قياس التدفق

الغازات قابلة للانضغاط، ويتغير حجمها عند تعرضها للضغط أو التسخين أو التبريد. ولا يُعادل حجم الغاز نفسه في ظروف ضغط ودرجة حرارة معينة حجمه في ظروف مختلفة. وسيتم الإشارة إلى معدل التدفق "الفعلي" عبر العداد ومعدل التدفق "القياسي" أو "الأساسي" عبر العداد، بوحدات مثل acm/h (متر مكعب فعلي في الساعة)، ^و sm³ /sec (متر مكعب قياسي في الثانية)، و kscm/h (ألف متر مكعب قياسي في الساعة)، و LFM (قدم خطي في الدقيقة)، أو MMSCFD (مليون قدم مكعب قياسي في اليوم).

يمكن قياس معدل تدفق كتلة الغاز بشكل مباشر، بغض النظر عن تأثيرات الضغط ودرجة الحرارة، باستخدام عدادات التدفق فوق الصوتية ، أو عدادات تدفق الكتلة الحرارية ، أو عدادات تدفق الكتلة كوريوليس ، أو أجهزة التحكم في تدفق الكتلة .

تُستخدم وحدات قياس مختلفة للسوائل تبعًا للتطبيق والصناعة، وقد تشمل الغالونات (الأمريكية أو الإمبراطورية) في الدقيقة، أو اللترات في الثانية، أو اللترات لكل متر ^مربع في الساعة، أو البوشل في الدقيقة، أو عند وصف تدفقات الأنهار، الكوميك (متر مكعب في الثانية) أو الفدان-قدم في اليوم. في علم المحيطات، تُعد وحدة سفيردروب (Sv) وحدة شائعة لقياس حجم النقل (حجم المياه المنقولة بواسطة تيار، على سبيل المثال)، وهي تعادل 10⁶ ^متر  مكعب ^في الثانية.

نظرًا لاستخدامها في قياس تدفق المياه المنزلية، تُعدّ عدادات المكبس ، والمعروفة أيضًا باسم عدادات المكبس الدوارة أو عدادات الإزاحة شبه الموجبة، أكثر أجهزة قياس التدفق شيوعًا في المملكة المتحدة، وتُستخدم مع جميع أحجام العدادات تقريبًا حتى 40 مم ( 1.5  بوصة ) .  يعمل عداد المكبس على مبدأ دوران مكبس داخل حجرة ذات حجم معلوم. مع كل دورة، يمر مقدار من الماء عبر حجرة المكبس. ومن خلال آلية تروس ، وأحيانًا محرك مغناطيسي ، يتحرك مؤشر عقربي وشاشة عرض تشبه عداد المسافات .

مقياس التروس البيضاوي هو مقياس إزاحة موجبة يستخدم ترسين مستطيلين أو أكثر، مُصممة للدوران بزاوية قائمة على بعضها البعض، لتشكيل حرف T. يحتوي هذا المقياس على جانبين، يُطلق عليهما A وB. لا يمر أي سائل عبر مركز المقياس، حيث تتعشق أسنان الترسين باستمرار. في أحد جانبي المقياس (A)، تغلق أسنان التروس تدفق السائل لأن الترس المستطيل في الجانب A بارز داخل حجرة القياس، بينما في الجانب الآخر (B)، يوجد تجويف يحتوي على حجم ثابت من السائل في حجرة القياس. عندما يدفع السائل التروس، فإنه يُديرها، مما يسمح للسائل الموجود في حجرة القياس في الجانب B بالخروج إلى منفذ المخرج. في الوقت نفسه، يُدفع السائل الداخل إلى منفذ المدخل إلى حجرة القياس في الجانب A، والتي أصبحت مفتوحة الآن. تُغلق أسنان الجانب B السائل لمنعه من الدخول إلى الجانب B. تستمر هذه الدورة مع دوران التروس وقياس السائل عبر حجرات القياس بالتناوب. يمكن للمغناطيسات الدائمة الموجودة في التروس الدوارة أن تنقل إشارة إلى مفتاح مغناطيسي كهربائي أو محول تيار لقياس التدفق. ورغم الادعاءات بتحقيق أداء عالٍ، إلا أنها عمومًا ليست دقيقة مثل تصميم الريشة المنزلقة. ^{[ 2 ]}

