大口径超声流量计时间参数校准

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20121688工程硕士学位论文大口径超声流量计时间参数校准学位申请人：曹鹏指导教师：李金海教授王池研究员学位类别：工程硕士学科专业：仪器仪表工程授予单位：河北大学答辩日期：二○一四年六月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.:NO:20121688ADissertationfortheDegreeofM.EngineeringThecalibrationoftimeparameterofultrasonicflowmeterswithlargediameterCandidate：CaopengProfLijinh

2、aiSupervisor：ProfWangchiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentandMeterEngineeringUniversity：HebeiUniversityDateofOralExamination：June,2014摘要摘要大口径超声流量计以其测量范围广、安装方便、测量准确度高等特点广泛应用于水利、电力、石油、化工等工业领域的流量测量。然而，大口径超声流量计作为贸易结算的主要测量仪表，其目前的测量精度偏低，对于长期的流量检测使用，会带来较大的经济损失，因此有必要进行流量

3、测量影响因子不确定度的准确评估，以便提高大口径超声流量计的测量精度。本论文通过充分的理论计算和查阅大量的相关文献资料，从非实流校准的研究思路出发，对影响大口径时差法超声流量计的时间参数方面进行了深入的研究，并参与设计了一套校准超声传播时间和两套校准时间差的实验方案，主要工作及创新有：1.深入研究了时差法超声流量计的测量原理，对超声在液体中传播的特性及各项流量测量影响因素进行了理论的分析，本文重点研究了超声传播时间和顺逆流时间差对超声流量计的影响特性。在超声传播时间的研究方面，分析得到流量计时系统将积分算法、软硬件及电缆等产生的延时作为超声传播时间的一部分进行计算，并推导出了计时系

4、统延时相对误差与声速测量相对误差的相反数近似相等的关系；在时间差研究方面，流体流速或流量与顺逆流时间差成正比关系，从流量的计算公式层面来讲，会消除系统延时带来的不确定度影响，而引入了声速的测量不确定度问题。2.针对超声传播时间和时间差两个时间参数设计了三套非实流校准方案，分别为校准超声传播时间的系统延时校准装置实验方案、模拟顺逆流时间差的数字延时器装置实验方案和同轴线缆延时仪装置实验方案。本文完成了系统延时校准装置和数字延时器装置两项方案的实验方案设计、实验和数据分析任务，而同轴线缆延时仪装置实验方案完成了装置的实验设计任务和理论分析任务，分别讨论了几套装置的可行性及实验检定方案

5、的适用性的问题。3.在校准流量计超声传播时间方面，系统延时校准装置虽然存在工作量较大，实验的周期较长等缺点，但获得了有效的超声流量计时系统延时情况，合理修正后的超声测量时间的准确度明显提高；在时间差校准方面，数字延时器可同步校准每一对换能器的顺逆流传播的时间差，操作较为方便，但由于生产厂家对流量计积分算法和超声采集的技术保护，该设备的通用性较差；同轴线缆延时仪为基于物理线缆延时模拟顺逆流时间I摘要差的装置，直接将该装置接入超声流量计与换能器之间的外接线缆上实现时间差的模拟校准，由理论方法分析得到，该装置可以降低流量计生产厂家技术的开放程度，从而满足市场上主流大口径超声流量计的校准

6、使用要求。4.讨论了三套实验方案的校准方法在时间参数校准过程中的优势和劣势，并对相应的实验数据进行了不确定度分析，为时间参数的非实流校准提供了方案选择。关键词超声传播时间时间差非实流校准超声流量计流量计量IIAbstractAbstractUltrasonicFlowmeterswithLargeDiameterhasbeenwidelyusedinflowmeasurementofwaterconservancy,electricpower,petroleum,chemistryandotherindustrialfields.Ithasmanyadvantages,sucha

7、swidemeasuringrange,convenientinstallation,highmeasurementaccuracy.However,Itwillcausetheeconomiclossesbadlywithitslowcurrentmeasurementaccuracyinlongtime.Itisnecessarytoevaluateaccuratelymeasurementuncertaintyofinfluencefactorstoprovidetheme