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關鍵詞：超聲波流量計 氣體超聲波 計量誤差
超聲波流量計在我國氣體計量領域中的應用，始于20世紀末，隨著天然氣工業的不斷發展，已經有越來越多的超聲波流量計應用在天然氣的計量工作中。超聲波流量計在進行氣體測量時，能夠滿足高壓、大流量的氣體計量要求，并且具有較高的測量精確性。由于氣體介質本身的特殊性以及計量現場環境等多種因素的影響，在氣體計量中仍然會受到各種因素的影響，使得計量結果的準確性產生一定的誤差。因此，對于超聲波流量計氣體計量誤差進行分析是十分必要的。
一、超聲波流量計氣體測量
超聲波流量計進行氣體測量的過程，就是通過對超聲波沿著氣流順向和逆向傳播的生速差、壓力和溫度等因素的測量，對氣體的流速和標準狀態下的流量進行測量的過程。常見的氣體超聲波流量計結構如圖1所示。
二、超聲波流量計氣體計量誤差的因素
1.信號因素
利用超聲波流量計進行氣體計量時，其主要的參數就是氣體的傳播時間，通過傳播時間的獲得和計量，才能實現對不同超聲波信號的有效處理。因此也可以說，信號的質量是影響超聲波流量計氣體計量準確性的主要因素。如果超聲波的信號質量不高，則對氣體傳播時間的測量和流量的確定都無法保證其準確性。
2.流場因素
超聲波流量計計量過程中，由于管道彎曲所引起的氣體二次流動也會對超聲波計量的準確性產生影響。當氣體流動在彎曲的管道中，二次流動會由于彎管內部和外部的曲率不同而形成不同方向的流動，加之離心力的作用，就會在管道的截面位置形成一個力場，推動管內氣體的流動。
3.噪聲因素
在超聲波流量計氣體計量系統中，閥門、整流器等設備都會產生定的噪聲，而且在計量現場不斷變化的溫度和壓力條件下，也會對噪聲的形成產生一定的影響，而噪聲的產生源，主要有流經管道的氣流、整流器的運轉、調節閥的運轉等等，當噪聲產生的頻率與超聲波流量計的工作頻率范圍一致時，就會對超聲波流量計的正常工作產生影響，因為噪聲會影響超聲波脈沖的探測，進而對測量結果產生影響。另外，有些元件對于噪聲較為敏感，當其受到噪聲影響時，對元件本身也會產生較大的破壞。
4.臟污堆積
應用超聲波流量計進行氣體計量時，氣體中含有的水分和其他雜質就會在流量計的管道系統內和超聲波探頭上形成不同程度的堆積，當臟污堆積到一定程度時，就會對計量的結果產生不同的影響。一方面，可能會導致計量表管徑的縮小，進而導致計量的數據結果偏高；另一方面，超聲波探頭上堆積的臟污，對降低探頭對超聲波測量的敏感性，無法準確的判斷氣體的壓力和流速，在這種情況下就會導致計量的數值偏低。另外，在管壁內側大量堆積臟污，會導致管壁發生腐蝕現象，而超聲波對于管壁內部的堆積物有著不同的敏感程度，這就會影響探頭探測的準確性，進而造成計量結果失真。
三、減小超聲波流量計氣體計量誤差的措施
1.加強信號質量的控制
對氣體進行計量時，超聲波形成的脈沖信號本身就有一定的不穩定性，這與以往的液體超聲波流量計有著較大的不同，氣體在輸送的過程中必須要通過多次的聲壓和降壓過程才能對檢測點進行確定。即使是在同一個輸送區間，氣體的流動也會對超聲波產生不同的影響。因此，在實際的工作中，要盡量降低氣體流動所帶來的壓力波動，當氣體在不同的壓力條件下，要對其密度的變化進行控制，使氣體在傳播的過程中不會由于受到壓力的波動而產生較大的發射和接收聲能，避免由于幅值的變化而對信號產生影響。
2.降低噪聲的影響