تختلف عدادات التروس عن عدادات التروس البيضاوية في أن حجرات القياس فيها تتكون من الفراغات بين أسنان التروس. تعمل هذه الفتحات على تقسيم تدفق السائل، وعندما تدور التروس مبتعدةً عن منفذ الدخول، يُغلق الجدار الداخلي للعداد الحجرة ليحتفظ بكمية ثابتة من السائل. يقع منفذ الخروج في المنطقة التي تعود فيها التروس إلى وضعها الطبيعي. يُدفع السائل خارج العداد عندما تتعشق أسنان التروس، مما يقلل من حجم الفراغات المتاحة إلى ما يقارب الصفر.

يحوّل مقياس تدفق التوربين (أو التوربين المحوري) الحركة الميكانيكية للتوربين أثناء دورانه في تدفق السائل حول محوره إلى معدل تدفق يمكن للمستخدم قراءته (جالون/دقيقة، لتر/دقيقة، إلخ). ويميل التدفق إلى الدوران حول التوربين.

تُوضع عجلة التوربين في مسار تيار سائل. يصطدم السائل المتدفق بشفرات التوربين، مُحدثًا قوة على سطح الشفرة ومُحركًا الدوّار. وعندما تصل سرعة الدوران إلى قيمة ثابتة، تتناسب السرعة طرديًا مع سرعة السائل.

تُستخدم عدادات التدفق التوربينية لقياس تدفق الغاز الطبيعي والسوائل. ^{[ 4 ]} تتميز هذه العدادات بدقة أقل من عدادات الإزاحة والنفث عند معدلات التدفق المنخفضة، إلا أن عنصر القياس فيها لا يشغل مسار التدفق بالكامل أو يُعيقه بشكل كبير. يكون اتجاه التدفق عادةً مستقيمًا عبر العداد، مما يسمح بمعدلات تدفق أعلى وفقدان ضغط أقل مقارنةً بعدادات الإزاحة. تُعد هذه العدادات الخيار الأمثل للمستخدمين التجاريين الكبار، وأنظمة مكافحة الحرائق، والعدادات الرئيسية لشبكة توزيع المياه . يتطلب تركيب مصافي أمام العداد عادةً حماية عنصر القياس من الحصى أو أي شوائب أخرى قد تدخل شبكة توزيع المياه. تتوفر عدادات التوربين عادةً لأقطار أنابيب تتراوح من 4 إلى 30  سم ( 1.5 - 12 بوصة ) أو أكبر. تُصنع أجسام عدادات التوربين عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو البرونز، أو الحديد الزهر، أو الحديد المطاوع. أما عناصر التوربين الداخلية ، فقد تكون مصنوعة من البلاستيك أو سبائك معدنية غير قابلة للتآكل. تتميز هذه العدادات بدقتها في ظروف التشغيل العادية، ولكنها تتأثر بشكل كبير بخصائص التدفق وظروف السائل. 

تُعدّ عدادات التدفق التوربينية الأنسب عادةً للسوائل منخفضة اللزوجة، حيث يمكن للجسيمات الكبيرة أن تُلحق الضرر بالدوار. عند اختيار عداد لتطبيق يتطلب تدفق الجسيمات عبر الأنبوب، يُفضّل استخدام عداد بدون أجزاء متحركة، مثل عدادات التدفق المغناطيسية .

عدادات الحريق هي نوع متخصص من عدادات التوربينات، حاصلة على الموافقات اللازمة لقياس معدلات التدفق العالية المطلوبة في أنظمة مكافحة الحرائق. غالبًا ما تُعتمد هذه العدادات من قِبل مختبرات التأمين (UL) أو مؤسسة فاكتوري ميوتشوال (FM) أو جهات مماثلة لاستخدامها في أنظمة مكافحة الحرائق. يمكن تركيب عدادات توربينات محمولة مؤقتًا لقياس كمية المياه المستخدمة من صنابير إطفاء الحرائق . عادةً ما تُصنع هذه العدادات من الألومنيوم لتكون خفيفة الوزن، وسعتها عادةً 7.5  سم (3  بوصات). غالبًا ما تطلبها شركات المياه لقياس كمية المياه المستخدمة في أعمال البناء، أو ملء المسابح، أو في حال عدم تركيب عداد دائم.

