时差法超声波水流量计介绍

流量检测是工业自动化检测中的一个重要指标，与温度、压力并称为热工计量的三大重要参数。流量计作为流量检测的标准计量器具，在于流体相关的工业控制中起到重要作用。传统的流量计大多为机械式流量计，机械部件占据主体部分，流体流经流量计时，流量计借助机械部件的转动完成流量计量。因此，机械式流量计普遍存在始动流量高、压力损耗大、需要人工抄表的问题。随着超声波检测技术的发展，出现了利用超声波完成流量测量的超声波水流量计。超声波流量计内部采用全电子结构，无阻流部件，相较于传统机械式流量计具有非接触式、无机械化部件、测量灵敏度高、受环境影响较小等优点。

因此，基于超声波检测技术的流量计逐渐成为热门研究领域。研究人员从超声波测量原理、传播时间计算方法和流量计设计等各个方面开展研究。涂晓立等人采用多普勒法研制了一种超声波多普勒流量计，并对流量计的性能进行了测试；王安然等人对超声时差法的传播时间测量进行分析，提出了一种基于电容积分的间接传播时间测量方法；胡海霞采用高精度计时芯片TDC-GP22设计了一款运用于小口径管道的超声波计量模块。

这些研究为超声波水流量测量领域的发展起到了重要作用。但是，现有的中小管径超声波流量计设计大都采用单声道，少有采用双声道或者多声道，而由于管道内存在气泡、颗粒物等杂质，流场分布不均匀等因素的影响，单声道流量计测得的流速并不能充分反映管道流体流速，而多声道流量计通过测量每个声道的线速度，并通过数据融合的方式将多个线速度进行融合，融合结果作为管道内的流体流速，因此测量精度更高。为了进一步提高超声波流量计的精度和稳定性，本文设计了一种基于时差法的双声道小管径超声波流量计。此外，如何将多个单声道流量计的测量结果融合，直接影响到了双声道流量计的性能。

审核编辑 黄宇