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超聲波傳感器是影響熱量表壽命的關鍵

目前，中國幾乎所有的熱量表企業都已開始研發、生產超聲波熱量表。從近兩年上報住建部的幾十項相關科研成果中可看出，絕大部分的研究重點都集中在流量計的基表機械結構（包括反射器和測量管段）設計，只有少量涉及傳感器輸出信號處理；普遍忽視了對超聲波換能器件性能研究，有些企業甚至對主要技術參數還缺乏必要了解。中國科學院物理研究所研究員、中國住建部專家委員會成員、中國城鎮供熱協會技術委員王樹鐸教授對在中國使用的熱量表超聲波流量計進行了初步調查研究，測量分析了具有代表性的一批超聲波換能器的靜態參數。結果令人擔憂！

首先:大約60%以上的熱量表企業在外購超聲波換能器時，沒有提出足夠全面的技術性能參數要求。一半以上的超聲波換能器生產廠提供的技術參數有明顯錯誤；或者過于簡單，主要參數沒有提供；或者名不副實，實測結果偏差很大。例如：幾乎所有的熱量表超聲波流量計換能器中心頻率標稱的都是1MHz。實測的結果是：僅有30%達到1MHz（1000KHz）5%；偏差最大的超過了12%?；蛟S可以認為：如果能在電路上調諧補償、配對使用，中心頻率不在1MHz（1000KHz）也可行；問題在于：80%以上的生產企業忽略了流量計超聲波換能器其它重要參數的配對一致性；包括：電容、電導、機械品質因數、阻抗等。應該知道：這些參數隨溫度的變化都將影響超聲波在水中傳播的時間差也就是超聲波流量計的精度。

同樣條件下，國產優質和進口的流量計超聲波換能器對這5個靜態參數的測量結果是：中心頻率偏差：1%；其它4個參數配對偏差：4%；而國產熱量表流量計的超聲波換能器能達到這個水平的極為罕見。這一差距，實在不可忽視！即便是好的基表和信號處理電路設計，如果采用了劣質及未經老化處理的超聲波換能器，不僅是使得熱量表的流量測量達不到技術要求，還可能在測量運行中發生無規律而無法補償的變化，以致縮短熱量表的使用壽命。還有一些問題也出現了，如：超聲波信號（包括頻率和幅度）隨溫度的變化經過補償后又隨時間變化，甚至隨壓力變化；安裝工藝會影響性能的穩定性，反復安裝結果差異很大；測量管段打壓后壓電陶瓷產生難以發現的裂紋或破碎，傳感器失效；同一批次、同樣工藝過程生產的熱量表，性能測試結果卻差別很大；有的超聲波熱量表使用不到三年就失效了，檢查結果：既不是電路、電池，也不是管段結構的問題等等。以上問題皆應引起超聲波熱量表的設計和制造者高度重視。因為，超聲波傳感器是影響熱量表使用壽命最關鍵技術之一。