يتألف مقياس وولتمان (الذي اخترعه راينهارد وولتمان في القرن التاسع عشر) من دوّار ذي شفرات حلزونية مثبتة محورياً في التدفق، يشبه إلى حد كبير المروحة الأنبوبية؛ ويمكن اعتباره نوعاً من مقاييس تدفق التوربينات. ^{[ 5 ]} ويُشار إليها عادةً باسم مقاييس الحلزون، وهي شائعة الاستخدام في الأحجام الكبيرة.

يتكون مقياس النفث الأحادي من مروحة بسيطة ذات ريش شعاعية، يصطدم بها نفث واحد. وتزداد شعبيتها في المملكة المتحدة بأحجامها الكبيرة، وهي شائعة في الاتحاد الأوروبي .

تتكون مقاييس التدفق ذات العجلة المجدافية (المعروفة أيضًا باسم مستشعرات عجلة بيلتون ) من ثلاثة مكونات رئيسية: مستشعر العجلة المجدافية، ووصلة الأنبوب، وشاشة العرض/وحدة التحكم. يتكون مستشعر العجلة المجدافية من عجلة/مروحة دوارة بحرية مزودة بمغناطيسات مدمجة عمودية على اتجاه التدفق، وتدور عند إدخالها في الوسط المتدفق. عندما تدور المغناطيسات الموجودة في الشفرات أمام المستشعر، يُولّد مقياس العجلة المجدافية إشارة تردد وجهد تتناسب مع معدل التدفق. كلما زادت سرعة التدفق، زاد كل من التردد والجهد الناتج.

صُمم مقياس العجلة المجدافية ليتم إدخاله في وصلة أنبوب، إما بشكل مباشر أو عن طريق الإدخال. وكما هو الحال مع عدادات التوربينات، يتطلب مقياس العجلة المجدافية طولًا أدنى من الأنبوب المستقيم قبل وبعد المستشعر.

تُستخدم شاشات عرض التدفق وأجهزة التحكم لاستقبال الإشارة من مقياس عجلة المجداف وتحويلها إلى معدل تدفق فعلي أو قيم تدفق إجمالية.

مقياس التدفق متعدد النفاثات هو مقياس سرعة مزود بمروحة تدور أفقيًا على عمود رأسي. توجد المروحة داخل غلاف مزود بمنافذ دخول متعددة توجه تدفق السائل نحوها، مما يؤدي إلى دورانها في اتجاه محدد يتناسب مع سرعة التدفق. يعمل هذا المقياس ميكانيكيًا بشكل مشابه لمقياس التدفق أحادي النفاثات، إلا أن المنافذ توجه التدفق نحو المروحة بالتساوي من عدة نقاط حول محيطها، وليس من نقطة واحدة فقط؛ مما يقلل من التآكل غير المتساوي للمروحة وعمودها. لذا، يُنصح بتركيب هذا النوع من المقاييس أفقيًا مع توجيه مؤشر البكرة نحو الأعلى.

تقوم توربينة عجلة بيلتون (والتي تُوصف بشكل أدق بأنها توربينة شعاعية ) بتحويل الحركة الميكانيكية لعجلة بيلتون الدوارة في تدفق السائل حول محورها إلى معدل تدفق قابل للقراءة (غالون/دقيقة، لتر/دقيقة، إلخ). عادةً ما يدور التدفق حول عجلة بيلتون، مع تركيز تدفق المدخل على الشفرات بواسطة نفاث. استُخدمت عجلات بيلتون الأصلية لتوليد الطاقة ، وكانت تتألف من توربينة تدفق شعاعي مزودة بـ"أكواب تفاعل" لا تتحرك فقط بقوة الماء على سطحها، بل تعكس التدفق في الاتجاه المعاكس ، مستفيدةً من هذا التغيير في اتجاه السائل لزيادة كفاءة التوربينة .

