一、分类
超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。
利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。
1. 周期：T=1/f；取决于声源；
2.波长：λ=C*T ;
C——声速，取决于介质性质；
举例：
F=50KHz, T=0.02mS, λ=6.8mm (C=340m/s);
F=1MHz, T=1μS, λ=1.5mm (C=1500m/s,常温水);
3. 声速：超声波在物质中的传播速度
钢：C=5.95*103m/s;
水：C=1557-0.0245(74-t2)，t为℃；
T=0℃时， C=1423m/s;
T=30℃时，C=1509m/s;
空气：C=331.4(1+t/273)0.5,除此之外，还受湿度、成分的影响。
T=0℃时，C=331.4m/s;
T=30℃，C=349.1m/s;
4、声波在界面上的折射：
类似于光的折射α1=α2=α
5. 介质的阻抗特性:
Z=ρC ；
ρ——密度；
C——速度；
二、
原理
超声流量计可分为：
传播速度差法（也叫传播时间法）；
多普勒效应法；
波束偏移法；
相关法；
噪声法
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，超声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。
如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；在同一传播距离就有不同的传输时间，根据传输速度之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速，从而测出流量。
也就是说超声流量计是利用声速差计算流体速度，并以流体速度乘以面积计算体积流量。通常超声流量计的探头，即换能器与表体之间有一个入射角，从60度到45度。超声波在一对探头之间传播，如果没有流体，也就是0流量的情况下，来回的传播时间是一样的，那么相当于流速为零。一旦有流体，则超声在一对探头之间来回的速度是不一样的。不管流体流向，都会产生声速差，如果设定一个方向为正常流向，那么正常声速应该是正数，如果声速差为负，则说明流向相反，也就是可以反向计量，两个方向的计量精度是一样的。
超声流量计（以下简称USF）是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）
的作用，来测量体积流量的仪表。我们主要针对用于测量封闭管道液体流量的
USF。封闭管道用USF按测量原理分类有：①传播时间法；②多普勒效应法；
③波束偏移法；④相关法；⑤噪声法。我们将讨论用得最多的传播时间法和多
普勒效应法的仪表。
■传播速度差法（传播时间法）：由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差法又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
■波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．
■多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。
■相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。但相关器价格贵，线路比较复杂。在微处理机普及应用后，这个缺点可以克服。
■噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单，设备价格便宜，但准确度低。
■以上几种方法各有特点，应根据被测流体性质、流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。
■对换能器安装方法的选择原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，选用Z法；当流动方向与管铀不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时，采用V法或X法。当流场分布不均匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克服流速扰动带来的流量测量误差
■多普勒法适于测量两相流，可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病，因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展，煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的发展，都为多普勒超声波流量计应用开辟广阔前景.
传播时间法原理
三、
超声波流量计的组成
组成：超声换能器（或由换能器和测量管组成的 超声流量传感器）＋转换器 转换器在结构上分：固定盘装式和便携式换能器和转换器之间由专用信号传输电缆连接，在固定测量的场合需在适当的地方装接线盒。夹装式换能器通常还需配用安装夹具和耦合剂。
根据超声波换能器使用不同可分为：可以分为外贴式、插入式、管段式三种超声波流量计。
1、外贴式
外贴式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，即贴即用，它充分体现了超声波
流量计安装简单、使用方便的特点。
2、管道式：
某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常测量，所以产生了管段式超声波流量计。 管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一体，解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。而且测量精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管道安装换能器。
3、插入式
插入式超声波流量计 介于上述二者中间。在安装上可以不断流，利用专门工具在有水的管道上打孔，把换能器插入管道内，完成安装。由于换能器在管道内，其信号的发射、接受只经过被测介质，而不经过管壁和衬里，所以其测量不受管质和管衬材料限制。
四、
超声波流量计的特点
优点：可作非接触测量；无流动阻挠测量，无额外压力损失；适用于大型圆形管道和矩形管道；多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体；超声流量计可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。
■安装维修方便，直接安装于管道上，不需设置专门的流量井和太大的■安装空间通用性好，与口径无关
■测量范围广，不受流体物理性质、化学性质的影响，可以对任何流体进行测量；
■测量方式多，非接触式，可对不易接触和观察的流体进行测量；
■测量简便，指示读数与所测流体流量成线性函数，便于流量的直接读数、记录和累计；
■超声波流量计可适应多种管径测量和多种流量范围测量，同其它原理的流量计相比，超声波流量计一般量程比可达300：1，不产生压损，■全线性测量范围以及低维护量的特点。
■ 超声波流量计由内置电池操作，适合在无外接电源条件的场合使用。
■ 超声波流量计对管道材质要求较低，管道材料可以是金属、塑料、玻璃等材质制成的
缺点：主要是可测流体的温度范围受超声波换能器及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1％，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
超声波流量计的局限性
■传播时间法USF只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡超过某一范围的液体；反之多普勒法USF只能用于测量含有一定异相的液体。
■外夹装换能器的USF不能用于衬里或结垢太厚的管道，以及不能用于衬里（或锈层）与内管壁剥离（若夹层夹有气体会严重衰减超声信号）或锈蚀严重（改变超声传播路径）的管道。
■多普勒法USF多数情况下测量精度不高。
■国内生产现有品种不能用于管径小于DN25mm的管道。