超声波流量计换算方法

1概述

        固定外夹式超声波流量计具有准确、稳定、操作简便，只需将传感器按规定方式夹在管道上就可以测量，无需破管道，而且测量精度比较准确，广泛应用气田集输、净化等领域。通过掌握其工作原理，使用和安装方法对高含硫天然气的计量非常重要。

2超声波计量工作原理

2.1基本原理

        超声波流量计是基于流体流动过程中对其内部声波信号产生影响，并通过检查声波信号的变化来获取流量信息。当被测介质处于不同的流速状态时，超声波脉冲在其内部的传播速度相对固定的坐标系统（如仪表壳体）是不同的，传播速度的变化量和介质的运动速度有关。现有的超声波计量方法可以分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、相关法以及噪声法等类型。

        其中，传播速度差法采用了超声波脉冲顺流和逆流传播时速度之差来反映流体的流速，实现测量流速的目的，被广泛应用于油气集输、净化等领域。该测量方法常用的现场安装方法如图1所示，包括V法、X法以及Z法。

        气体的超声流量测量存在传播衰减大、信号不稳定、信噪比低、声透射率不稳定、声学噪声干扰等影响，流量计计量精度、稳定性、重复性等指标不确定性增大，四川某气田现场采用Z法（直射法）的安装方式，降低超声波信号的衰减程度，提高计量准确性。

2.2超声波流量计流量计换算方法

         超声波流量计的测量原理可分为速度差法，射束位移法和多普勒效应法等。不同的测流方法也用不同的流量计算公式，下面就带大家一起来了解一下速度差法超声波流量计流量计算公式 ，探讨超声波流量计计算方法是什么。 

图左为超声波在顺逆流中的传播情况，F为发射换能器J为接收换能器；

右为超声波在管壁间的传播。

        假设静止流体中的声速为c，流体速度w，流体静止时超声轨迹与管道轴线之间的夹角为θ，管道直径为d，则：

(1) 顺流传播时间为：     

(2)逆流传播时间为:

公式中是超声波在管壁内和电脉冲信号在电路中传输所产生的的滞后时间。

(3)时间差：

因为c远远大于v，因此：

(4) 流量公式：

当然，这其中也存在两个小问题，一是声速c受介质温度、密度等变化的影响，且声速的温度系数并非常数。因此，当声速变化时，由此产生的流量测量的相对误差将等于声速相对误差的两倍；二是时间差如果要保证1%的准确度，则要求测量时间△t达到0.01µ/ s的准确度，所以对电子线路的要求很高，并且限制了测量流速的下限。

参考：

浅谈超声波流量计换算方法 (threetek.cn)

超声波流量计工作原理及减小计量误差方法 (qq.com)