超声流量计的市场分析
从产品发展史看，超声流量计（以下简称USF ）、电磁流量计和科里奥利质量流量计（下简称质量流量计）是在上世纪60-70年代引入市场。因为它们都属于无阻流测量同时也无任何可动部件，所以使用和维护上要比传统的孔板、涡轮流量计等要简便；另一方面，这三种流量计的测量精度高销售价格却在不断下调，这使得业内外人士均看好它们的发展前景。如果说超声、电磁和质量流量计在当今的流量计市场呈三足鼎立之势，绝大多数的人士均会表示赞同。但从销售金额和台数看，USF要落后于电磁和质量流量计。当前在应用行业上，USF也不具有电磁流量计在造纸或污水行业，质量流量计在石化行业那样的优势地位。人们不禁疑问USF是否跟得上同时代其它两类流量计的发展速率？但如果分析USF近年的技术和市场发展后，就会得出这样的结论，USF市场是一个充满着生机和机遇的市场。
超声流量计的发展
USF早期仅在给排水和部分石化行业主要用作管网流量评估和过程控制。经过30多年的发展，USF涉及了工业领域的各行业，从应用数量上观察主要是在给水、排水、油气、炼化和能源计量等行业，应用也从简单的流量监测扩展到流体的贸易交接计量等，如图2。
（2）超声流量计的技术进步
技术革新使USF在应用范围获得扩展，如智能化信号处理技术，放宽了介质中所含气泡和固体颗粒的限制条件；通过增加传感器声道等措施，不仅改善了流态对测量的影响，同时使得测量精度有显著突破。
（2.1）超声传感器声道布置改进：流体在测量管内流动，现场管道和介质情况各不相同，所以速度分布形成的流态也各有不同。典型的流态分布可分为湍流层和层流层。而实际情况更为负杂，还有不少情况属于湍流层和层流层的中间状态过渡层。研究表明：相同流量当流态分别为层流或紊流时，对于采用单声道USF，两者引入最大测量误差可达到30%。虽然大多数单声道USF都具有自动校正流速分布影响技术，但实际精度大都在 2-5% F.S之间。一般说来声道数愈高，精度愈高。多年前的研究结果已证明增加声道的数量可以提高测量的精度。现在市场上的双声道USF测量误差为0.5% M.V，三声道0.3％ M .V和五声道的精度可达到0.15% M .V。为减少流态变化对测量结果的影响，单靠增加声道数是不够的。声道的合理布置是提高精度的关键，这需要混合逻辑算法作为基础，也是各相关制造商的专利所在。如图3示五声道超声波作类似断层状扫描可覆盖整个流速分布，所以不管流态的实际分布如何，USF的精度均可达到0.15%。另外一种方法是多次反射式,它的特点在于多次反射造成声道也相应延长，从而易于后位电子线路处理，对于小口径的瞬时分辨率要求相应减低。如图4示，多反射式USF以螺旋状路径(发射换能器→1→2→3→4→5→接收换能器)扫描测量管流通空间。这样可以提高测量精度，减少流速分布畸变影响。流量测量范围可以从层流开始，可测液体最大流速为10m/s。范围度在25:1时误差≤±0.5%M.V；范围度在100:1时则≤±1%M.V。这种方案的测量精度高，对转换器的要求也较低，但也存在不足。如被测介质为易固化介质，当超声波以管壁作为反射面时，管壁有沉积物时反射会比一般情况要多加上多次反射后超声波的强度就不足以保证测量信号稳定。所以贸易交接计量（Custody Transfer ,CT）中未推荐这种形式的USF。
（2.2）数字信号处理技术对测量的贡献：除了在传感器上的改进，数字信号处理（DSP）技术在USF上的应用对测量的可靠性提高起了关键作用。众所周知，几乎所有的流量计都对流态所含的气泡和固体颗粒有所限制。由于气泡和固体颗粒对超声传播而言都有相当的衰减性， USF测量中对此也有限制条件。DSP的采用和新颖的数字滤波技术很好地解决了由气泡和固体形成的噪声信号处理。最优信号检测和连续信号质量检测保证了现在的USF测量比过去更稳定和可靠。
