基于时差法的液压系统流量检测方法
1 引言
液压系统具有结构轻小、传动比大、运行平稳等优点，已经广泛应用于各个
工程领域。液压系统在坦克装甲车辆也得到了广泛的应用，如坦克助力系统、坦
克抢救车等。但是液压系统一直存在故障率高、故障检测定位困难的问题。常用的
液压系统振动信号诊断技术、油液分析诊断技术已无法准确获得反映液压系统运
行状态的流量、压力等关键参数及其变化；传统的液压介入式测量方法，检测接
口有限，拆装困难，而且影响系统的动态特性。而流量是液压系统的重要参数之
一，其大小直接反映液压系统运行状况的好坏。通过测量系统流量实现液压系统
的实时监控，以保证液压系统的正常运转，同时也便于诊断液压系统故障。因此
检测液压系统的流量具有重要意义。
2 时差法测液压流量原理
超声波用于流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式
流量仪表相比它的计量精度高、
径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于
数字化管理等等。近年来，由于
使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。经常
有客户询问有关超声波流量测量方面的问题。作为普及，我们将陆续撰写一些专
题文章，来介绍一些相关知识，以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。
时差法的测量原理为：超声波在流体中的传播速度与流体流动速度有关，
据此可测量流量。在流速
v 的流动媒质的上、下游分别放置超声波
1 和换
能器
2,结构如图 1 所示。
换能器
l 和换能器 2
间距为
L,管道直径为
D,L 与 v 之间的夹角为
θ。当换能器 2 接收换能
器
1 发送的超声脉冲时，
超声沿
L 的传播速度为
（
c-v），其中 c 是静止
媒质中的超声波速度。超声波逆流由换能器
l 传输到换能器 2 的时间为：
将换能器的接发
功能调换，换能器
2 发送超声脉冲，换能器 l 接收超声波顺流由换能器 2 传输到
换能器
1 的时间：
于是，逆流和顺
流的时间差为：
因为超声波在
液体里的传播速度
为
1500m/s,而流体速度在不是很
高的情况下，可认为：则式（
3）化简为：