[发明专利]一种低声道数的气体超声流量测量方法

说明书

本发明提供一种低声道数的气体超声流量测量方法，其包括：步骤1、将渐缩管与直管段连接，所述渐缩管的出口端的内横截面积小于入口端的内横截面积；步骤2、在渐缩管的出口端的下游段安装超声探头，将所述超声探头安装在距离渐缩管的出口端为0D₁到2D₁之间；步骤3、将所述超声探头安装在管道对称轴线上，每对超声探头对应一条弦线，以获得弦线流速；步骤4、基于所述渐缩管出口的流场速度分布进行推算，将声道测得的线速度转化为管道截面的面平均流速；步骤5、利用流量公式计算出流量数值。本发明基于渐缩管出口处未充分发展的控制流场布置适宜的声道拓扑结构，一定程度上降低了上下游所需直管段长度，为提高超声流量计测量精度提供了新的思路。

技术领域

本发明属于气体流量检测领域，特别是在保证精度的情况下，涉及一种利用渐缩管整流的低声道数超声流量测量方法。

背景技术

气体流量计量在能源环保，航天航空的领域有着广泛的应用，例如在高压天然气的运输及储藏，航空发动机的推力验证及优化。超声流量计因为其非接触式测量、量程比大、安装方便，测量精度较高等独特优势，在气体流量计量中逐渐成为重要的测量载体。而流量的准确获得既取决于流量计自身的测量的精度，又受工况流动特性的影响。相比于传统超声流量计更多的提高自身探头精度，基于超声流量计的测量原理，实现被测流体特性的主动控制，提升其流场品质性能，是提升超声流量传感器测量精度的重要方法之一。

超声流量计的测量主要是通过声道布置，实现多轴线的流速分布获取，进而积分得到准确的流量。由于管路条件各异，情况复杂，流场常常呈现不规则的非对称分布，并且伴随着湍流强度高等特征。实现流场的主动控制目的在于将不规则的非对称流场主动调整为相对规则的对称流场，同步降低流场的湍流强度。

一般是利用流动调整器对流场进行主动控制。流动调整器分为叶片式、孔板式、组合式。叶片式流动调整器是通过多片平面/曲面叶片将管道内部分割成多块长条形区域，使不规则流体经过该区域时被分割，流体流动状态在长条形区域得以调整。用于整流要求不高、旋转/不对称流强度较低的场合。孔板式是仅含一块中心对称式多孔板，利用规则布置的圆孔减少漩涡和规整流场。用于整流要求较高、旋转/不对称流强度不高的场合。组合式是包含叶片和多孔板结构，通过叶片对不规则流体初步整流，再加上孔板流动调整器，从而在短距离内获得完全轴对称充分发展的流速分布。用于整流要求高的场合，或用作特殊应用环境的特殊设计。其中，叶片式、孔板式流动调整器对非对称流场的修正作用较弱，组合式流动调整器虽对非对称流场有一定的修正作用，但是结构过于复杂。

另外，流速未充分发展的位置时是不能安装超声换能器进行测量的，为提高测量精度，一般将超声换能器安装在流动调整器的下游流速充分发展位置，因此，需要较长的管道布置。

发明内容

本发明区的目的是提供一种结构更简单，效果更明显的测量方式。

本发明提供了一种低声道数的气体超声流量测量方法，其包括：

步骤1、将渐缩管与直管段连接，所述渐缩管的出口端的内横截面积小于入口端的内横截面积；

步骤2、在渐缩管的出口端的下游段安装超声探头，将所述超声探头安装在距离渐缩管的出口端为0D₁到2D₁之间，D₁为渐缩管入口端的内部管径尺寸；

步骤3、将所述超声探头安装在管道对称轴线上。每对超声探头对应一条弦线，流体的流速可以在弦线处确定，以获得弦线流速；

步骤4、基于所述渐缩管出口的流场速度分布进行推算，将声道测得的线速度转化为管道截面的面平均流速；

步骤5、利用流量公式计算出流量数值。

其中，所述渐缩管是一个管径平滑减小的、对称的一种变径管。