影響超聲波流量計測量準確度的相關(guān)分析

對于超聲波流量計，其主要有諸多優(yōu)點，如測量范圍廣、壓力損失較小、適應(yīng)于大口徑管道等，這些優(yōu)勢使其在管道流量測量中得到廣泛使用。超聲波流量主要是由三部分構(gòu)成，主要是由電子線路、超聲波換能器、顯示與積累系統(tǒng)構(gòu)成。超聲換能器在其中扮演著十分重要的角色，其可以將電能轉(zhuǎn)換成超聲波，之后發(fā)射到流體中，此時接收器就會接收到信號，然后經(jīng)過電子線路將其轉(zhuǎn)換為電信號，之后通過計算儀轉(zhuǎn)化為流量信號。

一、超聲波流量計工作原理

（一）噪聲法超聲波流量計

其在進行測量時，主要是根據(jù)噪聲信號和流體流速來確定。在完全封閉的管道中，一般會存在漩渦、奈流等現(xiàn)象，且存在剪切力，這時就會產(chǎn)生與流速相關(guān)的噪聲，這時便可以對噪聲進行數(shù)據(jù)分析，即可得到流速。該類型的流量計有著諸多優(yōu)點，如價格便宜、安裝便捷，十分適用于便捷式檢測工作。但是，該類型的流量計準確度等級不高，在小管徑、流速低的流場中，無法有效應(yīng)用。

（二）相關(guān)法超聲波流量計

該方法的原理為:如果管道內(nèi)存在流體，就會存在擾動，這時也會出現(xiàn)具有統(tǒng)一性的流動信號，此時可以按照相互關(guān)聯(lián)的特性從而計算出流速。在檢測時應(yīng)用該方法，對于管道口徑、超聲波速率并沒有嚴格的要求，因此，在小管道、小流量中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）多普勒法超聲波流量計

對于多普勒效應(yīng)，也就是當(dāng)接收者和波源間的距離出現(xiàn)改變，也會導(dǎo)致接收波的頻率出現(xiàn)改變，兩者間的距離不斷增加則會導(dǎo)致頻率降低，反之則會導(dǎo)致頻率增加。該類型的流量計一般在檢測時不會直接接觸，同時也不會改變流場與壓力。但是，該類型的流量計在實際檢測中，必須要確保流場中存在一定量的雜質(zhì)，如果為純凈流體，則無法檢測。

（四）時差法超聲波流量計

  超聲波在傳播過程中，當(dāng)介質(zhì)是流體時，則傳播快慢與流體快慢有著直接的關(guān)聯(lián)，順流與逆流必然會有時差，此時可以根據(jù)時差得到流體的流速。根據(jù)時差存在的差異性一般分為3種，分別是時差、相差、頻差。

二、超聲波流量計測量準確度的影響分析

（一）噪音影響

在鍋爐循環(huán)水管中，存在較快的氣流，同時存在彎頭、閥門等器件，都會形成噪音，因此，在設(shè)計安裝過程中必須要關(guān)注噪聲的影響。但在實際工作過程中，流量、溫度、壓力等參數(shù)因素也都會出現(xiàn)變化，與此同時，壓縮機在工作中也會制造噪音，這些因素都會對超聲波流量計的實際檢測工作帶來不利影響。再者，一些降壓元件也會出現(xiàn)噪聲，相較于調(diào)壓閥，低噪聲閥門所帶來的影響也更大，這主要是由于噪音頻率過大，已然超過20kHz，顯然這已經(jīng)超出人耳的聽力范圍，并且這與超聲波流量計的頻率幾乎一致，因此這就會給流量計的檢測帶來一定的影響。

（二）雜質(zhì)影響

在鍋爐循環(huán)水的檢測中，會存在一定的雜質(zhì)，這時就會在管道表面堆積，甚至?xí)氯筋^，從而對其檢測數(shù)據(jù)造成一定的偏差。如果有大量的雜質(zhì)依附于探頭，這會降低超聲波的傳輸效率，影響探頭的敏感性。根據(jù)相關(guān)實驗表明，在進行流量計檢測過程中，由于雜質(zhì)所帶來的誤差影響，最終所造成的偏差大概為0.3%。

（三）液體密度的影響

  在測試鍋爐循環(huán)水時，根據(jù)相關(guān)規(guī)程的技術(shù)要求，對固體燃料鍋爐測試有著嚴格的時間要求，不低于8小時。在應(yīng)用超聲波流量計開始檢測前，需設(shè)置密度值，這便會造成與實際的密度值有著一定的測量誤差。因此，在進行鍋爐測試時，需要做好相應(yīng)的措施，如對管道與儲水罐做好保溫，降低水溫差帶來的隨機誤差。

