超声波流量计的特点及误差分析
井下超声流量计的误差分析
井下超声流量计的误差分析1. 引言1.1 背景介绍井下超声流量计是一种广泛应用于油田、天然气开采以及工业流程中的重要测量仪器。
随着油气行业的发展和技术的进步，对流量计的精度要求越来越高。
而井下环境复杂、工作条件恶劣的特点，给超声流量计的稳定性和准确性提出了更高的要求。
由于井下环境的限制和测量的复杂性，井下超声流量计存在一定的误差，影响了测量的准确性。
对井下超声流量计的误差来源进行分析以及误差修正技术的研究对于提高流量计的精度和稳定性具有重要意义。
本文将对井下超声流量计的误差分析展开研究，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
1.2 研究目的井下超声流量计是一种重要的流量测量设备，在油气开采领域有着广泛的应用。
本文旨在对井下超声流量计的误差进行深入分析，从而提高其测量精度和可靠性。
研究目的主要包括以下几点：1. 探究影响井下超声流量计测量精度的因素，深入了解其误差来源及机理；2. 提出相应的误差分析方法，为井下超声流量计的准确测量提供技术支持；3. 探讨误差修正技术，提高井下超声流量计的测量精度和稳定性；4. 分析实验结果，验证误差分析方法和修正技术的有效性，为井下超声流量计应用提供参考依据。
通过对井下超声流量计误差的深入研究和分析，旨在提高其在油气开采过程中的应用效能，为油田生产管理提供科学依据和技术支持。
1.3 研究意义井下超声流量计在石油、天然气等领域具有重要的应用价值。
通过对井下流体的流速进行准确监测，可以帮助企业合理调整生产措施，提高产量，减少能源消耗，降低生产成本。
对井下超声流量计的误差进行深入分析，找出误差来源并提出相应的修正技术非常重要。
准确的流量计量数据对于石油、天然气等行业的生产经营至关重要，能够为企业决策提供准确的依据。
如果井下超声流量计存在较大的误差，可能导致生产数据的准确性受到影响，从而影响企业的生产效率和经济效益。
通过对井下超声流量计的误差进行分析，可以不仅可以提高流量计数据的准确性和可靠性，也为企业节约成本、提高生产效率提供支持。
Daniel气体超声流量计计量特性与误差分析探讨
Daniel气体超声流量计计量特性与误差分析探讨【摘要】文章通过分析天然气计量的超声流量计（时差法）计量原理、计量特性，从超声流量计计量的软件设置，现场运行等方面入手，进行系统误差分析探讨，并提出了一些有针对性的提高或保障计量精度的措施，希望通过这样一种方式，能有助于超声流量计在天然气计量现场中得到更好的应用。
【关键词】超声流量计计量特性误差分析1 气体超声流量计计量特性气体超声流量计计量系统主要由超声流量计本体及配套使用的流量计算机、压力变送器、温度变送器等组成，同时还需要能提供气质组分的在线气相色谱分析仪，可实现标况体积、工况体积、质量、能量四种计量方式，我国目前天然气贸易交接计量主要还是采用标况体积计量，本文所分析探讨的误差也是基于标况体积计量。
气体超声流量计有无节流件压损小、量程范围较宽、精度高、可动部件少、安装简单等优点，很适合大流量、高压力的交接计量，与目前常用的孔板、涡轮流量计相比，精度受气质、流态的影响小，日常维护也较少，可广泛应用于长输管线、输配管网、气体处理厂、压气站等场合，但价格也相对较高。
2 超声流量计（时间差法）计量误差分析与探讨2.1 软件设置产生的误差因素2.1.1气质组分设置因素对于标准体积交接而言，在流量计算机内组分设置不准确，会改变气体相对密度的大小，从而改变计量准确度。
建议在进修修改组分时，一定要审查下各组分最终累加值是否为100%。
一般在技术人员输错某项组分的情况下，各组分最终累加值也将偏离100%总数。
2.1.2仪表量程设置因素较常见于更换仪表时，新更换的压力变送器或温度变送器量程与流量计算机内相应设置的量程不相符，而技术人员又疏于及时调整，导致流量计算机内显示的压力或温度与现场实际严重不符，流量计量是通过流量计算机内计算出来的，此类因素对计量精度影响颇大。
建议，对于此类问题，技术人员在定期检验更换仪表时一定要注意检查新更换仪表的量程与系统设置量程要相符，不相符则需及时调整。
超声波流量计常见故障分析及解决措施
