随着新的国家标准贯彻实施，电子水表逐步进入人们视线。代表电子水表主要技术的超声水表及其超声流量传感技术由于在性能上有着一系列的特色和优势，其影响日益扩大，使用量也日见增多。超声流量传感技术具有其它流量传感技术所不具备的诸多特点，主要有：可以较好地解决大管径、大流量以及各类明渠、暗渠的流量测量难题；对被测流体介质几乎无要求，不仅可以测量液体，也可测量气体；由于采用非接触方式，所以不破坏被测流体流场，也无压力损失；流量测量的准确度几乎不受被测流体温度、压力、密度、粘度等物性参数影响；仪表价格不随测量口径的增大而大幅上升；可在测量管外侧测量管内流体流速等。但单声道超声流量传感器为了保证流量测量准确度，其上游侧应有足够长的直管段。多声道超声流量传感器测量准确度较高，对直管段要求可以大大降低；超声流量测量对被测水质有一定要求。用时差法测量时，当水中有较多气泡、悬浮物或换能器表面附有污物，会阻碍超声波的正常传播，致使测量无法进行；随着测量管径减小，采用时差测量法试验方法的超声流量传感器会遇到测量误差增大的困惑。此时应设法增加正、逆向测量的时间差，提高计时分辨力，保证小流量测量的准确性和重复性。

超声流量传感器以及超声电子水表可以采用换能器外挂方式（见图1）和换能器侵入方式（见图2）。时差法超声流量传感器的试验方法与特性超声流量传感器是超声电子水表的关键核心部件，它主要由测量管、超声换能器、收发电路、计时脉冲发生器和精密计时控制器等组成。当前，超声流量测量方法大多采用时差法或速度差法测量管道内水流体的流速、流量等参数，进而积算成用水量的实际体积值。超声时差测量法的工作试验方法见图3，正、逆向传播时间、时间差和线平均流速的计算公式可分别参见式（1）～（3）。

由于

所以

或

式中，t1-2 —超声波正向传播时间； t2-1—超声波逆向传播时间；Δt —超声波正、逆向传播时间差；c —超声波传播速度；v —流体轴向平均线流速; D—管道直径； φ—超声波传播方向与流体轴线间的夹角。

图3、超声时差测量法工作试验方法图

由于声速c是被测介质温度与成分的函数，后期发展的时差测量法则是利用超声波在正、逆向传播的速度之差来反映流体的流速，因此避免了介质温度或成分变化对超声流量测量准确度的影响，因此也称速度差法。现将式（1）的形式作如下改变，

将式（4）两式相减得，

将代入式（5）得，

式（6）已消去了超声波传播声速项。只要测得正、逆向时间（t1-2、t2-1）和时间差Δt，即可得到声道上流速的线平均值v。式（6）表明，管道内流速线平均值v与时间差Δt、正向传播时间t1-2、逆向传播时间t2-1所组成的数学表达式成线性关系。经转换后有式（7）：

式中M为常数，仅与超声水表测量管的加工、装配精度有关（即与管道内径尺寸D与换能器安装角度φ有关）。M值的改变会影响超声水表流量测量理论特性曲线的斜率，见图4。

封闭管道通常采用流速面平均值作为水表流量测量特性校准与测量误差的评判依据。由于超声测量得到的线平均值v与流速分布的面平均值v在不同雷诺数以及相应流速分布时的关系很复杂，因此其时差表达式与流速面平均值v之间在不同的流量段呈现出了明显的非线性，见图5。这就需要在不同的流速分布区域对超声流量传感器采用不同的特性校正方法。

