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在我国,随着天然气使用的普及,超声波流量计在天然气的管道输送和贸易结算中得到广泛应用。与传统气体流量计相比,超声波气体流量计具可双向测量性、量程比高、重复性好、内部无移动部件和几乎无管道内压损等优势,成为气体输送和贸易计量的最佳选择,具有广阔的应用前景。但是,超声波气体流量计也存在测量精度受到流体流动特性影响严重的问题。本论文针对低流速下六声道气体超声波流量计采用传统声道融合算法测量误差较大的问题,分析了采样频率对弦声道渡越时间测量精度的影响,提出了采用两个过径声道进行声道融合的方法,并通过实验验证了该方法可以减小低流速下超声波流量计的测量误差;针对中高流速下互相关法渡越时间计算出现的5μs分层问题(超声波探头的工作频率为200kHz),提出将超声波信号第一和第二包络结合处波形作为参考波形的方法,并通过实验验证了该方法的可行性。论文的主要研究内容和取得的成果有如下几个方面:1.研究了低流速情况下多声道融合问题。低流速状态下弦声道线平均流速很小,在采样频率的限制下,其渡越时间的测量分辨率不够,导致常规多声道融合方法测得的流量精度以及重复性较低。为此,论文提出在采样频率受限的情况下,在低流速状态下气体体积流量较为合理的计算方式为采用过径声道的双声道融合计算方法。2.提出了一种新的参考波形选取方法,采用第一包络与第二包络结合处波形作为参考波形。超声波在气体管道中传播时信号的衰减、畸变比较严重,同时管道中气体流速、超声波换能器安装方向会进一步影响超声波信号传播,造成超声波信号的不稳定。超声波探头的工作频率为200kHz时,采用互相关算法计算得到的渡越时间存在5μs分层问题。分析结果表明导致出现该问题的原因是互相关结果的最大波峰值和次大波峰值非常接近,在噪声的作用下,最大峰值点会在相邻的两个波峰间波动。将第一包络与第二包络结合处波形作为参考波形的方法,可有效解决传统参考波形选择方法中在中高流速段渡越时间计算值出现5μs分层的问题。3.在实验室的六声道气体超声波流量计实验平台上对上述研究内容进行了实验验证,实验结果验证了低流速下过径双声道融合算法和新型参考波形的有效性。实验分为低流速区和中高流速区,实验结果表明:在低流速区,排除流速异常点(鼓风机转速不均导致的气流不稳定)外流量计相对误差从10%减小至3%以内,重复性由7%提高至2%以内;在中高流速区,流量计相对误差从3%减小至1.5%以内,重复性由4%提高至1%以内。