超声波流量计常见故障分析及解决措施超声波流量计是一种非接触式、非侵入式的流量测量仪表，因其精准性高、使用便利等优良特性而被广泛应用于各种工业流量检测场合。
虽然超声波流量计具有很强的稳定性，但是在使用过程中仍旧会碰到一些常见的故障。
本文将就这些故障进行分析并提出相应的解决措施。
常见故障一：读数不准或漂移假如超声波流量计读数不准或显现漂移，那么很可能是以下原因导致：1.管道壁面显现结垢或沉淀物，影响了信号的反射和传输；2.管道内显现气泡、异物或水浸，影响了信号的传输；3.测量段长度不足或者安装位置不合理，使得流量场的稳定性不够，影响了信号的精准性；4.传感器的位置不合适，如太靠近弯头、截面变化处等；对于第一种情况，我们可以通过将管道进行清洗来解决。
对于第二种情况，需要适时检查管道内部是否有异物或者气泡，并进行相应处理。
对于第三种情况，我们可以加添测量段长度，或者重新调整安装位置来加添流场稳定性。
对于第四种情况，需要重新进行传感器的安装，并避开将传感器安装在易产生干扰的地方。
常见故障二：无法读取信号假如超声波流量计无法读取信号，那么很可能是以下原因导致：1.传感器连接不良或者存在断路；2.模拟电路板或者数字电路板存在损坏；3.传感器的超声波晶片损坏；对于第一种情况，我们需要检查传感器的连接是否正常，并使用万用表对传感器进行测量。
对于第二种情况，需要进行相应的电路维护和修理或更换电路板。
对于第三种情况，需要更换受损的超声波晶片，或者更换整个传感器。
常见故障三：测量范围不够假如超声波流量计的测量范围不够，那么很可能是以下原因导致：1.传感器安装角度不精准或者位置不合理；2.传感器超声波波束角度不匹配；3.测量流体介质密度或者温度发生变化。
对于第一种情况，我们需要重新进行传感器的安装，并确保传感器安装角度正确。
对于第二种情况，需要更换匹配优秀的超声波传感器，以保证测量精准性。
对于第三种情况，需要进行对流体介质密度或温度的校正。
超声流量计零点漂移的误差分析和改进策略
超声流量计零点漂移的误差分析和改进策略超声流量计作为一种常用的工业仪表，在流量测量中起到至关重要的作用。
然而，随着时间的推移，超声流量计可能会出现零点漂移的情况，给流量测量带来误差。
因此，对超声流量计的零点漂移进行误差分析并提出改进策略是十分必要的。
本文将对超声流量计零点漂移的误差进行分析，并提出相应的改进策略。
首先，我们来分析超声流量计零点漂移的可能原因。
零点漂移是指在零流量条件下，流量计指示值不为零，这种现象的出现可能会导致测量数据的准确性降低。
零点漂移的主要原因如下：1. 温度变化超声流量计内部的传感器受环境温度的影响，温度的变化会导致传感器的灵敏度发生变化，从而引起零点漂移。
2. 压力变化流体在超声流量计中通过时，压力的变化也会影响到传感器的灵敏度，造成零点漂移。
3. 仪器老化长时间使用后，超声流量计的传感器可能会出现老化现象，导致零点漂移的情况。
为了减少超声流量计的零点漂移误差，我们可以采取以下改进策略：1. 温度补偿在超声流量计的设计中增加温度补偿功能，及时校正传感器的灵敏度，避免温度变化对零点的影响。
2. 压力补偿引入压力补偿技术，针对不同压力下的流体状态进行修正，减少压力变化对零点的影响。
3. 定期维护定期对超声流量计进行检查和维护，及时更换老化的传感器部件，提高仪器的稳定性和准确性。
通过以上改进策略的实施，可以有效降低超声流量计的零点漂移误差，提高流量测量的准确性和稳定性。
在工业生产中，选择合适的超声流量计并加强维护管理，对保障生产过程的正常运行具有重要意义。
超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析
超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析超声波气体流量计的使用越来越规范化，因此为了满足超声波气体流量计的精度需求，需要改进传感器的设计精度，针对影响超声波气体流量计测量精度的原因进行分析，结合数值仿真技术以及实验技术，对管道内流场设计参数进行分析。
通过试验结果可以证明，分析超声波流量计误差所产生的原因、范围，并通过合理的流场修正参数，可以有效降低测量误差，由此提高超声波气体流量计的精度，为实际工程应用提供指导性建议。
