Debitmetrele cu ultrasunete sunt numite debitmetre, al căror principiu de funcționare se bazează pe trecerea unei unde ultrasonice printr-un flux de lichid sau gaz. Debitmetrele cu ultrasunete funcționează în intervalul de frecvență de la 20 kHz la 1000 MHz.
Pentru trecerea undei și interpretarea acesteia sunt necesare un receptor și un transmițător, care au efect piezoelectric. Următoarele materiale au un astfel de efect: cuarț, turmalină, tartrat de potasiu, sulfat de litiu, titanat de bariu, titanat de zirconat de plumb. Prin plasarea unui cristal piezoelectric într-un câmp electric, deformarea elastică determină o scădere sau o creștere a lungimii acestuia în funcție de mărimea și direcția polarității câmpului.
Începând cu anii 60 ai secolului trecut, debitmetrele cu ultrasunete (acustice) au fost folosite în industrie pentru a controla debitul și a contabiliza apa și lichidul de răcire. Avantajele incontestabile ale debitmetrelor cu ultrasunete: absența scăzută sau completă a rezistenței hidraulice, fiabilitatea (din moment ce nu există elemente mecanice în mișcare), precizia ridicată, viteza, imunitatea la zgomot - au determinat distribuția lor largă.
Există trei metode principale pentru determinarea fluxului de fluid cu ajutorul ultrasunetelor :
Principiul de funcționare al debitmetrelor cu ultrasunete se bazează pe măsurarea diferenței de timp de tranzit al semnalului. În acest caz, doi senzori ultrasonici, amplasați în diagonală unul față de celălalt, funcționează alternativ ca emițător și receptor. Astfel, semnalul acustic generat alternativ de ambii senzori accelerează când este direcționat în aval și încetinește când este direcționat în amonte. Diferența de timp rezultată din trecerea semnalului prin canalul de măsurare în ambele sensuri este direct proporțională cu viteza medie a curgerii, din care apoi poate fi calculat debitul volumetric. Și utilizarea mai multor canale acustice face posibilă compensarea distorsiunilor din profilul de curgere.
Traductorul debitmetrului cu ultrasunete este format dintr-o secțiune de conductă pe care sunt instalate elemente piezoelectrice. Diametrul elementului piezoelectric este în intervalul 5-20 milimetri, iar grosimea acestuia este selectată în funcție de frecvență. În debitmetrele de frecvență și timp-impuls, frecvențele de 5-20 MHz sunt utilizate pentru a îmbunătăți acuratețea măsurătorilor. De obicei, în lichide, se folosesc frecvențe de 50 kHz - 2 MHz. În mediile gazoase, este necesar să se reducă frecvențele la sute și zeci de kHz, acest lucru se datorează dificultății de a crea oscilații acustice intense în gaze, în special frecvențele înalte.