气体流量计在线检定系统的设计与应用

吕运朋，井乐乐，边可可，禹金标

(郑州大学物理工程学院，河南郑州　450001)

0　引言

随着天然气的日益普及，各种燃气流量计的在线检定问题有待解决。近几年来，超声波流量计在管道流量测量方面得到了广泛的应用，特别是大口径管道的测量。目前流量计的检定大多采用离线周期送检，在实验室利用标准装置进行检定校准，这种方法需要把连续工作的流量计拆卸掉而用直管段替代，这样不仅造成流量计量不准确，给企业带来损失，且容易引起贸易纠纷。因此设计一套对气体流量计进行现场检定的标准装置解决上述问题，具有重大的现实意义。

1　时差法超声波流量计测量原理

超声波流量计主要由超声换能器、信号处理单元以及显示部分组成。超声波流量计按其工作原理主要可分为时差式、相差式、频差式、多普勒超声波流量计等。时差法测量超声波原理[1]是通过发射超声波换能器以与气体流动方向成锐角发射超声波信号，由接收超声波换能器接收超声波信号，通过测量超声波在管道气体中的顺流和逆流的传播时间差计算气体的流速，进一步推导出气体的流量。超声波流量计尤其适用于大管径或者不易接触等特殊场合，是非接触测量的一种。时差法超声波流量计测量原理如图1所示。

图1　时差法测量原理

超声波在气体中的传播速度由气体传播速度v在超声波传播方向的分量v和静态下超声波传播速度c合成，超声波顺流和逆流的传播速度td和tu分别为：