柏思忠

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400039）

0 引言

超声波气体流量计具有准确度高、重复性好、测量范围宽、无活动部件、本体无压损等优点，被广泛应用于工业领域流量测量中，在煤炭行业，可用于测量瓦斯抽采管网中钻孔、汇流管、支管、干管、总管等的气体流量，能够有效解决瓦斯抽采小流量无法测量、抽采管路中压损过大和流量测量精度要求高等难题。

超声波气体流量计测量方法主要包括传播速度差法、多普勒法、相关法、波束偏移法等，其中传播速度差法是常用的一种测量方法。传播速度差法可分为时差法、相位差法及频差法，其中时差法应用尤为广泛，该方法要求准确测量超声波在管道内上下游传播的渡越时间。常用的渡越时间测量方法有互相关法、阈值法等。互相关法通过检测波形整体的相似度实现渡越时间测量，相比阈值法，可在一定程度上避免波形畸变和信噪比降低对测量结果的影响。但是，互相关法通过检测实时信号波形和参考波形的相似度来确定接收信号到达时间，而实时信号波形变化和参考波形选择都会影响测量准确性。一方面，超声波实时信号波形幅度和包络受机械、电子和物理3 个方面因素影响[1]：机械因素包括安装管道的内径尺寸、声程距离、管壁粗糙度、布局方式[2]及安装角度[3]；电子因素包括超声波换能器结构[4]、信号处理电路、采样电路、计时电路等；……