يمكن قياس التدفق عبر قناة كبيرة، كما هو الحال في محطات الطاقة الكهرومائية، عن طريق حساب متوسط ​​سرعة التدفق على كامل مساحتها. ويمكن تحريك عدادات التيار من نوع المروحة (المشابهة لعداد إيكمان الميكانيكي ، ولكنها مزودة الآن بنظام إلكتروني لجمع البيانات) على مساحة القناة، ثم حساب متوسط ​​السرعات لحساب التدفق الكلي. وقد يصل هذا التدفق إلى مئات الأمتار المكعبة في الثانية. ويجب الحفاظ على ثبات التدفق أثناء تحريك عدادات التيار. وتُقدم طرق اختبار التوربينات الكهرومائية في معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية رقم 41. وتُعد قياسات التدفق هذه ذات أهمية تجارية كبيرة عند اختبار كفاءة التوربينات الكبيرة.

يُضيّق مقياس فنتوري التدفق بطريقة ما، وتقيس مجسات الضغط فرق الضغط قبل التضييق وداخله. تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع لقياس معدل تدفق الغاز في خطوط الأنابيب ، وقد استُخدمت منذ عهد الإمبراطورية الرومانية . يتراوح معامل تصريف مقياس فنتوري بين 0.93 و0.97. طوّر كليمنس هيرشل أول مقاييس فنتوري واسعة النطاق لقياس تدفقات السوائل ، واستخدمها لقياس تدفقات المياه ومياه الصرف الصحي الصغيرة والكبيرة بدءًا من أواخر القرن التاسع عشر. ^{[ 6 ]}

صفيحة الفتحة هي صفيحة بها ثقب، توضع عموديًا على اتجاه التدفق؛ تعمل على تضييق التدفق، وقياس فرق الضغط عبر هذا التضييق يعطي معدل التدفق. وهي في الأساس شكل مبسط من مقياس فنتوري ، ولكن مع فقد طاقة أكبر. توجد ثلاثة أنواع من الفتحات: متحدة المركز، ولا مركزية، وقطاعية. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

أنبوب دال هو نسخة مختصرة من مقياس فنتوري، يتميز بانخفاض ضغط أقل من مقياس الفتحة. وكما هو الحال مع مقاييس التدفق هذه، يُحدد معدل التدفق في أنبوب دال بقياس انخفاض الضغط الناتج عن التضييق في الأنبوب. ويُقاس فرق الضغط عادةً باستخدام محولات ضغط غشائية مزودة بشاشة عرض رقمية. ونظرًا لأن هذه المقاييس تتميز بفقدان ضغط دائم أقل بكثير من مقاييس الفتحة، فإن أنابيب دال تُستخدم على نطاق واسع لقياس معدل تدفق شبكات الأنابيب الكبيرة. ويكون فرق الضغط الناتج عن أنبوب دال أعلى من أنبوب فنتوري والفوهة، على الرغم من أن جميعها لها نفس قطر الحلق. وقد اخترعه هوراس دال .

يُستخدم أنبوب بيتوت لقياس سرعة تدفق السوائل. يُوجّه الأنبوب نحو اتجاه التدفق، ويُقاس الفرق بين ضغط الركود عند طرف المسبار والضغط الساكن على جانبه، ما يُعطي الضغط الديناميكي الذي تُحسب منه سرعة السائل باستخدام معادلة برنولي . ويمكن تحديد معدل التدفق الحجمي بقياس السرعة عند نقاط مختلفة في التدفق ورسم منحنى السرعة.

