超声波流量计在节能检测中的影响因素分析（1）

1 引 言
空调水系统被称为空调系统的“血液循环系统”，空调水就是“血液循环系统”里的“血液”，是空调系统最重要的部分，承担为空调系统输送冷量的作用。空调系统的“血液循环系统”功能的完善与否，“血液”的“健康”与否，直接影响空调系统的正常使用和制冷效果。《建筑节能工程施工质量验收规范》( GB 50411-2007) 11． 2． 11 条强制性规定，空调系统的冷( 热) 水总流量、冷却水总流量、空调机组水流量为系统联合试运转及调试检测项目，并给出了允许偏差或规定值。该规范 14． 2 条系统节能性能检测部分要求，空调系统的冷( 热) 水总流量、冷却水总流量、空调机组水流量应由建设单位委托具有相应资质的检测机构检测并出具检测报告。《公共建筑节能检测标准》( JGJ/T 177-2009) 规定，空调系统现场检测流量测试仪表应采用超声波流量计。超声波流量计已成为空调水系统节能检测最常用的仪器设备。

2 超声波流量计的工作原理
超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种流量测量仪器，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。根据对信号检测的原理，超声波流量计大致可分为传播速度差法( 包括: 直接时差法、时差法、相位差法、频差法) 、波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等。其中，频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。

时差法超声波流量计原理示意图如图 1 所示。在图 1 中，有两个换能器———顺流换能器和逆流换能器，两个换能器分别安装在流体管线的两侧，并相距一定距离。超声波行走的路径长度为 L，超声波的传播方向与流体的流动方向夹角为 θ。由于流体流动的原因，超声波顺流传播 L 长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差与流体流速存在线性关系。这样，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量。

3 超声波流量计的影响因素分析
常见的影响超声波流量计现场检测精度的因素可以归纳为以下几点:
( 1) 流量计本身的计量精度;
( 2) 管道因素的影响( 直管段长度、管径、输入壁厚、内衬及管道材质等) ;
( 3) 噪声的影响( 被测介质是否满管及附近是否有干扰源) 。
3． 1 流量计本身的计量精度
    现场采用英国梅克罗尼生产的便携式流量计Portaflow 作为液体流量主要检测仪器，其原理是采用时差法测量。仪器借助夹钳式传感器，能够精确测量密闭管道内的液体流量。该仪器配有 A、B 两种传感器，即换能器，分别用于小管径及大管径管道的测试，能够测量几乎所有管道材质及管径范围从 13mm ～ 5000mm 的管道流量。广州市能源检测研究院校准证书校准结果如表 1 所示。

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