随着有效利用过程的驱动，以及无污染检测的需求，非入侵式测量技术的需求越来越大。这里，我们聊一聊超声波流量传感器的工作原理，以及相比较侵入式测量方法有哪些优点。

非侵入式传感器优点

非侵入式传感器不会对流动的液体产生物理影响，只是简单地从外部夹在管子上。而侵入式传感器会直接影响液体，也不可避免产生一些污染。另外，侵入式传感器“侵入”液体通道，实际上会引起流体扰动、不对称或者压力损失，从而导致测量结果不正确。

超声波流量传感器 工程原理

换能器是超声波流量传感器的核心。它们由压电陶瓷和复合材料组成。当施加直流电压时，它们会根据电压正极或者负极产生膨胀或者收缩。当施加交流电压时，压电陶瓷会周期性地膨胀和收缩，同时发射出相同频率的声波。

这种声波从激励换能器以脉冲超声波束的形式发出，并由接收换能器检测。传递出电子信号，并通过各种信号端口输出。

超声波流量传感器 物理原理

有几种方法可以通过超声信号计算出流量大小。一种典型的方法是传输时间差值测量方法。这种方法既不会导致压降，也不会导致泄露风险。适用于几乎所有液体，包括不同粘性、颜色、密度和电磁特性的流体。

传输时间差值测量方法如何工作?

左一图是超声波传输方向与流动方向相同

中间图是超声波传输方向与流动方向相反

右一图是有两组超声波，一组传输方向与流动方向相同，另一组相反。

通过时间-数字转换器，可以高精度测量出超声波在介质流向方向和相反方向上的传输时间。在流动方向上，超声波的传输时间要比相反方向要快。两个方向的时间差就可以计算出流量大小。

为了提高测量效果，使用两组超声波换能器(共4个)，如下图所示。4个超声波换能器X形式布置。一端换能器发出脉冲超声波，以给定的频率传输到另一端。两个方向的传输时间差与平均流速成正比。平均流速乘以管子横截面积得到流量。