多声路超声流量计积分方法及其准确度分析.pdf

第31卷 第6期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．31Nn6 2010年 6月 ChineseJournalofScientificInstrument Jun．2010 多声路超声流量计积分方法及其准确度分析 胡鹤鸣，王 池，孟 涛 (中国计量科学研究院 北京 100013) 摘 要：超声流量计属于速度式流量计，多声路超声流量计需要进行复杂运算才能得到流量，其采用的数学模型对测量准确度 有着非常重要的意义。分析了超声流量计的流量积算原理，介绍了2种Gauss型的声路布置方案 ，推算了各 自的声路高度与权 重系数。Gauss型积分方案之所以存在截断误差，是由于实际声路速度无法为相应阶数的代数多项式所精确表达。Gauss型积 分方案的平均流速并非简单的面积加权平均值 ，而是提高了中间部分声路的权重系数，其积分准确度明显优于面积加权平均， 且声路数越多，积分准确度越高。 关键词：超声流量计；数学模型；高斯积分；截断误差 中图分类号：TK313 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：470．2010 Integrationmethodofmulti-chordultrasonicflowmeteranditsaccuracyanalysis HuHeming，WangChi，MengTao (NationalInstituteofMetrology，Bering100013，China) Abstract：Ultrasonicflowmeterisavelocity—typeflowmeter．Themathematicmodelitadoptsisveryimportanttoits measurementaccuracy．Integration theory ofthe flowmeterisintroduced in thispaper；two sensorarrangement schemesareanalyzedandthepairingsensorpositionsandtheirweightcoefficientsarecalculated．Thecauseofthe integrationerroristhattheactualdistributionofthemeasuredvelocitycannotbeexpressedbyalgebraicpolynomials withcorrespondingorder．Gaussintegrationschemedoesnotjustsimplyuseareaweightingaverageastheaverage flowrate，butincreasestheweightsofthemiddleacousticlines．Itsintegrationaccuracyisobviouslybetterthanthe areaweightingmethod；andthemorethenumberofacousticlinesis，thebettertheaccuracyis． Keywords：ultrasonicflowmeter；mathematicmodel；Gaussintegration；truncationerror 成为大口径水流量测量的最佳技术选择 。 1 引 言 超声流量计属于速度式流量计，通过测量超声波在 流体中顺流和逆流传播的时间差来计算声路线上的平均 随着能源和水资源的全球性匮乏，一批关系国计 民 流速，并通过测量多条声路速度来加权平均计算待测截 生的大型水利工程和引水调水工程在我国迅速发展，如 面上的平均流速。超声流量计需要进行复杂运算才能得 三峡水利枢纽、南水北调工程等。这些工程项 目中经常 到最终的平均流速和流量，其采用的数学模型准确度对