一方面，在應用超聲波流量計進行氣體計量時，要對計量管路系統進行科學的設計，對管路系統內部各種阻流件所產生噪聲進行評估，才能在實際的計量過程中進行有針對性的降低噪聲；另一方面，對超聲波流量計和調節閥進行串聯時，需要在專業的人員或者是生產廠家的指導下完成，必須要對調節閥產生的噪聲進行全面評估，才能降低調節閥對流量計計量結果準確性所產生的影響。另外，有些調節閥在壓力大、流速高的情況下所產生的噪聲會超過超聲波頻率范圍，可能會對流量計的正常工作產生影響，所以也需要加以重視。
3.減少污染物的堆積
首先要加強計量氣體質量的監控，使用合理的管段布局，并且定期對管線進行清理。如果在管壁內存在較多的雜質殘留，則會對氣體的密度產生影響，這時就需要對管壁進行清理，清理之后的管壁直徑會增加，所以需要進行重新校準之后才能再次使用。其次，不同的超
聲波流量計生產廠家都有針對超聲波流量計現場計量性能的測試軟件，在實際的計量工作中，要充分重視測試軟件的作用，并且根據測試的結果對計量現場可能存在的問題進行判斷，從而保證計量的有效性。另外，當氣體質量較差時，一般可以采用較大口徑的超聲波流量計進行測量，能降低測量結果的不穩定性。
結束語：
綜上所述，應用超聲波流量計進行氣體測量時，受到不同因素的影響會使測量結果產生誤差，對氣體計量的穩定性和精度都會產生一定影響，因此必須要對這些影響因素進行全面的分析，才有利于通過合理的規避措施減少或者避免誤差的產生，提高氣體計量的精確性。
參考文獻：
[1] 李國政，康蘭昆.氣體超聲波流量計[J].油氣田地面工程，2009（04）
關鍵詞：超聲波；流量計；應用；研究
中圖分類號：U467.4+6文獻標識碼：A 文章編號：
1 超聲波流量計的原理
超聲波流量計的測量原理主要分為兩種類型，一種是利用超聲波在穿過介質的過程中，介質的微粒會將對超聲波產生一定的反射作用，從而產生多普勒效應。這種利用超聲波通過介質后產生的多普勒效應檢測流量的流量計被稱為多普勒流量計或超聲波流量計。測量的另一種方法是利用超聲波在穿過介質后，介質對超聲波傳播速度所產生的影響來測量流量，此類流量計被稱為聲波時差流量計。在多普勒流量計工作的過程中，超聲波發生裝置產生的超聲波被發射到管道當中，管道中的介質可以反射超聲波，通過收集這些粒子的多普勒頻率就可以測出管道內介質的流量。聲波時差流量計是通過分別計量出超聲波在順流方向、逆流方向的傳播時間差來測量出相應的管道內流體的流量。超聲波流量計作用的發揮靠的是流量計硬件和軟件共同完成，其中超聲波流量計在操作的過程中涉及的主要硬件有：超聲波流量計的工作電路、流量計的殼體、傳輸線路、計算機和超聲波發生和傳感器等。
2 超聲波流量計的應用
2.1 液體測量
不同類型的超聲波流量計的基本工作原理雖然大體相同，但是如果從結構參數等方面對其進行細分，還是可以將超聲波流量細分為多種類型。在超聲波流量計的工作過程中，如何選擇信號傳感器的位置，采用何種安裝方式，都會對超聲波流量計的測量精度造成巨大的影響。首先，為了能夠保證超聲波測量管道內的流體是平行流動的，工作人員必須要設置一定長度的直管段。就現階段操作的實際情況來看，超聲波流量計的前方一般都需要設置至少長于十倍管徑的直管段；在超聲波流量計的后方，一般會設有至少長于五倍管徑的直管段。在對超聲波流量計進行安裝的過程中，必須要保證實際安裝的位置符合設計與規范所提出的要求。同時，超聲波流量計的傳感器的安裝方向要與直管的方向形成夾角，并將角度控制在45°的范圍內。另外，在安裝超聲波流量計的過程中，工作人員要盡可能避免將其安裝在管道的接口處以及存在焊接的地方。
2.2 燃氣測量
目前，國內燃氣公司的用戶基本可分為工業、商業、民用、公福用戶四種類型，這些用戶在城市的分布較為散亂，需求也各有不同，總體來看，其特征主要為：中小流量、低壓、管理薄弱、安裝條件惡劣，所以燃氣公司對于操作、維修與管理有著較高的要求。超聲波流量計在燃氣流量測量工作中的優勢表現在以下幾個方面：