تُوسّع أنابيب بيتوت المتوسطة (وتُسمى أيضًا مجسات الصدم) نظرية أنبوب بيتوت لتشمل أكثر من بُعد. يتكون أنبوب بيتوت المتوسط ​​النموذجي من ثلاثة ثقوب أو أكثر (بحسب نوع المجس) على طرف القياس، مُرتبة بنمط مُحدد. يسمح وجود المزيد من الثقوب للجهاز بقياس اتجاه سرعة التدفق بالإضافة إلى مقدارها (بعد المعايرة المناسبة). تسمح ثلاثة ثقوب مُرتبة في خط مستقيم لمجسات الضغط بقياس متجه السرعة في بُعدين. أما إضافة المزيد من الثقوب، مثل خمسة ثقوب مُرتبة على شكل علامة زائد (+)، فتسمح بقياس متجه السرعة ثلاثي الأبعاد.

تُعدّ عدادات المخروط أجهزة حديثة لقياس فرق الضغط، طُرحت لأول مرة عام 1985 من قِبل شركة ماك كرومتر في هيميت، كاليفورنيا. يتميز عداد المخروط بقوته ومتانته، وقد أثبت مقاومته لتأثيرات التدفق غير المتماثل والدوامي. ورغم أنه يعمل وفقًا للمبادئ الأساسية نفسها لعدادات فنتوري وعدادات الفتحة، إلا أن عدادات المخروط لا تتطلب نفس أنابيب التغذية والتفريغ. ^{[ 9 ]} يعمل المخروط كجهاز لتكييف الضغط بالإضافة إلى كونه مُولِّدًا لفرق الضغط. تتراوح متطلبات التغذية بين 0 و5 أقطار، مقارنةً بما يصل إلى 44 قطرًا للوحة الفتحة أو 22 قطرًا لفنتوري. ولأن عدادات المخروط تُصنع عادةً من اللحام، يُوصى دائمًا بمعايرتها قبل الاستخدام. فمن الطبيعي أن تُسبب تأثيرات الحرارة الناتجة عن اللحام تشوهات وآثارًا أخرى تمنع جمع ونشر البيانات الجدولية المتعلقة بمعاملات التصريف بالنسبة لحجم الخط، ونسبة بيتا، وأرقام رينولدز التشغيلية. تتميز أجهزة قياس المخروط المعايرة بدقة تصل إلى ±0.5%. أما أجهزة قياس المخروط غير المعايرة فتتميز بدقة تصل إلى ±5.0%.

تقيس مقاييس المقاومة الخطية، والتي تُسمى أيضًا مقاييس التدفق الصفائحي، التدفقات المنخفضة جدًا حيث يكون فرق الضغط المقاس متناسبًا خطيًا مع التدفق ولزوجة السائل. يُطلق على هذا التدفق اسم تدفق السحب اللزج أو التدفق الصفائحي، على عكس التدفق المضطرب الذي تقيسه صفائح الفتحات، ومقاييس فنتوري، وغيرها من المقاييس المذكورة في هذا القسم، ويتميز بأرقام رينولدز أقل من 2000. قد يتكون عنصر التدفق الأساسي من أنبوب شعري طويل واحد، أو حزمة من هذه الأنابيب، أو سدادة مسامية طويلة؛ تُنتج هذه التدفقات المنخفضة فروق ضغط صغيرة، بينما تُنتج عناصر التدفق الأطول فروق ضغط أعلى وأسهل في القياس. تتميز مقاييس التدفق هذه بحساسية خاصة لتغيرات درجة الحرارة التي تؤثر على لزوجة السائل وقطر عنصر التدفق، كما هو موضح في معادلة هاجن-بوازوي الحاكمة . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

يُقاس مستوى الماء عند نقطة محددة خلف السد أو في قناة مائية باستخدام أجهزة ثانوية مختلفة (من الطرق الشائعة: الفقاعات، والموجات فوق الصوتية، والعوامات، وقياس الضغط التفاضلي). ويُحوّل هذا العمق إلى معدل تدفق وفقًا لصيغة نظرية على النحو التالي:${\displaystyle Q=KH^{X}}$أين${\displaystyle Q}$هو معدل التدفق،${\displaystyle K}$ثابت،${\displaystyle H}$هو مستوى الماء، و${\displaystyle X}$هو أسٌّ يتغير باختلاف الجهاز المستخدم؛ أو يُحوَّل وفقًا لبيانات مستوى/تدفق مستمدة تجريبيًا (منحنى التدفق). ويمكن بعد ذلك دمج معدل التدفق مع الزمن لحساب التدفق الحجمي. تُستخدم أجهزة قياس مستوى التدفق عادةً لقياس تدفق المياه السطحية (الينابيع والجداول والأنهار)، والتصريفات الصناعية، ومياه الصرف الصحي. ومن بين هذه الأجهزة، تُستخدم السدود على مجاري التدفق ذات المحتوى المنخفض من المواد الصلبة (عادةً المياه السطحية)، بينما تُستخدم القنوات على التدفقات التي تحتوي على محتوى منخفض أو مرتفع من المواد الصلبة. ^{[ 14 ]}

