國(guó)內(nèi)外超聲波流量計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

流量是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)傳輸管道截面的流體數(shù)量的多少，流體數(shù)量多少可以用體積表示也可以用質(zhì)量表示。流量計(jì)是應(yīng)用在管道或明渠中，用來(lái)計(jì)量液體、氣體等流量的工業(yè)儀表。超聲流量計(jì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的流體對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)流體測(cè)量的儀表。
　　從超聲波流量計(jì)技術(shù)發(fā)展過(guò)程看，到現(xiàn)在，超聲流量計(jì)的與探索經(jīng)歷了將近一個(gè)世紀(jì)的歷史，20世紀(jì)20年代，德研制了世界上   臺(tái)超聲波流量計(jì)。20世紀(jì)30年代，家采用相位差(屬于傳播時(shí)間法的一種)的計(jì)量原理來(lái)測(cè)量流體的流量，但是   終以商業(yè)化失敗而告終。20世紀(jì)50年代，在該期間超聲流量計(jì)發(fā)展比較：J.Kritz采用了回鳴法的測(cè)量原理測(cè)量超聲波在流體中的傳播時(shí)間，該方法是在電子技術(shù)相當(dāng)落后的情況下，可以相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量流體流量，該方法的出現(xiàn)對(duì)時(shí)差式超聲流量計(jì)的出現(xiàn)起到非常重要的   作用；MAXSON流量計(jì)是基于聲循環(huán)法的測(cè)量原理，具有兩組超聲換能器，該流量計(jì)用于計(jì)量當(dāng)時(shí)航空的燃燒油，這是世界上   臺(tái)投入商業(yè)使用的超聲流量計(jì)；A.L.Herdrich等人發(fā)明了折射式的超聲換能器，很好解決了由于流體管壁的交混回響所帶來(lái)的超聲波相位失真問(wèn)題，為外夾式超聲流量計(jì)出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)，同時(shí)為超聲波流量計(jì)的多樣性發(fā)展做出了貢獻(xiàn)；在這個(gè)期間，多普勒超聲流量開(kāi)始出現(xiàn)，并且以成熟的產(chǎn)品投入工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，超聲流量計(jì)的家族中又多了一個(gè)重要成員。20世紀(jì)70年代，Controlotron公司成功研制   臺(tái)外夾式超聲波流量計(jì)，后來(lái)又推出寬脈束傳感、聲波驅(qū)動(dòng)技術(shù)使得超聲換能器可以適用于不同的材料的管道。70年代中后期，大規(guī)模集成電路技術(shù)了發(fā)展，超聲波在流體中的傳播時(shí)間測(cè)量精度很大的提高，另外的、高穩(wěn)定的PLL(鎖相環(huán)路)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，從而提高了超聲流量計(jì)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。于此同期間出現(xiàn)了頻差法超聲波計(jì)量方法，測(cè)量周期比較短，響應(yīng)跟隨速度比較快。該方法成為測(cè)量大管徑、高流量超聲流量計(jì)的主要技術(shù)方案，而測(cè)量小流量流體時(shí)精度比較差。同一時(shí)期，前蘇聯(lián)科技工作工作人員對(duì)流體力學(xué)進(jìn)行了深入，發(fā)現(xiàn)了管道內(nèi)的流體流速分布規(guī)律，指出了流體在管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)存在兩種狀態(tài)，即層流狀態(tài)和紊流狀態(tài)，并給出了層流狀態(tài)與紊流狀態(tài)下流速分布規(guī)律以及相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式，為超聲流量計(jì)精度的進(jìn)一步提升做出了貢獻(xiàn)。20世紀(jì)80年代，隨著電子科技及其相關(guān)理論的發(fā)展，超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理已不局限于時(shí)間差法、多普勒法，超聲流量計(jì)出現(xiàn)新的測(cè)試方法，例如頻差法、噪聲法及相關(guān)法等。80年代中后期，伴隨著單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，使得超聲波流量計(jì)向、智能化的方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)引進(jìn)超聲波流量計(jì)中，使超聲波流量計(jì)開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，使得超聲流量計(jì)的應(yīng)用開(kāi)始廣泛起來(lái)。