多声道气体超声波流量计测量原理与换能器安装

    流体在管道中传输时的流速分布并不均匀，单个声道所测的流速并不能充分反映出管道内的流体流速，而多声道流量计通过测量每个声道所在位置的线流速，然后通过数据融合的方式将这些线流速进行融合，求得管道中的流体流速，因此测量精度更高。本章前两节介绍的内容针对的是单个声道中流速测量原理以及渡越时间的计时方法。而在多声道超声波流量计中，会有若干个声道相互独立工作。
多声道超声波流量计中流速计算公式为:

    式2.12中，N为流量计声道数量，v*为i声道流速，w;为i声道的权值系数，它的值取决于声道布置的积分算法，v为管道中的流体流速。    管道中流体的体积流速为:

    其中，A为管道的横截面积。    理论上声道数目越多，流速计算结果精度越高，但根据文献资料可知，当声道数达到八个后，继续增加声道数量对精度的提升有限，而成本却会急剧增加，因此，实际中的声道数目可以根据实际需要进行选择。
换能器安装方式：
  根据仿真实验以及实践的结果，单声道和多声道超声波流量计均有若干种不同的声道安装方式。    对于单声道超声波流量计，常见的换能器安装方式有直射式和反射式。直射式的分为过径声道和弦声道安装方式，其示意图如图2.7所示。

图2.7 直射式安装方式示意图
    图中，2.7(a)中换能器安装在过径声道，2.7(b)中换能器安装在弦声道。与弦声道的测量流速相比，过径声道的测量流速对管道中流体流速的变化更加敏感。    反射式安装方式分为一次反射和二次反射式，其示意图如图2.8所示。

图2.8反射式安装方式示意图
    图2.8(a)为一次反射式安装方式，图2.8(b)为二次反射式安装方式。相比于直射式安装方式，反射式安装方式更能反映各声平面的流场分布，抗漩涡及交叉流的能力比较强，但是由于反射式的传播距离较长，并且反射式存在较大的能量损失，因此接收到的超声波信号比较微弱，信噪比教低，因而对换能器以及信号调理电路要求更高。    根据ISO/TR12765中的说明，多声道超声波流量计中声道的布置方式也有很多种，其中***常用的是平行布置方式、交叉布置方式和网络布置方式。图2.9为多声道超声波流量计中声道的布置方式示意图.2.9(a)为平行布置方式，2.9伪)为交叉布置方式，2.9(c)为网络布置方式。

图2.9多声道安装方式示意图