气体超声波流量计间断性不计量的原因及解决办法

摘 要：基于工业自动化领域来看，温度、压力及流量都可以说是重要检测参数，而流量计更是在石油化工、冶金及天然气输送方面得到广泛应用，随着社会经济的不断发展，无论是工业生产方面还是商业贸易方面对流量计量提出严格要求，以往传统流量计量在经过长时间改进完善背景下，计量存在误差已逐渐缩小，但气体超声波流量计间断性不计量问题却仍然存在，因而这就需要及时采取相应解决措施将其有效解决。本文主要对气体超声波流量计间断性不计量的原因及对策展开深入研究分析。

关键词：气体超声波；流量计；间断性不计量；原因；解决对策

所谓超声波流量计主要是指通过流体流动来对超声波脉冲和超声波束进行信号调制，进而基于检测信号的变化情况来获取体积流量的一种计量仪器，按照测量原理来划分，又可将其具体划分为波束偏移法、噪声法及传播速度法等类型，其中以传播速度法应用最为普遍。然而由于受到技术因素带来的影响，导致超声波流量计应用在天然气工业上的时期较晚，直至20世纪九十年代后期才取得突出性成就，受到整个流量计行业的广泛重视。

1 气体超声波流量计间断性不计量的原因分析

1.1 信号原因

传播时间作为气体超声波流量计展开流量计算的主要参数内容，需要引起充分关注与重视，而流量计所获得的流动信息往往也是通过超声波信号来进行获取，因而对于超声波流量计来说，其主要任务就是合理处理好每一超声信号，充分保证测量传播时间和信号质量能够符合标准状态，一旦超声波信号存在问题，那么测量数据和传播时间也会具有不稳定性特点，这就需要气体超声波信号能夠满足信号处理算法和接收器的规范要求[1]。

在气体介质检测期间，通常超声波信号的脉冲波形很难始终保持稳定状态，在气体超声波流量计中，最普遍的方法就是一旦在超声波电压信号超出门限电压范围内，便要立刻基于零位交点来进行检测点的明确，这与气体输送存在明显差别，需要经历多次升压和降压过程，即便是在同一输送区域范围内，也可能会带来各种压力波动，进而致使流量计出现间断性不计量现象，无法保证计量结果的准确性。由此可以了解到，一旦声信号出现损伤情况，相应声波测量速度也会受到阻碍，进而大大降低传播时间测量准确性。

1.2 流场原因

通常速度式流量计应用的首要条件便是能够通过气体准确了解管道流动平均速度，而目前理想状态下的速度式流量计是在截面上存在无限多点基础上对于流体流速展开合理测量，进而实现整个测量范围内横截面积的求和，得出平均流速，但如果是在非理想状态下对于流量计的测量结果将产生巨大影响。同时超声波基于有限个数背景下进行横截面积信息的获取，会因受到信息不完整的影响致使测量结果与实际情况存在较大误差，因而这就需要相关研究人员在对超声波流量计进行设计应用时，能重点强调实际流场存在的重要意义，进而保证流动在到达超声波入口时能够充分流动，突破以往气体超声波流量计存在的局限性[2]。

2 气体超声波流量计间断性不计量的有效解决对策

2.1 有限差分法

在应用气体超声波流量计展开流动计算时，有限差分法可以说是一项重要手段，由于流动控制方程大多都是由函数变量组合而成，因而有限差分法就可以先将求解区域范围离散化，利用一组离散点数值来对其他离散数值连续分布求解，继而再用离散值的代数表达式来求出近似值，这样一来原来方程就能变成一组代数方程，进而能够有效防止气体超声波流量计间断性不计量现象的出现，大大提升流量计测量准确性。

2.2 有限体积法

所谓有限体积法主要是指将即将测量区域范围划分成若干不规则形状或是控制体，进而通过计算方法来得出每一个控制体输入和输出的流量数值，再对每一个控制体分别展开流量平衡计算，顺利取得各控制体测量计算的平均流速和压力。基于此我们可以了解到，有限体积法是原始方程所有控制体有效回归的首要前提条件，具有重要物理学意义。从显性角度来看，其流量计测量计算只需要应用到时段开始末期的数值；而从隐形角度来看，因受到控制体截面输送通量的影响，导致彼此相邻两个控制体的大小、方向均相同，因而对于整个测量范围来说，所有存在于边界的通量都能相互抵消，这就需要一个或多个控制体存在区域及整个测量计算区域都应严格遵守物流守恒定律，防止气体超声波流量计出现较大误差现象[3]。

3 结束语

总而言之，气体超声波作为天然气能源兴起推广之后逐渐产生的一种新型化流量计仪表，与以往传统涡轮流量计相比较来说，无论是内部结构还是测量准确性都存在明显优势，然而基于目前于对气体超声波流量计计量原理不稳定情况的了解分析来看，仍然存在着一定间断性不计量情况，如超声波传播长度存在误差、信号出现失真导致信息数据不够准确及平均流速测量存在一定误差及压力调节装置所带来的气载噪声影响等，进而不但会影响到最终测量结果的准确性，还会对超声波流量计的发展起到阻碍作用。在这种情况下，相关工作人员就需要及时采取合理有效的解决方法，制定完善解决方案，从而充分保证气体超声波计量的准确性。

参考文献：

[1]柏思忠.一种λ型互相关时差法超声波流量检测方法[J].自动化仪表，2016（2）：82-85.

[2]张胜峰.矿用管道式超声波气体流量计设计[J].仪表技术与传感器，2017（3）：54-57.

[3]吴志敏，苏满红，钟江生等.多通道超声波气体流量计的研制[J].仪表技术与传感器，2014（6）：30-32，36.