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技術(shù)文章

超聲波流量計(jì)的誤差來源分析
1 .系統(tǒng)誤差
      拿量程為150 m3/d的超聲波流量計(jì)距離,標(biāo)稱誤差是1.5%,也就是說,一支儀器的測(cè)量誤差在-2.25～2.25 m3/d 之間,如果儀器在檢定時(shí)的結(jié)果超過這個(gè)范圍,就應(yīng)該重新標(biāo)定該儀器。而對(duì)于一支合格的儀器, 根據(jù)誤差的正態(tài)分布理論,它的精度在0.5%～1 .0 %區(qū)間的概率是*高的,所以,理論上儀器的測(cè)量誤差范圍為±0 .75～±1 .5m3/d 之間。超聲波的工作原理是時(shí)差法(相位差法), 時(shí)間差(相位差)越小,流量計(jì)的流量也越小,流量計(jì)的時(shí)間差是μs 級(jí)的,越小的流量測(cè)量的誤差也就越大,所以儀器的誤差下限應(yīng)該是比±0.75 m3/d略高的。
      另外,計(jì)量間水表也存在誤差,水表誤差和流量計(jì)誤差累積,也會(huì)使測(cè)試水量的誤差加大。
2 .介質(zhì)的影響
      超聲流量計(jì)是在室內(nèi)的流量標(biāo)定系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱流標(biāo))中標(biāo)定和檢定的, 流標(biāo)采用的介質(zhì)是清水, 而在實(shí)際中, 流量計(jì)的工作介質(zhì)并非純凈的清水,某些被測(cè)水質(zhì)中含有大量的油污、鐵屑、氣泡等雜質(zhì), 這些雜質(zhì)的存在會(huì)對(duì)超聲波的傳播發(fā)生散射, 影響超聲波的直線傳播, 由于標(biāo)定時(shí)和工作時(shí)的工作介質(zhì)的差別, 從而會(huì)影響到儀器的測(cè)量精度。而且, 聲信號(hào)可能由于碎片的多路反射而失真。如果接收機(jī)不能保證識(shí)別每一個(gè)輸入脈沖的同一點(diǎn), 對(duì)流量計(jì)精度將產(chǎn)生*嚴(yán)重的影響。
3 .內(nèi)徑的影響
      內(nèi)徑測(cè)量誤差在流量中表現(xiàn)出來, 因?yàn)閮?nèi)徑是圓管積分中的一項(xiàng), 0 .1 %的內(nèi)徑測(cè)量誤差將產(chǎn)生0 .2 %的流量誤差。為了*大限度減小這一誤差, 應(yīng)用高精度的測(cè)量?jī)x器在若干位置測(cè)量其內(nèi)徑,然后將其平均以補(bǔ)償油管的不圓度。標(biāo)定時(shí), 儀器所在的模擬井筒的內(nèi)壁是光滑的, 可以看做它的內(nèi)徑是不變的。在實(shí)際測(cè)試時(shí), 由于管道內(nèi)壁會(huì)附著一些雜物, 或者由于腐蝕使管道內(nèi)徑發(fā)生變化, 從而影響儀器的測(cè)量誤差。
4.聲路長(zhǎng)
      聲路長(zhǎng)的測(cè)量誤差將在流速中表現(xiàn)出來, 因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)是成正比的。如用鋼卷尺、測(cè)徑儀或毫米尺測(cè)量每一聲路上兩傳感器間的距離, 這一誤差通?？杀３衷? .1 %以下。
5.聲路角
      聲路角的測(cè)量誤差將在流速中表現(xiàn)出來, 因?yàn)榱魉倥c聲路角的余弦成反比。1°的聲路角測(cè)量誤差可產(chǎn)生1 .7 %的流速誤差, 為了將這一誤差減小到*低限度, 應(yīng)使用高精度的角度測(cè)量?jī)x器, 使聲路角的測(cè)量誤差可以很小。