تُحسب مساحة المقطع العرضي للتدفق من قياس العمق، ويُقاس متوسط ​​سرعة التدفق مباشرةً (تُعدّ طرق دوبلر والمروحة شائعة). وبضرب السرعة في مساحة المقطع العرضي، نحصل على معدل التدفق الذي يُمكن دمجه في حساب التدفق الحجمي. يوجد نوعان من مقاييس التدفق المساحية: (1) الملامسة للسطح؛ و(2) غير التلامسية. تُركّب مستشعرات السرعة الملامسة للسطح عادةً في قاع القناة أو النهر، وتستخدم تقنية دوبلر لقياس سرعة الجسيمات العالقة. وبمعرفة العمق ومساحة المقطع العرضي المُبرمجة، يُمكن قياس معدل التدفق التصريفي. أما الأجهزة غير التلامسية التي تستخدم الليزر أو الرادار، فتُركّب فوق القناة، وتقيس السرعة من الأعلى، ثم تستخدم الموجات فوق الصوتية لقياس عمق الماء من الأعلى أيضًا. لا تستطيع أجهزة الرادار قياس سوى السرعات السطحية، بينما تستطيع الأجهزة الليزرية قياس السرعات تحت السطح. ^{[ 15 ]}

تُضاف كمية معلومة من الصبغة (أو الملح ) إلى تيار متدفق في وحدة الزمن. بعد اكتمال الخلط، يُقاس التركيز. معدل التخفيف يساوي معدل التدفق.

صُممت تقنية قياس سرعة دوبلر الصوتية (ADV) لتسجيل مركبات السرعة اللحظية عند نقطة واحدة بتردد عالٍ نسبيًا. وتُجرى القياسات عن طريق قياس سرعة الجسيمات في حجم عينة بعيد بناءً على تأثير إزاحة دوبلر. ^{[ 16 ]}

في العديد من السيارات الحديثة، يُستخدم حساس تدفق الهواء (MAF) لتحديد معدل تدفق كتلة الهواء الداخل إلى محرك الاحتراق الداخلي بدقة . تعتمد العديد من هذه الحساسات على عنصر تسخين وحساس حرارة في اتجاه تدفق الهواء للإشارة إلى معدل التدفق. بينما تستخدم حساسات أخرى ريشة زنبركية. في كلتا الحالتين، تُفسر وحدة التحكم الإلكترونية في السيارة إشارات الحساس كمؤشر فوري لاحتياج المحرك من الوقود.

تستخدم مقاييس التدفق المغناطيسية ، والتي تُسمى غالبًا "المقاييس المغناطيسية" أو "المقاييس الكهرومغناطيسية"، مجالًا مغناطيسيًا يُطبق على أنبوب القياس، مما يُنتج فرق جهد يتناسب مع سرعة التدفق عموديًا على خطوط التدفق . ويتم استشعار فرق الجهد بواسطة أقطاب كهربائية مُحاذية عموديًا على اتجاه التدفق والمجال المغناطيسي المُطبق. ويعتمد مبدأ عملها على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي . يتطلب مقياس التدفق المغناطيسي سائلًا موصلًا وبطانة أنبوب غير موصلة. ويجب ألا تتآكل الأقطاب الكهربائية عند ملامستها لسائل العملية؛ ولذا، تحتوي بعض مقاييس التدفق المغناطيسية على محولات طاقة مساعدة مُثبتة لتنظيف الأقطاب الكهربائية في مكانها. ويتم تطبيق المجال المغناطيسي بشكل نبضي، مما يسمح لمقياس التدفق بإلغاء تأثير الجهد الطفيلي في نظام الأنابيب.

