在剛結束的第23屆中國國際燃氣、供熱技術與設備展覽會上，超聲波燃氣表成為行業一個新的熱點。超聲計量技術在燃氣行業內經歷十餘年的開發應用後，已經逐漸成為新一代燃氣計量技術的主流趨勢，能夠更準確安全地採集、沉澱海量數據，為城市數據挖掘、數據分析提供有效支撐。四方光電股份有限公司（以下簡稱「四方光電」）旗下子公司銳意自控攜多款戶用以及工商用超聲波燃氣表及燃氣表流量傳感器核心模塊，超聲波氣體流量計以及熱值分析儀等設備亮相展會。
四方光電是專業從事新型氣體傳感器研發、生產和銷售的高新技術企業，產品廣泛應用於健康醫療、家電電子、汽車電子、工業控制、環保監測、能源計量等眾多領域。四方光電董事長、創始人熊友輝為華中科技大學博士，教授級高級工程師，國務院特殊津貼專家。依託省級技術中心、湖北省氣體儀器儀表工程中心兩個技術平臺，四方光電積極融入國家技術創新體系，先後獲得國家科技部創新基金重點項目、重大科學儀器專項、工信部物聯網發展專項、湖北省重大技術創新項目、武漢市重大科技成果轉化項目等多個項目的支持，逐步建立了包括紅外、紫外、熱導、雷射拉曼、超聲波、電化學、MEMS金屬氧化物半導體等原理的氣體傳感器技術平臺。
展會現場，四方光電董事長熊友輝博士介紹：隨著我國天然氣消費量迅速增長，物聯網智能燃氣表成為智慧計量新方向。相比傳統的膜式燃氣表，超聲波燃氣表具有精度高、抗汙染性能好、體積小等優點，逐漸成為物聯網智能燃氣表的可靠選擇。
據了解，目前國際上的超聲波燃氣表技術主要來源於松下、西門子等公司，他們在超聲波領域深耕多年，從流道結構、軟體算法、超聲波換能器及模塊到整機，都有著諸多專利。雖然國內現有多家燃氣表公司已開始研發超聲波燃氣表，但是大多數廠家還是使用松下的超聲波燃氣表傳感器方案，也就是購買松下的電路板和超聲波探測器，自己配套外殼組裝成超聲波燃氣表。這樣的模式使得國內廠家生產的超聲波燃氣表價格偏高，市場推廣受到限制。我國燃氣表產業生態已經基本建立，因此積極開展自主智慧財產權、可以滿足燃氣表規範要求的超聲波氣體流量傳感器的技術研究，對於打破國外技術壟斷、促進我國燃氣錶轉型升級發展具有重要意義。
四方光電憑藉在超聲波氣體傳感技術領域的長期探索和積累，早在 2013 年就開始在超聲波燃氣表領域的布局。面對天然氣這一清潔能源日益得到推廣，四方光電及時將超聲波氣體傳感技術的應用方向由農村沼氣計量轉向城市燃氣計量，重點布局家用及工商業用超聲波燃氣表領域。據悉，四方光電超聲波燃氣表產品已覆蓋民用、商業和工業，廣泛應用於城市燃氣、煤改氣、瓶改管、地暖用氣、小商業用氣等場景。
(圖：四方光電戶用（G2.5/G4）、工商用（G6/G10/G16G25/G40/G65）燃氣表）針對家用燃氣表需要的超寬量程比、寬溫度範圍、抗汙能力、脈動氣流測量等特殊要求，四方光電開發了帶燃氣密度測量功能的新型家用超聲波燃氣表。同時，四方光電通過計算流體力學模擬，設計了一種 L 型的超聲波氣室通道，進一步降低成本，提高抗汙性能，從而加強了超聲波燃氣表的競爭力。
(圖：四方光電超聲波燃氣表模塊及 L 型氣室內部流場模擬）
工商用燃氣計量多採用工業膜式表以及羅茨表。為了確保測量準確，超聲波氣體流量計採用多組超聲波探測器，成本和功耗較高。四方光電在家用燃氣表模塊研究經驗基礎上，通過流體力學模擬，在進氣口處優化設計了整流罩，確保進入各個子腔室的燃氣更加均勻平穩。由此，僅採用一組超聲波探測器就能夠完成工商業燃氣表的測量，確保了準確性和低成本。
為進一步提高超聲波燃氣表模塊性能並降低成本，四方光電通過對不同壓電陶瓷片直徑、厚度，基片的直徑、厚度等進行有限元仿真分析，確定最優的探測器材料以及結構尺寸，並進行相應的工藝方案研發，實現了高靈敏度超聲波探測器的自主生產。
（圖：四方光電燃氣表用超聲波探測器設計仿真）
此外，四方光電還在核心的算法上實現創新，採用雙閾值過零檢測與數據選擇技術、自動調零算法，精確計算氣體流量，抵消由於零點漂移對流量測量產生的影響。
面對諸多對四方光電超聲波燃氣表頗有興趣的燃氣計量行業專家，四方光電董事長熊友輝博士介紹：目前，四方光電在超聲波氣室流場設計、超聲波信號處理、流量算法、溫度修正、 燃氣成分修正、超聲波探測器自主設計等方面取得多項發明專利，開發的燃氣表已經通過計量認證並小批量生產。目前已與國內燃氣儀表廠商籤訂框架性合作協議，並實現產品出口至海外。隨著市場對超聲波燃氣表接受度提升、產品推廣及家用超聲波燃氣表標準落地，四方光電上述多年的技術儲備將帶來新的爆發式增長，實現進口替代。