超聲波流量計使用編碼技術的探討 三

1．2國內、外研究歷史及現狀

超聲波應用于流體測量已有數十年歷史，而超聲波流量計采用的信號檢測方法也多種多樣，有時差法、相位差法、頻差法、多普勒法、相關法、波束偏移法和噪聲法等。由于時差法、相位差法、頻差法的基本原理都是通過測量超聲波信號順流和逆流的傳播速度之差來反映流體流速，故又統稱為傳播速度差法，是目前應用最為廣泛的方法。

據美國《管線氣體雜志》1999年第7期記載，早在1928年，法國人路登就提出用兩個聲信號的時差法測量流速的可能性。但為了使超聲波流量計有一定的精度，時差法超聲波流量計要求對時間的測量有10^-7s的精度，這在當時是很難做到的。

上世紀50年代初，美國科技工作者首先提出“鳴環”測量法(類似頻差法)，即通過多次循環將時差擴大后再進行測量。這種測量方法使時間測量精度大大提高，彌補了電子技術的不足。但由于“鳴環"法是多次循環測量，測量周期長，系統的反應時間慢，而且在循環中任何一個干擾信號或信號中斷都有可能使循環中斷造成此次測量無效，因此系統的穩定性差。直到1955年，美國研制成功MAxSON流量計，用于航空燃料油流量測量，標志著超聲波流量計由理論研究階段進入了工業應用時期。

70年代中后期，由于大規模集成電路技術的飛速發展，高精度的時間測量變得輕而易舉。鎖相頻差法超聲波流量計也應運而生，它測量周期短，響應速度快，而且幾乎消除了聲速對測量精度的影響，適用于大管徑、大流量的測量，但在測量小管徑、小流量時精度難以保證。同時期還相繼出現了波束偏移法、多普勒法、相關法及噪聲法等超聲波流量計。

80年代中后期，單片機技術的發展應用，使超聲波流量計向高性能、智能化的方向發展。使用單片機作中央處理單元，系統可以進行復雜的數學運算和數據處理、進一步提高了超聲波流量計的測量精度；而且還能設計出友好的人機界面使系統具有參數設置、自動檢錯排錯等功能，大大方便了用戶的使用。

在基礎理論研究方面，各國科技工作者對流量測量理論進行了廣泛研究，討論了流速分布中流量補償的系數問題，并且提出用多路超聲波流量計解決流場畸變對測量精度的影響，為超聲流量計的進一步提高精度打下堅實的基礎。

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