精度是测量仪表的重要指标,在时差法超声波流量计流量测量中,误差来源主要来自以下几方面:
⑴ 加工精度及温度变化对机械尺寸的影响。声路角 、管道直径D、声程L等机械参数的加工精度、温度稳定性对流量的测量有直接的影响。在测量过程中,它们会随着温度的变化而变化。这种误差可以通过精密加工,合理选材以及合理的结构设计使影响减到最小。
⑵ 温度变化对流速的影响。
超声波的传播速度随流体的温度的升高而升高,因而会给测量带来误差。流体温度变化对精度的影响可以采用温度补偿方法通过测量流体的温度和温度补偿数学模型的计算实现自动补偿。
⑶ 电气特性上的误差。
器件工作不稳定、计数电路精度低会给流量测量带来误差。为了减小该误差,我们选用100MHz、高精度、高稳定性的石英晶体振荡器作为时钟基准信号,选用大规模高速可编程逻辑器件(CPLD)来实现复杂的逻辑控制和高精度计时功能,以达到系统的稳定性和可靠性。
⑷ 回波波形变化和幅值变化带来误差
该变化会使超声波流量计二值化电路的计时比较点发生变化,造成波形误差。这种误差用硬件方法很难克服,必须借助于软件方法引入智能分析算法加以解决。
提高超声波流量计精度是很多超声波流量计生产厂家一直在研究的问题,因为在一些流量计量现场中,对流量精度要求比较高,对于这类特殊情况,在使用超声波流量计进行计量时也会对时差测量精度要求很高。在提高超声波流量计精度时,除必要滤波以外,我们还可以采取以下几种方法提高精度,但精度的提高必然带来程序运行时间的增加,这两者需要综合考虑,以达到最优的算法。
一、相干平均法
在换能器工作频率范围之外的噪声可以通过带通滤波去除。在工作频率范围内,噪声可用数字相干平均的方法进行处理。由于噪声是随机成份,而信号是固定不变的,多次数字平均可使噪声消除,从而提高信噪比,但是当流速变化很快时,却可能起到适得其反的效果,而实时性也是需要考虑的因素。所以要根据实际情况进行折中,一般数字平均次数最多不会超过32次。
二、插值法
通过相关处理得到的时差分辨率是由采样率决定的,采样率的提高意味着成本的增加、存储器容量增加、处理时间变长等。可采用插值技术得到高精度时差测量值,插值对象分为对原始数据插值和对相关函数插值。对原始数据插值一般采用线性插值来提高时间分辨率,对相关函数插值一般采用抛物线插值,经过插值后可较容易得出峰值时间,提高了超声波流量计测量精度减少了重复性。
三、多重相关算法(MLC)
MLC算法原理为:对接收信号分别进行自相关和互相关处理,然后将自相关和互相关结果再进行一次相关,最终获得时差。此次相关后相关函数的峰值,比第 一次互相关函数峰值要大得多,削弱了噪声的影响,提高了信噪比。
在实际使用中,大量的流量往往远远低于仪器的上限。随着负荷的变化,小流量往往低于外观的下限。机器在工作区无法正常工作。为了处理这个问题,一般减少测量点的直径,改善测量点的流动,使用直径小的仪器方便仪器的测量,减速器和整流外观之间有长度大于15d的直管,加工装置不方便。
弧形变径整流器具有多种整流功能,可添加流速和更改流速分布。结构尺寸小,仅为工艺管道内径的三分之一。与超声波流量计集成,不仅不需要再增加一个直管段,还减少了对工艺管道直管段的要求,设备非常方便。
使用方便,电池电源当地的超声波流量计可以用微功率高科技和锂离子电池连续运行一年以上,节省了电缆和外观的布置和设备成本,可以表示瞬间流量、累计流量、流量、etc。
温度补偿一体化大连海峰超声波流量计也有温度传感器,可以直接测量整个蒸汽的温度,计算压力,然后表示整个蒸汽的质量流量。温度和压力补偿综合温度和压力传感器用于气体流量测量,可以直接测量气体介质的温度和压力,然后表示气体的标准体积流量。