超声波流量计使用编码技术的探讨 三

1．2国内、外研究历史及现状

超声波应用于流体测量已有数十年历史，而超声波流量计采用的信号检测方法也多种多样，有时差法、相位差法、频差法、多普勒法、相关法、波束偏移法和噪声法等。由于时差法、相位差法、频差法的基本原理都是通过测量超声波信号顺流和逆流的传播速度之差来反映流体流速，故又统称为传播速度差法，是目前应用最为广泛的方法。

据美国《管线气体杂志》1999年第7期记载，早在1928年，法国人路登就提出用两个声信号的时差法测量流速的可能性。但为了使超声波流量计有一定的精度，时差法超声波流量计要求对时间的测量有10^-7s的精度，这在当时是很难做到的。

上世纪50年代初，美国科技工作者首先提出“鸣环”测量法(类似频差法)，即通过多次循环将时差扩大后再进行测量。这种测量方法使时间测量精度大大提高，弥补了电子技术的不足。但由于“鸣环"法是多次循环测量，测量周期长，系统的反应时间慢，而且在循环中任何一个干扰信号或信号中断都有可能使循环中断造成此次测量无效，因此系统的稳定性差。直到1955年，美国研制成功MAxSON流量计，用于航空燃料油流量测量，标志着超声波流量计由理论研究阶段进入了工业应用时期。

70年代中后期，由于大规模集成电路技术的飞速发展，高精度的时间测量变得轻而易举。锁相频差法超声波流量计也应运而生，它测量周期短，响应速度快，而且几乎消除了声速对测量精度的影响，适用于大管径、大流量的测量，但在测量小管径、小流量时精度难以保证。同时期还相继出现了波束偏移法、多普勒法、相关法及噪声法等超声波流量计。

80年代中后期，单片机技术的发展应用，使超声波流量计向高性能、智能化的方向发展。使用单片机作中央处理单元，系统可以进行复杂的数学运算和数据处理、进一步提高了超声波流量计的测量精度；而且还能设计出友好的人机界面使系统具有参数设置、自动检错排错等功能，大大方便了用户的使用。

在基础理论研究方面，各国科技工作者对流量测量理论进行了广泛研究，讨论了流速分布中流量补偿的系数问题，并且提出用多路超声波流量计解决流场畸变对测量精度的影响，为超声流量计的进一步提高精度打下坚实的基础。

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