超声波流量测量中流速计算方法的对比.pdf

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1、2013年1月北京航空航天大学学报January2013第39卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol．39No.1超声波流量测量中流速计算方法的对比于洋宗光华丁凤林(北京航空航天大学机器人研究所，北京100191)(北京控制工程研究所，北京100190)摘要:超声波流量计(UFM，UltrasonicFlowMeter)通过测量管路中顺流和逆流方向的超声波传播时间变化计算流速，因此超声波传播时间的准确测量对流量计的精度影响至关重要．对超声波流量计的测量方法进行研究，从环境温度的变化、时间测量的准确性

2、、不确定度的计算3个方面，对比超声波传播时间差法和频率差法对流量测量精度的影响．通过超声波流量测量实验，验证了在流量计未校准的情况下，与频率差法相比，时间差法的测量精度更高，且其校准系数曲线的线性度更好，校准后可在全流量范围内获得更高的测量精度．关键词:超声波流量计;流量测量;时间差法;频率差法中图分类号:TH814文献标识码:A文章编号:1001-5965(2013)01-0037-05ComparisonofflowratecalculationmethodforultrasonicflowmeasurementYuYangZongGuanghua(RoboticsInstit

3、ute，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191)DingFenglin(BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190)Abstract:Ultrasonicflowmeter(UFM)calculatestheflowrate，bymeasuringthedifferenceofultra-soundtransittimebetweentheupstreamdirectionanddownstreamdirection．Forthepurposeo

4、faccurateflowmeasurement，transittimedifferencemethodandfrequencydifferencemethodwerecomparedfromthreeas-pects:changeofenvironmenttemperature，accuracyoftimemeasurement，anduncertaintycalculation．Ultra-sonicflowmeasurementexperimentshows，whentheflowmeterisnotcalibrated，comparedwithfrequencydiffer

5、encemethod，transittimedifferencemethodcanachievebetteraccuracy．Thecalibratedfactorforthetransittimedifferencemethodismorelinear，sobetteraccuracyisachievedforfullflowrangemeasurement．Keywords:ultrasonicflowmeter;flowmeasurement;timedifferencemethod;frequencydifferencemethod超声波流量计因其非接触和高精度的特点，此可

6、以通过测量穿过流体的超声波信号来计算流成为目前应用最广泛的流量计量仪器之一．美国体的流速．据此，所采用的测量方法主要有传播时［2－5］2005年的数据表明，超声波流量计的年销售额已间差法、频率差法、相关法、多普勒效应法等．超过30亿美元，占所有类型流量计总销售额的其中传播时间差法和频率差法只需要获知超声波［1］10%以上．近年来随着电子技术的飞速发展，的传播时间(或频率)，电路实现和测量计算相对超声波流量计的测量精度得到了很大提高，目前容易，故在超声波流量计中使用较为广泛．本文在已经应用到了化工、水利、石油、天然气、医疗等各研制超声波流量计的基础上，针对传播时间差和个领域．超声波流

7、量计的原理是超声波在流体中频率差这2种实现方法，做了详细的对比研究，并传播时，其传播速度会受流体流速影响而变化，因通过实验分析对比了2种方法的实际效果．收稿日期:2011-10-21;网络出版时间:2012-03-2010:38网络出版地址:www．cnki．net/kcms/detail/11．2625．V．20120320．1038．015．html作者简介:于洋(1983－)，男，辽宁锦州人，博士生，yuyangbh@gmail．com．38北京航空航天大学学报