（1）精確度與重復性
精確度屬于外加特性，重復性則由設備的原理與制造工藝所決定，相對于其它類型的流量計而言，超聲波流量計無論在重復性還是由此計算出的精確度方面，都占據著更多的優勢，其中，在燃氣系統的超聲波流量計中廣泛采用的“傳播時間倒數”法是保障測量精度的重要因素，它能夠將精度控制在±1%R～±2%R的水平。
（2）壓力損失與量程比
壓力損失是衡量設備能量消耗水平的技術經濟指標，用以反映介質因裝置而損失的機械能，超聲波流量計并不包含任何的阻礙介質運動的部件，所以壓力損失極低；量程比則是測量的最大、最小范圍的比值，其值越大，工藝條件改變對設備使用所造成的影響就越低，與同等口徑的羅茨流量計、渦輪流量計相比，超聲波流量計的量程比要高出300%~600%的水平。
（3）經濟性
經濟性主要包括購置、運行、校驗、維護、備品費等指標，同時，也會受到流量計的可靠性、使用性能、使用壽命等因素的影響。目前，小口徑的超聲波流量計已經開始投入國內市場，相比于傳統的流量計開始具有更高的優勢。同時，超聲波流量計不需要添置其它的附屬設施，運行中的介質壓損幾乎到了可以忽略不計的水平。另外，超聲波流量計并不包含任何可動不見，維護保養簡便，且耐油污性、耐灰塵性能優越，因不需配置過濾器，所以也不需要進行頻繁的清洗。
2.3 日常檢測
為了能夠保證流量計的測量精度，工作人員要定期使用高精度的流量計對待檢查流量計進行對比測量，然后計算被檢測超聲波流量計存在的誤差。整個檢測工作需要在同一時間測量多組數據，在對所獲得的結果進行分析的基礎上，計算出所需的流量修正系數，從而為測量的精確度提供更多的支持和保障。若流量計的安裝已經過去了一段時間，工作人員應根據相關制度的要求對其進行定期復查，檢查投入使用的超聲波流量計是否存在安裝松動等問題，并對其進行必需的清洗，使之能夠長時間處于最佳工作狀態。
3 結語
關鍵詞：超聲波；流量計；輸氣站場；精確度
1.輸氣站場流量測量的現狀分析
1.1流量測量的復雜性
與液體流量計量不同，由于氣體的可壓縮性，壓縮因子的確定較為復雜，導致氣體流量計量存在一定的復雜性；在計量過程中，對流經計量裝置處氣體的流態要求也比較高，在理想情況下，要求氣體流經計量裝置時，氣體流動方向保持與管道平行，氣體沿徑向均勻分布等，不能存在旋流或渦流等異常流態，但在實際中要達到絕對的理想狀態幾乎不可能。由于上述原因，造成輸氣站場流量測量工作復雜，在測量過程中，一方面要求測量結果具有一定的精確度，另一方面，又要求能夠滿足的經濟性的要求。
1.2目前輸氣站場所用流量計的種類和存在的問題
目前，長輸管道工藝站場的天然氣計量裝置主要有兩種形式，一是超聲波流量計量裝置，其主要由現場超聲波流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段、整流器和流量計算機等組成；二是渦輪計量裝置，主要由現場渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段和流量計算機等組成。
2.輸氣站場超聲波流量計的種類、工作原理及影響精確度的因素
2.1超聲波流量計的種類及工作原理
按照流量計的聲道數劃分，超聲波流量計可分為單聲道流量計和多聲道流量計兩種。為了保證計量精度，目前輸氣站場廣泛采用的是四聲道超聲波流量計。按照超聲波發生和接收過程劃分，超聲波流量計還可分為對射式和反射式兩種。例如，丹尼爾流量計多為對射式流量計，而阿爾斯特流量計一般為反射式流量計。
