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超聲流量計的聲道分析 |
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| 發(fā)布日期：2020-12-17 點擊：1512次 |
超聲波流量計根據(jù)聲道布置形式可以分為單聲道超聲超聲超聲流量計。單聲道超聲流量計在測量管道上只安裝一對超聲波換能器，多聲道超聲流量計則在測量管道上安裝多對超聲波換能器，包含多個獨立的超聲波傳播路徑。多聲道超聲流量計對于流場的適應(yīng)能力更強，可以提高流量計的測量精度；然而單聲道超聲流量計在小管徑場合應(yīng)用更為廣泛，而且通過反射鏡的應(yīng)用單聲道超聲流量計的聲道布置形式越來越復(fù)雜，測量精度也隨之提高。根據(jù)聲道的傳播方式，常用的單聲道超聲流量計主要有Z型流量計、U型流量計、V型流量計、N型流量計和三角型流量計，不同傳播類型的單聲道超聲流量計聲道示意圖如圖4-1所示，其中紅色虛線表示聲波傳播路徑。
多聲道超聲流量計采用數(shù)值積分的方法提高流量修正系數(shù)的精度，可以解決單聲道超聲流量計測量不確定度誤差大的問題。多聲道超聲流量計通常采用Gauss積分方法計算式(2-7)中各聲道位置r/R和相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)wi。在相同采樣點數(shù)、節(jié)數(shù)自由的情況下，Gauss型數(shù)值積分方法相對于辛普森公式和梯形公式等插值型積分方法計算精度更高。對于圓形測量管道的超聲流量計中聲道位置和相應(yīng)權(quán)重系數(shù)的計算一般采用Gauss-Jacobi積分方法。按照Gauss-Jacobi積分方法的零點確定各聲道高度，按積分方法中的權(quán)重系數(shù)計算聲道權(quán)重系數(shù)。
實際中各聲道上速度分布與理想的代數(shù)多項式表示的流速分布差異很大，特別是無法體現(xiàn)管壁處流速為零的特性，導(dǎo)致流量的積分結(jié)果偏高，影響超聲波流量計的測量精度。為了使計算結(jié)果更加接近于圓形管道內(nèi)液體充分發(fā)展的真實值，提出了采用最佳圓截面算法（OWICS）計算聲道位置ri/R和權(quán)重系數(shù)wi的方法，最佳圓截面算法其實是基于正交多項式的Gauss積分方法。Gauss-Jacobi和OWICS積分方法計算各聲道位置和權(quán)重系數(shù)如表4-1所示
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