如何使用超声波测量低流量液体？

作者：Erwin Eekelder 文章来源：布琅轲锶特发布时间：2018-07-08

Bronkhorst与TNO（荷兰应用科学研究组织）密切合作，成功开发了创新的超声波仪器。这项技术应用于新型ES-FLOW™系列产品，用于测量液体体积流量，流量范围从4到1500 ml/min，不受液体密度、温度和粘度影响，精度为1% of rate ± 1 ml/min。

各行各业越来越多的公司试图转向低流量解决方案。特别是化工和食品制药市场，持续生产、减少浪费、减少停机时间和更高灵活性等趋势备受关注。

这些行业中有大量适用于1英寸管径或更大尺寸的液体超声波流量计应用，而且方案也很容易找到。但寻找更小管径尺寸的解决方案明显困难很多。传统超声波流量计适用多普勒效应或传输时间测量。实际上，这些技术仅适用于大孔径尺寸的应用。

但是，用于流量低于1500 ml/min 甚至200 ml/min的超声波流量计情况如何呢？

基于现实条件和技术复杂性，该特定流量区域不存在很多测量原理可选择，特别是超声波流量计。因此，巨大的挑战是在超小直径管中找到可以使用超声波的解决方法。Bronkhorst与TNO（荷兰应用科学研究组织）密切合作，成功开发了创新的超声波仪器。这项技术应用于新型ES-FLOW™系列产品，用于测量液体体积流量，流量范围从4到1500 ml/min，不受液体密度、温度和粘度影响，精度为1% of rate ± 1 ml/min。

传感器盘和传感器管

超声波技术是如何工作的？

ES-FLOW™是一款基于超声波技术的流量计。在内径为1.3mm，无障碍物或死区的不锈钢直管中完成测量。传感器管外表面分布着多个圆盘形的能量转换器，其通过径向振荡产生超声波。每个转换器可以发送和接收，因此所有上行和下行组合都被记录和处理。通过精确测量每个记录之间的时间差（纳秒级别），来计算流体速度和声速。通过了解这些参数和精确的管路横截面，ES-FLOW™能实现液体体积流量的测量。该流量计的独特之处在于它能测量声音的实际速度，意味着该技术不受流体特性影响，无需使用实际流体来进行校准。此外，声速可以用作流量计中流体类型的指标。

使用ES-FLOW™超声波流量计的四大原因：

1. 传感器适用多种液体

许多公司需要对工艺条件进行调整，会使用到各种液体，如添加剂或溶剂。由于ES-FLOW™技术不受流体特性影响，因此变换液体无需重新校准。也可以测量非导电液体，例如除盐水。

2. 易于清洁并降低堵塞风险

清洗过程常是非常耗时的。由于传感器采用直管设计，无死区，降低颗粒堵塞仪器的几率。可在几分钟内完成清洁，因此停机时间是很短的。

3. 对振动干扰不敏感

因为不依赖于频率或旋转，超声波测量对振动不敏感。无论流体为层流还是湍流，都不影响测量的效果。

4. 集成PID控制器，快速响应

在电路板上集成的PID控制器可用于控制阀或泵，基于响应速度快，用户能够建立起一个完整、紧凑的控制回路。