标签：超声波气体流量计;管道模型;误差分析随着现代化工业的飞速发展，流量测量的应用领域逐渐扩大，已经成为工业生产中最为重要的部分，目前流量测量的方法有很多种，其中超声波气体流量计的应用已经得到了广泛认可。
目前国内外对超声波气体流量计的使用已经取得了较大的进展。
利用超声波在流体中的传播速度来计算流体的流量，随着互联网技术的发展，使超声波气体流量计的数据处理更加方便、准确，甚至具备自检功能，能够自动分析管道中流场分布变化而导致的误差。
1超声波气体流量计的特点1.1安装维修方便超声波气体流量计与其他流量计相比，在进行安装过程中不需要在管道上打孔或者将流体进行切割，就能够直接安装。
因此超声波气体流量计在安装较为方便，对于大口径的计量系统而言，超声波气体流量计的安装优点就更加突出，能够有效节省大量的人力物力。
1.2测量管径大超声波气体流量计内部并没有任何的阻碍物，甚至不会出现可移动的零部件。
不会影响流体的流动速度，由此超声波气体流量计适用于难测介质以及大管径测量。
超声波气体流量计的测量管径要远远大于传统的流量计，而超声波气体流量计的价格不会因为不良管径的大小而出现变动。
1.3测量可靠度高不管采用哪种方式超声波气体流量计都不会对管道内的流场造成影响，并且不需要移动各种部件，因此不会存在压力损失。
另外，超声波气体流量计的传感器是以计算机为中心，在进行数据计算过程中增加了信号的稳定性，排除其他外界因素的影响，因此所测量的精度具有较高的可靠性。
超声波流量计计量误差分析及控制措施研究王鹏1魏元禄2
超声波流量计计量误差分析及控制措施研究王鹏1 魏元禄2发布时间：2023-06-03T06:52:06.570Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：王鹏1 魏元禄2 [导读] 随着清洁能源的快速发展，天然气已进入千家万户，较好的满足了用户对于能源的使用需求。
流量作为天然气计量交接中的重要参数，其计量是否准确直接关系交接计量双方的经济利益。
超声波流量计凭借口径大、精度高、量程广在各级输气场站中得以广泛应用。
然而受到多种因素影响，超声波流量计量误差现象不容忽视，需要针对误差原因，采取针对性控制措施。
因此，文章重点就超声波流量计计量误差分析及控制措施展开分析。
国家石油天然气管网集团有限公司山东省分公司山东省 250000摘要：随着清洁能源的快速发展，天然气已进入千家万户，较好的满足了用户对于能源的使用需求。
流量作为天然气计量交接中的重要参数，其计量是否准确直接关系交接计量双方的经济利益。
超声波流量计凭借口径大、精度高、量程广在各级输气场站中得以广泛应用。
然而受到多种因素影响，超声波流量计量误差现象不容忽视，需要针对误差原因，采取针对性控制措施。
因此，文章重点就超声波流量计计量误差分析及控制措施展开分析。
关键词：超声波流量计；计量误差；控制措施随着科学技术的飞速发展，各种类型的流量计应运而生，其中超声波流量计是一种比较新型的测试仪器，在天然气检测过程中可以发挥非常显著的优势。
在超声波流量计测量过程中，由于操作过程中涉及的影响因素特别多，严重影响了其性能。
因此，有必要高度重视相关内容，重视对相关影响因素的制约和控制，使其测量质量和效果更加准确，从而充分发挥其应有的作用。
1超声波流量计工作原理超声波流量计主要由流量计本体和支撑流量计、压力变量和温度变量组成。
气体流量的测量主要基于超声脉冲在气体中的正向电流传播和逆向电流传播之间的时间差（见图1）。
图1 速度计算原理图2超声波流量计计量误差的主要影响因素2.1噪声影响因素在超声流量仪表的测量过程中，管道的数量很多。
超声波流量计的常见五大故障及解决方法有哪些呢？及操作规程
超声波流量计的常见五大故障及解决方法有哪些呢？及操作规程超声波流量计的常见五大故障及解决方法有哪些呢？超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻拦件，均属无阻拦流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是进展快速的一类流量计之一、那么，超声波流量计的常见五大故障及解决方法有哪些呢？一、读数不稳定变化猛烈原因分析：安装超声波流量传感器的管道振动大或存在更改流态装置（如流量计安装在调整阀、泵、缩流孔的下流）。
