超声波技术在工业测量中的应用
１ 引言
超声波技术的声学特性早已为人们所认识。但是，把超声波技术运用到工业测量中，则是近一、二十年来，随着微电脑及电子技术的发展，对超声波信号发射、捕捉及处理手段的日益完善才得以实现的。目前，超声波物位计和超声波流量计已被广泛使用。
２ 超声波的声学特性
超声波是指频率超过２０ｋＨｚ的声波。为了充分认识超声仪表，有必要了解其相关的特性。
（１）声速特性
超声波可以在固体、液体和气体中以不同的速度进行传播，其速度受介质温度、压力等因素的影响，但在相同外部环境下，超声波在同一介质中的传播速度是一常数。这是所有超声仪表进行测量的基础。
（２）反射特性
超声波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质密度不同，因而在两种介质分界面，其方向传播会发生改变：其中一部分折射入另一种介质，另一部分被反射回来。
当超声波以气体传播到固体或液体时，由于两种介质密度相差悬殊，声波几乎全部被反射，超声波物位计充分利用了这一特性。
当超声波以固体传播到液体（或反过来）时，声波因为传播的介质密度相近而几乎全部折射，超声波流量计则利用了这一特性。
（３）衰减特性
超声波在传播过程中，由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收，其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计，对所接受的声波强度都有一定要求，所以都要对各种衰减进行抑制。
３ 超声波流量计及其应用概况
３．１两类超声波流量计
目前应用于工业测量的超声波流量计主要有两类，即多谱勒式超声波流量计和时差式超声波流量计。它们都采用了现代高精技术来处理超声波信号，都应用了超声波的相关声学特性，但其工作原理及应用场合等方面仍有很大不同，如表１所示。
３．２两类超声波流量计测量原理
表１为了正确选型和合理使用超声波流量计，并且对实际应用中出现的问题进行分析、总结和解决，需要了解两类仪表的工作原理。
（１）多谱勒超声波流量计
两个探头对称地装在待测流体管路两侧,发射探头发射频率为ｆ１的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以ｆ２的频率反射到接收探头，这就是多谱勒效应，ｆ２与ｆｌ之差即为多谱勒频移ｆｄ。
设流体流速为ｖ，超声波声速为ｃ，多谱勒频移ｆｄ正比于流体流速ｖ：
即：ｆｄ＝ｆ２－ｆ１＝