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關(guān)鍵詞：超聲波流量計 氣體超聲波 計量誤差
超聲波流量計在我國氣體計量領(lǐng)域中的應(yīng)用，始于20世紀(jì)末，隨著天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有越來越多的超聲波流量計應(yīng)用在天然氣的計量工作中。超聲波流量計在進(jìn)行氣體測量時，能夠滿足高壓、大流量的氣體計量要求，并且具有較高的測量精確性。由于氣體介質(zhì)本身的特殊性以及計量現(xiàn)場環(huán)境等多種因素的影響，在氣體計量中仍然會受到各種因素的影響，使得計量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的誤差。因此，對于超聲波流量計氣體計量誤差進(jìn)行分析是十分必要的。
一、超聲波流量計氣體測量
超聲波流量計進(jìn)行氣體測量的過程，就是通過對超聲波沿著氣流順向和逆向傳播的生速差、壓力和溫度等因素的測量，對氣體的流速和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量進(jìn)行測量的過程。常見的氣體超聲波流量計結(jié)構(gòu)如圖1所示。
二、超聲波流量計氣體計量誤差的因素
1.信號因素
利用超聲波流量計進(jìn)行氣體計量時，其主要的參數(shù)就是氣體的傳播時間，通過傳播時間的獲得和計量，才能實現(xiàn)對不同超聲波信號的有效處理。因此也可以說，信號的質(zhì)量是影響超聲波流量計氣體計量準(zhǔn)確性的主要因素。如果超聲波的信號質(zhì)量不高，則對氣體傳播時間的測量和流量的確定都無法保證其準(zhǔn)確性。
2.流場因素
超聲波流量計計量過程中，由于管道彎曲所引起的氣體二次流動也會對超聲波計量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。當(dāng)氣體流動在彎曲的管道中，二次流動會由于彎管內(nèi)部和外部的曲率不同而形成不同方向的流動，加之離心力的作用，就會在管道的截面位置形成一個力場，推動管內(nèi)氣體的流動。
3.噪聲因素
在超聲波流量計氣體計量系統(tǒng)中，閥門、整流器等設(shè)備都會產(chǎn)生定的噪聲，而且在計量現(xiàn)場不斷變化的溫度和壓力條件下，也會對噪聲的形成產(chǎn)生一定的影響，而噪聲的產(chǎn)生源，主要有流經(jīng)管道的氣流、整流器的運轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)閥的運轉(zhuǎn)等等，當(dāng)噪聲產(chǎn)生的頻率與超聲波流量計的工作頻率范圍一致時，就會對超聲波流量計的正常工作產(chǎn)生影響，因為噪聲會影響超聲波脈沖的探測，進(jìn)而對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。另外，有些元件對于噪聲較為敏感，當(dāng)其受到噪聲影響時，對元件本身也會產(chǎn)生較大的破壞。
4.臟污堆積
應(yīng)用超聲波流量計進(jìn)行氣體計量時，氣體中含有的水分和其他雜質(zhì)就會在流量計的管道系統(tǒng)內(nèi)和超聲波探頭上形成不同程度的堆積，當(dāng)臟污堆積到一定程度時，就會對計量的結(jié)果產(chǎn)生不同的影響。一方面，可能會導(dǎo)致計量表管徑的縮小，進(jìn)而導(dǎo)致計量的數(shù)據(jù)結(jié)果偏高；另一方面，超聲波探頭上堆積的臟污，對降低探頭對超聲波測量的敏感性，無法準(zhǔn)確的判斷氣體的壓力和流速，在這種情況下就會導(dǎo)致計量的數(shù)值偏低。另外，在管壁內(nèi)側(cè)大量堆積臟污，會導(dǎo)致管壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，而超聲波對于管壁內(nèi)部的堆積物有著不同的敏感程度，這就會影響探頭探測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而造成計量結(jié)果失真。
三、減小超聲波流量計氣體計量誤差的措施
1.加強信號質(zhì)量的控制
對氣體進(jìn)行計量時，超聲波形成的脈沖信號本身就有一定的不穩(wěn)定性，這與以往的液體超聲波流量計有著較大的不同，氣體在輸送的過程中必須要通過多次的聲壓和降壓過程才能對檢測點進(jìn)行確定。即使是在同一個輸送區(qū)間，氣體的流動也會對超聲波產(chǎn)生不同的影響。因此，在實際的工作中，要盡量降低氣體流動所帶來的壓力波動，當(dāng)氣體在不同的壓力條件下，要對其密度的變化進(jìn)行控制，使氣體在傳播的過程中不會由于受到壓力的波動而產(chǎn)生較大的發(fā)射和接收聲能，避免由于幅值的變化而對信號產(chǎn)生影響。
2.降低噪聲的影響
