影響超聲波流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的相關(guān)分析

對(duì)于超聲波流量計(jì)，其主要有諸多優(yōu)點(diǎn)，如測(cè)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(shì)使其在管道流量測(cè)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(shí)接收器就會(huì)接收到信號(hào)，然后經(jīng)過電子線路將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，之后通過計(jì)算儀轉(zhuǎn)化為流量信號(hào)。

一、超聲波流量計(jì)工作原理

（一）噪聲法超聲波流量計(jì)

其在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主要是根據(jù)噪聲信號(hào)和流體流速來確定。在完全封閉的管道中，一般會(huì)存在漩渦、奈流等現(xiàn)象，且存在剪切力，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生與流速相關(guān)的噪聲，這時(shí)便可以對(duì)噪聲進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，即可得到流速。該類型的流量計(jì)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)格便宜、安裝便捷，十分適用于便捷式檢測(cè)工作。但是，該類型的流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)不高，在小管徑、流速低的流場(chǎng)中，無法有效應(yīng)用。

（二）相關(guān)法超聲波流量計(jì)

該方法的原理為:如果管道內(nèi)存在流體，就會(huì)存在擾動(dòng)，這時(shí)也會(huì)出現(xiàn)具有統(tǒng)一性的流動(dòng)信號(hào)，此時(shí)可以按照相互關(guān)聯(lián)的特性從而計(jì)算出流速。在檢測(cè)時(shí)應(yīng)用該方法，對(duì)于管道口徑、超聲波速率并沒有嚴(yán)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(jì)

對(duì)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(huì)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(huì)導(dǎo)致頻率降低，反之則會(huì)導(dǎo)致頻率增加。該類型的流量計(jì)一般在檢測(cè)時(shí)不會(huì)直接接觸，同時(shí)也不會(huì)改變流場(chǎng)與壓力。但是，該類型的流量計(jì)在實(shí)際檢測(cè)中，必須要確保流場(chǎng)中存在一定量的雜質(zhì)，如果為純凈流體，則無法檢測(cè)。

（四）時(shí)差法超聲波流量計(jì)

  超聲波在傳播過程中，當(dāng)介質(zhì)是流體時(shí)，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(huì)有時(shí)差，此時(shí)可以根據(jù)時(shí)差得到流體的流速。根據(jù)時(shí)差存在的差異性一般分為3種，分別是時(shí)差、相差、頻差。

二、超聲波流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)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(shí)存在彎頭、閥門等器件，都會(huì)形成噪音，因此，在設(shè)計(jì)安裝過程中必須要關(guān)注噪聲的影響。但在實(shí)際工作過程中，流量、溫度、壓力等參數(shù)因素也都會(huì)出現(xiàn)變化，與此同時(shí)，壓縮機(jī)在工作中也會(huì)制造噪音，這些因素都會(huì)對(duì)超聲波流量計(jì)的實(shí)際檢測(cè)工作帶來不利影響。再者，一些降壓元件也會(huì)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(jì)的頻率幾乎一致，因此這就會(huì)給流量計(jì)的檢測(cè)帶來一定的影響。

（二）雜質(zhì)影響

在鍋爐循環(huán)水的檢測(cè)中，會(huì)存在一定的雜質(zhì)，這時(shí)就會(huì)在管道表面堆積，甚至?xí)氯筋^，從而對(duì)其檢測(cè)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(huì)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(shí)驗(yàn)表明，在進(jìn)行流量計(jì)檢測(cè)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(cè)試鍋爐循環(huán)水時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)程的技術(shù)要求，對(duì)固體燃料鍋爐測(cè)試有著嚴(yán)格的時(shí)間要求，不低于8小時(shí)。在應(yīng)用超聲波流量計(jì)開始檢測(cè)前，需設(shè)置密度值，這便會(huì)造成與實(shí)際的密度值有著一定的測(cè)量誤差。因此，在進(jìn)行鍋爐測(cè)試時(shí)，需要做好相應(yīng)的措施，如對(duì)管道與儲(chǔ)水罐做好保溫，降低水溫差帶來的隨機(jī)誤差。

