超聲波傳感器是影響熱量表壽命的關(guān)鍵

目前，中國幾乎所有的熱量表企業(yè)都已開始研發(fā)、生產(chǎn)超聲波熱量表。從近兩年上報(bào)住建部的幾十項(xiàng)相關(guān)科研成果中可看出，絕大部分的研究重點(diǎn)都集中在流量計(jì)的基表機(jī)械結(jié)構(gòu)（包括反射器和測(cè)量管段）設(shè)計(jì)，只有少量涉及傳感器輸出信號(hào)處理；普遍忽視了對(duì)超聲波換能器件性能研究，有些企業(yè)甚至對(duì)主要技術(shù)參數(shù)還缺乏必要了解。中國科學(xué)院物理研究所研究員、中國住建部專家委員會(huì)成員、中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)技術(shù)委員王樹鐸教授對(duì)在中國使用的熱量表超聲波流量計(jì)進(jìn)行了初步調(diào)查研究，測(cè)量分析了具有代表性的一批超聲波換能器的靜態(tài)參數(shù)。結(jié)果令人擔(dān)憂！

首先:大約60%以上的熱量表企業(yè)在外購超聲波換能器時(shí)，沒有提出足夠全面的技術(shù)性能參數(shù)要求。一半以上的超聲波換能器生產(chǎn)廠提供的技術(shù)參數(shù)有明顯錯(cuò)誤；或者過于簡單，主要參數(shù)沒有提供；或者名不副實(shí)，實(shí)測(cè)結(jié)果偏差很大。例如：幾乎所有的熱量表超聲波流量計(jì)換能器中心頻率標(biāo)稱的都是1MHz。實(shí)測(cè)的結(jié)果是：僅有30%達(dá)到1MHz（1000KHz）5%；偏差最大的超過了12%。或許可以認(rèn)為：如果能在電路上調(diào)諧補(bǔ)償、配對(duì)使用，中心頻率不在1MHz（1000KHz）也可行；問題在于：80%以上的生產(chǎn)企業(yè)忽略了流量計(jì)超聲波換能器其它重要參數(shù)的配對(duì)一致性；包括：電容、電導(dǎo)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗等。應(yīng)該知道：這些參數(shù)隨溫度的變化都將影響超聲波在水中傳播的時(shí)間差也就是超聲波流量計(jì)的精度。

同樣條件下，國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和進(jìn)口的流量計(jì)超聲波換能器對(duì)這5個(gè)靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果是：中心頻率偏差：1%；其它4個(gè)參數(shù)配對(duì)偏差：4%；而國產(chǎn)熱量表流量計(jì)的超聲波換能器能達(dá)到這個(gè)水平的極為罕見。這一差距，實(shí)在不可忽視！即便是好的基表和信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)，如果采用了劣質(zhì)及未經(jīng)老化處理的超聲波換能器，不僅是使得熱量表的流量測(cè)量達(dá)不到技術(shù)要求，還可能在測(cè)量運(yùn)行中發(fā)生無規(guī)律而無法補(bǔ)償?shù)淖兓灾驴s短熱量表的使用壽命。還有一些問題也出現(xiàn)了，如：超聲波信號(hào)（包括頻率和幅度）隨溫度的變化經(jīng)過補(bǔ)償后又隨時(shí)間變化，甚至隨壓力變化；安裝工藝會(huì)影響性能的穩(wěn)定性，反復(fù)安裝結(jié)果差異很大；測(cè)量管段打壓后壓電陶瓷產(chǎn)生難以發(fā)現(xiàn)的裂紋或破碎，傳感器失效；同一批次、同樣工藝過程生產(chǎn)的熱量表，性能測(cè)試結(jié)果卻差別很大；有的超聲波熱量表使用不到三年就失效了，檢查結(jié)果：既不是電路、電池，也不是管段結(jié)構(gòu)的問題等等。以上問題皆應(yīng)引起超聲波熱量表的設(shè)計(jì)和制造者高度重視。因?yàn)椋暡▊鞲衅魇怯绊憻崃勘硎褂脡勖铌P(guān)鍵技術(shù)之一。