一方面，在應(yīng)用超聲波流量計進(jìn)行氣體計量時，要對計量管路系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，對管路系統(tǒng)內(nèi)部各種阻流件所產(chǎn)生噪聲進(jìn)行評估，才能在實際的計量過程中進(jìn)行有針對性的降低噪聲；另一方面，對超聲波流量計和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行串聯(lián)時，需要在專業(yè)的人員或者是生產(chǎn)廠家的指導(dǎo)下完成，必須要對調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行全面評估，才能降低調(diào)節(jié)閥對流量計計量結(jié)果準(zhǔn)確性所產(chǎn)生的影響。另外，有些調(diào)節(jié)閥在壓力大、流速高的情況下所產(chǎn)生的噪聲會超過超聲波頻率范圍，可能會對流量計的正常工作產(chǎn)生影響，所以也需要加以重視。
3.減少污染物的堆積
首先要加強計量氣體質(zhì)量的監(jiān)控，使用合理的管段布局，并且定期對管線進(jìn)行清理。如果在管壁內(nèi)存在較多的雜質(zhì)殘留，則會對氣體的密度產(chǎn)生影響，這時就需要對管壁進(jìn)行清理，清理之后的管壁直徑會增加，所以需要進(jìn)行重新校準(zhǔn)之后才能再次使用。其次，不同的超
聲波流量計生產(chǎn)廠家都有針對超聲波流量計現(xiàn)場計量性能的測試軟件，在實際的計量工作中，要充分重視測試軟件的作用，并且根據(jù)測試的結(jié)果對計量現(xiàn)場可能存在的問題進(jìn)行判斷，從而保證計量的有效性。另外，當(dāng)氣體質(zhì)量較差時，一般可以采用較大口徑的超聲波流量計進(jìn)行測量，能降低測量結(jié)果的不穩(wěn)定性。
結(jié)束語：
綜上所述，應(yīng)用超聲波流量計進(jìn)行氣體測量時，受到不同因素的影響會使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，對氣體計量的穩(wěn)定性和精度都會產(chǎn)生一定影響，因此必須要對這些影響因素進(jìn)行全面的分析，才有利于通過合理的規(guī)避措施減少或者避免誤差的產(chǎn)生，提高氣體計量的精確性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李國政，康蘭昆.氣體超聲波流量計[J].油氣田地面工程，2009（04）
關(guān)鍵詞：超聲波；流量計；應(yīng)用；研究
中圖分類號：U467.4+6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
1 超聲波流量計的原理
超聲波流量計的測量原理主要分為兩種類型，一種是利用超聲波在穿過介質(zhì)的過程中，介質(zhì)的微粒會將對超聲波產(chǎn)生一定的反射作用，從而產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。這種利用超聲波通過介質(zhì)后產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)檢測流量的流量計被稱為多普勒流量計或超聲波流量計。測量的另一種方法是利用超聲波在穿過介質(zhì)后，介質(zhì)對超聲波傳播速度所產(chǎn)生的影響來測量流量，此類流量計被稱為聲波時差流量計。在多普勒流量計工作的過程中，超聲波發(fā)生裝置產(chǎn)生的超聲波被發(fā)射到管道當(dāng)中，管道中的介質(zhì)可以反射超聲波，通過收集這些粒子的多普勒頻率就可以測出管道內(nèi)介質(zhì)的流量。聲波時差流量計是通過分別計量出超聲波在順流方向、逆流方向的傳播時間差來測量出相應(yīng)的管道內(nèi)流體的流量。超聲波流量計作用的發(fā)揮靠的是流量計硬件和軟件共同完成，其中超聲波流量計在操作的過程中涉及的主要硬件有：超聲波流量計的工作電路、流量計的殼體、傳輸線路、計算機和超聲波發(fā)生和傳感器等。
2 超聲波流量計的應(yīng)用
2.1 液體測量
不同類型的超聲波流量計的基本工作原理雖然大體相同，但是如果從結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面對其進(jìn)行細(xì)分，還是可以將超聲波流量細(xì)分為多種類型。在超聲波流量計的工作過程中，如何選擇信號傳感器的位置，采用何種安裝方式，都會對超聲波流量計的測量精度造成巨大的影響。首先，為了能夠保證超聲波測量管道內(nèi)的流體是平行流動的，工作人員必須要設(shè)置一定長度的直管段。就現(xiàn)階段操作的實際情況來看，超聲波流量計的前方一般都需要設(shè)置至少長于十倍管徑的直管段；在超聲波流量計的后方，一般會設(shè)有至少長于五倍管徑的直管段。在對超聲波流量計進(jìn)行安裝的過程中，必須要保證實際安裝的位置符合設(shè)計與規(guī)范所提出的要求。同時，超聲波流量計的傳感器的安裝方向要與直管的方向形成夾角，并將角度控制在45°的范圍內(nèi)。另外，在安裝超聲波流量計的過程中，工作人員要盡可能避免將其安裝在管道的接口處以及存在焊接的地方。
