超聲波流量計使用編碼技術的探討 十三

2．2時差法超聲波流量測量

2．2．1時差法流量測量原理

當介質流動與超聲波傳播速度順方向時，超聲波傳播速度與介質流動速度的分量疊加，使其真實傳播速度增加；當介質流動與超聲波傳播方向逆方向時，超聲波傳播速度需抵消部分介質流動速度的分量，使真實傳播速度減小。時差法是在被測流體內放一對超聲波發射／接收傳感器，分別在順流方向和逆流方向發射超聲波信號，測量接收到信號的傳播時間差。

超聲波聲速與被測介質溫度有關，因此介質流速與時間差并非線性正比關系，計算時要進行溫度補償，但是在一個很短的測量時間內，可認為溫度變化不大，c是常數。

2．2．2時差法流量計算方程

超聲波氣體流量計測得的是沿聲道上的流體平均流速，由流體力學可知：在流體流速較大或粘性較小時，流體的流動呈湍流狀態，其管內流體沿橫截面流速分布呈對數速度分布，比層流狀態時的拋物線速度分布要均勻得多。所以超聲波流量計適宜應用在湍流狀態流體中，以減少由于流速分布不均勻而引起的測量誤差。

2．2．3時差法誤差分析

本課題在過程控制流量實驗室氣體流量實驗裝置的DNl 50管道上進行實驗，管道上的穩定氣體截面平均流速范圍是0．79m／s-47．1 8m／s。因為氣體流速越大時，越容易測量，所以可選擇在0．8m/s-10m/s流速范圍內設計測量系統。

溫度以室溫25度來計算時，溫度每變化1度，產生的流速誤差是O．33％。聲程長度采用卷尺和游標卡尺結合的測量方式，以212．1mm計算時，聲程變化lmm，引起的流速誤差為0．47％。安裝角度通過精準測量加工而成，以理論值45度計算，偏差O．1度時，引起的流速誤差為O．17％。由分析可知，溫度、聲程長度、安裝角度引起的測量誤差對流量測量的精度影響很小，測量時間是影響流速精確測量的主要原因。

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