隨著有效利用過程的驅動，以及無污染檢測的需求，非入侵式測量技術的需求越來越大。這里，我們聊一聊超聲波流量傳感器的工作原理，以及相比較侵入式測量方法有哪些優點。
非侵入式傳感器優點
非侵入式傳感器不會對流動的液體產生物理影響，只是簡單地從外部夾在管子上。而侵入式傳感器會直接影響液體，也不可避免產生一些污染。另外，侵入式傳感器“侵入”液體通道，實際上會引起流體擾動、不對稱或者壓力損失，從而導致測量結果不正確。
超聲波流量傳感器 工程原理
換能器是超聲波流量傳感器的核心。它們由壓電陶瓷和復合材料組成。當施加直流電壓時，它們會根據電壓正極或者負極產生膨脹或者收縮。當施加交流電壓時，壓電陶瓷會周期性地膨脹和收縮，同時發射出相同頻率的聲波。
這種聲波從激勵換能器以脈沖超聲波束的形式發出，并由接收換能器檢測。傳遞出電子信號，并通過各種信號端口輸出。
超聲波流量傳感器 物理原理
有幾種方法可以通過超聲信號計算出流量大小。一種典型的方法是傳輸時間差值測量方法。這種方法既不會導致壓降，也不會導致泄露風險。適用于幾乎所有液體，包括不同粘性、顏色、密度和電磁特性的流體。
傳輸時間差值測量方法如何工作?
左一圖是超聲波傳輸方向與流動方向相同
中間圖是超聲波傳輸方向與流動方向相反
右一圖是有兩組超聲波，一組傳輸方向與流動方向相同，另一組相反。
通過時間-數字轉換器，可以高精度測量出超聲波在介質流向方向和相反方向上的傳輸時間。在流動方向上，超聲波的傳輸時間要比相反方向要快。兩個方向的時間差就可以計算出流量大小。
為了提高測量效果，使用兩組超聲波換能器(共4個)，如下圖所示。4個超聲波換能器X形式布置。一端換能器發出脈沖超聲波，以給定的頻率傳輸到另一端。兩個方向的傳輸時間差與平均流速成正比。平均流速乘以管子橫截面積得到流量。
