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本文提出了一种新的改进的水流计量方法。它适用于运输时间超声波流量计装置。原则上，通过测量超声波在上游和下游方向上的传播时间来获得管道中给定液体的流动。理论上，这些时间之间的差异与液体流速成线性比例。然而，流动越小，传输时间差（TTD）越小。该差异可以低至几皮秒，这在以给定精度测量这种小时间差时引起许多技术困难。所提出的方法依赖于通过计算上游和下游方向上的接收信号的稳态部分之间的相位差并且通过使用最小二乘正弦拟合技术来间接地测量TTD。这降低了抖动噪声和偏移的影响，这限制了在非常低的流速下的测量精度。获得的测量结果说明了所提方法的稳健性，因为我们在无流量条件下测量TTD，在室温的温度范围内，峰 - 峰精度低至10 ps，TTD偏移为零到80°C。与以前的技术相比，这使我们能够达到更小的最小可检测流量。所提出的方法在测量精度和系统复杂性之间表现出更好的折衷。
本文提出了一种新的改进的水流计量方法。它适用于运输时间超声波流量计装置。原则上，通过测量超声波在上游和下游方向上的传播时间来获得管道中给定液体的流动。理论上，这些时间之间的差异与液体流速成线性比例。然而，流动越小，传输时间差（TTD）越小。该差异可以低至几皮秒，这在以给定精度测量这种小时间差时引起许多技术困难。所提出的方法依赖于通过计算上游和下游方向上的接收信号的稳态部分之间的相位差并且通过使用最小二乘正弦拟合技术来间接地测量TTD。这降低了抖动噪声和偏移的影响，这限制了在非常低的流速下的测量精度。获得的测量结果说明了所提方法的稳健性，因为我们在无流量条件下测量TTD，在室温的温度范围内，峰 - 峰精度低至10 ps，TTD偏移为零到80°C。与以前的技术相比，这使我们能够达到更小的最小可检测流量。所提出的方法在测量精度和系统复杂性之间表现出更好的折衷。
7. TTD测量结果和分析
实验中使用的测量流量计管是瑞典超声波技术公司提供的D-Flow管，长度L = 42.2mm，内径为8mm。压电式传感器由聚醚醚酮（PEEK）制成。
基于从两个接收信号的稳态区域的最后20个周期取得的250个样本来评估TTD值。对于每个测量设置，TTD被计算若干次，重复率约为1.6s。为了将操作温度模拟在25°C至80°C左右，将流量计管道放入水浴中，使用恒温器调节传感器周围的温度。可以认为换能器的温度与填充在管道内的静水相同。图13图示了在80℃固定温度下获得的TTD测量结果。基于该结果，测量的抖动在4ps的范围内（作为标准偏差评估）。相对于80°C，通过将激励突发的强制频率调整到4.075 MHz来达到零流量TTD偏移调整。
提供了使用相对于介质温度的适当强制频率的零流量TTD偏移校准的结果。以下结果显示，在35°C至80°C的温度范围内，TTD偏移减小至几乎为零。这是通过使用正确的强制频率优化上游和下游信号路径的阻抗匹配来实现的。
8.结论
在整个工作中建立的假设是所提出的抖动和零流量TTD减少方法大大提高了测量性能。从实验结果可以推断，通过使用正弦拟合技术可以大大降低抖动的标准偏差。此外，通过探索两种技术，即使用低噪声放大器来改善系统动态范围和在特定时间间隔（稳态区域）中的足够数量的样本，进一步执行系统精度。此外，目前的工作提出了一种新的改进方法，以消除零流量TTD偏移和TTD偏移漂移。
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超声波流量计的选型及应用领域