便攜式超聲流量計(jì)可從管道外側(cè)方便地測(cè)量流量，具有無壓損，測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)，但流量計(jì)換能器的安裝及參數(shù)設(shè)置直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 本文以ＰＴ８7８ 型便攜式超聲流量計(jì)為例，通過實(shí)流試驗(yàn)開展了探頭安裝位置、管道周長(zhǎng)、管道壁厚對(duì)超聲流量計(jì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度的影響研究，并提出了便攜式超聲流量計(jì)安裝過程中的注意事項(xiàng)，為保證流量測(cè)量的準(zhǔn)確性提供了技術(shù)支持。

0.引言

由于現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，現(xiàn)場(chǎng)水流量計(jì)不方便拆卸進(jìn)行離線檢定的情況越來越多，用便攜式超聲流量計(jì)在線測(cè)試水流量的方法已開始應(yīng)用， 如德國ＦＬＥＸＩＭ、 ＧＥ 等都是生產(chǎn)超聲流量計(jì)的專業(yè)廠家。 便攜式超聲波流量計(jì)具有便于攜帶、 安裝方便、無壓力損失、無可動(dòng)部件、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，獲得了較好的應(yīng)用效果。 但實(shí)際工作中，由于種種原因?qū)е鹿艿辣诤竦葏?shù)測(cè)量值偏離實(shí)際值，影響了流量測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。 本文就時(shí)差式便攜式超聲流量計(jì)開展在線測(cè)試時(shí)壁厚、 周長(zhǎng)、探頭安裝位置對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)分析，為提高便攜式超聲流量計(jì)在線測(cè)試的準(zhǔn)確度奠定了基礎(chǔ)。

１.超聲流量計(jì)工作原理

時(shí)差式超聲流量計(jì)基本原理是：超聲波在流動(dòng)的流體中，順流方向聲波傳播速度會(huì)增大，逆流方向則減小，同一傳播距離有不同的傳播時(shí)間，利用順、逆流超聲波傳播時(shí)間之差與被測(cè)流體流速之間的關(guān)系便可求得流速，從而換算成流量。 其工作示意圖如圖１ 所示。一個(gè)探頭受電脈沖激勵(lì)產(chǎn)生的超聲脈沖，經(jīng)管壁—流體—管壁被第二探頭所接收。 順流、逆流聲波傳播所需時(shí)間分別為：

２.超聲流量計(jì)影響因素試驗(yàn)研究

２.１ 超聲流量計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)條件下試驗(yàn)

利用我站現(xiàn)有的靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（擴(kuò)展不確定度為 0.0３%，k ＝２） 對(duì)試驗(yàn)用便攜式超聲流量計(jì)（ 經(jīng)水大流量計(jì)量站檢定合格） 開展相關(guān)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)管道前后直管段滿足要求，

標(biāo)準(zhǔn)壁厚４.６ｍｍ，標(biāo)準(zhǔn)周長(zhǎng) 50２ｍｍ，兩探頭實(shí)際安裝距離１４7ｍｍ。

在流量分別為 １00，１50，２00，２50，３00ｍ３ ／ｈ 下（液體溫度為 ２２.６℃、壓力 0.１２９ ～0.１９３ＭＰａ、密度

９９7.5８ｋｇ ／ｍ３ ）， 保持流體穩(wěn)定 （穩(wěn)定度不大于0.１5%），通過 ４ ～２0ｍＡ 電流信號(hào)采集 ３0ｓ 內(nèi)超聲流量計(jì)所測(cè)流量累積值，取３ 次試驗(yàn)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表１ 所示。

２.２ 管道壁厚測(cè)量誤差對(duì)準(zhǔn)確度的影響

實(shí)際工作中，由于種種原因，管道壁厚測(cè)量值易偏離正常值。 通過改變超聲流量計(jì)管道壁厚輸入?yún)?shù)（在標(biāo)準(zhǔn)值基礎(chǔ)上 ±１ｍｍ），分別觀察超聲流量計(jì)３0ｓ 所測(cè)累積流量值的變化。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

２、表 ３ 所示。

由表２、表３ 可以看出，壁厚增加１ｍｍ，超聲流量計(jì)所測(cè)流量累積值具有向負(fù)方向偏移的特性，

試驗(yàn)范圍內(nèi)導(dǎo)致的流量測(cè)量誤差***大 為 – ２.６5%；壁厚減小 １ｍｍ 時(shí)，超聲流量計(jì)所測(cè)流量

累積值具有向正方向偏移的特性，試驗(yàn)范圍內(nèi)導(dǎo)致的流量測(cè)量誤差***大為 ２.１９%。 在實(shí)際測(cè)量中，壁厚導(dǎo)致的測(cè)量誤差不可忽視，要確保壁厚參數(shù)的正確測(cè)量和輸入。

２.３ 探頭安裝位置誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

開展在線測(cè)試時(shí)，兩個(gè)探頭的安裝距離依據(jù)所測(cè)壁厚、外徑（ 或周長(zhǎng)） 大小由超聲流量計(jì)計(jì)算得出，兩個(gè)探頭之間的距離有嚴(yán)格的要求，由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員安裝距離的誤讀等原因，導(dǎo)致探頭安裝距

離偏離正常值，影響了流量測(cè)量準(zhǔn)確度。 人為將探頭安裝距離變化 ±5ｍｍ， 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 ４、 表 5所示。

可見， 探頭之間的安裝距離增大 5 ｍｍ 時(shí)，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差具有向正方向偏移特性，

且試驗(yàn)范圍內(nèi)***大誤差為 ２.４４ %； 安裝距離減小 5 ｍｍ 時(shí)，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差同樣向正向偏移， 但 偏 移 量 控 制 在 0.5 % 以 內(nèi)， 且 無 規(guī) 律變化。

２.４ 管道周長(zhǎng)導(dǎo)致的流量測(cè)量誤差

管道周長(zhǎng)測(cè)量誤差對(duì)便攜式超聲流量計(jì)流量測(cè)量的影響，用實(shí)際管道周長(zhǎng) L ＝50２ｍｍ ±２ｍｍ 開展試驗(yàn)研究，觀察超聲流量計(jì) ３0ｓ 所測(cè)流量累積值的變化。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表６、表 7 所示。

由表６、表 7 可知，無論管道周長(zhǎng)誤差增大或減小，超聲流量計(jì)測(cè)量結(jié)果的誤差均具有向正方向偏移的特性，偏移量***大可達(dá)３.８5%。

３.小結(jié)

從便攜式超聲流量計(jì)的特點(diǎn)及參數(shù)對(duì)其測(cè)量結(jié)果影響的分析中可知，管道壁厚誤差、探頭安裝位置及管道周長(zhǎng)測(cè)量誤差都會(huì)對(duì)便攜式超聲流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，對(duì)測(cè)量結(jié)果的誤差***大可達(dá)３.８5%（試驗(yàn)范圍內(nèi)）。 因此，在利用便攜式超聲流量計(jì)開展在線校準(zhǔn)、測(cè)試時(shí)需通過實(shí)測(cè)及嚴(yán)格的安裝來控制。

由于試驗(yàn)室條件限制，便攜式超聲流量計(jì)還有其他影響因素尚待進(jìn)一步探討，如超聲流量計(jì)的交叉干擾、電磁干擾、流體溫度變化等。