单声道超声水表测量特性分段校正方法的研究-宁波水表股份有限公司.PDF

单声道超声水表测量特性分段校正方法的研究 1、2 2 1 姚灵 王让定 左富强 （1.宁波大学 信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211；2.宁波水表股份有限公司，浙江 宁波 315032 ） 摘要 当管道内流体处于不同雷诺数测量条件时，超声水表的线平均流速v 与面平均流速v 之 l s 间存在着显著的非线性。本文在分析研究基础上提出了一种分段流量测量特性校正新方法， 使校正精度和效率均有明显提高。校正方法是：根据管道内被测流体介质流动分布状态不同， 在其临界处设立校正分界点。层流时，采用常系数校正；湍流与过渡流时，分别采用拟合直 线方程校正。经实验验证，该方法是可行的。 关键词 超声水表 传播时间差法 测量特性校正方法 中图分类号：TH814.92 文献标识码：A 文章编号： 随着水流量传感与信号处理技术的快速发展以及供排水领域对水流量测量需求的提升， 等同采用国际标准的水表产品标准GB/T778.1 ～3—2007 已将水表产品门类从传统机械水表拓 展至适用于电或电子原理以及机械原理带电子装置的各类水表。超声水表是电子水表的一种 主要形式，近年来在产品性能不断完善基础上已逐步投入市场应用。 水表的主要特点是流量测量范围宽，使用环境恶劣，对电子水表而言还须电池供电等。 因此，超声水表除了应有很强的环境适应能力和采用微功耗设计外，还必须保证在极宽的流 量测量范围内 （如R 250 ～500 ）使其测量准确度符合标准要求。超声水表由于存在声道线平 均流速 v 与管道面平均流速v 之间的非线性关系，使仪器 自身具有的线性测量特性与在实流 l s 条件下的测量特性之间随着被测管流雷诺数变化 （即管内流速分布变化 ）而出现很大差异， 导致超声水表实际使用时的测量特性出现显著的非线性。分析研究并采取行之有效的特性校 正策略，是超声水表实现高准确度、宽测量范围、高效率校正所必须的前提。 传播时间差法是超声水表目前采用的主流测量方法，其线平均流速的测量表达式为  t  D vl M   ; M t t 2sin cos （1 ）  12 21  式中 t —超声波正向传播时间；t —超声波逆向传播时间；Δt —超声波正、逆向传播时间 1-2 2-1 差； v —流体轴向线平均流速; D —超声水表测量管内径； φ —超声波传播方向与流体 l 轴线间的夹角；M —常数，仅与测量管的加工、装配精度有关。 1 1 测量特性分析 通常情况下，封闭管道采用面平均流速作为水表流量测量特性校准与测量误差评判依据。 由于超声水表测量得到的线平均流速v 与管内实际分布的面平均流速v 在不同雷诺数Re 条件 l s 下的关系