超聲波流量計工作的基本原理是，超聲波在天然氣中，沿氣體順流方向和逆流方向的傳播速度不同，通過測量兩個方向傳播的時間差，來計算出天然氣在管道中的流速，從而得出天然氣的瞬時流量。
2.2影響超聲波流量計精確度的主要因素
從理論上講，影響超聲波流量計量系統精確度的因素很多，直管段長度，溫壓變送器的安裝位置及精度，流量計本體內加工精度，換能器性能及聲道數等都與計量精度密切相關。
換能器（探頭）性能的好壞和聲道數是影響流量計準確度的重要因素。從理論上講，通過單聲道超聲波的發射和接收，就可計算出氣體流量，但實際天然氣在管道內的流動往往是不均勻分布的，這樣，只有通過多聲道流量計在不同截面的發射和接收，才能消除這種不均勻性，從而提高計量精度。
3.輸氣站場超聲波流量計的應用建議
3.1做好流量計的設備選型工作
輸氣站場環境復雜，在選用超聲波流量計時，應重點關注一下幾個方面。
一是要盡量選用多聲道流量計。目前天然氣輸氣站場用于貿易計量的流量計一般為四聲道超聲流量計，只有聲道數在四個以上時，才能滿足計量所需精度，減少與下游用戶的計量糾紛。
二是在流量計量程選擇上，要兼顧設備投用初期和遠期用氣量；兼顧日峰谷、年峰谷用氣量。由于超聲波流量計的量程比比較寬，在用戶流量范圍波動不是很大的情況下，根據計量管段壓力等級，通過合理的選擇流量計口徑，一般都能做到對上述不同流量值的兼顧。
3.2做好流量計量裝置的現場安裝和初始化配置工作
流量計現場安裝是否符合要求，對流量計量的準確性影響很大。首先，在直管段的安裝上，不能僅限于滿足設備廠商的技術要求，更重要的是要滿足行業的相關標準。設備廠家的技術要求是在理想狀態下提出的，而輸氣站場具有復雜多樣性，各種配套設備的安裝狀況、運行時的不同工況等都可能給準確計量帶來影響。建議超聲波流量計上下游直管段應滿足前30D、后40D，且上游安裝整流器的要求。另外，壓力、溫度取樣點的選擇也很重要，一般壓力的取樣點應選擇在流量計本體上，以便能準確測量流過流量計的天然氣壓力；溫度的取樣點一般選擇在流量計下游直管段5D左右處，這樣即能以減少溫度套管對氣體流態的影響，又能相對準確地反映實際氣體的溫度。
3.3做好流量計的日常維護工作
雖然，超聲流量計的日常維護工作量并不大，但也要重點做好以下幾點工作，一是要定期對探頭進行清理，污損的探頭對超聲波的發射和接收會造成影響，從而影響計量精度；二是要定期對流量計進行聲速核查，通過軟件檢查各探頭的工作情況，使流量計始終處于最佳工作狀態，確保計量準確。
3.4建立流量計遠程維護系統，延長流量計檢定周期，從而減少設備維護工作量
天然氣長輸管道具有距離長、社會依托差、遠離城市的特點，這就給系統維護帶來一定難度。為此，建立一套遠程維護系統是非常必要的。超聲波流量計遠程維護是以局域網和廣域網（或互連網）為基礎的一套遠程維護系統。在該系統中，輸氣站場需將流量計、流量計算機等設備組成局域網，并向上通過交換機、路由器等設備與廣域網（或互聯網）連接，這樣，在遠端就可通過網絡訪問到當地的流量計或流量計算機，對其進行檢查、維護或修改配置等。按照國家相關規定，具備遠程維護能力的流量計，其檢定周期可以適當延長，從原來的兩年一檢延長到六年一檢，這樣就可大大減少設備維護工作量。
4.結束語
綜上所述，文章通過研究，基本明確了超聲波流量計在輸氣站場的應用方法，但鑒于輸氣站場環境的復雜性和多變性，因此以上方法在實際工作中的應用，仍然需要結合輸氣站場本身的計量條件和現狀，予以進一步彌補和完善，以提高超聲波流量計應用的實效性，為輸氣站場提供更為專業的計量技術。
參考文獻
[1]劉軍芳.氣體超聲波流量計診斷功能的實踐應用[J].中國科技博覽，2014，（5）：325.
