超声波流量计技术亮点 二

2 影响超声波流量计分辨力的主要因素

以对射式双探头超声波流量计为例，时间T为声程L与声速V之比：T=L/V。在圆形管道中，声程与管道直径D和探头中心联线与管道中心线的空间安装夹角θ有关：L=D/sinθ。而管道中的超声波声速V则是静态声速c和流体v的矢量和： V=c+vcosθ。于是可导出在两超声探头之间L上的正程测量时间T1和逆程测量时间T2: 联立两式，略去微小项，于是逆、正程的时差为： 其中K为常数。可见管道内的流体流速v与时差近于正比关系。而且只有提高时差的分辨力，才可能提高流速v的精度。假定管道内流体的流速v=0.5m/s，声速为c=1450m/s，探头对射角度θ=45°，管道直径为D=0.15m，可通过公式计算得△T=71ns，如果要求0.5%的分辨力，则时间的最小分辨率需要达到d=0.356ns。这样的时间分辨力，如果用计时器直接计时，时钟频率需要达到3000M，这样的电路设计是很困难的。

超声波流量计