图5、超声流量传感器在不同流速区间线与面平均速度之间的特性

超声电子水表构成与主要性能指标超声电子水表是在超声流量传感器基础上增加信号处理电路及数据通信功能所组成。其工作试验方法见图6。

图6、超声电子水表工作试验方法框图

超声电子水表目前所能达到的较好性能指标为（以DN100为例）：● 流量测量范围：Q3=100m3/h；Q1=0.2m3/h；Q3 /Q1=250～250；● *大允许误差：低区≤±3.0%；高区≤±1.0%；● *大工作压力：1.6 MPa；● 防护等级：IP68；● 被测介质温度范围：0.1℃～50℃；● 电池使用寿命：≥10年；● 数据通信功能：无线短距离通信（点对点）/GPRS无线公网通信/M-BUS等。超声电子水表的关键技术与发展趋势● 由于单声道超声水表只有一个声道，因此对管道内流速分布很敏感，需要有较长的前后直管段以保证管内流速分布处于充分发展的稳定对称流状态，使线流速和面流速之间的校正点不因流速分布畸变而发生改变。双声道乃至多声道超声水表因有多个声道，可以在流速分布的不同位置进行校正，基本解决了水表前后由于安装阻流器件（如弯头、三通、阀门等）而导致管内流速分布畸变所造成的校正误差，因此可以使用较短的前后直管段，同时也为高准确度电子水表的实现提供了很好的技术手段。● 高性能超声换能器件是保证超声水表测量准确度和长期工作稳定性的重要保证。新型机电换能材料研制、换能材料特性的稳定性处理、换能器的设计与装配技术，以及换能器件的测量与筛选技术等都是保证高性能超声换能器的关键技术。● 采用更高时间分辨力的计时脉冲技术和计时控制策略，提高时差法超声水表在低流速时的计时准确度，使超声水表的计量特性能向更宽的流量测量范围拓展，以满足水计量应用的特殊要求。● 超声水表通常使用电池供电，为保证检定周期内不需更换电池，水表的微功耗设计就显得尤为重要。除了采用极低功耗的电子电路和嵌入式微系统外，软件算法的改进对降低整机功耗也非常重要。新型高能电池的研发为超声等各类电子水表的大面积推广应用起到了关键的作用。● 作为城市管网的一个测量节点，超声等电子水表作为一种新型流量传感器在管网测控应用乃至物联网应用中将起到十分重要的作用，因此超声水表的通信接口技术是一项网络接入的重要技术。目前电子水表的通信方式主要有短距的有线通信、无线通信和长距的无线通信等几种，网络技术主要有自组局域网络和利用公用网络平台等。● 超声流量传感器测量管段流体动力学性能的优化设计、换能器位置和声道的合理设置、测量管段金属材料的选择，以及密封与防护技术的应用等也将决定着超声电子水表的计量性能、使用寿命和测量的可靠性。超声流量传感器和超声电子水表的出现必将为我国水资源的管理和用水量的贸易结算等起到非常重要的作用。随着物联网技术的逐步推进与应用，具有数据采集与测量、数据传输与通信、网络阀门控制等功能于一体的新型电子水表一定会有非常广阔的应用前景。

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。

超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的；

它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

超声波测距试验方法

超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

超声波碰到杂质或分界面会产生显着反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。

激光测距传感器工作试验方法

激光传感器工作时，先由激光对准目标发射激光脉冲。

经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。

雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。

记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。

激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。

红外线测距传感器工作试验方法

红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的试验方法，进行障碍物远近的检测。

红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号；

当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收；

经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。

总结，上述的内容主要是针对测距传感器的试验方法方面的知识讲解的；

如超声波测距传感器试验方法、激光测距传感器工作试验方法及红外线测距传感器工作试验方法这三方面；

关于“测距传感器的试验方法”的分享就先到这里了，希望上述介绍对大家的工作上有所帮助。

影响热电偶温度传感器工作试验方法因素有那些？

热电偶温度传感器实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度。热电偶是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。 热电偶测温的基本试验方法是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势： 这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。 两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种试验方法进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。 而影响热电偶温度传感器工作的因素也很多，其中插入深度、响应时间、热阻抗增加、热辐射四个因素是*主要的因素： 热电偶测温点的选择是*重要的。测温点的位置，对于生产工艺过程而言，一定要具有典型性、代表性，否则将失去测量与控制的意义。热电偶插入被测场所时，沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶温度传感器与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之，由热传导而引起的误差，与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好，其插入深度应该深一些，陶瓷材料绝热性能好，可插入浅一些。接触法测温的基本试验方法是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此，在测温时需要保持一定时间，才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短，同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件，差别极大。对于气体介质，尤其是静止气体，至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言，*快也要在5min以上。对于温度不断变化的被测场所，尤其是瞬间变化过程，全过程仅1秒钟，则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此，普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后，而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。*选择响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外，热电偶的测量端直径也是其主要因素，即偶丝越细，测量端直径越小，其热响应时间越短。 在高温下使用的热电偶温度传感器，如果被测介质为气态，那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上，使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体，在使用过程中将有炉渣沉积，不仅增加了热电偶的响应时间，而且还使指示温度偏低。因此，除了定期检定外，为了减少误差，经常抽检也是必要的。例如，进口铜熔炼炉，不仅安装有连续测温热电偶温度传感器，还配备消耗型热电偶测温装置，用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。

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