介质温度变化对超声波热量表流量测量准确度的影响-论文.pdf

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1、《自动化与仪器仪表}2014年第3期(总第173期)介质温度变化对超声波热量表流量测量准确度的影响半王波，王彦，张贤雨(重庆川仪自动化股份有限公司重庆，401121)摘要：超声波热量表的流量测量单元采用时差法测量原理，在介质温度基本不变的情况下，可以通过将时间差值与实际流量标定系数相乘的方法来计算相对应的流量值。然而当被测介质的温度发生变化时，介质中的声速随之发生变化，流量测量单元所得到的时间差值也会发生变化，理所当然，流量测量单位的体积流量测量值与实际流量值之间也会产生偏差，随着介质温度变化加剧，测量偏差也会加大，直接影响流量测量准确度。关键词：流量测量单元静态

2、时间差；反射片保持架；换能器；标定实验Abstract：Ultrasonicheatmeterflowmeasurementunitadop~thetheoryoftimediferencemethod，themediumtemperatureisalmostthesame，Callpassthetimediferencevalueandtheactualflowcalibrationcoeficientmultiplicationmethodtocalculatethecorrespondingflowvalue．However,whenthetemperatu

3、rechangeofmeasuredmedium，mediumvelocitychanges，theflowmea—surementunitoftimediferencevaluewillalsochange，ofcourse，theflowmeasurementunitofvolumeflowbetweenmeasuredval—ueandtheactualflowdeviation，alsocallproduceasthemediumtemperaturechange，deviationmeasurementisincreased，directlyafectt

4、heaccuracyofflowmeasurement．Keywords：Theflowmeasurementunitstatictimediference；Reflectorplatecage；Transducer；Calibrationexperiments中图分类号：TH814文献标识码：B文章编号：1001-9227(2014)03-0049-020引言2理论分析介质温度变化对测量准确度的影响温度对超声波热量表的影响主要有两个方面：这里以u型DN20热量表为例进行计算，所涉及参数如下(1)介质温度的变化会引起超声波换能器一些关键技术参表所示。数的变化，影响

5、正常测量，当介质温度高达超声波换能器用压DN20声程(m)J温度l(30)声速(r)(C1)温度2(60oC)声速(m／s)(C2】电陶瓷的安全使用温度(1／2居里温度)时，可能会引起超声0．072l1509．171550．99波换能器物理性损坏uI(这方面不在本文讨论范围内)；设标准流量检验装置恒定流量为2m／h；对应流速v=(2)介质温度变化引起声速变化，进而影响仪表测量准确1．768m／s；K为仪表标定系数。度。关于这个问题，下面将对进行深入探讨。2．1理论计算温度变化引起测量准确度偏差1液体中的声速第1温度点(30℃)计算如下：声波的传播只是扰动形式和能量

6、的传递，声波在弹性介质顺流时间中的传播速度，简称声速，其符号为c，单位为米每秒，即m／s。声T1=0．072／(1509．17—1．768)=47．7643~10一s：速的量值与介质的性能和形状有关。液体没有剪切弹性，所以逆流时间液体中只能传播纵波。在线性声学条件下，液体中的声速公式T2=0．072／(1509．17+1．768)=47．6525x10一S为：c：瓜时间差式中：为液体的绝热压缩系数。△T=47．7643x10～-47．6525x10=111．8x10s=l11．8ns由于液体的压强与密度间的关系比较复杂，理论上分析声第2温度点(6OcC)速与温度的

7、关系较难。通常根据试验测定得出一些经验公式。顺流时间T1，．0．072／(1550．99—1．768)=46．4749x10一s图1为纯水中声速与温度的关系试验曲线。可以看出曲线为指顺流时间T2，_=0．072／(1550．99+1．768)=46．3691X10一s数分布曲线，在74％附近有极大值。在0~73％范围，声速随时间差温度单调上升I。△T=46，4749x10一s-46．3691X10=105．8x10～ST105．8ns温度变化引起的测量准确度偏差【(105．8—111．8)×K】／(111．8×K)=一0．0537=-5．37％可以看出在相同流量(

8、2m~／h