[2]張建榮，烏云畢力格，郭超.超聲波流量計的原理與校準使用[J].內蒙古科技與經濟，2013，（23）：64-65.
關鍵詞：超聲波流量計 應用 管理
隨著電子技術、數字技術和聲楔材料等技術的發展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術發展很快?；诓煌?，適用于不同場合的各種形式的超聲波流量計已相繼出現，其測量準確的優點，也使其成為化工行業測量流速的首選工具。
1.超聲波流量計的測量原理
超聲流量計是通過檢測流體流動時對超聲束的作用，以測量體積流量的儀表。超聲波流量儀的傳感器是將傳感器直接捆綁在被測管道的外表面，從而實現流量測量的一種安裝方式，解決了其它原理的流量儀在安裝時必須斷管、停產的難題，是超聲波流量儀的基本安裝方式，具有與管徑無關、安裝簡單、無需停產、無壓力損失等特點。超聲波流量計常用的測量方法為傳播速度差法，其基本原理都是測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度之差來反映流體的流速，從而測出流量。它利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點,測量它的順流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值,從而計算流體流動的速度和流量。設流體中聲速為c，流體流動速度為v，把一組換能器P1、P2與管渠軸線安裝成?茲角，換能器的距離為L。從P1到P2順流發射時，聲波傳播時間t1為：t1=L/(c+vcos?茲)從P2到P1逆流發射時，聲波的傳播時間t2為：t2=L/(c+vcos?茲)
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統三部分組成。超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，吸收器吸收到的超聲波信號，經電子線路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。傳感器具有：方便安裝的外縛式、可靠工作的插入式、高可靠高精度的標準管段式、超高精度的標準型?仔管段式。超聲波流量計的重要特點是：流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力喪失；能用于任何液體，特別是具有高黏度、強腐化，非導電性等性能的液體的流量測量。
2.超聲波流量計的現場應用情況
在相距為L的兩處放置兩組超聲波產生器和吸收器（T1，R1）和（T2，R2）。當T1順方向，T2逆方向發射超聲波時，超聲波分辨達到吸收器R1和R2所需要的時間為t1和t2，則t1=L/(c+u)t2=L/(c-u)由于在工業管道中，因此兩者的時間差為t=t2-t1=2Lu/cc由此可知，當聲波在流體中的流傳速度c已知時，只要測出時間差t即可求出流速u，進而可求出流量Q。
3.超聲波流量計的現場管理
3.1是傳播時間法只能用于清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的液體，外夾裝換能器不能用于襯里或結垢太厚的管道。一般均安裝于水平、傾斜或垂直管道，垂直管道最好選擇自下而上流動的場所，以防止測量點出現非滿管流。
3.2是流體運行流速不能過低，過低的流速會使離散體分布不均勻。若測量管水平安裝，氣體會浮升在頂部流動，顆粒會沉淀于底部。最低流速通常為0.1-0.6m／s。
3.3是需定期檢查換能器是否松動，與管道之間的粘合劑是否良好即可，流量傳感器上的傳感器盡可能在與水平直徑成45度的范圍內，在測量液體時換能器聲波表面易受氣體或顆粒影響，測量液體時必須充滿液體，最高溫度為150℃，環境的相對濕度≤90RH。
