近年來生產(chǎn)的超聲波流量計(jì)，由于采用了大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路和高可靠性電子元器件，加上換能器的質(zhì)量保證已達(dá)到了前所未有的高度，因此使它一般具有 10 年以上的可用壽命。在實(shí)際使用中，超聲波流量計(jì)已能滿足絕大多數(shù)用戶對(duì)測(cè)流精度的要求，而且投資適中。文中對(duì)超聲波流量計(jì)安裝及故障診斷處理進(jìn)行了分析，僅供業(yè)內(nèi)人士參考。

1 .導(dǎo)言

隨著電子、計(jì)算機(jī)和材料技術(shù)的不斷深入發(fā)展，超聲波流量計(jì)正在得到越來越廣泛的應(yīng)用，許多水利工程就普遍使用了超聲波流量計(jì)。

2.管道式非滿管超聲波流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

德國(guó) ACAM 專用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，分辨率 50ps；美國(guó) TI 超強(qiáng)傳感器發(fā)射功率，穿透 15mm 碳鋼板；美國(guó)專用低噪聲前置放大器，0.8nv/Hz；

美國(guó) ATMEL 先進(jìn)的 MAGE 1280 系列微控制器；完全的獨(dú)立設(shè)計(jì)編程 3 種專利技術(shù)；隔離 RS485 串口和脈沖輸出；抗工頻和變頻干擾；空管自動(dòng)判斷和故障判斷；

可選配電源防雷和信號(hào)防雷；防爆等級(jí)：Exdib Ⅱ BT4；CMC 認(rèn)證：00000251。

3.流量計(jì)的安裝與調(diào)試

3.1 安裝

超聲波流量計(jì)的安裝調(diào)試主要包括換能器的安裝、主機(jī)的安裝、信號(hào)電纜連接以及系統(tǒng)的調(diào)試等。

3.1.1 換能器安裝

換能器的安裝中最主要的是定位，即在渠道兩邊或管壁找出安裝換能器的準(zhǔn)確位置。通常采用激光經(jīng)緯儀定位，換能器與中心線的夾角(聲路角)一般選擇 45°比較好。其次，安裝好換能器后，要準(zhǔn)確測(cè)出換能器的實(shí)際安裝參數(shù)，即聲路長(zhǎng)、聲路角、聲路高程以及水位計(jì)的安裝高程等。

3.1.2 主機(jī)安裝

主機(jī)安裝主要是信號(hào)電纜(射頻電纜)和電源線的正確連接。信號(hào)電纜在鋪設(shè)時(shí)，電纜的兩頭應(yīng)做出識(shí)別標(biāo)記，以避免連接出錯(cuò)。電源要保證供電電壓波動(dòng)在設(shè)備要求的范圍內(nèi)，否則容易損壞主機(jī)。在某泵站安裝初期，因?yàn)闀簳r(shí)使用施工電源，其電壓穩(wěn)定性較差，因此在電源進(jìn)線端增加了穩(wěn)壓電源。

流量計(jì)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過串口連接，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。

3.1.3 非滿管超聲波流量計(jì)的安裝首先選好安裝支架的固定中軸，支架可以隨意滑動(dòng)，旋轉(zhuǎn)角度；將支架固定在管道上之后可以旋轉(zhuǎn)或者活動(dòng)滑塊來選擇傳感器安裝位置；其次安裝固定最下端傳感器位置，然后調(diào)節(jié)滑塊確定其他傳感器位置；安裝完畢后卸下支架。此外，安裝支架如果是在儀表井內(nèi)操作，儀表井的大小要保證管徑的邊到儀表井的兩邊距離里不低于 0.8 米。

3.2 系統(tǒng)調(diào)試

第一步，按照說明書的要求，利用 LED 顯示屏人機(jī)界面，或利用便攜式電腦和調(diào)試軟件在逐級(jí)菜單項(xiàng)目下輸入實(shí)測(cè)的安裝參數(shù)。第二步，在管道有水的情況下(所有的換能器必須全部淹沒于水中)，進(jìn)行流量計(jì)自檢，然后檢查各聲路的工作情況。檢查應(yīng)在靜水和動(dòng)水的情況下分別進(jìn)行，而且靜水檢查非常重要，因?yàn)榇藭r(shí)流量計(jì)測(cè)出的水流流速應(yīng)為零，可以間接檢查流量計(jì)的準(zhǔn)確性。第三步，檢查流量計(jì)輸出的工作情況，如打印機(jī)、模擬量、開關(guān)量的輸出情況等。若一切正常，流量計(jì)便可進(jìn)入正常的測(cè)量狀態(tài)。第四步，通過串口與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信測(cè)試，在計(jì)算機(jī)端設(shè)置好相應(yīng)的通信規(guī)約，檢查數(shù)據(jù)格式與內(nèi)容的準(zhǔn)確性與完整性。

4.流量計(jì)的誤差分析及校驗(yàn)

4.1 流量計(jì)的測(cè)量誤差分析從超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理分析，可給出其測(cè)量誤差主要分量為:時(shí)間信號(hào)測(cè)量誤差 E1:指流量計(jì)測(cè)量時(shí)差存在的誤差；安裝測(cè)量誤差 E2:指聲道長(zhǎng)、聲道角等測(cè)量誤差；水位測(cè)量誤差 E3:主要指水位計(jì)誤差，與儀器精度有關(guān)；積分誤差 E4:指積分公式計(jì)算誤差，其值是固定的；流態(tài)分布畸變誤差 E5:屬于隨機(jī)誤差，可采用多聲路加權(quán)積分消減。流量測(cè)量的總誤差 E 取各分量誤差和方根合成，其計(jì)算公式如下。

4.2 流量計(jì)的校驗(yàn)

大型超聲波流量計(jì)的校驗(yàn)是目前工程實(shí)踐中的一項(xiàng)難題。原因就在于“直接而理想的”標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)設(shè)備和設(shè)施難以在工程上實(shí)現(xiàn)，這里既有技術(shù)方面的原因，也有成本方面的原因。目前較常用的方法有:結(jié)合工程實(shí)際，運(yùn)用體積比對(duì)法；利用上下游同類儀器或總管分管儀器交叉比對(duì)；使用傳統(tǒng)儀器比對(duì)。

5.現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器專用工具及安裝示意圖

如果需要現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器，須使用專用安裝工具，在沒通水情況下可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，保證安裝的準(zhǔn)確性。

6.結(jié)論

總之，超聲波流量計(jì)技術(shù)以其測(cè)量精度高，實(shí)時(shí)性好，維護(hù)工作量小，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)越來越得到重視，特別是超聲波流量計(jì)可以適應(yīng)現(xiàn)代化的傳輸技術(shù)。隨著國(guó)家對(duì)水資源的重視和節(jié)水型社會(huì)的建設(shè)，超聲波流量計(jì)技術(shù)將成為今后現(xiàn)代化水計(jì)量的主要手段。