國內外超聲波流量計現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

流量是指單位時間內流經(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量表示。流量計是應用在管道或明渠中，用來計量液體、氣體等流量的工業(yè)儀表。超聲流量計根據(jù)運動的流體對超聲束(或超聲脈沖)的作用實現(xiàn)對流體測量的儀表。
　　從超聲波流量計技術發(fā)展過程看，到現(xiàn)在，超聲流量計的與探索經(jīng)歷了將近一個世紀的歷史，20世紀20年代，德研制了世界上   臺超聲波流量計。20世紀30年代，家采用相位差(屬于傳播時間法的一種)的計量原理來測量流體的流量，但是   終以商業(yè)化失敗而告終。20世紀50年代，在該期間超聲流量計發(fā)展比較：J.Kritz采用了回鳴法的測量原理測量超聲波在流體中的傳播時間，該方法是在電子技術相當落后的情況下，可以相對準確的測量流體流量，該方法的出現(xiàn)對時差式超聲流量計的出現(xiàn)起到非常重要的   作用；MAXSON流量計是基于聲循環(huán)法的測量原理，具有兩組超聲換能器，該流量計用于計量當時航空的燃燒油，這是世界上   臺投入商業(yè)使用的超聲流量計；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的超聲波相位失真問題，為外夾式超聲流量計出現(xiàn)奠定了理論基礎，同時為超聲波流量計的多樣性發(fā)展做出了貢獻；在這個期間，多普勒超聲流量開始出現(xiàn)，并且以成熟的產(chǎn)品投入工業(yè)現(xiàn)場的應用，超聲流量計的家族中又多了一個重要成員。20世紀70年代，Controlotron公司成功研制   臺外夾式超聲波流量計，后來又推出寬脈束傳感、聲波驅動技術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)模集成電路技術了發(fā)展，超聲波在流體中的傳播時間測量精度很大的提高，另外的、高穩(wěn)定的PLL(鎖相環(huán)路)技術的廣泛應用，從而提高了超聲流量計長期運行的穩(wěn)定性。于此同期間出現(xiàn)了頻差法超聲波計量方法，測量周期比較短，響應跟隨速度比較快。該方法成為測量大管徑、高流量超聲流量計的主要技術方案，而測量小流量流體時精度比較差。同一時期，前蘇聯(lián)科技工作工作人員對流體力學進行了深入，發(fā)現(xiàn)了管道內的流體流速分布規(guī)律，指出了流體在管道中運動時存在兩種狀態(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)律以及相對應的經(jīng)驗公式，為超聲流量計精度的進一步提升做出了貢獻。20世紀80年代，隨著電子科技及其相關理論的發(fā)展，超聲波流量計的測量原理已不局限于時間差法、多普勒法，超聲流量計出現(xiàn)新的測試方法，例如頻差法、噪聲法及相關法等。80年代中后期，伴隨著單片機技術的出現(xiàn)，使得超聲波流量計向、智能化的方向發(fā)展。單片機技術引進超聲波流量計中，使超聲波流量計開始進入工業(yè)應用，使得超聲流量計的應用開始廣泛起來。近10年來，隨著微處理器技術、高速數(shù)字信號處理技術的發(fā)展以及新的超聲換能器的材料、加工工藝的提高，超聲流量技術取得了長足的發(fā)展，展示它發(fā)展?jié)摿Α?br/>　　從超聲波流量計的發(fā)展水平及發(fā)展史來看，      早開始該的，產(chǎn)品很快投入到工業(yè)應用，到20世紀70年代，   近1000多臺超聲波流量計投入到工業(yè)現(xiàn)場工作。歐洲各國著手這方面的比較早，但應用不及   活躍。前蘇聯(lián)對流量測量理論進行了，討論了流速分布對流量計量、流速計量的影響問題，為超聲波流量計精度的提高做出了貢獻，但實際工業(yè)應用方面遠落后于   。日本在超聲波流量計方面，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。當前全世界50多家較大的超聲波流量計公司都集中在歐美日等   ，其中處于   水平的   有：   、英國、德國、日本、荷蘭等。這些   已經(jīng)在超聲波流量計的研制、生產(chǎn)和推廣方面投入比較多，再加上他們在電子技術比較發(fā)達以及加工工藝比較，使得他們占據(jù)了大部分的份額，并且在超聲波測量技術發(fā)展的方向起主導作用，   的有日本的FUJI、YOCOGAWA，   的ORE、POLYSONIC、Controlotron，英國的MICRONICS，德國的Krohne，荷蘭的Instrormet等。
　　我國在超聲波流量計的工作起步比較晚，在20世紀70年代北京大學、上海自動化儀表所相繼進行超聲波流量檢測方面的。20世紀80年代中期，開封儀表廠從歐美引進相關技術，生產(chǎn)具有該時期   水平的超聲流量計。20世紀90年代，我國年生產(chǎn)超聲流量計不足1000臺。1996年與1997年，我國先后正式起草并出版了《HJ中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準》、《CJ/T3063-1997給排水用超聲流量計標準》，這是我國超聲波流量計發(fā)展的一個重要的里程碑。
　　經(jīng)過80的發(fā)展，超聲波流量計在、生產(chǎn)和應用普及方面取得很大的發(fā)展。在實際應用方面，歐美對超聲流量計的應用范圍比國內要廣得多，并且每年以15%~16%的速度增長。在，尤其在歐洲，戶內采暖計量以及自來水計量都采用超聲流量計，而在國內，由于家用超聲流量計每臺估計價格要3000-4000元，不得不采用機械式表，但精度和性遠不及超聲流量計。國內超聲流量計主要應用于工業(yè)，例如石油化工，   氣管道流量的現(xiàn)場測量，發(fā)電場，儀器，航空等等，而應用于居民的水、氣、采暖計量則。無論是從技術、公司規(guī)模還是從實際應用方面，國內的公司和都存在很大的差距。近年來對超聲流量計的主要集中在以下幾個方面：      的時間測量方法；適用于氣體計量的超聲流量計；超聲流量計中數(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。從近年來對超聲流量計的熱點分析，超聲流量計的向、高穩(wěn)定性、智能化和低功耗化方向發(fā)展。