和傳統的機械、電磁式的測量流量的儀表相對比，超聲波流量計主要具有以下優點：一是作為一種非接觸式的儀表，超聲波流量計能夠在管道外部測量，它完全沒有壓力的損失，也不會流體流動的狀態的改變，對原有的管道不需要進行任何的加工就可以測量。二是超聲波流量計輸出信號和被測的流體的流量為線性的關系。三是測量的結果不會受到被測的流體黏度及電導率等影響，可以用來測量非導電性的液體或者氣體。四是對大口徑、大流量的測量，它的測量成本基本和管徑大小沒有任何關系，能夠實現能耗的節約，而不象其它類型的流量計管徑增大、成本會大幅度地增加。五是它更能適合所處條件較惡劣的被測流體，由于檢測不需要接觸，從而帶來很大便利和好處。它的缺點主要表現在，對于外夾式的超聲波流量計，檢測元件的維修和更換較為方便，不用斷流，也不會影響生產運行，可是，由于其在管道外進行測量，聲道的數量比較少，因此精度比管道嵌入式的低；而對于管道嵌入式的超聲波流量計，一方面維修與更換會較為麻煩，另一方面由于有三、四聲道和更多聲道的產品，其精度會很高。還有，由于超聲波流量計的安裝對前后的直管段要求上有很大的限制，從而產生較高的造價和運輸成本。
2超聲波流量計選型的注意事項
超聲波流量計選型工作較為復雜，關注的內容包括：被測的介質類別、儀表的性能和參數、換能器的類型、功能及適用的范圍、聲道的設置、前后的直管段長度的要求等等。選型應當注意以下幾個方面：一是要了解被測對象的現場情況和物理的特性；二是其信號的處理單元必須適合戶外、爆炸、危險性等類型的場所進行安裝，防爆和防護的等級必須符合現場的要求。二是換能器的前后應有一定長度的直管段，從而確保流體流速的分布，通過要求前面的直管段在10D以上，而后面的直管段就在5D以上，并且其上游30D之內，不可以安裝閥、泵等擾動設備。三是換能器要安裝于傾斜及水平的管道上的時候，不能裝于上部或者底部，避免管道中的氣體或者雜質進到測量的聲道當中。四是換能器安裝必須使超聲波的傳播路徑經過管道的中心。四是要區分被測對象進行選型，氣體用的換能器頻率一般在100至300KHz，而液體用的換能器頻率一般為1至5MHz。
3超聲波流量計在石化行業計量中的應用
3.1用時差法超聲波流量計來測量成品油超聲波流量計可以進行多聲道進行測量；能通過報警功能和智能檢定軟件診斷來監測其運行的狀態；能對各聲道自動增益進行調節；能夠測量出各聲道流速的分布、進行第一聲道聲速的計算，從而校正旋渦流、橫向流及不對稱流；在被測的液體密度和粘度發生變化的時候，能通過聲速的測量來反推油品密度和粘度，從而利用超聲波流量計替替代密度計，解決處理混油段技術。
3.2標準體積管實流標定超聲波流量技術雙向標準體積管屬于標準容積式的機械設備類型，在U型的標準管段的進口和出口裝著檢測開關兩（或四）個，排液球或活塞一個。觸動首個檢測開關，排液球進到標準段；排液球觸動第二個檢測開關，則離開了標準段。超聲波流量計進行測量的原理說明，其脈沖與真實的流速（或流量）會有固定的延時。然而管道中流體的擾動很復雜，會包括多次擾動的渦流及非軸向的速度成分。超聲波流量計沿一或多個采樣的聲道，通過發射器與接收器的正反向的時差，可以檢測、推導、計算出流體的流速。
4結語
（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276800）
【摘要】介紹了超聲波流量計的工作原理、結構、選型原則及安裝要求。
關鍵詞 超聲波流量計；結構；選型；安裝
1超聲波流量計的工作原理
超聲波流量計利用超聲波測量流量有許多種方法，其中典型的方法有時差法、聲循環法、多普勒法。本文主要介紹時差法超聲波流量計的工作原理，超聲波在流體中的傳播速度受到流體流速的影響，在流體順流方向和逆流方向是不一樣的，其傳播時間差和流體的流速成正比。只要測出超聲波在這兩個方向上傳播的時-間差，便可知流體的流速，再乘以管道截面積便可得流體的流量。具體計算公式如下：
超聲波在順流方向傳播時間t1為：
由上可知這時只要測得t1和t2，便可求得流體流速，流體流量。
2超聲波流量計的結構
