超声波热量表芯片UTA6905的相差法流量测量原理

　　1.概述

　　近年来我国提出建筑节能计划，逐步实现分户计量收费制度。供热计量正在逐渐成为技术研究的热点，户用超声波热表以低功耗、高精度越来越受关注。超声流量计量实现了非接触式高精度测量，因此有量程宽、无压损、组成简单、灵敏度高的优点。目前的主要的超声流量计量技术是时差法和相差法。时差法超声流量计就是根据介质的流速与时差存在线性关系原理进行测量的，只要准确测定顺逆流时间，根据流速与其线性关系，可以求出瞬时流速，进而可以求出瞬时流量。而相差法则是通过某种技术手段，得到顺逆流回波信号的相位差信息，推算出超声波顺逆流的传播时差。2014年8月，北京美科芯科技有限公司联合美国ICCI公司共同发布了业界首款基于相差法的智能超声波热量表专用芯片UTA6905，本文主要介绍UTA6905芯片的相差法超声流量计量原理。

　　2.相差法超声流量计量原理相差法

　　超声波热量表测量系统利用超声波相差法测量当前管道中的流量值，同时利用温度传感器测量入口水温和出口水温，通过热量计算就可得出当前住宅所使用的热量。UTA6905芯片利用相差法完成对管道中流量的测量，是通过测量超声波在顺流和逆流传播产生的相移之差。超声波流量测量原理如图1所示。

　　图1：超声波流量测量原理

　　图1中流量管道直径为D，两个换能器之间的水平距离为L，超声波在水中的传输速度为c，管道中流体速度为v，可以得到超声波在顺流中的渡越时间t1和逆流传播过程中的渡越时间t2分别为：