文/清泉

 

    目前，中国几乎所有的热量表企业都已开始研发、生产超声波热量表。从近两年上报住建部的几十项相关科研成果中可看出，绝大部分的研究重点都集中在流量计的基表机械结构（包括反射器和测量管段）设计，只有少量涉及传感器输出信号处理；普遍忽视了对超声波换能器件性能研究，有些企业甚至对主要技术参数还缺乏必要了解。

   中国科学院物理研究所研究员、中国住建部专家委员会成员、中国城镇供热协会技术委员王树铎教授对在中国使用的热量表超声波流量计进行了初步调查研究，测量分析了具有代表性的一批超声波换能器的静态参数。结果令人担忧！

    首先:大约60%以上的热量表企业在外购超声波换能器时，没有提出足够全面的技术性能参数要求。一半以上的超声波换能器生产厂提供的技术参数有明显错误；或者过于简单，主要参数没有提供；或者名不副实，实测结果偏差很大。

    例如：几乎所有的热量表超声波流量计换能器中心频率标称的都是1MHz。实测的结果是：仅有30%达到 1MHz（1000KHz）±5% ；偏差最大的超过了 12%。或许可以认为：如果能在电路上调谐补偿、配对使用，中心频率不在1MHz（1000KHz）也可行；问题在于：80% 以上的生产企业忽略了流量计超声波换能器其它重要参数的配对一致性；包括：电容、电导、机械品质因数、阻抗等。应该知道：这些参数随温度的变化都将影响超声波在水中传播的时间差 — 也就是超声波流量计的精度。同样条件下，国产优质和进口的流量计超声波换能器对这5个静态参数的测量结果是：中心频率偏差：≤±1 % ；其它4个参数配对偏差：≤±4 %；而国产热量表流量计的超声波换能器能达到这个水平的极为罕见。这一差距，实在不可忽视！

    即便是好的基表和信号处理电路设计，如果采用了劣质及未经老化处理的超声波换能器，不仅是使得热量表的流量测量达不到技术要求，还可能在测量运行中发生无规律而无法补偿的变化，以致缩短热量表的使用寿命。

    还有一些问题也出现了，如：超声波信号（包括频率和幅度）随温度的变化经过补偿后又随时间变化，甚至随压力变化；安装工艺会影响性能的稳定性，反复安装结果差异很大；测量管段打压后压电陶瓷产生难以发现的裂纹或破碎，传感器失效；同一批次、同样工艺过程生产的热量表，性能测试结果却差别很大；有的超声波热量表使用不到三年就失效了，检查结果：既不是电路、电池，也不是管段结构的问题等等。

    以上问题皆应引起超声波热量表的设计和制造者高度重视。因为，超声波传感器是影响热量表使用寿命最关键技术之一。