超聲波流量計主要由換能器和控制器（變送器）兩部分構成。換能器有兩種，一種是發射換能器，另一種是接收換能器。發射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，接收換能器接收到超聲波信號，通過傳輸線送到控制器（變送器）?？刂破鳎ㄗ兯推鳎┑淖饔檬菍⒔邮盏降某暡ㄐ盘柦涬娮泳€路放大并轉換為與被測流體體積流量成正比的電信號，進行顯示和累計計算，還可將信號進行遠傳進入DCS等控制系統。
3超聲波流量計的選型
為確保流量計正常投運，儀表選型至關重要。超聲波流量計根據換能器的安裝方法不同可分為外夾式超聲波流量計、插入式超聲波流量計和標準管段式超聲波流量計。超聲波流量計的選型主要是根據計量要求選擇適合的流量計。
（1）外夾式超聲波流量計，優點：①外夾式超聲波流量計的換能器安裝在管道外面，不與被測流體直接接觸，不存在換能器腐蝕、粘結等問題；②測量時，在管道內部無任何測量部件，沒有壓力損失，不改變流體的流動狀態；③安裝簡單方便，管道不用切斷，不用開孔，安裝時不用停流；④可以便攜使用，便于對有懷疑的其他流量計進行比對。不足：①對管道條件要求較高，應確定管道材質、管道外徑、壁厚、襯里材質和厚度等；②測量精度相對低一些。
（2）插入式超聲波流量計，優點：①安裝時不用停流，使用專用安裝工具在管道上開孔，換能器直接穿插在孔內；②與外夾式超聲波流量計相比，測量精度較高，不受管道銹蝕、結垢等的影響。不足：①換能器直接與被測流體接觸，易被腐蝕、結晶造成儀表測量不準確。
（3）標準管段式超聲波流量計，把換能器固定安裝在按照設計加工好的管段上，并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠準確控制加工精度，同時可以精確測量管段的幾何尺寸，而且兩個換能器之間只有單一被測介質，所以測量準確度較高，但是，不足是安裝麻煩，需要斷流，割開管道安裝，而且對于大口徑管道定做價格較高，因此除非特殊要求一般不建議選用此種超聲波流量計。
綜上，超聲波流量計在選型時必須綜合考慮準確度、安裝條件、現場環境等，選擇適合的流量計。
4超聲波流量計的安裝
（1）測量點的選?。孩贉y量點應盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內均勻直管段，以確保流體所需的流速分布；②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內必須充滿流體，當換能器安裝在傾斜管道上時，不要裝在上部和底部，以免管道內的氣體或雜質進入測量聲道，應盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內；③對于外夾式超聲波流量計，測量點管道內壁不能有過厚結垢層，盡量選擇無結垢的管段且應具有良好的導聲性能；
（2）換能器安裝方式
①V法安裝
適用于管徑較小時，采用V法安裝擴大了聲程長度，增加了順逆向聲波傳播時間；
②Z法安裝
Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道，使用Z法安裝時超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰耗小。
5超聲波流量計的應用
近年來，由于電子技術的進步，超聲波流量計發展很快，且日益完善，越來越顯示出其優越性。各種超聲波流量計已廣泛應用于工業生產、商業計量和水利檢測等方面，例如，在市政行業的原水、自來水、中水、污水的計量中，超聲波流量計具有大量程比，無壓損的特點，在保證測量準確度的同時提高了官網的輸水效率；在工業冷卻循環水的計量中，超聲波流量計實現了在線不斷流帶壓安裝和在線標定。
6結束語
綜上所述，超聲波流量計作為流量測量儀表，有其獨特的優點，在很多領域得到了越來越廣泛的應用，特別是智能化超聲波流量計，采用微處理器和程序控制，且帶通訊接口、功能更強、編程方便，因而具有更強的生命力。但是不論其如何發展，如果設計選型及安裝不當，不僅無法發揮其優越性，還會帶來損失。因此，在實際應用中，超聲波流量計的正確選型及安裝是極為重要的兩個環節，必須引起我們的重視。
參考文獻
［1］高魁明.熱工測量儀表[M].2版.冶金出版社,2006.
