A. 求超声波流量计的测量原理简介
一、定义
超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
二、工作原理
超声波流量计根据对信号检测的原理可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
超声波流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的流量计之一。
1、时差法
当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式：
其中
θ为声束与液体流动方向的夹角
M
为声束在液体的直线传播次数
D
为管道内径
Tup
为声束在正方向上的传播时间
Tdown为声束在逆方向上的传播时间
ΔT=Tup
–Tdown
设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则
t1=L/(c+u)
t2=L/(c-u)
由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为
▽t=t2-t1=2Lu/cc
由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。
2、相差法原理
如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc
式中，w为超声波角频率。当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t，有利于提高测量精度。但存在着声速c对测量结果的影响。
3、频差法原理
为了消除声速c的影响，常采用频差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示
▽f=[（c+u）/L]-[(c-u)/L]=2u/L
由此可知，只要测得▽f就可求得流量Q，并且此法与声速无关。
B. 超声波流量计的测量方法
超声波流量计一般常用的有两种测量方式，第一种是非接触测量，意思是只要在既设管道外部安装上转换器即可，这一非接触式在用于一些自来水、纯水、药液、食用油等一些较干净无污染的工况中使用的较为广泛，都是不直接接触到被测介质的。
第二种常用的测量方式是适用于一些大型圆形管道和矩形管道，且原理上不不受管径限制、它对于大型管道不仅带来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案，可以解决一些特殊的测量问题。
C. 超声波流量计的原理及使用
超声波流量计采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q。