手持外夾超聲波流量計(jì)由流量計(jì)手持主機(jī)、外夾換能器、安裝部件和信號(hào)處理單元（流量計(jì)算機(jī)）組成，換能器將電能轉(zhuǎn)換為聲波，將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示。

    現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境、管道材質(zhì)及內(nèi)襯材料、管道參數(shù)、換能器的安裝與定位、外界因素影響等都對(duì)流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度有一定的影響。

    1 安裝環(huán)境對(duì)手持外夾超聲波流量計(jì)的影響

    1.1 前后直管段

    現(xiàn)場(chǎng)安裝使用時(shí)，經(jīng)常不能找到滿足要求的安裝位置。以DN300鋼管為例，以上游10倍、下游5倍管徑為標(biāo)準(zhǔn)，一臺(tái)外夾式超聲波流量計(jì)在不同位置與一臺(tái)安裝在標(biāo)準(zhǔn)位置的電磁流量計(jì)作比對(duì)，結(jié)果見表1。

表1

    結(jié)果表明：直管段不足導(dǎo)致不同的測(cè)量誤差。當(dāng)上游直管段不夠，如在彎頭、閥門之后裝表時(shí)，一般表現(xiàn)為正誤差，且差值較大。

    手持外夾超聲波流量計(jì)是速度式流量計(jì)，流體穩(wěn)定性越好，測(cè)得的平均流速越接近真實(shí)值，所以前后直管段在可能情況下越長(zhǎng)越好。

    1.2 流體流速

    管道內(nèi)流體的流速是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)證明，一般管道的雷諾數(shù)達(dá)到2320以上時(shí)流體狀態(tài)為紊流，低于2320時(shí)為層流。計(jì)量業(yè)內(nèi)習(xí)慣用0.3m/s作為高低流速的分界點(diǎn)，建議最好在0.3m/s以上流速運(yùn)行，低于此值時(shí)的流量計(jì)準(zhǔn)確度難以保證。

    2 管道參數(shù)對(duì)手持外夾超聲波流量計(jì)的影響

    2.1 參數(shù)設(shè)置

    在固定管道的前提下，改變輸入的管道直徑參數(shù)，測(cè)量結(jié)果如表2。

表2

    管道直徑的輸入誤差與測(cè)量結(jié)果誤差是整比關(guān)系。

    實(shí)際管道壁厚12mm，改變輸入的管道壁厚參數(shù)，測(cè)量結(jié)果如表3。

表3

    管道壁厚的輸入誤差與測(cè)量結(jié)果誤差是整比關(guān)系。

    2.2 管道材質(zhì)及內(nèi)襯

    被測(cè)管道材質(zhì)及內(nèi)襯輸入錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)造成計(jì)算換能器安裝距離有誤，是聲波射入角度產(chǎn)生誤差，降低測(cè)量準(zhǔn)確度，嚴(yán)重影響信號(hào)接收，甚至接收不到。

    實(shí)驗(yàn)表明：管道內(nèi)襯對(duì)測(cè)量的影響主要在于內(nèi)襯改變了管道的實(shí)際直徑。內(nèi)襯的存在，減小了管道截面積，通過流速換算的流量相應(yīng)減小。因此測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮內(nèi)襯厚度。

    管道材質(zhì)及內(nèi)襯對(duì)測(cè)量的影響在于聲波在不同媒介中傳播速度的差異。如果材質(zhì)傳播聲波的速度大于設(shè)定聲速，則測(cè)量結(jié)果偏小，反之偏大。各種管道材質(zhì)的聲速見表4。

表4

    3 換能器的安裝與定位對(duì)手持外夾超聲波流量計(jì)的影響

    按照換能器安裝方式不同，分為Z法、V法。經(jīng)驗(yàn)證明；在不影響信號(hào)接收的情況下。V法測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于Z法。因?yàn)閂法安裝便于換能器定位，因此測(cè)量誤差主要來自流體和管道參數(shù)。Z法安裝的聲波信號(hào)強(qiáng)，但是換能器定為困難。當(dāng)流體分布不均勻，且表前直管段較短時(shí)，可使用多聲道超聲波流量計(jì)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，克服流體不穩(wěn)定帶來的誤差。

    3.1 安裝距離

    超聲波流量計(jì)換能器的安裝誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，一定要按規(guī)定的尺寸安裝。在DN300mm管線上以V法安裝換能器，通過改變換能器安裝間距，測(cè)試其間距偏差與誤差的關(guān)系，見表5。

表5

    由上表可知，換能器的安裝距離偏差對(duì)測(cè)量誤差的影響非常大，所以盡量控制偏差到最小。

    4 外界因素對(duì)手持外夾超聲波流量計(jì)的影響

    要保證超聲波流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度，還需注意以下幾點(diǎn)：

    （1）除去直管段上的保溫層和防腐層，表面打磨干凈。避開有凹陷、凸起的位置。

    （2）換能器的安裝位置要避開管道焊縫。

    （3）管道內(nèi)襯不能管壁有間隙。存在過厚污垢的管道應(yīng)先清污垢。

    （4）超聲波流量計(jì)主機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離高頻、變頻干擾源。信號(hào)電纜盡量使用原配電纜，電纜長(zhǎng)度一般不超過200米，中間不能有接頭。

    （5）選用導(dǎo)聲性能好、粘著力強(qiáng)、耐熱性好的耦合劑。

    （6）對(duì)于不確定是否滿管的管線，換能器的安裝位置應(yīng)位于管道左右兩側(cè)。