超声波流量计在煤层气流量计量中的应用
1超声波流量计的测量原理
超声波流量计由超声波转换器将电能转换为超声波能量，以一定的方式发射并穿过被测流体，接收器接收到超声波信号，供显示积算仪显示和积算，实现流量的检测显示。
超声波流量计的2个超声波换能器(又称超声波探头)分别安装在管道外壁两侧，以一定的倾角对称(见图la)或在同侧(见图1b)。
按测量参数的不同，其测量原理可分为时差法、频差法和相位差法3种，仅介绍常用的前2种类型。以图la为例，传感器与管线法线的角度为θ1 , δ为管道壁厚，D为管道公称直径。超声波脉冲信号的传播速度为c，流体速度为v，2个传感器(T1和T2)之间的连线与天然气流动方向的夹角为θ，则超声波速度在天然气流动方向上的分量vcosθ，与流体速度叠加后的合速度为c±vcosθ。即当超声波水平速度分量方向与流体流速方向一致时，两者的合速度为c+vcosθ，反之为c- v cosθ。
1.1 差法计量原理
当T1发射T2接收时，T1到T2的传输时间：
当T2发射T1接收时，T2到T1的传输时间：
整理后得到：
则两个方向的频率差：
从(4)式可见，测到频率差即可得到气体流速v，由此可计算出体积流量，即：
进而可得到天然气的日产量公式：
1.2时差法计量原理
对(3)式整理得：
这样测到时间差t12和t21,两个时间参数，即可求得气体流速v，从而得出天然气日产量公式：
从(6)、(8)式可以看出，利用超声波流量计测得的天然气日产量Q与超声波脉冲信号速度无关。
2 性能特征
超声波流量计与孔板、涡轮、涡街等传统流量计相比，具有适应性强，操作方便等特点(见表1)。
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