節能環保是一項大工程，為降低建筑供暖能耗，促進供熱節能，我國北方地區不斷推進供熱供暖體質改革，將傳統的按建筑面積收取熱費改為按用熱量收費，從而利用經濟杠桿鼓勵用戶節能，部分省市地區將熱量表作為熱計量的主要手段。本文將科普在供熱供暖事業中應用頗為廣泛的的超聲波熱量表的工作原理。

一、從構造看超聲波熱量表的工作原理

超聲波熱量表是由流量傳感器、微處理器和配對溫度傳感器及顯示和通信等幾部分組成的。配對溫度傳感器用于測量水溫，超聲波流量傳感器用于測量流過的流體體積。其中，超聲波流量傳感器及微處理器組成的流量測量系統，是超聲波熱量表的核心。微處理器相當于是超聲波熱量表的“大腦”，不論是對流量信號、溫度信號進行積分運算，還是對整個測量過程進行時序控制，都是微處理器的功勞。超聲波熱量表上的液晶屏主要用于顯示數據，不少超聲波熱量表可選擇配備通信模塊與遠程抄表設備，進行數據通信。

二、超聲波熱量表的工作原理和推導計算公式

以時差法測量為例子，一般測量時用一對超聲波換能器直接安裝在管段通道兩端，管道內反射柱鏡面成 45°角固定于管道中軸線，管段的內直徑為 D，超聲波行走的路徑長度為 L 總 （L 總 =D/2+L+D/2）。超聲波在靜態水中傳播速度為 c，水流速度為 V0，順流傳播時間為 t1，逆流傳播時間為 t2，所以有：

由于在實際中c?V₀，可以得到：

在實際中，我們需要對 V 乘以修正系數 K 進行修正。液體流速在管道中的實際流場可分為層流、過度流和紊流，而這三種流場的狀態是由雷諾數決定的。雷諾數 Re 的計算公式為：

液體的動力黏滯系數 μ 和液體的密度 ρ 還與管道中液體的壓力和液體的溫度有關，在已知管道中液體的壓力和液體的溫度后，便可通過查表獲得液體的動力黏滯系數μ和液體的密度 ρ，因此修正系數 K 的大小也必須由雷諾數 Re決定。

三、超聲波熱量表的工作原理與補償設置

1、流量補償

每種口徑的熱量表進行流量全量程的流量補償，以確保熱量表在不同溫度下的準確度。超聲波熱量表的流量準確度受基表的影響很大，而且流場曲線并不是線性變化，測量計算時分段線性擬合，并需要針對基表和換能器部分的參數進行嚴格配對，對熱量表全量程進行流量補償。

2、溫度補償

溫度是對超聲波熱量表流量測量影響的主要因素。水溫會影響超聲波聲速的變化，會使水表產生膨脹進而影響截面積、聲程等。為補償這些變化，超聲波熱量表的在設計與制造中也會增加溫度補償。

與機械式熱量表相比，超聲波熱量表沒有活動機械部件，從原理上講，其壓損小于機械式熱量表。而作為測量儀器，超聲波熱量表對機加工誤差、部件誤差、人工裝配誤差等每個單項要求很高。以上就是關于超聲波熱量表的工作原理的全部內容，如果對計量儀器感興趣，歡迎關注蘇州三泰測控，獲取更多儀器儀表新資訊！