解决方法：将流量传感器改装在阔别振动源的地方或移至更改流态装置的上游。
二、读数不精准，误差大原因分析：1、超声波流量计传感器装在水平管道的顶部和底部的沉淀物干扰超声波信号。
解决方法：将传感器装在管道两侧。
2、超声波流量计传感器装在水流向下的管道上，管内未充分流体。
解决方法：将传感器装在充分流体的管段上。
3、存在使流态强列烈波动的装置如：文氏管、孔板、涡街流量计、涡轮番量计或部分关闭的阀门，正好在传感器发射和接收的范围内，使读数不精准。
解决方法：将传感器装在阔别上述装置的地方，传感器上游距上述装置30D，下游距上述装置10D或移至上述装置的上游。
4、超声波流量计输入管径与管道内径不匹配。
解决方法：修改管径，使之匹配。
三、传感器是好的，但流速偏低或没有流速原因分析:1、由于管道外的油漆、铁锈未清除干净。
解决方法：重新清除管道，安装传感器。
2、管道面凹凸不平或超声波流量计安装在焊接缝处。
解决方法：将管道磨平或阔别焊缝处。
3、管道圆度不好，内表面不光滑，有管衬式结垢。
若管材为铸铁管，则有可能显现此情况。
解决方法：选择钢管等内表面光滑管道材质或衬的地方。
4、被测介质为纯洁物或固体悬浮物过低。
解决方法：选用适合的其它类型仪表。
5、传感器安装纤维玻璃的管道上。
解决方法：将玻璃纤维除去。
6、传感器安装在套管上，则会减弱超声波信号。
解决方法：将传感器移到无套管的管段部位上。
超声波流量计在线比对误差分析与经验分享
超声波流量计在线比对误差分析与经验分享关键词：超声波流量计在线仪表电磁流量计误差分析作者：上海森逸智能仪器有限公司（技术支持张凯）目前，随着着工业化、城市化的进程加快！城市居民用水、工业用水的需求大大增加，随之而来的就是管线的持续扩张和延续，同时对水的计量要求，也就提上日程。
在主线上，基本用电磁流量计作为计量依据，在支线进户的一段，计量均采用水表计量。
水表可以每年检测一次，无非就是偶尔中断一下供水，不会造成重大的影响，但在主线上安装的电磁流量计，每次检测，就不能采用拆卸的办法了，因为，一旦中断供水，会造成诸多的不便。
正是因为这种原因，目前比较流行的对在线电磁流量计等计量仪表的校准的方法，就是串联一个超声波流量计，通过超声波流量计的读数，来判断在线式仪表的精确度和可靠性。
面对超声波流量计与在线仪表的误差，我们应该如何正确的分析在线仪表的可靠性呢？这个前提：超声波流量计在其校准周期内，一般距离上次第三方校准的时间，不超过12个月，认为在校准周期内。
一般以我个人的经验，如果超声波流量计与在线式流量仪表误差在±2.0%以内，就可认为在线式仪表的精度是可以接受的。
如果超出这个范围，就认为在线仪表，有一定的偏差。
就需要对在线仪表进行修正。
因为超声波流量计的精度国家规范认定为±1.0%（虽然目前有超声波流量计精度达到±0.5%），若现场在线计量仪表精度±0.5%（也有精度为±0.2%），这个误差就被允许到±1.5%，再加上人为因素，所以不确定度放到±2.0%比较合适。
那么如何尽量降低人为因素的影响呢？首先要选用质量过关的超声波流量计，作为校准仪表，其精度、重复性、稳定性必须有一定的要求。
在实地测量时，科学的测量方法，是以现有在线仪表为中心，在现有仪表的等距离的两测选定两个测量点，每个测量点，在其截面的1点、2点处，各测试一次，然后把前后4次测量的数据累加再除于4，得到的数据与在线仪表进行比对。
超声波流量计直管段不够长 误差
超声波流量计直管段不够长误差超声波流量计是一种常见的流量测量仪器，主要通过发送和接收超声波信号来测量流体的流速。
然而，在使用超声波流量计时，我们可能会遇到一个常见的问题：直管段不够长导致误差。
直管段长度是超声波流量计测量稳定性的重要因素。
根据超声波原理，我们知道超声波在流体中传播时会发生折射、反射等现象，这个过程需要一段足够长的直管段来保证流体的速度分布均匀，减小流动纹理及涡流的影响，从而提高测量的准确性。
