影響氣體超聲波流量計測量精度的因素有哪些
氣體超聲波流量計具有很好的可靠性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢在天然氣輸送等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)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*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因素有哪些，并提出相應(yīng)的解決方法。
一、氣體超聲波流量計的測量原理
目前較為常見的超聲波流量計系統(tǒng)能夠在計算機(jī)技術(shù)的支持下，直接輸出標(biāo)準(zhǔn)條件下體積量。而氣體超聲波流量計將天然氣作為基礎(chǔ)，通過壓力變送器、在線色譜分析儀等設(shè)備完成計量工作。相比較傳統(tǒng)設(shè)備而言，這種計量模式不僅能夠提高工作效率，還能夠?yàn)榭茖W(xué)決策提供依據(jù)，該設(shè)備將成為使用領(lǐng)域未來發(fā)展的必然選擇。在具體應(yīng)用中，超聲波流量計信號處理單元通過對筒體中的氣體流速等要素進(jìn)行測量，然后利用在線色譜分析儀等設(shè)備計算獲得體積流量，*后上傳至站控系統(tǒng)當(dāng)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，不會出現(xiàn)聲波減弱現(xiàn)象，相反，在非理想媒介中傳播過程中，聲波會隨之距離的增加而呈現(xiàn)遞減的趨勢，形成將聲波轉(zhuǎn)換為熱耗散的過程。在研究中能夠發(fā)現(xiàn)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(dǎo)兩部分構(gòu)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(shù)。如某流量計系統(tǒng)中采取的200kHz地超聲波發(fā)生器，信號經(jīng)過放大和濾波環(huán)節(jié)后，當(dāng)探頭距離在30cm之內(nèi)，理論曲線與實(shí)際曲線相重合；當(dāng)距離超過30cm 之外，實(shí)際信號曲線斜率比理論斜率小，出現(xiàn)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間是設(shè)備進(jìn)行流量計算的主要因素。在設(shè)備運(yùn)行過程中，超聲信號對于計量產(chǎn)生的影響具體表現(xiàn)如下：調(diào)壓閥與節(jié)流裝置產(chǎn)生的噪聲為寬頻噪聲，高頻部分隨著節(jié)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，*終降低計量準(zhǔn)確性。由此可見，對于計量精度而言，應(yīng)盡量控制噪聲的產(chǎn)生。
（2）硬件方面
時差法超聲波流量計的計量精度主要是超聲波順逆流的時間計時精度，計算公式如下：
V=（t2-t1）Lt1-1t2-1arccosθ
試驗(yàn)表明，當(dāng)傳感器之間的安裝距離相對誤差在5%之內(nèi)時，流量相對誤差在10%，也就是說前者越大，后者也將隨之增加。而管道內(nèi)徑相對誤差為-3.3%時，流量誤差為-5%。同時，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(shè)備運(yùn)行。如某計量站流量安裝運(yùn)行后，受到*二聲道探頭接線松動引起的聲道聲速變小，導(dǎo)致設(shè)備計量精度大打折扣。
受到換能器信號線的影響，計量結(jié)果偏低，使得計量系統(tǒng)無法準(zhǔn)確進(jìn)行計量。就超聲波流量計特性而言，流速沿著軸線均勻分布的流態(tài)能夠改善計量不準(zhǔn)確情況，所以在流量計上下游位置進(jìn)行調(diào)整，能夠避免由于硬件安裝造成的計量精度不高問題。
（3）流場方面
流場作為重要影響因素，雖然當(dāng)流體流速較小時，其沿著直線傳播，但是這種差別仍然不容忽視。在特定條件下，設(shè)備偏移距離與探頭半徑相當(dāng)，收到的信號幅值將會被削弱，進(jìn)而影響到計量精度。此外，在流量計運(yùn)行過程中，壓力、溫度測量都是由現(xiàn)場遠(yuǎn)傳儀表完成測量目標(biāo)，該數(shù)值直接參與到流量計算當(dāng)中。就公式來看，獲取的壓力和溫度對于流量計計量結(jié)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(xiàn)負(fù)相關(guān)。受到工作環(huán)境等外界因素的變化，得到的測量結(jié)果也會發(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**于某一方面，要想提高其計量精度，需要從多個方面入手。
三、提高超聲波流量計測量精度有效措施
（1）重視對設(shè)備的監(jiān)測
氣體超聲波計量在設(shè)計之初都設(shè)置了自診斷系統(tǒng)，能夠利用計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和判斷，幫助工作人員了解和掌握設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況。因此在具體運(yùn)行過程中，可以對設(shè)備進(jìn)行定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際測得聲速與計算聲速超過0.2%，應(yīng)采取相應(yīng)措施，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，以避免計量精度低帶來的不便。另外，還可以觀察效率因子，如果出現(xiàn)突變或者高頻率大幅度正負(fù)跳變時，證明流量計運(yùn)行已經(jīng)存在明顯不穩(wěn)定的情況，且設(shè)備在運(yùn)行過程中，其電壓增益值數(shù)字趨于穩(wěn)定化，且增加幅度不明顯，一旦數(shù)值出現(xiàn)突增情況，表示信號接收強(qiáng)度開始減弱，需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以獲得較為準(zhǔn)確的計量精度。
（2）避免噪聲的產(chǎn)生
上文提到噪聲對于流量計計量精度具有直接影響。因此應(yīng)盡量確保計量前后閥門全開，促使下游調(diào)節(jié)閥對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于氣體超聲波流量計上游閥門節(jié)流時，能夠產(chǎn)生人耳聽到和聽不到的聲音，一旦這種聲波的頻率與設(shè)備工作頻率產(chǎn)生共振時，將會降低信噪比，影響到計量準(zhǔn)確性。而通過閥門全開，能夠有效避免這一問題的出現(xiàn)，顯著提高計量準(zhǔn)確性。
（3）確保被測介質(zhì)流速均勻性
對于流場問題，應(yīng)盡量保持被測介質(zhì)流速、流量等穩(wěn)定性，并符合流量計運(yùn)行要求。如果壓力偏低，流體交易發(fā)生流動及轉(zhuǎn)換，在流經(jīng)流量計時，超聲換能器穿越不同流態(tài)介質(zhì)將會產(chǎn)生誤差，因此保證流場穩(wěn)定是提高流量計計量精度的前提。同時還應(yīng)注重對設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)，確保設(shè)備始終保持在良好狀態(tài)下運(yùn)行，避免外界因素對流量計計量精度產(chǎn)生的消*影響。