2.2 燃?xì)鉁y量
目前，國內(nèi)燃?xì)夤镜挠脩艋究煞譃楣I(yè)、商業(yè)、民用、公福用戶四種類型，這些用戶在城市的分布較為散亂，需求也各有不同，總體來看，其特征主要為：中小流量、低壓、管理薄弱、安裝條件惡劣，所以燃?xì)夤緦τ诓僮?、維修與管理有著較高的要求。超聲波流量計在燃?xì)饬髁繙y量工作中的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）精確度與重復(fù)性
精確度屬于外加特性，重復(fù)性則由設(shè)備的原理與制造工藝所決定，相對于其它類型的流量計而言，超聲波流量計無論在重復(fù)性還是由此計算出的精確度方面，都占據(jù)著更多的優(yōu)勢，其中，在燃?xì)庀到y(tǒng)的超聲波流量計中廣泛采用的“傳播時間倒數(shù)”法是保障測量精度的重要因素，它能夠?qū)⒕瓤刂圃凇?%R～±2%R的水平。
（2）壓力損失與量程比
壓力損失是衡量設(shè)備能量消耗水平的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，用以反映介質(zhì)因裝置而損失的機械能，超聲波流量計并不包含任何的阻礙介質(zhì)運動的部件，所以壓力損失極低；量程比則是測量的最大、最小范圍的比值，其值越大，工藝條件改變對設(shè)備使用所造成的影響就越低，與同等口徑的羅茨流量計、渦輪流量計相比，超聲波流量計的量程比要高出300%~600%的水平。
（3）經(jīng)濟性
經(jīng)濟性主要包括購置、運行、校驗、維護、備品費等指標(biāo)，同時，也會受到流量計的可靠性、使用性能、使用壽命等因素的影響。目前，小口徑的超聲波流量計已經(jīng)開始投入國內(nèi)市場，相比于傳統(tǒng)的流量計開始具有更高的優(yōu)勢。同時，超聲波流量計不需要添置其它的附屬設(shè)施，運行中的介質(zhì)壓損幾乎到了可以忽略不計的水平。另外，超聲波流量計并不包含任何可動不見，維護保養(yǎng)簡便，且耐油污性、耐灰塵性能優(yōu)越，因不需配置過濾器，所以也不需要進(jìn)行頻繁的清洗。
2.3 日常檢測
為了能夠保證流量計的測量精度，工作人員要定期使用高精度的流量計對待檢查流量計進(jìn)行對比測量，然后計算被檢測超聲波流量計存在的誤差。整個檢測工作需要在同一時間測量多組數(shù)據(jù)，在對所獲得的結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，計算出所需的流量修正系數(shù)，從而為測量的精確度提供更多的支持和保障。若流量計的安裝已經(jīng)過去了一段時間，工作人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)制度的要求對其進(jìn)行定期復(fù)查，檢查投入使用的超聲波流量計是否存在安裝松動等問題，并對其進(jìn)行必需的清洗，使之能夠長時間處于最佳工作狀態(tài)。
3 結(jié)語
關(guān)鍵詞：超聲波；流量計；輸氣站場；精確度
1.輸氣站場流量測量的現(xiàn)狀分析
1.1流量測量的復(fù)雜性
與液體流量計量不同，由于氣體的可壓縮性，壓縮因子的確定較為復(fù)雜，導(dǎo)致氣體流量計量存在一定的復(fù)雜性；在計量過程中，對流經(jīng)計量裝置處氣體的流態(tài)要求也比較高，在理想情況下，要求氣體流經(jīng)計量裝置時，氣體流動方向保持與管道平行，氣體沿徑向均勻分布等，不能存在旋流或渦流等異常流態(tài)，但在實際中要達(dá)到絕對的理想狀態(tài)幾乎不可能。由于上述原因，造成輸氣站場流量測量工作復(fù)雜，在測量過程中，一方面要求測量結(jié)果具有一定的精確度，另一方面，又要求能夠滿足的經(jīng)濟性的要求。
1.2目前輸氣站場所用流量計的種類和存在的問題
目前，長輸管道工藝站場的天然氣計量裝置主要有兩種形式，一是超聲波流量計量裝置，其主要由現(xiàn)場超聲波流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段、整流器和流量計算機等組成；二是渦輪計量裝置，主要由現(xiàn)場渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段和流量計算機等組成。
2.輸氣站場超聲波流量計的種類、工作原理及影響精確度的因素
2.1超聲波流量計的種類及工作原理
按照流量計的聲道數(shù)劃分，超聲波流量計可分為單聲道流量計和多聲道流量計兩種。為了保證計量精度，目前輸氣站場廣泛采用的是四聲道超聲波流量計。按照超聲波發(fā)生和接收過程劃分，超聲波流量計還可分為對射式和反射式兩種。例如，丹尼爾流量計多為對射式流量計，而阿爾斯特流量計一般為反射式流量計。