（2.3）可测介质范围的扩展：USF早期应用局限在液体流量计量，近年国外气体用USF发展很快，常用的可测气体有空气、沼气和氮气等。国际上天然气工业的发展，更加促进了USF在气体的应用。英国市场已经在用超声家用燃(煤)气表大宗替换传统皮膜式家用煤气表，在中国市场，也有国内公司开始涉足这一市场应用。目前市场上管道式气体用的USF的最大管径可达到1100mm，最多的有6个声道，精度可以达到0.1%的等级。夹持式气体用超声的管径最大可达到1500mm，最多可以有8声道，精度在0。5－1％测量值之间。近年国际市场较为引入注目的超声气应用，就是中国的西气东输项目。在这一世界最长的气体输送管线上，每年要输送超过40亿美金的天然气，总计有13套超声气体流量计应用在这一管线应用。
（2.4）安装形式的多样：早期测量液体的USF必须在测量管上打孔装超声换能器，换能器直接向液体发射或从液体接收声波。1975年后有了能在管外夹装换能器测量管内液体流量的外部夹持持（又称便携式）USF，成了一种真正不接触介质的流量仪表。外夹式USF适用于管网作移动选点非固定安装测量，几十年来各制造厂竞相开发和推广应用，外夹装式USF市场繁荣。在流程工业中小管径应用方面，USF往往是非优先选用仪表，特别是对导电性液体。因外夹装式USF现场测量精度较低，可靠性差，缺乏品种间竞争力，因此近年中小管径USF视线又转向非外夹装式，向带超声换能器和测量管段的超声流量传感器的方向发展。管道用USF近年的发展很快还开发了一些极端条件和特殊应用场合的类型，如常规的USF最高温度可到150℃-200℃（根据不同厂商的类型），而在石化行业中有不少高压高温中的应用，市场上某些USF可以承受的最高温度可达到500℃，压力1500bar。对于容易固化或者结晶的介质如硫磺，USF可以有保温夹套的结构，以确保介质在管内不凝固。
3 用户认可度提高：
USF近年获得很多关注，主要得益于其在高精度的贸易交接计量中的应用。如1996欧洲天然气制造商协会（GERG）通过了〈〈多声道USF用于天然气计量〉〉的报告，1998年美国天然气协会AGA发布了AGA9号报告〈〈用多声道USF测量天然气流量〉〉；之后不久国际化标准化组织ISO于同年１２月也发布了ISO/TR-１２７６５〈〈用时间传播法USF测量封闭管内的流体流量〉〉报告。这些报告在很大程度上促进了USF的销量。中国2001年编制了气体USF测量天然气的国家标准。
超声流量计的市场预测
随着USF的技术的不断成熟和用户对它的逐渐认可，USF市场正以前所未有的发展速度向前发展。ARC（Auotmation Research Corp）2001年给出2001-2005年USF的年复合增长率（Compound Annual Growth Rate,CARG）为10.5%，,到2005年全球USF的销售额可以达到3.65亿美金，82,100 套的市场规模。Frost Sulliven 2002年给出的预测为 14.6%,Flow Research2002年的预测为15.3%，远远高于其它流量计的增长率。这主要基于以下的几个方面的原因：
与其它类型的流量计相比USF所适用的介质和范围要宽；
USF价格不断下降和有资源稀缺性决定石油、天然气等资源等价格上涨的共同作用；
在气体和液体贸易计量上的行业认可如美国石油协会API和OIML在液体贸易计量的认可，AGA在气体贸易计量认可和美国供水协会AWWA在水行业认可（预计2004通过）；
传感器制造技术的革新，如多声道数传感器使得流量测量精度的提高，DSP技术使USF对气泡和固体含量的限制条件下降和信号稳定性的提高。
基于上述的原因，我们不会再怀疑USF是和电磁流量计和质量流量计并列成为最具发展前景的流量计的资格。不用过多久我们就会谈USF一出，谁与争锋的问题了。