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超声流量计的声道分析 |
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| 发布日期：2020-12-17 点击：1342次 |
超声波流量计根据声道布置形式可以分为单声道超声超声超声流量计。单声道超声流量计在测量管道上只安装一对超声波换能器，多声道超声流量计则在测量管道上安装多对超声波换能器，包含多个独立的超声波传播路径。多声道超声流量计对于流场的适应能力更强，可以提高流量计的测量精度；然而单声道超声流量计在小管径场合应用更为广泛，而且通过反射镜的应用单声道超声流量计的声道布置形式越来越复杂，测量精度也随之提高。根据声道的传播方式，常用的单声道超声流量计主要有Z型流量计、U型流量计、V型流量计、N型流量计和三角型流量计，不同传播类型的单声道超声流量计声道示意图如图4-1所示，其中红色虚线表示声波传播路径。
多声道超声流量计采用数值积分的方法提高流量修正系数的精度，可以解决单声道超声流量计测量不确定度误差大的问题。多声道超声流量计通常采用Gauss积分方法计算式(2-7)中各声道位置r/R和相应的权重系数wi。在相同采样点数、节数自由的情况下，Gauss型数值积分方法相对于辛普森公式和梯形公式等插值型积分方法计算精度更高。对于圆形测量管道的超声流量计中声道位置和相应权重系数的计算一般采用Gauss-Jacobi积分方法。按照Gauss-Jacobi积分方法的零点确定各声道高度，按积分方法中的权重系数计算声道权重系数。
实际中各声道上速度分布与理想的代数多项式表示的流速分布差异很大，特别是无法体现管壁处流速为零的特性，导致流量的积分结果偏高，影响超声波流量计的测量精度。为了使计算结果更加接近于圆形管道内液体充分发展的真实值，提出了采用最佳圆截面算法（OWICS）计算声道位置ri/R和权重系数wi的方法，最佳圆截面算法其实是基于正交多项式的Gauss积分方法。Gauss-Jacobi和OWICS积分方法计算各声道位置和权重系数如表4-1所示
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