如果直管段长度不够长，流体在流经测量点时的流速分布就不均匀，会导致测量结果产生偏差。
具体表现为测量数值波动较大、不稳定的现象，给实际工程运行和流量控制带来了困扰。
那么，如何解决这一问题呢？首先，我们可以通过增加直管段长度来提高测量的准确性。
根据经验，一般情况下，超声波流量计的直管段长度应满足一定的要求，具体可咨询仪器生产厂家或相关专业技术人员进行确定。
增加直管段长度可以有效减小流速分布的不均匀性，提高测量精度。
此外，我们还可以考虑引入流速剖面修正系数，来校正因直管段不够长而产生的误差。
通过预先测量直管段长度不够长时的流速分布情况，并进行分析和计算，可以得到相应的修正系数，以减小测量误差。
另外，合理设置超声波流量计的安装位置也是重要的一点。
通常情况下，我们应该选择距离管道弯曲、分支等干扰因素较远的位置，尽量避免由于管道结构造成的流体扰动，从而减小误差。
在实际的工程应用中，我们还应注意及时清洗和维护超声波流量计，以保持其正常工作状态。
如有必要，可以进行定期校验和校准，以提高流量测量的准确性和稳定性。
总之，直管段不够长导致超声波流量计误差是一个常见的问题，但我们可以通过增加直管段长度、引入流速剖面修正系数以及合理安装位置等措施来解决。
这些方法不仅可以提高测量的准确性，也能保证流量计的正常运行，为工程实际应用提供更可靠的数据支撑。
DCT7088便携式超声波流量计测量误差分析
DCT7088便携式超声波流量计测量误差分析1 引言白银公司动力厂供水管线在白银市区内分布点多面广，供水管线的管径从DN25mm 到DN900mm 大小不一，共1000 多条。
随着供水管线供水使用年限长，埋在地下老化腐蚀严重，好多管线出现漏口，但因埋在地下又不能及时发现漏口具体位置，致使我厂新水无偿流失量逐年增大。
同时随着公司挖潜增效、节能减排工作的开展及对各产品能耗指标考核力度的加大，各厂矿越来越关注日用水量的计量。
为避免计量纠纷、查找供水管线漏口，我厂进了1 台DCT7088 便携式超声波流量计，为的是更好的对有疑议供水管线的量进行核查。
2 工作原理DCT7088 超声波流量计采用了先进的微处理数字技术，用于工业环境下测量不含高浓度悬浮粒子或气体的均质液体的流量。
它采用时差方式的测量原理，利用传感器发出的超声波在流动着的流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，在同一传播距离就有不同的传输时间，根据传输时间之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速（图1）。
图1 典型时差原理图流体的流速在管内的不同位置是不同的，其管中央的流速要比靠近管壁的流速快。
流体在管道中的流速分布可以用流速截面分布图表示（见图2）。
通过对流量计的设置，并考虑流速的截面分布影响，从而计算出平均流速，再根据管道的截面积得出流体的体积流量。
图2 流速截面分布图流速与传感器传输时间差的关系式是：式中：V 是液体沿管道中心线的速度；M 为声速；ΔT为顺逆流传播时间差；θ为声路角；M 为传感器安装距离；Tup 为顺流传播时间；Tdown 为逆流传播时间。
瞬时流量公式：Q=KSV 式中：Q 为瞬时流量；K 为仪表系数，在仪表标定过程产生，是个定值；S 为管线截面积；V 为液体沿管道中心线的速度。
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下面为传感器安装示意图。 测试数据列于 表 1。
三、 超声波流量计的误差分析
11 安装误差 超声波流量计传感器的安装误差对测量结 果影响很大。 两个传感器之间的距离有严格的 表 1
图1
当D 比要求的距离短 50mm , 即D 的相对
D (mm )
流量 (m 3 h)
平均 (m 3 h)
1013 4032 4077 3966 4023 4057 4082 4026 4082 4098 4032
温差 0102℃。 所测试结果表明: 油槽控温能力
完全符合其说明书技术指标的要求, 也符合
《JJ G128—89 二等标准水银温度计检定规程》
对恒温槽的要 ] 《D 59- 31 YN 型精密油槽使用说明书》 [ 2 《] JJ G128—89 二等标准水银温度计检定规程》, 中国计量出
