摘要:管道材質(zhì)及管徑在很大(da)程度上影響超(chao)聲波流量計 的(de)計量精度。文章(zhang)主要介紹了利(lì)用實驗室現有(yǒu)的液體❌流量😍标(biao)準裝置，對超聲(shēng)波流量計在不(bú)同管道材質❗、不(bú)同管徑的條件(jiàn)下進行流量系(xì)數的修正，以㊙️提(ti)高超聲波流👄量(liang)計在現場校準(zhun)時的計量精度(du)。
1概述
　　超聲波流(liu)量計主要由流(liu)量計表體、超聲(shēng)換能器及其安(an)裝🥵部件、信号處(chu)理單元和流量(liang)計算機組成。換(huàn)能器利用壓電(dian)效應發射和接(jiē)收聲波，通過檢(jian)測流體對超聲(sheng)波(或👉超聲脈沖(chòng))的影響來測量(liàng)流體體積流量(liang)。其原理是:傳遞(di)🔴的聲訊号穿過(guo)管道💃内流動的(de)㊙️介質時，其傳遞(di)速度受介質流(liú)動速度的影響(xiang)，聲訊👅号在2個傳(chuán)感器之間的傳(chuán)遞時間取決于(yú)管道内介🤞質的(de)流速，一個聲訊(xun)号通過上遊的(de)時間要比它通(tong)過🌈下遊的時間(jiān)長。這🥵個時間差(chà)值與管道内介(jie)質的流速成比(bi)例。通過測量這(zhè)個時間差值就(jiù)可以得到♉管道(dao)内介質的流速(sù)，從而計算出流(liu)體的流量。
　　超聲(sheng)波流量計的優(yōu)點有:①适用于各(gè)種管徑流量的(de)測量👈，流速和管(guǎn)徑越大，精度越(yuè)高，②測量範圍(量(liang)程比)寬，一般爲(wèi)1:50;③無壓力損失，可(kě)大大降低長輸(shu)管道增壓的費(fèi)用;④無可動部件(jiàn)，可雙向測量。
　　但(dàn)是超聲波流量(liang)計也存在其自(zi)身不足，需要輸(shū)入的參數☀️比較(jiào)多，如被校流量(liang)計配套管道的(de)材質、外徑、壁厚(hou)、測量介質類型(xing)、介質溫度等，此(cǐ)外，安裝方式、安(ān)裝位置等都會(huì)影響到标準超(chāo)聲波流量計的(de)精度。之前，已😄經(jīng)有相關專業人(ren)員研究了傳感(gǎn)器安裝距離對(dui)超聲🈲波流量計(jì)計🌍量性能的影(yǐng)響和管道内徑(jing)的不同設置對(duì)超聲波流量計(jì)計量性能的影(yǐng)響🏃‍♂️。而本文主要(yao)根據多年來現(xiàn)場校準👣的經驗(yan)以及本⛱️單位液(yè)體流量标準裝(zhuang)置的口徑(DN15~DN250)，制作(zuo)了三套材質的(de)管道(分别爲不(bu)鏽鋼、碳鋼和PVC，口(kou)徑分别爲DN15/DN50/DN100/DN150/DN200/DN250)(圖1)，分(fen)别标定不同管(guan)道材質及不同(tóng)管徑下标準❄️超(chāo)聲波流量計的(de)流量修正系數(shu)K，再把流量修正(zhèng)系數K應用到現(xiàn)場校準試驗中(zhōng)，以提高在線校(xiao)準的計量精度(du)。
 
2流量修正系數(shu)K的标定
2.1流量修(xiū)正系數K的定義(yì)
　　我們定義流量(liang)修正系數K爲标(biao)準流量qs與超聲(shēng)波流量計顯示(shì)流💔量q的比值，即(ji):
 
