的地位，并且由于其自身的优势而被广泛的应用在该领域之

而活塞式体积管由于最大尺寸的容积仍远小于 API 的容

中。因此，对于超声波流量计特点以及其误差的研究具有十

积推荐值，另外还有活塞式体积管在运行过程中的发射和回

分重要的意义。我国计量领域虽然对超声波流量计的特点和

收可以引起流量的明显扰动，因此活塞式体积管不能直接用

误差方面的研究已经相对成熟，但是，相比于发达国家而言，

于标定液体超声波流量计。

我国在超声波流量计误差方面的研究还处于比较初级的阶

综上所述，由于超声波流量计本身的原理及特点存在不

段。因此，在今后的发展中，要不断的加强对超声波流量计

均匀的脉冲输出，所以导致标定的体积管容积值巨大，大型

特点以及误差的研究，从而在更大程度上促进超声波流量计

的体积管在制造，使用，运输安装方面存在很多不便之处，

的应用。

尤其是海洋石油受平台及油轮上空间及重量的局限性，都严

1 超声波流量计的特点

重制约着超声波流量计在中海油的发展及应用。

目前，我国主要使用的流量计有：差压式、容积式、转

3 液体超声波流量计的检定

子式、涡轮式、电磁式和超声波式等。这些流量计都有各自

由上所述，根据 API 标准可用球形体积管根据规范推荐

的特点。近几年，在流量计量中，特别是大口径的流量计中，

的容积来选择直接标定液体超声波流量计。但是由于条件的

超声波流量计逐步取代原来的差压流量计、涡轮流量计和电

限制，不是每个项目及应用都有足够的空间来满足球形体积

磁流量计。究其原因，主要因为超声波流量计具有以下优点：

管，所以要寻求更新和发展，必须要有办法来解决这个问题。

1.1 安装维修方便

目前国际上的应用证明等精度传递理论即“活塞式体积管+

超声波流量计较其他流量计安装方便，尤其对大口径的

标准流量计法”可以解决超声波流量计需要体积管容积大的

计量系统，这一优点更加明显，可节约大量的人力物力。这

问题，标准流量计考虑到量程范围，推荐用涡轮流量计。在

几年，随着夹装式传感器的广泛使用，在安装和维护超声波

流量计量领域中有等精度传递理论，及流量量值传递时只需

流量计时不用在管道上打孔或切断流量。

要满足计量学相关性基本原则，流量计在使用时和检定时流

1.2 测量管径大

量点相同，介质相同和使用介质的物理特性相同，流量计检

超声波流量计最大测量管径可达 10m，这是其他流量计

定和使用时几何特性相同，流量计在检定和使用过程中的操

所不能比拟的。同时，超声波流量计的价格不受管径影响，

作过程相同，那么流量基准所复现的流量单位制将会等同精

而其他流量计，管径越大，价格越高。

度传递给工作流量计。

1.3 测量可靠性高

“小容积体积管+标准流量计法”的检定方法为：（1）

超声波流量计不管是外夹式安装或是湿式安装，基本上

先利用活塞体积管检定作为中间传递的标准流量计，在规定

都不影响流场，无可动部件，无压力损失。同时，传感器以

的流量点下，逐点进行多次重复测量（测量次数不少于 5 次），

微机为中心，采用锁相环路或新型计时方法，解决了信号衰

再进行温度，压力修正后，计算出标准表在每个检定点下的

减、噪音干扰及电路故障等影响，这样就使测量具有很高的

平均仪表系数和对应的重复性。标准流量计检定得到的重复

可靠性。

性已优于 0.02%为宜。（2）在相同的检定流量计和检定条件

1.4 不受流体参数影响

下，在规定的时间段和规定的标准表脉冲数（通常大于 10000

超声波流量计的测量不受流体的物理性能和参数（如粗

个）内同时记录标准表流量计和超声波流量计的脉冲数以及

糙度、导电率等）的影响，输出与流量成良好的线性关系。

当时各处的温度，压力数据，此时体积管停止运行。（3）通

因此测量范围较大，可达 10∶1 或更高。

过标准表的脉冲数及仪表系数及当时的温度，压力，计算出

2 液体超声波流量计工作原理及检定难点

流过标准表的流体体积。（4）通过标准表的流体体积及超声

液体超声波流量计的测量原理是根据时差法，即当超声

波流量计处的温度，压力可以得出超声波流量计在每一个检

波在介质中传播时，会带上流体的信息，即使往返的声波信

定点下的平均仪表系数和对应的重复性。

号的传播时间产生微小的变化，时间的变化正比于流速。多

目前，“小容积体积管+标准流量计法”是液体超声波流

声道液体超声波流量计是通过测量不同声道上的传播时间

量计的主要检定方法，国外主要的技术机构都采用本方法，

差来时间测量与计算的。

并且主流的流量计算机，例如 S600+，OMNI 等都在控制程序

根据 API 5.8 章节中可知，超声波流量计不同于传统的

中都支持该检定方法。

容积式流量计和涡轮流量计，其是靠电子芯片间接测量而对

4 结束语

外发出计算脉冲的，此即为人工“制造”出与流量相关的脉

综上所述，应用超声波流量计进行测量时，受到不同因

冲（频率），由于流量脉冲和串行信号是通过计算获得，因

素的影响会使测量结果产生误差，对计量的稳定性和精度都

此输出信号会落后于流体的特性，而且经过数据转换的处

会产生一定影响，因此必须要对这些影响因素进行全面的分

理，脉冲信号很可能落后于串行数据的信号。

析，才有利于通过合理的规避措施减少或者避免误差的产

超声波流量计在其内部几条声道上进行高频率的时间

生，提高计量的精确性。

差测量，由于流体流动存在的不稳定性，任何微小的流量扰

动和脉动都会被流量计所检测到，从而导致流量计产生不均

匀的脉冲输出（如图 1），而这些信息是其他传统的机械性流