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自從超聲流量計(jì)一誕生，人們就知道流體的流速分布形態(tài)直接影響超聲波束穿過流體的時間差，而波束穿越時間則是推算流量所必需的測量參數(shù)，將它的測量值與流量計(jì)的幾何參數(shù)結(jié)合起來，就可以計(jì)算出對應(yīng)單次波束測得的線平均流速。但流量測量需要流量計(jì)處的體平均速度。從線速度到體速度的換算方法有兩種選擇，一種是切實(shí)掌握流速的實(shí)際分布形態(tài)，一種是選用一路或多路通道使流速分布形態(tài)不影響流量計(jì)量。這些流速分布形態(tài)可以是事先假定的，也可以由多聲路測量法實(shí)際測定。單路式超聲流量計(jì)一般都是基于一種假定的流速分布形態(tài)，結(jié)果它對實(shí)際形態(tài)上的偏離很敏感；對于典型配管布置所產(chǎn)生的速度分布，多路式超聲流量計(jì)的敏感程度較單路式要小。

　　 經(jīng)常與其它流量計(jì)配合使用的整流器，也可以提高超聲流量計(jì)的性能。整流器能夠提供與流量計(jì)的要求相一致的流速分布形式和／或消除可能降低流量計(jì)性能的流速擾動（如旋渦）。

　　 本文闡述了常見管配件（經(jīng)簡化的，整流器可有可無）對流速分布產(chǎn)生的影響與單路和多路式超聲流量計(jì)計(jì)量性能之間的關(guān)系，并通過測定流量計(jì)內(nèi)管流速分布圖和上游管配件對流量計(jì)測量誤差的貢獻(xiàn)大小說明了這一關(guān)系。另外，本文還提供了利用計(jì)算流體力學(xué)方法（CFD）預(yù)測超聲流量計(jì)計(jì)量／工藝性能的驗(yàn)證資料。這種CFD模型的驗(yàn)證結(jié)果提高了事先預(yù)測很多管配件對超聲流量計(jì)性能影響的準(zhǔn)確性，而這些管配件在流量計(jì)的安裝過程中是有可能經(jīng)常遇到的。

二、測試方法

　　這些測試試驗(yàn)是在位于西南研究院的氣體研究學(xué)會所屬測量研究裝置上進(jìn)行的。測試的管件配置形式有多種，測試樣機(jī)有4臺，單路和多路式超聲流量計(jì)各2臺，它們均是可以直接用于貿(mào)易交接的8 in超聲流量計(jì)，而且均由制造商無償提供給本次試驗(yàn)。具體的測試工作是在以經(jīng)過稱重罐標(biāo)定的臨界流噴嘴為基準(zhǔn)的GRI-MRF高壓回路（HPL）上進(jìn)行的。測試方法在過去已做過介紹（參見Grimley和Bowles的1997年文獻(xiàn)）。另外在這些測試試驗(yàn)中，有的管配組件還包括了整流器。

　　 流速分布圖是采用專為流速分布測量而設(shè)計(jì)的直筒測量管測定的，它取代被測流量計(jì)，并經(jīng)過精心安裝和調(diào)試，以確保流速測量點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。安裝在測量管外的探頭自動運(yùn)動系統(tǒng)可以在測量管圓周方向的四個測量位置上使用，因此可以探測到測量管直徑方向上的任意一點(diǎn)上的流速。

　　 對于各速度分布截面，動壓測量采用45o增量，沿管徑7.981 in方向上采用0.25 in的步長。測量用的壓力傳感器是聯(lián)合傳感器（United Sensor）制造的3孔"W-探頭"。"W-探頭"配置的中心孔可以測定綜合動壓，并用于計(jì)算局部流速。旋轉(zhuǎn)探頭直至兩端開口上的壓力平衡，探頭的旋轉(zhuǎn)角度則可用于測量周向流動的角度。通過基于步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動控制系統(tǒng)和基于PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以測量并控制探頭的位移量、旋轉(zhuǎn)量和壓力值。

　　 為保證流速分布測量點(diǎn)上的流速測量與MRF臨界流噴嘴的基準(zhǔn)流速的測量同步，流速分布測量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也由MRF數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制。同基準(zhǔn)流速的計(jì)算方法一樣，平均流速也用于每個流速分布點(diǎn)的測量值的修正。