2.2被标定的超聲(shēng)波流量計
　　标定(ding)的超聲波流量(liàng)計爲0.5級、用于現(xian)場校準其他被(bèi)校流量計的🐕标(biao)準超聲波流量(liang)計，此超聲波流(liu)量計含有1對傳(chuan)感器(即超聲波(bo)探.頭)，測量範圍(wéi)爲DN15~DN400。
2.3液體流量标(biāo)準裝置(以下簡(jian)稱“裝置”)
　　采用的(de)裝置爲0.05%、測量口(kǒu)徑爲DN15~DN250的靜态質(zhì)量法液體流量(liang)标準裝置。
2.4标定(ding)方法
(1)将定做的(de)标準管道安裝(zhuāng)到裝置.上。
(2)打開(kāi)超聲波流量計(jì)，把相關參數(如(rú)管道材質、外徑(jing)、壁厚、粗糙度、水(shuǐ)溫等)設置好，并(bing)将探頭根據所(suǒ)得到的安裝距(ju)㊙️離安裝在标準(zhun)🌈管道上。
(3)啓動裝(zhuang)置，檢查密封性(xing)，保證不漏後調(diào)節流量至所需(xu)流⛱️量點，待🐕流量(liang)穩定後進行标(biāo)定。
(4)由于現場使(shǐ)用時超聲波流(liu)量計的流量值(zhí)爲顯示🌂值，因此(cǐ)在實🌍驗室标定(ding)時，超聲波流量(liang)計的流量值亦(yì)通過讀數獲得(de)，設定每點每次(cì)标定的時間爲(wèi)60s，在标定時間内(nei)，每隔10s讀取一個(ge)顯示值，每次可(kě)以獲得6個數據(ju)，将這6個數據去(qu)掉最大和最小(xiǎo)值，剩餘4個做🎯平(píng)均，得到該✊次的(de)超聲波流量計(jì)流量♉示值(q)ij，而标(biao)準❌流量值(qs)ij由裝(zhuāng)置操作軟件得(dé)到，從而算出Kij。
每(mei)點進行3次标定(ding)，從而得到Ki;
 
　　根據(ju)超聲波流量計(ji)的特性，分别在(zai)以下5個點進行(hang)标定:5、2、1、0.5以及0.3m/s，得到(dao)各流量點下的(de)Ki，從而算出超聲(sheng)波流量計在該(gai)管道材質♈及管(guǎn)徑下的流量修(xiu)正系數K:
 
2.5流量修(xiū)正系數K
　　流量修(xiū)正系數K彙總表(biǎo)如表1所示，K折線(xian)圖如圖2所示㊙️。
 
2.6應(yīng)用舉例
　　用标準(zhun)超聲波流量計(jì)現場校準一台(tai)DN100的電磁流量計(ji)，管道材質爲碳(tàn)鋼，超聲波流量(liang)計顯示值爲qs=85.33m3/h，被(bei)校電磁👨‍❤️‍👨流量計(jì)顯示值q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bú)同材質對K的影(yǐng)響
　　由于此前标(biāo)準超聲波流量(liàng)計隻在DN100的不鏽(xiù)鋼管道上進🔴行(háng)檢定，沒做不同(tóng)材質的流量修(xiu)正系數K實驗，則(zé)此時K使用的🔴是(shì)不鏽鋼材質的(de)值，爲1.0123，标準超聲(sheng)波流量計顯示(shì)值爲q's=qsxK=86.38m3/h，則示值誤(wu)差E'爲:
 
2.6.2考慮不同(tóng)材質對K的影響(xiǎng)
　　這種情況下應(ying)該使用DN100、材質爲(wèi)碳鋼的K值，查上(shàng)表，得K=1.0181，那🐪麽👨‍❤️‍👨标準(zhun)超聲波流量計(jì)顯示值爲q"s=qsxK=86.87m3/h，此時(shí)示值誤差E"爲:
 
3使(shi)用流量修正系(xi)數K的注意事項(xiang)
(1)對于現場校準(zhun)部分未在實驗(yan)室标定過管徑(jing)的流量計(如🔆DN32、DN40、DN65、DN80等(deng)💃🏻)，可利用實驗室(shi)标定過的相鄰(lin)兩個管徑的流(liú)量修正系數K進(jìn)👄行插值得到。如(ru)現場校準1台DN80，管(guan)道材質🔴爲不鏽(xiu)鋼的流量計，可(ke)😄根據DN50和DN100
的流量(liàng)修正系數Kxo進行(háng)現行插值得到(dao):
 
(2)标準超聲波流(liu)量計每年周檢(jian)時，需更新以上(shàng)流量修正系數(shu)K彙總表。
4結束語(yǔ)
　　利用單位現有(you)的液體流量标(biao)準裝置，對标準(zhun)超聲波流量計(ji)進行了比較全(quan)面的标定，從标(biao)定的結果可以(yǐ)📧看出，流量修正(zhèng)系數✉️并沒有一(yi)定的規律可尋(xún)。對于未能标定(ding)的管徑，可通過(guo)✌️線性插值得到(dao)其流㊙️量修正系(xì)數。将标定得到(dao)的流量修正系(xi)數用于現♌場校(xiao)準中，可提高在(zai)線校準的計量(liang)精🐇度。

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