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降低气体超声波流量计量精度的主要因素分析
- 2021-09-15-

影响气体超声波流量计量精度因素很多,较为关键的体现在三个方面:


信号方面


超声波理想媒介中传播,不会出现声波减弱现象,相反,在非理想媒介中传播过程中,声波会随之距离的增加而呈现递减的趋势,形成将声波转换为热耗散的过程。在研究中能够发现引起媒介对声波吸收的因素较多,主要由粘滞吸收与热传导两部分构成。声波的具体计算公式如下:

α=αx+α1+αR

公式中

α为声音衰减系数。如某流量计系统中采取的200kHz地超声波发生器,信号经过放大和滤波环节后,当探头距离在30cm之内,理论曲线与实际曲线相重合;当距离超过30cm之外,实际信号曲线斜率比理论斜率小,出现这种情况的原因在于噪声的产生。


超声波流量计工作是超声波在不同介质与流向中速度差异进行的计量。超声波在通道中传播时间是设备进行流量计算的主要因素。在设备运行过程中,超声信号对于计量产生的影响具体表现如下:调压阀与节流装置产生的噪声为宽频噪声,高频部分随着节流装置前后压差和流量增加而增加,进而影响超声信号传输,最终降低计量准确性。由此可见,对于计量精度而言,应尽量控制噪声的产生。


硬件方面


时差法超声波流量计的计量精度主要是超声波顺逆流的时间计时精度,计算公式如下:


v=(t2-t1)Lt1-1t2-1arccosθ


试验表明,当传感器之间的安装距离相对误差在5%之内时,流量相对误差在10%,也就是说前者越大,后者也将随之增加。而管道内径相对误差为-3.3%时,流量误差为-5%。同时,超声波流量计换能器、信号处理等配件的安装质量也将影响设备运行。如某计量站流量安装运行后,受到第二声道探头接线松动引起的声道声速变小,导致设备计量精度大打折扣。


受到换能器信号线的影响,计量结果偏低,使得计量系统无法准确进行计量。就超声波流量计特性而言,流速沿着轴线均匀分布的流态能够改善计量不准确情况,所以在流量计上下游位置进行调整,能够避免由于硬件安装造成的计量精度不高问题。


流场方面


流场作为重要影响因素,虽然当流体流速较小时,其沿着直线传播,但是这种差别仍然不容忽视。在特定条件下,设备偏移距离与探头半径相当,收到的信号幅值将会被削弱,进而影响到计量精度。


此外,在流量计运行过程中,压力、温度测量都是由现场远传仪表完成测量目标,该数值直接参与到流量计算当中。就公式来看,获取的压力和温度对于流量计计量结果具有直接影响。压力与流量之间呈正相关,而温度与流量呈现负相关。受到工作环境等外界因素的变化,得到的测量结果也会发生偏差。综上所述,气体超声波流量计计量精度影响因素不仅限于某一方面,要想提高其计量精度,需要从多个方面入手。