用于天然气流量测量的超声波气体流量计
来源：金湖黄河自动化仪表厂} 发布日期：2024-01-01 超声波气体流量计具有测量精度高、量程比大、压力损失小等优点。 它们已被美国、荷兰、英国、中国等国家政府机构批准作为天然气贸易结算的合法计量工具。 到目前为止，只有少数制造商。 例如，美国GE、日本爱知时计、上海中核维斯等都具备自主**能力。 其中，国外产品占据超声波气体流量计的绝大多数市场份额。 与超声波液体流量计不同的是，超声波气体流量计中的超声波信号在气体介质传输过程中衰减很大，超声波换能器的工作频率一般在40～40之间。这个频率范围很容易受到外界干扰。声噪声，导致超声波接收信号的信噪比低，且传播时间难以精确测量。 一般来说，提高管道中被测气体的压力可以提高超声波接收信号的质量。 因此，目前市场上的超声波气体流量计主要用于天然气流量测量。
超声波气体流量计
由于超声波接收信号信噪比的限制，超声波渡越时间检测的精度难以提高。 目前，超声波气体流量计渡越时间检测**采用的算法主要有互相关法、阈值法等。P.、王明学等人采用回波法获取参考波形，并与参考波形进行互相关。直接接收超声波信号，计算通过时间，完成流量计算。 由于该方法的参考波形是通过多次反射获得的，因此适用于小管径环境。 但在较大管径时，由于超声波信号衰减较大，难以保证稳定接收，因此该方法有很大的局限性； 季涛等. 建议在多个静态无风环境中对接收波形进行平均。 构建参考波形，然后与实际接收的波形进行互相关以计算传输时间。 由于忽略了温度、压力等因素引起的超声接收波形包络形状的变化，该方法的环境适应性非常有限； 王伟等. 采用可变阈值法计算超声波传播时间。 完成了音速喷嘴气体流量标准装置的标定试验。 测试结果表明该方法能够取得较高的测量精度。 该方法仅在标准大气压下进行测试，并未更新。 低压力环境中的应用研究。
为了测试超声波气体流量计在低压环境下的适应性，本文搭建了压力测试平台，在该平台上完成了不同负压水平下的信号衰减测试，并分析了影响规律。 进一步设计了带通滤波器电路和自动增益控制电路。 采用相对阈值法结合过零检测法，基于FPGA实现超声波时差检测和流量计算。 **通过工业试验检验了样机的测量精度。
