超聲波流量計主機與探頭原理探討  五十一

超聲波流量計相對誤差的特點：

①相對誤差具有大小和符號，其量綱為1，一般用百分數來表示。

②相對誤差常用來衡量測量的相對準確程度。

6.1.2 誤差產生因素

由時差法超聲波流量計的測量原理我們可以知道，聲束進入流體介質的折射角、流體的流速和純凈度以及管徑、傳播延時、系統硬件的性能等都會給測量帶來或多或少的誤差。

⑴聲束進入流體介質的折射角

這里所說的折射角是超聲波信號在流體中行進方向與管壁法線之間的夾角 。當管壁材料、被測流體的聲學特性確定時， 角只取決于換能器的安裝角度。實際換能器的安裝角度同名義值之間的偏差取決于換能器的制造工藝水平，只能控制在一定的允許誤差范圍內。另一方面，換能器是成對使用的，而每個換能器的安裝角度偏差的大小、方向以及聲阻抗也各不相同，換能器沿順、逆流方向的安裝還可以互換，因此聲速入射角的偏差對測量結果的影響是不可避免的。

對于夾裝式超聲波流量計，超聲波在被測流體中的聲速v 與sin2 成反比。如果超聲波經過換能器、管壁后進入流體的折射角 為45°，1°的測量誤差會使流速的測量產生0.06％的偏差，而 為30°時則會產生1.95％。所以，要減小此類誤差，就必須對超聲波換能器進行精確的安裝，選擇合適的入射角度。

⑵管徑

由流體流速計算公式我們可以看到，聲速v 與管道的直徑d 成正比，而且，對管道中的流體來說，流體流量與管徑的三次方成正比，因此，對它進行測量產生的1％的誤差將使流速的計算產生1％的誤差，使流體流量的計算產生3％的誤差。所以，在實際測量中，應采用精度較高的儀器對其進行測量，以減小由于管徑測量誤差對流量計算的影響。

超聲波流量計