二、 超声波流量计的特点
目前, 我国主要使用的流量计有: 差压式、 容积式、 转子式、 涡轮式、 电磁式和超声波式 等。 这些流量计都有各自的特点。 近几年, 在 流量计量中, 特别是大口径的流量计中, 超声 波流量计逐步取代原来的差压流量计、 涡轮流 量计和电磁流量计。 究其原因, 主要因为超声 波流量计具有以下优点:
21 管径误差、传感器安装误差对超声波流 量计测量准确度的影响很大, 但可通过输入实 测管径及严格的安装来控制。
31 管道壁厚误差对测量准确度的影响很 小, 可忽略不计。
41 超声波流量计有着广泛的应用前景。
表 4 数 据 中, X i 的 平 均 值 为 X{ = 0121 (℃) , Y i 的平均值为 ϖY = 0120 (℃) , Z r 的平均
值为Z r= 01217 (℃) , 则 X{ - ϖY = 0101 (℃) X{ - Zθ ≈ 0102 (℃)
可见工作区水平温差 0101℃, 工作区垂直
臂厚 (mm )
流量 (m 3 h)
平均 (m 3 h)
10 1964 1937 1991 1970 1928 1959 2014 2066 2006 2027
1986
20 1940 1961 1963 2022 1958 1924 1934 1964 1918 2028
1916
30 1940 1911 1904 1935 1884 1935 1945 1966 1945 1938
可见, 流量测量误差大约为管径误差的 2 倍, 为了减小管径误差的影响, 一般把实测内 径输入流量计, 这样可减小内径对测量的影响。 表 3
31 管道的壁厚误差 壁厚误差只对夹装探头有影响。 表 3 是在 800mm 输水钢管 (管壁厚度为 10mm ) 上用便 携式超声波流量计做的测试。 测试时流量保持 稳定, 其它测量条件相同。 测试数据见表 3。 由表 3 的数据可以看出: 当壁厚取 20mm ,
当内径的相对误差为: 〔( 1180- 1200)
D (mm )
流量 (m 3 h)
平均 (m 3 h)
1160 3822 3830 3848 3790 3810 3776 3817 3832 3909 3806
3824
1180 3933 3923 3942 3929 3932 3917 3975 3936 3929 3852
3927
1200 4023 4072 4098 4065 3982 4038 4077 4045 4048 4021
4047
1200 〕×100◊ = - 117◊ 时, 流量的相对误差 为: 〔(3927- 4047) 4047〕×100◊ = - 310◊ ;
42
计量技术 19991№ 8
当内径的相对误差为: 〔(1160- 1200) 1200〕× 100◊ = - 313◊ 时, 流量的相对误差为: 〔(3824 - 4047) 4047〕×100◊ = - 515◊ 。
版社 [ 3 ] 刘子芳, 杨忠祥编著 1 检定装置的温度控制, 中国计量出
版社
计量技术 19991№ 8
41
与流量成良好的线性关系。因此测量范围较大, 可达 10∶1 或更高。
51 可以很方便进入自动控制系统 流量计的工作可由计算机自动控制, 测量 结果可自动显示、打印。设有标准的通用接口, 输出标准直流信号, 因此可与计算机监控系统 直接联网运行。 超声波流量计也存在一些缺点: 11 传感器的安装直接影响到计量的准确 度, 因此对安装的要求十分严格。 21 准确度不及电磁流量计, 现在国产超声 波流量计的准确度级别一般为 115～ 215 级, 而 国产电磁流量计的准确度级别可达 015～ 110 级。
可以预见, 随着对超声波流量计特点的了 解, 它将逐步作为流量计测量的主要仪表。 届 时将要求制定完善的规程, 为生产、 使用提供 必要规范。
结 论
通过对超声波流量计的特点及测量中的误 差来源进行分析, 可以看出:
11 超声波流量计是流量计量, 特别是大口 径管道的流量计量的一种既方便又可靠的流量 计。
40
计量技术 19991№ 8
超声波流量计的特点及误差分析
姚新益
