节能环保是一项大工程，为降低建筑供暖能耗，促进供热节能，我国北方地区不断推进供热供暖体质改革，将传统的按建筑面积收取热费改为按用热量收费，从而利用经济杠杆鼓励用户节能，部分省市地区将热量表作为热计量的主要手段。本文将科普在供热供暖事业中应用颇为广泛的的超声波热量表的工作原理。

 

一、从构造看超声波热量表的工作原理

超声波热量表是由流量传感器、微处理器和配对温度传感器及显示和通信等几部分组成的。配对温度传感器用于测量水温，超声波流量传感器用于测量流过的流体体积。其中，超声波流量传感器及微处理器组成的流量测量系统，是超声波热量表的核心。微处理器相当于是超声波热量表的“大脑”，不论是对流量信号、温度信号进行积分运算，还是对整个测量过程进行时序控制，都是微处理器的功劳。超声波热量表上的液晶屏主要用于显示数据，不少超声波热量表可选择配备通信模块与远程抄表设备，进行数据通信。

二、超声波热量表的工作原理和推导计算公式

以时差法测量为例子，一般测量时用一对超声波换能器直接安装在管段通道两端，管道内反射柱镜面成 45°角固定于管道中轴线，管段的内直径为 D，超声波行走的路径长度为 L 总 （L 总 =D/2+L+D/2）。超声波在静态水中传播速度为 c，水流速度为 V0，顺流传播时间为 t1，逆流传播时间为 t2，所以有：

 

由于在实际中c〿V₀，可以得到：

在实际中，我们需要对 V 乘以修正系数 K 进行修正。液体流速在管道中的实际流场可分为层流、过度流和紊流，而这三种流场的状态是由雷诺数决定的。雷诺数 Re 的计算公式为：

液体的动力黏滞系数 μ 和液体的密度 ρ 还与管道中液体的压力和液体的温度有关，在已知管道中液体的压力和液体的温度后，便可通过查表获得液体的动力黏滞系数μ和液体的密度 ρ，因此修正系数 K 的大小也必须由雷诺数 Re决定。

三、超声波热量表的工作原理与补偿设置

1、流量补偿

每种口径的热量表进行流量全量程的流量补偿，以确保热量表在不同温度下的准确度。超声波热量表的流量准确度受基表的影响很大，而且流场曲线并不是线性变化，测量计算时分段线性拟合，并需要针对基表和换能器部分的参数进行严格配对，对热量表全量程进行流量补偿。

2、温度补偿

温度是对超声波热量表流量测量影响的主要因素。水温会影响超声波声速的变化，会使水表产生膨胀进而影响截面积、声程等。为补偿这些变化，超声波热量表的在设计与制造中也会增加温度补偿。

与机械式热量表相比，超声波热量表没有活动机械部件，从原理上讲，其压损小于机械式热量表。而作为测量仪器，超声波热量表对机加工误差、部件误差、人工装配误差等每个单项要求很高。以上就是关于超声波热量表的工作原理的全部内容，如果对计量仪器感兴趣，欢迎关注苏州三泰测控，获取更多仪器仪表新资讯！