超聲波流量計工作的基本原理是，超聲波在天然氣中，沿氣體順流方向和逆流方向的傳播速度不同，通過測量兩個方向傳播的時間差，來計算出天然氣在管道中的流速，從而得出天然氣的瞬時流量。
2.2影響超聲波流量計精確度的主要因素
從理論上講，影響超聲波流量計量系統(tǒng)精確度的因素很多，直管段長度，溫壓變送器的安裝位置及精度，流量計本體內(nèi)加工精度，換能器性能及聲道數(shù)等都與計量精度密切相關(guān)。
換能器（探頭）性能的好壞和聲道數(shù)是影響流量計準(zhǔn)確度的重要因素。從理論上講，通過單聲道超聲波的發(fā)射和接收，就可計算出氣體流量，但實際天然氣在管道內(nèi)的流動往往是不均勻分布的，這樣，只有通過多聲道流量計在不同截面的發(fā)射和接收，才能消除這種不均勻性，從而提高計量精度。
3.輸氣站場超聲波流量計的應(yīng)用建議
3.1做好流量計的設(shè)備選型工作
輸氣站場環(huán)境復(fù)雜，在選用超聲波流量計時，應(yīng)重點關(guān)注一下幾個方面。
一是要盡量選用多聲道流量計。目前天然氣輸氣站場用于貿(mào)易計量的流量計一般為四聲道超聲流量計，只有聲道數(shù)在四個以上時，才能滿足計量所需精度，減少與下游用戶的計量糾紛。
二是在流量計量程選擇上，要兼顧設(shè)備投用初期和遠(yuǎn)期用氣量；兼顧日峰谷、年峰谷用氣量。由于超聲波流量計的量程比比較寬，在用戶流量范圍波動不是很大的情況下，根據(jù)計量管段壓力等級，通過合理的選擇流量計口徑，一般都能做到對上述不同流量值的兼顧。
3.2做好流量計量裝置的現(xiàn)場安裝和初始化配置工作
流量計現(xiàn)場安裝是否符合要求，對流量計量的準(zhǔn)確性影響很大。首先，在直管段的安裝上，不能僅限于滿足設(shè)備廠商的技術(shù)要求，更重要的是要滿足行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備廠家的技術(shù)要求是在理想狀態(tài)下提出的，而輸氣站場具有復(fù)雜多樣性，各種配套設(shè)備的安裝狀況、運行時的不同工況等都可能給準(zhǔn)確計量帶來影響。建議超聲波流量計上下游直管段應(yīng)滿足前30D、后40D，且上游安裝整流器的要求。另外，壓力、溫度取樣點的選擇也很重要，一般壓力的取樣點應(yīng)選擇在流量計本體上，以便能準(zhǔn)確測量流過流量計的天然氣壓力；溫度的取樣點一般選擇在流量計下游直管段5D左右處，這樣即能以減少溫度套管對氣體流態(tài)的影響，又能相對準(zhǔn)確地反映實際氣體的溫度。
3.3做好流量計的日常維護工作
雖然，超聲流量計的日常維護工作量并不大，但也要重點做好以下幾點工作，一是要定期對探頭進(jìn)行清理，污損的探頭對超聲波的發(fā)射和接收會造成影響，從而影響計量精度；二是要定期對流量計進(jìn)行聲速核查，通過軟件檢查各探頭的工作情況，使流量計始終處于最佳工作狀態(tài)，確保計量準(zhǔn)確。
3.4建立流量計遠(yuǎn)程維護系統(tǒng)，延長流量計檢定周期，從而減少設(shè)備維護工作量
天然氣長輸管道具有距離長、社會依托差、遠(yuǎn)離城市的特點，這就給系統(tǒng)維護帶來一定難度。為此，建立一套遠(yuǎn)程維護系統(tǒng)是非常必要的。超聲波流量計遠(yuǎn)程維護是以局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)（或互連網(wǎng)）為基礎(chǔ)的一套遠(yuǎn)程維護系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，輸氣站場需將流量計、流量計算機等設(shè)備組成局域網(wǎng)，并向上通過交換機、路由器等設(shè)備與廣域網(wǎng)（或互聯(lián)網(wǎng)）連接，這樣，在遠(yuǎn)端就可通過網(wǎng)絡(luò)訪問到當(dāng)?shù)氐牧髁坑嫽蛄髁坑嬎銠C，對其進(jìn)行檢查、維護或修改配置等。按照國家相關(guān)規(guī)定，具備遠(yuǎn)程維護能力的流量計，其檢定周期可以適當(dāng)延長，從原來的兩年一檢延長到六年一檢，這樣就可大大減少設(shè)備維護工作量。
4.結(jié)束語
綜上所述，文章通過研究，基本明確了超聲波流量計在輸氣站場的應(yīng)用方法，但鑒于輸氣站場環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，因此以上方法在實際工作中的應(yīng)用，仍然需要結(jié)合輸氣站場本身的計量條件和現(xiàn)狀，予以進(jìn)一步彌補和完善，以提高超聲波流量計應(yīng)用的實效性，為輸氣站場提供更為專業(yè)的計量技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
[1]劉軍芳.氣體超聲波流量計診斷功能的實踐應(yīng)用[J].中國科技博覽，2014，（5）：325.
