超聲波技術(shù)已在民用、醫(yī)療和軍事應(yīng)用中有上百年的歷史。幾乎每個人都經(jīng)歷過醫(yī)療超聲波技術(shù)（如B超）。目前，最新的超聲波應(yīng)用已發(fā)展到工業(yè)和汽車市場的自動化中。
    超聲波技術(shù)的非接觸性質(zhì)使其成為醫(yī)療、制藥、軍事和工廠用途的絕佳選擇。此外，其操作環(huán)境也大大超出人們所了解的范圍。
    流量計(jì)量是以每小時(shí)升（lph）或加侖/分鐘（gpm）為單位測量液體或氣體的流量。流量計(jì)可用于住宅和工業(yè)環(huán)境中，包括住宅和工業(yè)儀表中的簡易功用表（氣表、水表、熱量計(jì)）或危險(xiǎn)液體或氣體用混合器（石油、采礦、廢水處理、油漆、化學(xué)品）；見圖1和圖2。在結(jié)構(gòu)上，流量計(jì)包括三個單元：傳感器單元、計(jì)量單元和通信單元。這些單元或功能塊中的每一個都可以是機(jī)械式或電子式。

圖1&2：住宅和工業(yè)應(yīng)用中的流量計(jì)示例

在大部分流量計(jì)的設(shè)計(jì)中，其活動部件都會使用機(jī)械感測。例如，使用電感電容器（LC）、巨磁電阻（GMR）、隧道式磁阻（TMR）或霍爾效應(yīng)傳感器捕獲螺旋槳或葉輪的運(yùn)動，該運(yùn)動根據(jù)流量而變化，并被轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)并傳遞給測量單元。因?yàn)橛谢顒硬考�，所以可能會出現(xiàn)磨損和不準(zhǔn)確的情況。
    這些儀表的壽命普遍較短（不到7年），并且不能檢測到低流量或小泄漏。同時(shí)，介質(zhì)污染、污垢積聚以及部件的結(jié)垢和老化也會影響測量精度，很可能導(dǎo)致傳感器結(jié)果不準(zhǔn)確，因此還需要定期對流量計(jì)進(jìn)行重新校準(zhǔn)。圖3所示為帶有LC傳感器的旋轉(zhuǎn)式水表 。

圖3：使用LC傳感器的旋轉(zhuǎn)式流量計(jì)

超聲波傳感避免了上述幾個問題。該傳感技術(shù)非常精確（<±1％），具有較長使用壽命（> 10年），可以方便地檢測不同成分的液體或氣體，并調(diào)整介質(zhì)和管道腐蝕污染的影響。超聲波儀表沒有活動部件，因此無需重新校準(zhǔn)。
    用于流量測量的超聲波頻率范圍為100kHz至4MHz。使用一定頻率的電脈沖信號激發(fā)超聲波傳感器從而產(chǎn)生相應(yīng)頻率的超聲波，并使用同一聲波傳輸路徑從兩個對立的方向在不同時(shí)段發(fā)射聲波并測量聲波傳輸時(shí)間（記為上行傳輸時(shí)間和下行傳輸時(shí)間,TOF,Time of flight）。通過計(jì)算上下行傳輸時(shí)間的絕對時(shí)間差，進(jìn)而計(jì)算出實(shí)際流量。
    安裝在流管內(nèi)部或外部的一對或多對超聲波傳感器可以用來測量TOF。圖4所示為簡易的超聲波測量原理和一些常見的超聲波傳感器布置撲。超聲波傳感器的選擇取決于待測流體的介質(zhì)類型。通常，待測流體為液體時(shí)使用頻率大于等于1MHz的超聲波傳感器，待測流體為氣體時(shí)使用頻率小于等于500kHz的超聲波傳感器。

圖4：超聲波測量原理和常見的超聲波傳感器布置拓?fù)?/STRONG>