(中山市供水总公司, 中山 528403)
摘 要 本文探讨了超声波流量计的特点, 并对其误差进行了分析, 在此基础上介绍了使用中应注意的 事项和它的应用前景。 关键词 超声波流量计 传感器 误差分析
一、 引 言
利用超声波在流体中的传播速度或超声波 多普勒原理测量流体的流速从而计算流量, 这 是长期以来一直是人们研究的课题。 进入八十 年代后, 特别是微电脑的出现, 增强了它的数 据处理功能, 实现了各种补偿和运算, 同时具 备了自检功能, 可自动修正流场分布的变化所 造成的误差。这就促进了超声波流量计的发展, 并得到越来越广泛的应用。
要求, 一定要按规定的尺寸安装。 下面是法国 FLU T E 公司生产的 U F 321
型便携式流量计对安装尺寸的情况介绍。 该表 已在开封 “国家水大流量计量站”校准, 准确 度级别为 115 级。 将它安装在内径为 1200mm 的管道 (全禄水厂出水管) 上, 然后进行测试。 测试时流量保持稳定, 其它测试条件相同, 只 改变两个传感器之间的距离D (注: 在管径为 1200mm , 壁厚 10mm 时, 要求D = 1063mm )。
四、 超声波流量计存在的问题及展望
尽管超声波流量计准确度等级不及电磁流 量计, 但由于其具备其它流量计无法比拟的优 点, 使用量正在逐年增加。
当然, 超声波流量计还有许多问题尚待进 一步探讨, 如超声波流量计的交叉干扰、 无线 电干扰、 水管积垢及所测管径圆度对测量准确
度的影响等。 另外, 现国内生产的超声波流量 计出厂并没有经过容积法的校准, 进口流量计 也无校验报告。 有的厂家采用标准信号发生器 校准超声波流量计的二次仪表, 但从根本说, 这 并不能代替容积法校准。
1930
即壁厚的相对误差为 100◊ 时, 流量的相对误 差 为: 〔( 1961 - 1986 ) 1986 〕× 100◊ = 113◊ ; 当壁厚取 30mm , 即壁厚的相对误差为 200◊ 时, 流量的相对误差为: 〔(1930- 1986) 1986〕×100◊ = - 218◊ 。 在实际测量中, 壁厚 误差不可能达到 100◊ , 所以其对流量的影响 可以忽略不计。
可见, 传感器之间的安装距离误差对测量 结果的影响非常大, 所以安装时一定要把误差 表 2
控制到最小。 21 管道内径误差 理论上, 1◊ 的内径误差会导致 2◊ 的流量
测量误差。 下面就内径误差对流量的影响用便 携式流量计进行测试。水管内径为 1200mm , 测 试时流量保持稳定, 其它测量条件相同。 测试 数据列于表 2。
4048
1063 4472 4470 4386 4468 4444 4458 4546 4574 4438 4426
4423
1113 4940 4902 4886 4832 4868 4901 4883 4962 4928 4838
4890
误差为: (- 50 1063) ×100◊ = - 417◊ 时, 流 量的相对误差为〔(4048- 4423) 4423 ]×100◊ = - 815◊ ; 当D 比要求的距离长 50mm , 即D 的相对误差为: (50 1063) ×100◊ = 417◊ 时, 流量的相对误差为: 〔(4890- 4423) 4423〕× 100◊ = 1016◊ 。
11 安装维修方便
超声波流量计较其它流量计安装方便, 尤 其对大口径的计量系统, 这一优点更加明显, 可 节约大量的人力物力。 这几年, 随着夹装式传 感器的广泛使用, 在安装和维护超声波流量计 时不用在管道上打孔或切断流量。
21 测量管径大 超声波流量计最大测量管径可达 10m , 这 是其它流量计所不能比拟的。 同时, 超声波流 量计的价格不受管径影响, 而其它流量计, 管 径越大, 价格越高。 31 测量可靠性高 超声波流量计不管是外夹式安装或是湿式 安装, 基本上都不影响流场, 无可动部件, 无 压力损失。 同时, 传感器以微机为中心, 采用 锁相环路或新型计时方法, 解决了信号衰减、噪 音干扰及电路故障等影响, 这样就使测量具有 很高的可靠性。 41 不受流体参数影响 超声波流量计的测量不受流体的物理性能 和参数 (如粗糙度、 导电率等) 的影响, 输出