超聲波流量傳感器的結(jié)構(gòu)主要由安裝在測(cè)量管道上的（或由換能器和測(cè)量管組成的超聲流量傳感器）和轉(zhuǎn)換器組成。轉(zhuǎn)換器在結(jié)構(gòu)上分為固定盤(pán)裝式和便攜式兩大類(lèi)。換能器和轉(zhuǎn)換器之間由專(zhuān)用信號(hào)傳輸電纜連接，在固定測(cè)量的場(chǎng)合需在適當(dāng)?shù)牡胤窖b接線(xiàn)盒。夾裝式換能器通常還需配用安裝夾具和耦合劑。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—特點(diǎn)
1）超聲波換能器可以安裝在管道外壁上，不會(huì)對(duì)管內(nèi)流體的流動(dòng)帶來(lái)影響，實(shí)現(xiàn)不接觸測(cè)量；可以解決其他流量傳感器難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性流體的流量測(cè)量；
2）夾裝式換能器的超聲波流量傳感器可無(wú)需停流截管安裝，只要在管道外部安裝換能器即可；
3）超聲波流量測(cè)量為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)額外壓力損失。；
4）量程范圍寬，其范圍度一般可達(dá)20：1；
5）根據(jù)管道直徑設(shè)置足夠長(zhǎng)的直管段；
6）流量傳感器的儀表系數(shù)是可從實(shí)際測(cè)量管道及聲道等幾何尺寸計(jì)算求得的，既可采用干法標(biāo)定，除帶測(cè)量管段式外一般不需作實(shí)流校驗(yàn)。在無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)流校驗(yàn)的情況下可優(yōu)先選擇超聲波流量傳感器。
7）流速沿管道的分布情況會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，超聲波流量計(jì)測(cè)得的流速與實(shí)際平均流速之間存在一定差異，而且與雷諾數(shù)有關(guān)，需要進(jìn)行修正。
但是流體的聲速是溫度的函數(shù)，流體的溫度變化會(huì)引起測(cè)量誤差；只能用于清潔液體和氣體，不能測(cè)量懸浮顆粒和氣泡超過(guò)某一范圍的液體；外夾裝換能器的超聲波流量傳感器不能用于場(chǎng)合：襯里或結(jié)垢太厚的管道，否則帶來(lái)較大的流量誤差；不能用于襯里（或銹層）與內(nèi)管壁剝離的管道，因?yàn)橛袣怏w會(huì)嚴(yán)重衰減超聲信號(hào)，不能用于銹蝕嚴(yán)重的管道，因?yàn)殇P蝕會(huì)改變超聲傳播路徑。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—多普勒流量測(cè)量
多普勒流量測(cè)量所依據(jù)的原理是物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)描述為：波源與觀察者相對(duì)于介質(zhì)都是靜止的，觀察者接受到的波的頻率與波源的頻率相同。如果波源或觀察者或兩者同時(shí)相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接受到的波的頻率和波源的頻率就不相同了。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—超聲波多普勒流量測(cè)量原理
多普勒流量測(cè)量是利用聲學(xué)多普勒效應(yīng)進(jìn)行流量測(cè)量的，波源為超聲波發(fā)射換能器，觀察者為超聲波接收換能器。
將多普勒效應(yīng)直接應(yīng)用于流速測(cè)量，無(wú)異于要求發(fā)射器和接收器二者之一必須隨同被測(cè)流體一起運(yùn)動(dòng)，但這是不現(xiàn)實(shí)的。為了利用多普勒效應(yīng)測(cè)量流速，必須使發(fā)射器和接收器都固定，而充分利用流體中的隨流體一起運(yùn)動(dòng)的顆粒。
當(dāng)超聲波發(fā)射換能器向被測(cè)流體發(fā)射固定頻率的超聲波，由于流體中的懸浮粒子或氣泡（稱(chēng)為散射體）對(duì)聲波的散射作用，接收換能器接收到的是散射體所產(chǎn)生的散射波，其頻率與被測(cè)流體的流速有關(guān)，通過(guò)測(cè)量發(fā)射波和接收波的頻率差，可以計(jì)算出被測(cè)流體的流速和流量。多普勒流量傳感器為反射式流量傳感器，只有當(dāng)超聲波能被流體中的顆?；驓馀莘瓷浠貋?lái)時(shí)，才能進(jìn)行測(cè)量。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—非滿(mǎn)管超聲波流量傳感器
對(duì)于非滿(mǎn)管的流體，如果使用電磁流量傳感器則必須在管道的截面至少增加兩對(duì)電極，而測(cè)量精度也較差。而利用超聲波則可方便地對(duì)非滿(mǎn)管流體的流量進(jìn)行。美國(guó)dynasonics非滿(mǎn)管式超聲波流量傳感器由液位傳感器和流速傳感器組成。它的測(cè)量原理是：
液位傳感器向管道中發(fā)射出超聲波脈沖，并且準(zhǔn)確接收反射脈沖，從而根據(jù)往返的傳播時(shí)間 和超聲波在水中的傳播速度 得到液位高度 ，從而計(jì)算出流體的橫截面。
流速傳感器向管道液體中發(fā)射超聲波脈沖，并且準(zhǔn)確接收反射脈沖。利用多普勒原理，脈沖在流體中的頻率變化值 和流速 成正比。
即 得到流速值
根據(jù)體積流量 =流體橫截面×流速。