三、 提高超聲波流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的方法

（一）降低噪聲

在實(shí)際應(yīng)用超聲波流量計(jì)開展檢測(cè)工作時(shí)，若想減小噪聲對(duì)其測(cè)量結(jié)果的影響，必須要重視管路的設(shè)計(jì)，對(duì)各元件在工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲做出準(zhǔn)確的評(píng)估，對(duì)于一些特殊的管路，應(yīng)及時(shí)向生產(chǎn)商了解。再者，在安裝調(diào)壓閥時(shí)，應(yīng)將其與流量計(jì)串聯(lián)，在向廠家咨詢后對(duì)其產(chǎn)生的噪聲做出評(píng)估。據(jù)自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)分析，如果將流量計(jì)安裝在調(diào)節(jié)閥的下游，此時(shí)要想提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性，則需確保上游直管的長(zhǎng)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(huì)對(duì)流量計(jì)的正常檢測(cè)工作帶來影響，所以在安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)，為了提高測(cè)量的準(zhǔn)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(shí)，就會(huì)出現(xiàn)多種噪聲，其頻率可能會(huì)與超聲波相同，這都會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)在檢測(cè)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(huì)向上游傳播，所以在安裝流量計(jì)時(shí)，應(yīng)多方面分析噪聲對(duì)流量計(jì)性能所產(chǎn)生的影響。故此，要想實(shí)現(xiàn)降噪，一般會(huì)優(yōu)化噪聲的傳播通道，在調(diào)節(jié)閥與流量計(jì)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(cè)工作，定期對(duì)流量計(jì)、直管段進(jìn)行清洗。對(duì)流量計(jì)內(nèi)壁進(jìn)行清洗后，如果仍然有著腐蝕痕跡，必須要再一次進(jìn)行校準(zhǔn)，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(cè)流量會(huì)小于實(shí)際流量，這就會(huì)造成流量計(jì)的檢測(cè)誤差偏負(fù)，此時(shí)需要進(jìn)行再次檢測(cè)。

當(dāng)前，廠家都會(huì)針對(duì)超聲波流量計(jì)配置專業(yè)的測(cè)量軟件，這樣便于在實(shí)際檢測(cè)過程中有效的了解并清除超聲波流量計(jì)的具體使用情況，根據(jù)實(shí)際的參數(shù)精準(zhǔn)判斷流量計(jì)的狀態(tài)，并分析可能存在的問題。例如，當(dāng)流量計(jì)在應(yīng)用中可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)壁出現(xiàn)雜質(zhì)的堆積，這時(shí)就會(huì)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(shí)就能夠依據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其做出相應(yīng)的分析。

表1 超聲波流量計(jì)維護(hù)校準(zhǔn)記錄

（三）確保壓力、溫度測(cè)量準(zhǔn)確性

在應(yīng)用超聲波流量計(jì)時(shí)，應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的壓力、溫度值。一般需要對(duì)壓力、溫度進(jìn)行及時(shí)檢查，以此確保壓力、溫度變送器的示值誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)的要求相符合。當(dāng)出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)做好校準(zhǔn)或者更換。再者，為了降低溫度變化對(duì)零位造成的影響，可以在壓力變送器上遮蓋一層篷布。同時(shí)，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(hù)管套的維護(hù)工作，定期清潔、清洗。此外，要想提高計(jì)量的準(zhǔn)確性，必須要重視測(cè)量范圍，應(yīng)確保測(cè)量范圍不低于全量程的10%，這樣才能有效提高計(jì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)語

  綜上，隨著超聲波流量計(jì)的大范圍應(yīng)用，對(duì)其測(cè)量準(zhǔn)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(duì)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(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

文章來源：  《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》   http://12-baidu.cn/w/kj/32519.html