三、 提高超聲波流量計測量準確度的方法

（一）降低噪聲

在實際應(yīng)用超聲波流量計開展檢測工作時，若想減小噪聲對其測量結(jié)果的影響，必須要重視管路的設(shè)計，對各元件在工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲做出準確的評估，對于一些特殊的管路，應(yīng)及時向生產(chǎn)商了解。再者，在安裝調(diào)壓閥時，應(yīng)將其與流量計串聯(lián)，在向廠家咨詢后對其產(chǎn)生的噪聲做出評估。據(jù)自身多年的工作經(jīng)驗分析，如果將流量計安裝在調(diào)節(jié)閥的下游，此時要想提高測量數(shù)據(jù)的精確性，則需確保上游直管的長度滿足要求。此外，如果調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的噪聲較大，必然會對流量計的正常檢測工作帶來影響，所以在安裝調(diào)節(jié)閥時，為了提高測量的準確性，不應(yīng)該將其安裝在下游。最后，如果管道內(nèi)的壓差明顯、流速快時，就會出現(xiàn)多種噪聲，其頻率可能會與超聲波相同，這都會導(dǎo)致流量計在檢測過程中受到影響。這些噪聲的傳播路徑是多變的，既可能向下游傳播，也會向上游傳播，所以在安裝流量計時，應(yīng)多方面分析噪聲對流量計性能所產(chǎn)生的影響。故此，要想實現(xiàn)降噪，一般會優(yōu)化噪聲的傳播通道，在調(diào)節(jié)閥與流量計之間，合理的安裝三通、彎頭、消聲器，這樣就可以有效的降低噪聲。

（二）降低雜質(zhì)的措施

要想有效的降低雜質(zhì)的影響，需做好鍋爐循環(huán)水的監(jiān)測工作，定期對流量計、直管段進行清洗。對流量計內(nèi)壁進行清洗后，如果仍然有著腐蝕痕跡，必須要再一次進行校準，這樣就能夠有效的避免在清洗內(nèi)部腐蝕后造成的內(nèi)徑增加問題。由于流量的大小與內(nèi)徑有著直接的關(guān)系，內(nèi)徑越大，流量越大，因此所測流量會小于實際流量，這就會造成流量計的檢測誤差偏負，此時需要進行再次檢測。

當(dāng)前，廠家都會針對超聲波流量計配置專業(yè)的測量軟件，這樣便于在實際檢測過程中有效的了解并清除超聲波流量計的具體使用情況，根據(jù)實際的參數(shù)精準判斷流量計的狀態(tài)，并分析可能存在的問題。例如，當(dāng)流量計在應(yīng)用中可能會導(dǎo)致內(nèi)壁出現(xiàn)雜質(zhì)的堆積，這時就會造成軟件中的聲道聲道接收率和增益等參數(shù)發(fā)生變化，此時就能夠依據(jù)實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)對其做出相應(yīng)的分析。

表1 超聲波流量計維護校準記錄

（三）確保壓力、溫度測量準確性

在應(yīng)用超聲波流量計時，應(yīng)重視實驗現(xiàn)場的壓力、溫度值。一般需要對壓力、溫度進行及時檢查，以此確保壓力、溫度變送器的示值誤差與準確度等級的要求相符合。當(dāng)出現(xiàn)不符合標準要求時，應(yīng)及時做好校準或者更換。再者，為了降低溫度變化對零位造成的影響，可以在壓力變送器上遮蓋一層篷布。同時，還應(yīng)做好溫度變送器的保養(yǎng)，定期添加導(dǎo)熱油，還需要重視保護管套的維護工作，定期清潔、清洗。此外，要想提高計量的準確性，必須要重視測量范圍，應(yīng)確保測量范圍不低于全量程的10%，這樣才能有效提高計量檢測的準確性。

四、結(jié)語

  綜上，隨著超聲波流量計的大范圍應(yīng)用，對其測量準確度的影響因素也多種多樣，因此在其應(yīng)用中，相關(guān)檢定人員應(yīng)針對不同的影響因素，采取有效的控制措施，以此來保障超聲波流量計測量的準確性。

文章來源：  《產(chǎn)品可靠性報告》   http://xwlcp.cn/w/kj/32519.html