基于自适应阈值的超声波气体流量计设计

马勤勇

(中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039)

0 引言

超声波流量计具有测量精度高、测量范围宽、无压力损失等优点,可用于液体、气体的流量测量[1-2]。近年来,超声波气体流量计发展迅速,在天然气计量中得到了广泛的应用[3-4]。

超声波气体流量计的精度主要取决于渡越时间的测量精度。然而对于不同于超声波液体流量计而言,由于超声波在气体介质中传播衰减大,且易受气载噪声的干扰,使超声波接收信噪比低,渡越时间的测量变得复杂。常用的渡越时间检测方法主要有互相关法、阈值法、多普勒法等。由于多普勒法依赖反射介质,主要应用于液体流量测量,因此互相关法和阈值法是超声波气体流量计中应用更广泛的技术。

互相关法根据参考信号和被测信号的整体相似性来确定间隔时间。高岩峰等阐述了互相关法在低压气体测量中有较好的应用[5]。王铭学等提出了通过回波法获得参考波形,并根据第二次反射的回波与直接接收波形进行相关运算,在流量试验中取得了较好的测量结果[6]。然而,该方法多次反射后的回波幅值很弱,在大口径管道中几乎全被噪声淹没,难以正常测量。周洪亮等提出了平均参考波形法,通过对顺逆流两组接收波形进行平均获得参考波形。试验验证了该方法的精度[7]。但是,该参考波形是在静态无风环境中获得的,环境温度、压力、介质密度等因素的变化都可引起接收波形的局部形状发生缓变,因此该参考波形需要经常更新,在实际应用中难以实施。……