目前，我國應(yīng)用于流體測量領(lǐng)域的流量計(jì)種類有很多，依據(jù)流量計(jì)測量原理的不同，可以將其分為：轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、差壓流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。其中占市場主要份額的有電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。
孔板流量計(jì)屬于小量程比差壓式流量計(jì)，可用作氣、液流體的流量測量，被廣泛的應(yīng)用于水利、液化、石油、化工、天然氣、供暖、供水等生產(chǎn)生活領(lǐng)域，具有價(jià)格低廉，架構(gòu)簡單、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。流體流動(dòng)時(shí)，流速的變化是整體且連續(xù)的。根據(jù)已知被測流體的性質(zhì)，可以推導(dǎo)出流體速度與壓差之間的聯(lián)系，進(jìn)而演算出流量的數(shù)值?？装辶髁坑?jì)的實(shí)現(xiàn)的略顯復(fù)雜，且內(nèi)部包含一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，存在測試重復(fù)性一般、適應(yīng)性低、量程小等缺陷，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中對測量精度的要求。
當(dāng)流體在不同表面特征的物體上流過時(shí)，會產(chǎn)生漩渦流且具備特定的頻率，這些漩渦流的頻率與流體流速間存在著對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，在流體中固定一個(gè)非流線型漩渦產(chǎn)生體，然后根據(jù)測量所得的漩渦的生成頻率與流體流速的對應(yīng)關(guān)系，就可以推導(dǎo)出出被測流體的流量，這就是渦街流量計(jì)測量原理。渦街流量計(jì)具有重復(fù)性好、測量范圍廣、壓損小、產(chǎn)品構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是為了保證測量的漩渦頻率穩(wěn)定，流量測量點(diǎn)的上下游都需要有足夠長的直管段，對安裝條件要求比較高。
渦輪流量計(jì)本質(zhì)上是一種磁生電裝置，測量流量時(shí)需要將渦輪放置在被測流體中，在流體的沖擊下，渦輪會發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而做切割磁感線運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生相當(dāng)?shù)碾娏?。因?yàn)楫a(chǎn)生電量與渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度成正比，根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式就可以求出流體的流速并轉(zhuǎn)化成流量的測量。渦輪流量計(jì)具有測量精度高、結(jié)果重復(fù)性好、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)。但其現(xiàn)場安裝時(shí)需要進(jìn)行損管操作，維護(hù)難度高，流體流速需保持平穩(wěn)，而且流體中的雜質(zhì)也會對其測量精度產(chǎn)生影響，環(huán)境適用性低。
電磁流量計(jì)的測量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，通過測量導(dǎo)電流體中的電動(dòng)勢變化間接測出所測流體的流量。安裝時(shí)不需要進(jìn)行損管操作，不產(chǎn)生壓損，測量過程受雜質(zhì)影響較低，測量量程比大，實(shí)時(shí)維修方便。可用于含有雜質(zhì)顆粒的污染流體流量的測量，例如造紙過程中產(chǎn)生的紙漿等。由于電磁效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)要求被測流體具有較高的導(dǎo)電率，因此該種類流量計(jì)無法用于氣狀流體的流量測量，也不能用于低導(dǎo)電率液態(tài)流體的流量測量，而且流體溫度也會對測量結(jié)果形成影響。
超聲波流量測量技術(shù)的理論基礎(chǔ)為:超聲波脈沖信號在流體中傳播時(shí)，流體的不同速度和狀態(tài)會對超聲波脈沖信號進(jìn)行不同的調(diào)制，對比原始的以及調(diào)制后的超聲波脈沖信號之間的不同，再根據(jù)規(guī)律對應(yīng)關(guān)系計(jì)算出流體流速數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出流量信息。超聲波流量測量的原理多種多樣，例如多普勒法，時(shí)差法等，因此流體性質(zhì)不會限制超聲波流量計(jì)的現(xiàn)場應(yīng)用，可應(yīng)用于多種管徑流體流量的測量，其安裝方式也允許被用于強(qiáng)腐蝕性、高粘度、易揮發(fā)等易燃易爆危險(xiǎn)流體的測量。不受電導(dǎo)率的影響，維修方便，可作非接觸式流體測量。
各類流量計(jì)的性能如表1-1所示。對比分析可知，超聲波流量計(jì)的各個(gè)性能參數(shù)都要優(yōu)于其他流量計(jì)，具有良好的適用性，可被應(yīng)用于石油輸送，液化生產(chǎn)、水文測量等多個(gè)領(lǐng)域。按照生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域的需求，當(dāng)下新型流量測量設(shè)備的研發(fā)要求為：流量計(jì)有較高的量程比，安裝時(shí)不進(jìn)行損管操作，可進(jìn)行非接觸式流量測量；測量精度高且可靠性好，不受流體雜質(zhì)的影響，具有良好的環(huán)境適用性；價(jià)格低廉，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。
綜上所述，對比新型流量測量設(shè)備的研發(fā)要求和超聲波流量計(jì)的性能參數(shù)可知，超聲波流量計(jì)與新型流量測量設(shè)備的研發(fā)走向是相符的。隨著集成電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及傳感器性能的提升，再加上各種現(xiàn)代化高新技術(shù)的改進(jìn)，超聲波流量計(jì)將得到長足的發(fā)展并擁有更加廣闊的應(yīng)用空間。
