氣體超聲波流量計測量原理
氣體超聲波流量計具有很好的可靠性、穩定性等優(yōu)勢在天然氣輸送等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應用和普及。但是由于受到諸多因素的影響及干擾，氣體超聲波流量計測量精度存在很多不確定性，難以發(fā)揮其積極作用。下面我們將從氣體超聲波流量計測量原理，分析降低其精度的各類(lèi)因素有哪些，并提出相應的解決方法。
一、氣體超聲波流量計的測量原理
目前較為常見(jiàn)的超聲波流量計系統能夠在計算機技術(shù)的支持下，直接輸出標準條件下體積量。而氣體超聲波流量計將天然氣作為基礎，通過(guò)壓力變送器、在線(xiàn)色譜分析儀等設備完成計量工作。相比較傳統設備而言，這種計量模式不僅能夠提高工作效率，還能夠為科學(xué)決策提供依據，該設備將成為使用領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的必然選擇。在具體應用中，超聲波流量計信號處理單元通過(guò)對筒體中的氣體流速等要素進(jìn)行測量，然后利用在線(xiàn)色譜分析儀等設備計算獲得體積流量，最后上傳至站控系統當中。
二、降低氣體超聲波流量計量精度的關(guān)鍵因素
（1）信號方面
超聲波理想媒介中傳播，不會(huì )出現聲波減弱現象，相反，在非理想媒介中傳播過(guò)程中，聲波會(huì )隨之距離的增加而呈現遞減的趨勢，形成將聲波轉換為熱耗散的過(guò)程。在研究中能夠發(fā)現引起媒介對聲波吸收的因素較多，主要由粘滯吸收與熱傳導兩部分構成。聲波的具體計算公式如下：α＝αx+α1+αR
公式中α 為聲音衰減系數。如某流量計系統中采取的200kHz地超聲波發(fā)生器，信號經(jīng)過(guò)放大和濾波環(huán)節后，當探頭距離在30cm之內，理論曲線(xiàn)與實(shí)際曲線(xiàn)相重合；當距離超過(guò)30cm 之外，實(shí)際信號曲線(xiàn)斜率比理論斜率小，出現這種情況的原因在于噪聲的產(chǎn)生。
超聲波流量計工作是超聲波在不同介質(zhì)與流向中速度差異進(jìn)行的計量。超聲波在通道中傳播時(shí)間是設備進(jìn)行流量計算的主要因素。在設備運行過(guò)程中，超聲信號對于計量產(chǎn)生的影響具體表現如下：調壓閥與節流裝置產(chǎn)生的噪聲為寬頻噪聲，高頻部分隨著(zhù)節流裝置前后壓差和流量增加而增加，進(jìn)而影響超聲信號傳輸，最終降低計量準確性。由此可見(jiàn)，對于計量精度而言，應盡量控制噪聲的產(chǎn)生。
（2）硬件方面
時(shí)差法超聲波流量計的計量精度主要是超聲波順逆流的時(shí)間計時(shí)精度，計算公式如下：
V=（t2-t1）Lt1-1t2-1arccosθ
試驗表明，當傳感器之間的安裝距離相對誤差在5%之內時(shí)，流量相對誤差在10%，也就是說(shuō)前者越大，后者也將隨之增加。而管道內徑相對誤差為-3.3%時(shí)，流量誤差為-5%。同時(shí)，超聲波流量計換能器、信號處理等配件的安裝質(zhì)量也將影響設備運行。如某計量站流量安裝運行后，受到第二聲道探頭接線(xiàn)松動(dòng)引起的聲道聲速變小，導致設備計量精度大打折扣。
受到換能器信號線(xiàn)的影響，計量結果偏低，使得計量系統無(wú)法準確進(jìn)行計量。就超聲波流量計特性而言，流速沿著(zhù)軸線(xiàn)均勻分布的流態(tài)能夠改善計量不準確情況，所以在流量計上下游位置進(jìn)行調整，能夠避免由于硬件安裝造成的計量精度不高問(wèn)題。
（3）流場(chǎng)方面
流場(chǎng)作為重要影響因素，雖然當流體流速較小時(shí)，其沿著(zhù)直線(xiàn)傳播，但是這種差別仍然不容忽視。在特定條件下，設備偏移距離與探頭半徑相當，收到的信號幅值將會(huì )被削弱，進(jìn)而影響到計量精度。此外，在流量計運行過(guò)程中，壓力、溫度測量都是由現場(chǎng)遠傳儀表完成測量目標，該數值直接參與到流量計算當中。就公式來(lái)看，獲取的壓力和溫度對于流量計計量結果具有直接影響。壓力與流量之間呈正相關(guān)，而溫度與流量呈現負相關(guān)。受到工作環(huán)境等外界因素的變化，得到的測量結果也會(huì )發(fā)生偏差。綜上所述，氣體超聲波流量計計量精度影響因素不僅限于某一方面，要想提高其計量精度，需要從多個(gè)方面入手。