[2]張建榮，烏云畢力格，郭超.超聲波流量計的原理與校準(zhǔn)使用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2013，（23）：64-65.
關(guān)鍵詞：超聲波流量計 應(yīng)用 管理
隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和聲楔材料等技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快?；诓煌?，適用于不同場合的各種形式的超聲波流量計已相繼出現(xiàn)，其測量準(zhǔn)確的優(yōu)點，也使其成為化工行業(yè)測量流速的首選工具。
1.超聲波流量計的測量原理
超聲流量計是通過檢測流體流動時對超聲束的作用，以測量體積流量的儀表。超聲波流量儀的傳感器是將傳感器直接捆綁在被測管道的外表面，從而實現(xiàn)流量測量的一種安裝方式，解決了其它原理的流量儀在安裝時必須斷管、停產(chǎn)的難題，是超聲波流量儀的基本安裝方式，具有與管徑無關(guān)、安裝簡單、無需停產(chǎn)、無壓力損失等特點。超聲波流量計常用的測量方法為傳播速度差法，其基本原理都是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r速度之差來反映流體的流速，從而測出流量。它利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點,測量它的順流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值,從而計算流體流動的速度和流量。設(shè)流體中聲速為c，流體流動速度為v，把一組換能器P1、P2與管渠軸線安裝成?茲角，換能器的距離為L。從P1到P2順流發(fā)射時，聲波傳播時間t1為：t1=L/(c+vcos?茲)從P2到P1逆流發(fā)射時，聲波的傳播時間t2為：t2=L/(c+vcos?茲)
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，吸收器吸收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。傳感器具有：方便安裝的外縛式、可靠工作的插入式、高可靠高精度的標(biāo)準(zhǔn)管段式、超高精度的標(biāo)準(zhǔn)型?仔管段式。超聲波流量計的重要特點是：流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力喪失；能用于任何液體，特別是具有高黏度、強腐化，非導(dǎo)電性等性能的液體的流量測量。
2.超聲波流量計的現(xiàn)場應(yīng)用情況
在相距為L的兩處放置兩組超聲波產(chǎn)生器和吸收器（T1，R1）和（T2，R2）。當(dāng)T1順方向，T2逆方向發(fā)射超聲波時，超聲波分辨達(dá)到吸收器R1和R2所需要的時間為t1和t2，則t1=L/(c+u)t2=L/(c-u)由于在工業(yè)管道中，因此兩者的時間差為t=t2-t1=2Lu/cc由此可知，當(dāng)聲波在流體中的流傳速度c已知時，只要測出時間差t即可求出流速u，進(jìn)而可求出流量Q。
3.超聲波流量計的現(xiàn)場管理
3.1是傳播時間法只能用于清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的液體，外夾裝換能器不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道。一般均安裝于水平、傾斜或垂直管道，垂直管道最好選擇自下而上流動的場所，以防止測量點出現(xiàn)非滿管流。
3.2是流體運行流速不能過低，過低的流速會使離散體分布不均勻。若測量管水平安裝，氣體會浮升在頂部流動，顆粒會沉淀于底部。最低流速通常為0.1-0.6m／s。
3.3是需定期檢查換能器是否松動，與管道之間的粘合劑是否良好即可，流量傳感器上的傳感器盡可能在與水平直徑成45度的范圍內(nèi)，在測量液體時換能器聲波表面易受氣體或顆粒影響，測量液體時必須充滿液體，最高溫度為150℃，環(huán)境的相對濕度≤90RH。