يُطلق على نظام قياس سرعة قوة لورنتز اسم مقياس تدفق قوة لورنتز (LFF). يقيس هذا المقياس قوة لورنتز الكلية الناتجة عن تفاعل معدن سائل متحرك مع مجال مغناطيسي مُطبق. في هذه الحالة، يكون الطول المميز للمجال المغناطيسي من نفس رتبة أبعاد القناة. تجدر الإشارة إلى أنه عند استخدام مجالات مغناطيسية موضعية، يُمكن إجراء قياسات سرعة موضعية، ومن هنا جاء مصطلح مقياس سرعة قوة لورنتز.

يوجد نوعان رئيسيان من مقاييس التدفق فوق الصوتية : دوبلر وزمن العبور. ورغم أن كليهما يستخدم الموجات فوق الصوتية لإجراء القياسات ويمكن أن يكون غير جراحي (يقيس التدفق من خارج الأنبوب أو الوعاء، ويسمى أيضاً جهاز التثبيت)، إلا أنهما يقيسان التدفق بطرق مختلفة تماماً.

تقيس مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية فرق زمن انتقال النبضات فوق الصوتية المنتشرة في اتجاه التدفق وعكسه. ويمثل هذا الفرق الزمني مقياسًا لمتوسط ​​سرعة السائل على طول مسار الشعاع فوق الصوتي. وباستخدام أزمنة الانتقال المطلقة، يمكن حساب كل من متوسط ​​سرعة السائل وسرعة الصوت.${\displaystyle t_{\text{up}}}$و${\displaystyle t_{\text{down}}}$والمسافة بين محولات الاستقبال ومحولات الإرسال${\displaystyle L}$وزاوية الميل${\displaystyle \alpha }$يمكن كتابة المعادلات: $${\displaystyle v={\frac {L}{2\;\cos \left(\alpha \right)}}\;{\frac {t_{\text{up}}-t_{\text{down}}}{t_{\text{up}}\;t_{\text{down}}}}}$$ و $${\displaystyle c={\frac {L}{2}}\;{\frac {t_{\text{up}}+t_{\text{down}}}{t_{\text{up}}\;t_{\text{down}}}}}$$ أين${\displaystyle v}$هي متوسط ​​سرعة السائل على طول مسار الصوت و${\displaystyle c}$هي سرعة الصوت.

بفضل الإضاءة ذات الحزمة العريضة، يمكن أيضًا استخدام الموجات فوق الصوتية لقياس زمن العبور لقياس تدفق الحجم بشكل مستقل عن مساحة المقطع العرضي للوعاء أو الأنبوب. ^{[ 19 ]}

تقيس مقاييس التدفق فوق الصوتية بتقنية دوبلر إزاحة دوبلر الناتجة عن انعكاس شعاع فوق صوتي عن الجسيمات الموجودة في السائل المتدفق. يتأثر تردد الشعاع المنقول بحركة الجسيمات، ويمكن استخدام هذه الإزاحة الترددية لحساب سرعة السائل. لكي يعمل مبدأ دوبلر، يجب أن تكون هناك كثافة كافية من المواد العاكسة للصوت، مثل الجسيمات الصلبة أو فقاعات الهواء العالقة في السائل. وهذا على النقيض تمامًا من مقياس التدفق فوق الصوتي بتقنية زمن العبور، حيث تقلل الفقاعات والجسيمات الصلبة من دقة القياس. ونظرًا لاعتمادها على هذه الجسيمات، فإن تطبيقات مقاييس التدفق بتقنية دوبلر محدودة. تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم قياس سرعة دوبلر الصوتي .

