儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)測(cè)試的運(yùn)用
時(shí)差法USF測(cè)速原理由于流體的作用，聲波傳播速度在順流方向會(huì)增大，逆流方向會(huì)減小，同一傳播距離在順流和逆流方向會(huì)有不同的傳播時(shí)間。利用傳播時(shí)間之差就可以計(jì)算出被測(cè)流體流速，進(jìn)而計(jì)算出流體的流量。
如所示，超聲波從換能器A1發(fā)送到換能器B1逆流時(shí)的傳播速度c被流體流速Vm所減慢，為：l/t12=c-VmcosA（1）反之，超聲波從換能器B1傳送到換能器A1順流時(shí)的傳播速度c則被流體流速Vm加快，為：l/t21=c+VmcosA（2）式（2）減去式（1），得：l/t21-l/t12=2VmcosA，則流體流速Vm為：Vm=l（1/t21-1/t12）/2cosA式中l(wèi)超聲波在換能器A1、B1之間傳播路徑的長(zhǎng)度，m；A流體流向與超聲波傳播方向的夾角；t12超聲波從換能器A1到換能器B1的傳播時(shí)間，s；t21超聲波從換能器B1到換能器A1的傳播時(shí)間，s；c超聲波在靜止流體中的傳播速度，m/s；Vm流體通過換能器A1、B1之間聲道上的平均流速，m/s.
l、A現(xiàn)場(chǎng)用經(jīng)緯儀實(shí)測(cè)，t12、t21由主機(jī)自動(dòng)測(cè)量。求出流體流速Vm后，進(jìn)而可求得流體流量。所示的換能器采用的是雙體備份，即超聲波路徑有四種單元組合：A1到B1，A2到B1，A1到B2，A2到B2.這給檢修帶來好處，如一個(gè)換能器損壞，可在主機(jī)上設(shè)置，改變路徑，流量計(jì)照樣可以運(yùn)用。目前基本上均是運(yùn)用這種雙體備份的換能器。
所示只是單聲路超聲波流量計(jì)，要更精確地測(cè)量大流量，必須采用多聲路超聲波流量計(jì)。多聲路超聲波流量計(jì)就是在壓力鋼管內(nèi)交叉布置多對(duì)超聲波流量計(jì)，具體數(shù)量則視壓力鋼管直徑和現(xiàn)場(chǎng)情況來確定，其數(shù)量和布置方式直接影響測(cè)量精度（一般內(nèi)徑大于3m的壓力鋼管，宜采用8聲路）。
每對(duì)超聲波流量計(jì)測(cè)出的速度值，經(jīng)過工控機(jī)加權(quán)積分計(jì)算，得出精度相當(dāng)高的流量值。超聲波流量計(jì)具有以下特點(diǎn)：（1）以聲測(cè)流，不擾流，不影響管道正常工作；（2）測(cè)量精度高，高者可達(dá)到05%，對(duì)直管段長(zhǎng)度無嚴(yán)格要求；（3）工作穩(wěn)定可靠；（4）通用性強(qiáng)；（5）自動(dòng)化程度高；（6）有一套能保證測(cè)量精度的實(shí)用安裝方法。
超聲波流量計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)主要由主機(jī)、端子箱、控制箱、換能器、穿纜器及相應(yīng)軟件等組成。主機(jī)主機(jī)為一彩色液晶屏一體化工控機(jī)，內(nèi)裝模塊，控制超聲波的發(fā)射接收系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)串口接收工控機(jī)參數(shù)并將測(cè)得結(jié)果送給工控機(jī)處理計(jì)算，最后顯示或打印，也可上傳給機(jī)組LCU.
端子箱轉(zhuǎn)接射頻電纜，方便日后維修。控制箱在主機(jī)控制下，負(fù)責(zé)超聲波發(fā)射、接收，并將信號(hào)數(shù)據(jù)與信號(hào)狀況轉(zhuǎn)換成RS485通訊信號(hào)上傳到主機(jī)。換能器采用內(nèi)敷式換能器，多聲道交叉布置，安裝在管道內(nèi)壁，將聲波信號(hào)通過射頻電纜傳送至端子箱和控制箱。一般內(nèi)敷式換能器及引出電纜都采用雙體備份結(jié)構(gòu)以延長(zhǎng)檢修周期。選擇時(shí)要注意其耐壓能力能否滿足機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)的鋼管壓力上升要求。
穿纜器因壓力鋼管內(nèi)水壓很高，為防止泄漏，必須在電纜出管道處安裝穿纜器，增強(qiáng)密封性能。軟件所用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)使用要求靈活配置。
除有基本的流量測(cè)量軟件外，為了提高測(cè)量精度和工作可靠性，還配置了一些特殊功能軟件，如聲波信號(hào)質(zhì)量甑別和處理軟件、自檢和在線診斷軟件、軟件濾波、與看門狗電路相適應(yīng)的自恢復(fù)程序等。
安裝與調(diào)試（1）換能器安裝在壓力鋼管內(nèi)蝶閥上游側(cè)，保證測(cè)量中心上游至少有7D的直管段，下游至少有2D的直管段（D為壓力鋼管內(nèi)徑）。如此安裝水流比較平穩(wěn)，測(cè)量才能準(zhǔn)確。（2）先用經(jīng)緯儀測(cè)點(diǎn)，定出換能器的位置。注意換能器安裝處必須避開壓力鋼管的接口和焊縫；再焊接換能器的底座，安裝換能器。（3）換能器電氣配管布設(shè)，不采用支架，而是直接固定在管壁上，但要注意其焊接長(zhǎng)度，保證其強(qiáng)度能經(jīng)受高速水流的沖涮。
結(jié)束語(yǔ)對(duì)于水電站機(jī)組流量的測(cè)量，一般方法很難做到在線、精確地測(cè)得絕對(duì)流量值。而多聲路超聲波流量計(jì)適用于水壓（主要看機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)水壓）不超過5MPa、流速大于03m/s、管徑0515m的水流流量測(cè)量，且精度可達(dá)到05%.它可以較好地解決流態(tài)分布、信號(hào)處理和現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)大流量穩(wěn)定準(zhǔn)確的測(cè)量，是目前水電站用于測(cè)量機(jī)組流量的理想測(cè)量?jī)x器。中國(guó)糧油儀器網(wǎng) http://www.yoshikomatsuura.com/