和傳統(tǒng)的機械、電磁式的測量流量的儀表相對比，超聲波流量計主要具有以下優(yōu)點：一是作為一種非接觸式的儀表，超聲波流量計能夠在管道外部測量，它完全沒有壓力的損失，也不會流體流動的狀態(tài)的改變，對原有的管道不需要進(jìn)行任何的加工就可以測量。二是超聲波流量計輸出信號和被測的流體的流量為線性的關(guān)系。三是測量的結(jié)果不會受到被測的流體黏度及電導(dǎo)率等影響，可以用來測量非導(dǎo)電性的液體或者氣體。四是對大口徑、大流量的測量，它的測量成本基本和管徑大小沒有任何關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗的節(jié)約，而不象其它類型的流量計管徑增大、成本會大幅度地增加。五是它更能適合所處條件較惡劣的被測流體，由于檢測不需要接觸，從而帶來很大便利和好處。它的缺點主要表現(xiàn)在，對于外夾式的超聲波流量計，檢測元件的維修和更換較為方便，不用斷流，也不會影響生產(chǎn)運行，可是，由于其在管道外進(jìn)行測量，聲道的數(shù)量比較少，因此精度比管道嵌入式的低；而對于管道嵌入式的超聲波流量計，一方面維修與更換會較為麻煩，另一方面由于有三、四聲道和更多聲道的產(chǎn)品，其精度會很高。還有，由于超聲波流量計的安裝對前后的直管段要求上有很大的限制，從而產(chǎn)生較高的造價和運輸成本。
2超聲波流量計選型的注意事項
超聲波流量計選型工作較為復(fù)雜，關(guān)注的內(nèi)容包括：被測的介質(zhì)類別、儀表的性能和參數(shù)、換能器的類型、功能及適用的范圍、聲道的設(shè)置、前后的直管段長度的要求等等。選型應(yīng)當(dāng)注意以下幾個方面：一是要了解被測對象的現(xiàn)場情況和物理的特性；二是其信號的處理單元必須適合戶外、爆炸、危險性等類型的場所進(jìn)行安裝，防爆和防護的等級必須符合現(xiàn)場的要求。二是換能器的前后應(yīng)有一定長度的直管段，從而確保流體流速的分布，通過要求前面的直管段在10D以上，而后面的直管段就在5D以上，并且其上游30D之內(nèi)，不可以安裝閥、泵等擾動設(shè)備。三是換能器要安裝于傾斜及水平的管道上的時候，不能裝于上部或者底部，避免管道中的氣體或者雜質(zhì)進(jìn)到測量的聲道當(dāng)中。四是換能器安裝必須使超聲波的傳播路徑經(jīng)過管道的中心。四是要區(qū)分被測對象進(jìn)行選型，氣體用的換能器頻率一般在100至300KHz，而液體用的換能器頻率一般為1至5MHz。
3超聲波流量計在石化行業(yè)計量中的應(yīng)用
3.1用時差法超聲波流量計來測量成品油超聲波流量計可以進(jìn)行多聲道進(jìn)行測量；能通過報警功能和智能檢定軟件診斷來監(jiān)測其運行的狀態(tài)；能對各聲道自動增益進(jìn)行調(diào)節(jié)；能夠測量出各聲道流速的分布、進(jìn)行第一聲道聲速的計算，從而校正旋渦流、橫向流及不對稱流；在被測的液體密度和粘度發(fā)生變化的時候，能通過聲速的測量來反推油品密度和粘度，從而利用超聲波流量計替替代密度計，解決處理混油段技術(shù)。
3.2標(biāo)準(zhǔn)體積管實流標(biāo)定超聲波流量技術(shù)雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管屬于標(biāo)準(zhǔn)容積式的機械設(shè)備類型，在U型的標(biāo)準(zhǔn)管段的進(jìn)口和出口裝著檢測開關(guān)兩（或四）個，排液球或活塞一個。觸動首個檢測開關(guān)，排液球進(jìn)到標(biāo)準(zhǔn)段；排液球觸動第二個檢測開關(guān)，則離開了標(biāo)準(zhǔn)段。超聲波流量計進(jìn)行測量的原理說明，其脈沖與真實的流速（或流量）會有固定的延時。然而管道中流體的擾動很復(fù)雜，會包括多次擾動的渦流及非軸向的速度成分。超聲波流量計沿一或多個采樣的聲道，通過發(fā)射器與接收器的正反向的時差，可以檢測、推導(dǎo)、計算出流體的流速。
4結(jié)語
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【摘要】介紹了超聲波流量計的工作原理、結(jié)構(gòu)、選型原則及安裝要求。
關(guān)鍵詞 超聲波流量計；結(jié)構(gòu)；選型；安裝
1超聲波流量計的工作原理
超聲波流量計利用超聲波測量流量有許多種方法，其中典型的方法有時差法、聲循環(huán)法、多普勒法。本文主要介紹時差法超聲波流量計的工作原理，超聲波在流體中的傳播速度受到流體流速的影響，在流體順流方向和逆流方向是不一樣的，其傳播時間差和流體的流速成正比。只要測出超聲波在這兩個方向上傳播的時-間差，便可知流體的流速，再乘以管道截面積便可得流體的流量。具體計算公式如下：
超聲波在順流方向傳播時間t1為：
由上可知這時只要測得t1和t2，便可求得流體流速，流體流量。
2超聲波流量計的結(jié)構(gòu)
超聲波流量計主要由換能器和控制器（變送器）兩部分構(gòu)成。換能器有兩種，一種是發(fā)射換能器，另一種是接收換能器。發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收換能器接收到超聲波信號，通過傳輸線送到控制器（變送器）。控制器（變送器）的作用是將接收到的超聲波信號經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為與被測流體體積流量成正比的電信號，進(jìn)行顯示和累計計算，還可將信號進(jìn)行遠(yuǎn)傳進(jìn)入DCS等控制系統(tǒng)。
