超聲波流量計的聲道分析
超聲波流量計依據(jù)聲通道的排列可分為單聲道超聲波流量計。單聲道超聲波流量計的量測管段上只組裝一對超聲波換能器，而多聲道超聲波流量計的量測管段上組裝多對超聲波換能器，包括多條獨立的超聲波傳播路徑。多聲道超聲波流量計對流場的適應能力更強，能提高流量計的測量精度；然而，單聲道超聲波流量計廣泛應用于小直徑場合，通過鏡子的應用，單聲道超聲波流量計的聲道布置變得越來越復雜，測量精度也得到提高。依據(jù)聲道的傳播方式，常用的單超聲波流量計主要有Z型流量計、U型流量計、V型流量計、N型流量計和三角流量計。
多聲道超聲波流量計采用數(shù)值積分法提高流量修正系數(shù)的精度，可以解決單通道超聲波流量計量測不確定度誤差大的問題。多聲道超聲波流量計通常采用高斯積分法計算公式(2-7)中各通道的位置r/R和相應的權重系數(shù)wi。在采樣點數(shù)和自由節(jié)點數(shù)相同的情況下，高斯型數(shù)值積分法比辛普森公式和梯形公式具有更高的計算精度。圓形量測管段超聲波流量計一般采用高斯-雅可比積分法計算聲道位置和相應的權系數(shù)。依據(jù)高斯-雅可比積分法的零點確定各通道的高度，依據(jù)積分法的權系數(shù)計算通道權系數(shù)。
在實踐中，各通道上的速度分布與理想代數(shù)多項式表示的速度分布有很大差異，特別是不能反映管壁速度為零的特性，導致流量積分結果高，影響超聲波流量計的測量精度。為了使計算結果更接近圓形管段內(nèi)液體充分發(fā)展的真實值，提出了一種利用圓形截面算法(OWICS)計算聲道位置ri/R和權重系數(shù)wi的方法，該方法實際上是一種基于正交多項式的高斯積分方法。高斯-雅可比(Gauss-Jacobi)和OWICS積分法計算的各通道的位置和權重系數(shù)見表。
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