該非滿(mǎn)管式流量傳感器的精度高，可達(dá)±2%滿(mǎn)量程；重復(fù)性好，為滿(mǎn)量程的±1%；使用于200-3000mm 管徑內(nèi)徑的流量測(cè)量。
特點(diǎn)
1）多普勒超聲波流量傳感器具有一般超聲波流量傳感器的優(yōu)點(diǎn)；
2）多普勒超聲波流量傳感器可測(cè)量固相含量較多或含有氣泡的液體，不能用于不含固體微粒或氣泡的流體的流量測(cè)量；
3）實(shí)際上多普勒頻移信號(hào)來(lái)自速度參差不一的散射體，而所測(cè)得各散射體速度和載體液體平均流速間的關(guān)系也有差別。其他參量如散射體粒度大小組合與流動(dòng)時(shí)分布狀況，散射體流速非軸向分量，聲波被散射體衰減程度等均影響頻移信號(hào)；
4）測(cè)量準(zhǔn)確度易于受流體中散射體的濃度、大小、流動(dòng)狀態(tài)等因素的影響，需要進(jìn)行現(xiàn)調(diào)校。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—微波多普勒流量測(cè)量
微波多普勒流量傳感器可用于測(cè)量封閉輸送管道中的流體、粉末或顆粒的流速和流量。它具有響應(yīng)速度快、不影響流動(dòng)場(chǎng)、牢固可靠等優(yōu)點(diǎn)。
微波多普勒流量傳感器是利用聲學(xué)多普勒效應(yīng)進(jìn)行流量測(cè)量的。當(dāng)由微波天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)管道發(fā)射一束頻率一定的微波時(shí)，管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)流體中的微粒、氣泡或兩相流中的運(yùn)動(dòng)微粒都會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生散射，由接收天線(xiàn)接收到的發(fā)射微波頻率與發(fā)射頻率不同，其差值稱(chēng)為多普勒頻移。
當(dāng)微波的傳播速度遠(yuǎn)大于物體的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，微波多普勒頻移正比于運(yùn)動(dòng)微粒的運(yùn)動(dòng)速度。由于微粒運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，接收天線(xiàn)獲得的多個(gè)微粒的多個(gè)頻率的頻差信號(hào)，經(jīng)過(guò)混頻后得到多普勒頻移信號(hào)。該頻移正比于微粒流速，也就是流體的流速。
此外在氣粉兩相流的測(cè)量中，由于散射波的功率信號(hào)與粉粒的濃度存在一定關(guān)系，所以，采用一定的方法對(duì)散射波進(jìn)行處理，不僅能夠測(cè)量被測(cè)流體的流速，還可以得到關(guān)于流體混合物濃度的信息。
國(guó)產(chǎn)超聲波流量計(jì)—激光多普勒流量測(cè)量
激光多普勒流量測(cè)量是利用運(yùn)動(dòng)物體散射光線(xiàn)的光學(xué)多普勒效應(yīng)進(jìn)行流量測(cè)量的，波源為光源，觀察者為光接收器。當(dāng)激光照射到跟隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒上時(shí)，激光被運(yùn)動(dòng)著的微粒所散射。和入射光的頻率相比較，散射光的頻率有正比于流體速度的頻率偏移，測(cè)量這個(gè)頻率偏移，就可以測(cè)得流體速度。
為了利用多普勒效應(yīng)測(cè)量流速，必須使光源和光接收器都固定，而充分利用流體中的隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒。由于微粒對(duì)入射光的散射所用，當(dāng)它接收到頻率為 的入射光的照射之后，也會(huì)以一定的頻率向四周散射。這樣隨流體一起運(yùn)動(dòng)著的微粒既作為入射光的光源，又作為散射光的光光源，向固定的光接收器發(fā)射出散射。固定的光接收器所接收到的微粒散射光頻率，將不同于光源發(fā)射出的光頻率，兩者之間同樣會(huì)產(chǎn)生的多普勒頻移。
只要入射激光波長(zhǎng)一定，入射光與微粒到光接收器的散射光方向之間的夾角一定時(shí)，那么，多普勒頻移與微粒成簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。測(cè)量多普勒頻移，可求得運(yùn)動(dòng)速度，從而乘以管道截面積就可得出流體的瞬時(shí)體積流量。
激光多普勒技術(shù)具有非接觸測(cè)量、不干擾測(cè)量對(duì)象、測(cè)量裝置可遠(yuǎn)離被測(cè)流體、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，可用于測(cè)量某些不適于或不可能用其他方法來(lái)測(cè)量的流體速度或湍流。
激光多普勒測(cè)速技術(shù)是流體力學(xué)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用的測(cè)量技術(shù)，它具有分辨率高、沒(méi)有電感應(yīng)噪聲等優(yōu)點(diǎn)。可在此基礎(chǔ)上采用光纖傳輸，將大大改善多普勒光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使其變得靈活和小型化，從而使系統(tǒng)工作更可靠，提高測(cè)量的分辨能力。