【關鍵詞】超聲波流量計;噪聲;抗干擾
1.超聲波流量計概述
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表，目的是解決一些測量困難的問題。超聲波流量計，集計算機和傳感器技術于一身，將聲學的研究成果與現代電子技術結合在一起，可以用于多種液體的測量。
2.噪聲來源
在超聲波流量計測量系統中，構成噪聲源物質的類型很多。如：
（1）流量計安裝環境中可能存在的較大的電場和磁場干擾;
（2）靠近水泵安裝時的水泵帶來的接近于超聲波信號的噪音;
（3）操作人員隨身攜帶的通信系統;
（4）電源中的高次諧波;
（5）電路板上高頻晶體振蕩器所帶來的噪聲干擾。對于從外界來的噪聲干擾源，主要采用降低電路對噪聲的敏感度、減少噪聲拾取、切斷噪聲耦合路徑的辦法解決，而對于來自于系統內部，如電路板上的噪聲源，則采取信號地、數字地分離、多點接地、合理布線的方法解決。
典型的噪聲路徑框圖如圖1所示?？梢钥闯觯粋€噪聲問題的產生必須具備三個要素，首先，必須有噪聲源;其次，必須有對噪聲敏感的接收器;第三，必須有一個將噪聲從源頭傳送到接收器的耦合路徑。因而要解決噪聲問題就必須從這三個方面著手解決。
圖1 噪聲產生的三要素
3.改良措施
3.1 濾波
因為超聲波信號的頻率大致為1Mhz，由運放和電容等器件構成的有源濾波器的帶寬較小，最大在幾百千赫茲，在這個頻率附近不易采用，而若采用專用集成的濾波電路造價又偏高，因此這里采用了簡單易行的由電感和電容組成的LC 濾波器。
如圖2所示，由L和C組成并聯諧振，將諧振頻率設在1.5MHz，由L1、C1 以及 L2、C2組成串聯諧振，整個形成T型網路，實現了帶通濾波。
圖2 濾波電路
除了設計信號處理中的濾波電路外，對所有進出屏蔽盒的導線都實施了濾波措施。在導線穿透屏蔽體的地方，使用了饋通電容，并且在導線和電路端的地之間又連接了一個短引腳的云母電容。
3.2 屏蔽
在本次設計中采用了以鋁為材料的殼體，對處于內部的儀器形成電場和磁場的保護層。眾所周知，理想的屏蔽體應是一個封閉的、連續的導電殼體，沒有開孔和接縫。然而實際使用中卻因為要布線，很難達到真正的屏蔽。通過對屏蔽的不連續性對磁場感應電流影響的分析，這里沒有采用矩形縫隙走線，而采用了在屏蔽盒多個面上開小孔的策略，并且使進出屏蔽體的導線的屏蔽層都360°連接到屏蔽盒上。這樣做的好處是直接改善了系統對于電場和磁場的忍耐能力，增強了性能。
3.3 平衡電路
平衡電路是用于產生相同和相反信號的電路，將這些信號送入兩個導線;電路的平衡特性越好，信號的散射就越小;它的噪聲抑制特性也越好。
平衡電路抵消干擾信號的能力，是建立在信號波形和幅值嚴格對稱，同、反相端電路增益嚴格一致的基礎上的，理論上，理想的平衡放大器對感應噪聲具有無窮大的抑制比，可以將干擾信號完全抵消，但在實際應用中，平衡電路由于增益誤差等原因，抗干擾能力不可能達到理想值，甚至會產生一些新的失真和噪音。
但即使這樣，相對于單端電路只能采用加強屏蔽和進行電源濾波來降低干擾來講，平衡電路仍不失為一種主動式、積極有效的抗干擾措施，在惡劣電磁環境、長距離傳輸時優勢非常明顯。
4.結論
超聲波流量計的設計和使用過程中，各種噪聲對其測量精度有較大影響，本文通過采用濾波、屏蔽、平衡電路等方式對流量計電路進行了改良，產品已經在現場得到使用，取得了明顯的效果。
參考文獻
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