3超聲波流量計的選型
為確保流量計正常投運，儀表選型至關(guān)重要。超聲波流量計根據(jù)換能器的安裝方法不同可分為外夾式超聲波流量計、插入式超聲波流量計和標(biāo)準(zhǔn)管段式超聲波流量計。超聲波流量計的選型主要是根據(jù)計量要求選擇適合的流量計。
（1）外夾式超聲波流量計，優(yōu)點：①外夾式超聲波流量計的換能器安裝在管道外面，不與被測流體直接接觸，不存在換能器腐蝕、粘結(jié)等問題；②測量時，在管道內(nèi)部無任何測量部件，沒有壓力損失，不改變流體的流動狀態(tài)；③安裝簡單方便，管道不用切斷，不用開孔，安裝時不用停流；④可以便攜使用，便于對有懷疑的其他流量計進(jìn)行比對。不足：①對管道條件要求較高，應(yīng)確定管道材質(zhì)、管道外徑、壁厚、襯里材質(zhì)和厚度等；②測量精度相對低一些。
（2）插入式超聲波流量計，優(yōu)點：①安裝時不用停流，使用專用安裝工具在管道上開孔，換能器直接穿插在孔內(nèi)；②與外夾式超聲波流量計相比，測量精度較高，不受管道銹蝕、結(jié)垢等的影響。不足：①換能器直接與被測流體接觸，易被腐蝕、結(jié)晶造成儀表測量不準(zhǔn)確。
（3）標(biāo)準(zhǔn)管段式超聲波流量計，把換能器固定安裝在按照設(shè)計加工好的管段上，并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠準(zhǔn)確控制加工精度，同時可以精確測量管段的幾何尺寸，而且兩個換能器之間只有單一被測介質(zhì)，所以測量準(zhǔn)確度較高，但是，不足是安裝麻煩，需要斷流，割開管道安裝，而且對于大口徑管道定做價格較高，因此除非特殊要求一般不建議選用此種超聲波流量計。
綜上，超聲波流量計在選型時必須綜合考慮準(zhǔn)確度、安裝條件、現(xiàn)場環(huán)境等，選擇適合的流量計。
4超聲波流量計的安裝
（1）測量點的選?。孩贉y量點應(yīng)盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內(nèi)均勻直管段，以確保流體所需的流速分布；②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內(nèi)必須充滿流體，當(dāng)換能器安裝在傾斜管道上時，不要裝在上部和底部，以免管道內(nèi)的氣體或雜質(zhì)進(jìn)入測量聲道，應(yīng)盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內(nèi)；③對于外夾式超聲波流量計，測量點管道內(nèi)壁不能有過厚結(jié)垢層，盡量選擇無結(jié)垢的管段且應(yīng)具有良好的導(dǎo)聲性能；
（2）換能器安裝方式
①V法安裝
適用于管徑較小時，采用V法安裝擴大了聲程長度，增加了順逆向聲波傳播時間；
②Z法安裝
Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道，使用Z法安裝時超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰耗小。
5超聲波流量計的應(yīng)用
近年來，由于電子技術(shù)的進(jìn)步，超聲波流量計發(fā)展很快，且日益完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。各種超聲波流量計已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)計量和水利檢測等方面，例如，在市政行業(yè)的原水、自來水、中水、污水的計量中，超聲波流量計具有大量程比，無壓損的特點，在保證測量準(zhǔn)確度的同時提高了官網(wǎng)的輸水效率；在工業(yè)冷卻循環(huán)水的計量中，超聲波流量計實現(xiàn)了在線不斷流帶壓安裝和在線標(biāo)定。
6結(jié)束語
綜上所述，超聲波流量計作為流量測量儀表，有其獨特的優(yōu)點，在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是智能化超聲波流量計，采用微處理器和程序控制，且?guī)ㄓ嵔涌?、功能更強、編程方便，因而具有更強的生命力。但是不論其如何發(fā)展，如果設(shè)計選型及安裝不當(dāng)，不僅無法發(fā)揮其優(yōu)越性，還會帶來損失。因此，在實際應(yīng)用中，超聲波流量計的正確選型及安裝是極為重要的兩個環(huán)節(jié)，必須引起我們的重視。
參考文獻(xiàn)
［1］高魁明.熱工測量儀表[M].2版.冶金出版社,2006.
