流速。得到流速后，当口径一定时，就可以得到体积流量。计算公式内无介质粘度、电导率、温度等变量的影响，因此可以看出，测量值不受温度、压力、粘度以及电导率等参数影响。

时差式超声波流量测量方法

如今，时差法超声波测量又有单声道和三声道两种方法，这两种测量原理都是利用上述声波在顺流和逆流情况下传导时间差来测量流量的，但他们也存在一定的区别。

这要从流体力学讲起。流体在管道岛中流动时，会有层流和紊流二种形态，当流速较高时，通常以紊流的状态存在，流体截面呈抛物流线形，而流速较低时，流态近乎平面形。

这样，当采用简单的一对换能器，即一个声道进行测量时，层流和紊流造成的误差最高达33%，而通常要求的时差式超声波流量计测量精度为1%~2%。为保证测量精度，就有了一种三声道的时差式超声波流量计，其对非轴对称的流态进行补偿、修正、有冗余测量声道，它利用3对换能器同时测量3个位置的流速，来保证测量精度，测量精度<±0.5%。

三声道超声波流量计

三声道超声波流量计作为一种管道式超声波流量计，是一种水厂纯净水（如出厂水）甚至超纯水的最理想选择，其特点是：

不受介质是否导电和温度影响，无论纯净水还是超纯水测量，理想精度甚至可以达到的±0.3%以上精度；

可以双向测量，带自诊断功能；

独特的三声道的位置，保证整个测量范围内的高精度；

无插入部件；

无可动部件，流量计不会因时间老化而影响精度；

无压损无磨损, 无堵塞无需维护，无需重新校验；

高量程比（65：1）。

时差式外夹式超声波流量计

对于很多已建好装置设备的水厂，企业不希望更改管路，比如隔开管道，重新排灌和安装法兰，或者不希望中断生产来安装管道式流量计，在这样的情况下，外夹式超声波流量计对于水厂也是一个很好的补充选择。其特点是：

任何地点都可以安装监控流量；

减少安装成本；

灵活性高 (适合多种口径和材料)；

无需断流。

外夹式流量计最大特点是安装方便，它与管道式三声道超声波流量计比较，因只有一路声道进行测量，因此适合对精度要求不高的测量场合。

时差式便携式超声波流量计

第三种方案是水厂既希望获得管道内的水流量测量，又不希望安装流量计的时候。这时，一套便携式的超声波流量计便是最好的临时/移动测量手段。仪表自带电池，拿在手中如同一个万用表，可方便地利用外夹式安装方式，进行流量测量，其特点是：

传感器安装快速简易；

仪表面板操作方便，功能丰富；

数据传输便捷；

电池寿命达14h；

能量测量功能。