近10年來(lái)，隨著微處理器技術(shù)、高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展以及新的超聲換能器的材料、加工工藝的提高，超聲流量技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，展示它發(fā)展?jié)摿Α?br/>　　從超聲波流量計(jì)的發(fā)展水平及發(fā)展史來(lái)看，      早開(kāi)始該的，產(chǎn)品很快投入到工業(yè)應(yīng)用，到20世紀(jì)70年代，   近1000多臺(tái)超聲波流量計(jì)投入到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作。歐洲各國(guó)著手這方面的比較早，但應(yīng)用不及   活躍。前蘇聯(lián)對(duì)流量測(cè)量理論進(jìn)行了，討論了流速分布對(duì)流量計(jì)量、流速計(jì)量的影響問(wèn)題，為超聲波流量計(jì)精度的提高做出了貢獻(xiàn)，但實(shí)際工業(yè)應(yīng)用方面遠(yuǎn)落后于   。日本在超聲波流量計(jì)方面，起步比較晚，但是發(fā)展非常，在提高儀器精度、跟隨流體的變化方面做的比較。當(dāng)前全世界50多家較大的超聲波流量計(jì)公司都集中在歐美日等   ，其中處于   水平的   有：   、英國(guó)、德國(guó)、日本、荷蘭等。這些   已經(jīng)在超聲波流量計(jì)的研制、生產(chǎn)和推廣方面投入比較多，再加上他們?cè)陔娮蛹夹g(shù)比較發(fā)達(dá)以及加工工藝比較，使得他們占據(jù)了大部分的份額，并且在超聲波測(cè)量技術(shù)發(fā)展的方向起主導(dǎo)作用，   的有日本的FUJI、YOCOGAWA，   的ORE、POLYSONIC、Controlotron，英國(guó)的MICRONICS，德國(guó)的Krohne，荷蘭的Instrormet等。
　　我國(guó)在超聲波流量計(jì)的工作起步比較晚，在20世紀(jì)70年代北京大學(xué)、上海自動(dòng)化儀表所相繼進(jìn)行超聲波流量檢測(cè)方面的。20世紀(jì)80年代中期，開(kāi)封儀表廠從歐美引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，生產(chǎn)具有該時(shí)期   水平的超聲流量計(jì)。20世紀(jì)90年代，我國(guó)年生產(chǎn)超聲流量計(jì)不足1000臺(tái)。1996年與1997年，我國(guó)先后正式起草并出版了《HJ中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《CJ/T3063-1997給排水用超聲流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，這是我國(guó)超聲波流量計(jì)發(fā)展的一個(gè)重要的里程碑。
　　經(jīng)過(guò)80的發(fā)展，超聲波流量計(jì)在、生產(chǎn)和應(yīng)用普及方面取得很大的發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用方面，歐美對(duì)超聲流量計(jì)的應(yīng)用范圍比國(guó)內(nèi)要廣得多，并且每年以15%~16%的速度增長(zhǎng)。在，尤其在歐洲，戶內(nèi)采暖計(jì)量以及自來(lái)水計(jì)量都采用超聲流量計(jì)，而在國(guó)內(nèi)，由于家用超聲流量計(jì)每臺(tái)估計(jì)價(jià)格要3000-4000元，不得不采用機(jī)械式表，但精度和性遠(yuǎn)不及超聲流量計(jì)。國(guó)內(nèi)超聲流量計(jì)主要應(yīng)用于工業(yè)，例如石油化工，   氣管道流量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，發(fā)電場(chǎng)，儀器，航空等等，而應(yīng)用于居民的水、氣、采暖計(jì)量則。無(wú)論是從技術(shù)、公司規(guī)模還是從實(shí)際應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的公司和都存在很大的差距。近年來(lái)對(duì)超聲流量計(jì)的主要集中在以下幾個(gè)方面：      的時(shí)間測(cè)量方法；適用于氣體計(jì)量的超聲流量計(jì)；超聲流量計(jì)中數(shù)據(jù)處理方法以及流體狀態(tài)分析；智能化、多功能化以及低功耗等方面的等。從近年來(lái)對(duì)超聲流量計(jì)的熱點(diǎn)分析，超聲流量計(jì)的向、高穩(wěn)定性、智能化和低功耗化方向發(fā)展。