【關(guān)鍵詞】超聲波流量計;噪聲;抗干擾
1.超聲波流量計概述
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表，目的是解決一些測量困難的問題。超聲波流量計，集計算機和傳感器技術(shù)于一身，將聲學(xué)的研究成果與現(xiàn)代電子技術(shù)結(jié)合在一起，可以用于多種液體的測量。
2.噪聲來源
在超聲波流量計測量系統(tǒng)中，構(gòu)成噪聲源物質(zhì)的類型很多。如：
（1）流量計安裝環(huán)境中可能存在的較大的電場和磁場干擾;
（2）靠近水泵安裝時的水泵帶來的接近于超聲波信號的噪音;
（3）操作人員隨身攜帶的通信系統(tǒng);
（4）電源中的高次諧波;
（5）電路板上高頻晶體振蕩器所帶來的噪聲干擾。對于從外界來的噪聲干擾源，主要采用降低電路對噪聲的敏感度、減少噪聲拾取、切斷噪聲耦合路徑的辦法解決，而對于來自于系統(tǒng)內(nèi)部，如電路板上的噪聲源，則采取信號地、數(shù)字地分離、多點接地、合理布線的方法解決。
典型的噪聲路徑框圖如圖1所示?？梢钥闯?，一個噪聲問題的產(chǎn)生必須具備三個要素，首先，必須有噪聲源;其次，必須有對噪聲敏感的接收器;第三，必須有一個將噪聲從源頭傳送到接收器的耦合路徑。因而要解決噪聲問題就必須從這三個方面著手解決。
圖1 噪聲產(chǎn)生的三要素
3.改良措施
3.1 濾波
因為超聲波信號的頻率大致為1Mhz，由運放和電容等器件構(gòu)成的有源濾波器的帶寬較小，最大在幾百千赫茲，在這個頻率附近不易采用，而若采用專用集成的濾波電路造價又偏高，因此這里采用了簡單易行的由電感和電容組成的LC 濾波器。
如圖2所示，由L和C組成并聯(lián)諧振，將諧振頻率設(shè)在1.5MHz，由L1、C1 以及 L2、C2組成串聯(lián)諧振，整個形成T型網(wǎng)路，實現(xiàn)了帶通濾波。
圖2 濾波電路
除了設(shè)計信號處理中的濾波電路外，對所有進(jìn)出屏蔽盒的導(dǎo)線都實施了濾波措施。在導(dǎo)線穿透屏蔽體的地方，使用了饋通電容，并且在導(dǎo)線和電路端的地之間又連接了一個短引腳的云母電容。
3.2 屏蔽
在本次設(shè)計中采用了以鋁為材料的殼體，對處于內(nèi)部的儀器形成電場和磁場的保護層。眾所周知，理想的屏蔽體應(yīng)是一個封閉的、連續(xù)的導(dǎo)電殼體，沒有開孔和接縫。然而實際使用中卻因為要布線，很難達(dá)到真正的屏蔽。通過對屏蔽的不連續(xù)性對磁場感應(yīng)電流影響的分析，這里沒有采用矩形縫隙走線，而采用了在屏蔽盒多個面上開小孔的策略，并且使進(jìn)出屏蔽體的導(dǎo)線的屏蔽層都360°連接到屏蔽盒上。這樣做的好處是直接改善了系統(tǒng)對于電場和磁場的忍耐能力，增強了性能。
3.3 平衡電路
平衡電路是用于產(chǎn)生相同和相反信號的電路，將這些信號送入兩個導(dǎo)線;電路的平衡特性越好，信號的散射就越小;它的噪聲抑制特性也越好。
平衡電路抵消干擾信號的能力，是建立在信號波形和幅值嚴(yán)格對稱，同、反相端電路增益嚴(yán)格一致的基礎(chǔ)上的，理論上，理想的平衡放大器對感應(yīng)噪聲具有無窮大的抑制比，可以將干擾信號完全抵消，但在實際應(yīng)用中，平衡電路由于增益誤差等原因，抗干擾能力不可能達(dá)到理想值，甚至?xí)a(chǎn)生一些新的失真和噪音。
但即使這樣，相對于單端電路只能采用加強屏蔽和進(jìn)行電源濾波來降低干擾來講，平衡電路仍不失為一種主動式、積極有效的抗干擾措施，在惡劣電磁環(huán)境、長距離傳輸時優(yōu)勢非常明顯。
4.結(jié)論
超聲波流量計的設(shè)計和使用過程中，各種噪聲對其測量精度有較大影響，本文通過采用濾波、屏蔽、平衡電路等方式對流量計電路進(jìn)行了改良，產(chǎn)品已經(jīng)在現(xiàn)場得到使用，取得了明顯的效果。
參考文獻(xiàn)
[1]張俊.基于DSP的超聲波流量計[D].南京航空航天大學(xué)，2005.
[2]王茜.流量計的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].科技信息（科學(xué)教研），2008（03）.
[3]姜彩明，江景濤.基于小波分析的信號噪聲的處理[J].儀器儀表用戶，2010（02）.
[4]楊萃.噪聲環(huán)境下頻率估計算法研究[D].華南理工大學(xué)，2010.