من مزايا مقاييس التدفق فوق الصوتية قدرتها على قياس معدلات تدفق مجموعة واسعة من السوائل بكفاءة، شريطة معرفة سرعة الصوت في تلك السوائل. على سبيل المثال، تُستخدم مقاييس التدفق فوق الصوتية لقياس سوائل متنوعة مثل الغاز الطبيعي المسال والدم. ^{[ 20 ]} كما يمكن حساب سرعة الصوت المتوقعة لسائل معين، ومقارنتها بسرعة الصوت المقاسة تجريبيًا بواسطة مقياس التدفق فوق الصوتي، وذلك لمراقبة جودة قياسات المقياس. ويشير انخفاض الجودة (تغير سرعة الصوت المقاسة) إلى ضرورة صيانة المقياس.

باستخدام تأثير كوريوليس الذي يُسبب تشوه الأنبوب المهتز جانبيًا، يُمكن الحصول على قياس مباشر لتدفق الكتلة في مقياس تدفق كوريوليس . ^{[ 21 ]} علاوة على ذلك، يُمكن الحصول على قياس مباشر لكثافة السائل. يتميز قياس كوريوليس بدقة عالية بغض النظر عن نوع الغاز أو السائل المقاس؛ إذ يُمكن استخدام أنبوب القياس نفسه لغاز الهيدروجين والبيتومين دون الحاجة إلى إعادة معايرة .

يمكن استخدام مقاييس تدفق كوريوليس لقياس تدفق الغاز الطبيعي. ^{[ 22 ]}

في قياس تدفق السوائل داخل الأنابيب، تُستخدم طريقة زمن العبور، حيث يُحقن مُشعّ مُتتبّع على شكل نبضة في التدفق المقاس. يُحدد زمن العبور باستخدام كاشفات إشعاعية مثبتة على السطح الخارجي للأنبوب. يُحسب معدل التدفق الحجمي بضرب متوسط ​​سرعة تدفق السائل المقاسة في مساحة المقطع العرضي الداخلي للأنبوب. تُقارن قيمة التدفق المرجعية هذه بقيمة التدفق المتزامنة المُقاسة من جهاز قياس التدفق المراد معايرته.

الإجراء موحد (ISO 2975/VII للسوائل وBS 5857-2.4 للغازات). أفضل هامش خطأ معتمد للقياس للسوائل والغازات هو 0.5%. ^{[ 27 ]}

تُستخدم طريقة تخفيف المُتتبّع الإشعاعي لمعايرة قياسات التدفق في القنوات المفتوحة. يُحقن محلول ذو تركيز مُتتبّع معروف بسرعة ثابتة ومعروفة في تدفق القناة. يُخلط محلول المُتتبّع جيدًا في اتجاه التدفق على امتداد المقطع العرضي، ثم تُؤخذ عينة مستمرة ويُحدد تركيز المُتتبّع فيها نسبةً إلى تركيزه في المحلول المحقون. تُحدد قيمة التدفق المرجعية باستخدام شرط توازن المُتتبّع بين تدفق المُتتبّع المحقون وتدفق التخفيف. الإجراء مُوحّد (ISO 9555-1 وISO 9555-2 لتدفق السوائل في القنوات المفتوحة). أفضل نسبة عدم يقين مُعتمدة للقياس هي 1%. ^{[ 27 ]}

باستخدام طريقة القياس البصري لسرعة التدفق بالليزر دوبلر (LDV)، تُقاس سرعات التدفق الموضعية على مسار قياس واحد (أو ربما عدة مسارات) على طول قطر الأنبوب (ملامح السرعة). ويتم الوصول البصري إلى السائل اللازم لذلك في ظروف التشغيل باستخدام طريقة النقر. تُسجل القيم المقاسة لمستشعر التدفق المراد معايرته بدقة زمنية عالية أثناء قياسات LDV. ويُحدد انحراف قياس مستشعرات التدفق (الهدف من المعايرة) بمقارنة حجم التدفق المُحدد باستخدام طريقة LDV مع متوسط ​​قيمة مستشعرات التدفق خلال فترة القياس. أفضل نسبة عدم يقين معتمدة للقياس للماء (من 5 درجات مئوية إلى 150 درجة مئوية) هي 0.7  %. ^{[ 28 ]}