在气体超声波计量系统中，影响计量准确度的主要因素是测量管的流场分布，而影响流场分布的因素有很多，如前后直管段的长度、紊流、层流和不对称流场等。在对气体超声波流量计进行标定时，前后直管段的长度和管道内流体的流态将影响超声波流量计对速度的测量，进而影响标定的准确性和不确定度。本文通过实例，有针对性地提出了对气体超声波流量计的安装要求和使用说明。
一、超声波流量计校准实验分析
本次实验使用的校验装置为负压法音速喷嘴装置，因其具有投资费用省、准确度等级高、检定周期长等特点，在我国被普遍应用。
依据JJG1030-2007《超声波流量计检定规程》，笔者在负压的音速喷嘴装置上进行了相关的实验，实验过程使用了不同结构的进气管道。实验所使用的气体超声波流量计的准确度等级为1.0级。依据图1给出的顺序进行实验，具体试验步骤为:在直通的40D管道上安装气体超声波流量计进行校验，检定完后，在管道进气口处固定一个喇叭口(结构参照见图2)继续校验。检定完后，在喇叭口端装上两层200目的过滤网继续校验。检定结束去掉过滤网后，在喇叭口端接上10D的管道继续校验，直到检定完成。
多次试验的实验结果基本一致，试验数据如表1所示。检定数据显示，40D直管段测量管的一组数据为误差和重复性合格数据，加上喇叭口后误差合格，但数据为负，重复性严重不合格。在喇叭口端口加上2层200目的过滤网后，误差出现超差现象，但重复性合格了。去掉过滤网后，在喇叭口处接上一段10D的直管段，误差合格，重复性也合格。
通过数据分析可以看出，在负压的音速喷嘴装置上进行校验时，流量计前端进气口处的结构至关重要，这种结构将直接影响气体的流态分布。在带有喇叭口的直管段对气体超声波流量计进行检定，得出误差会偏负，且重复性非常差，判定为不合格。加上2层200目的过滤网后，重复性会合格，误差也会偏大，说明负压音速喷嘴装置的管段进气口端有200目以上的过滤网时，检定超声波流量计会使误差不准确。在喇叭口端再接上标准直管段后发现误差和重复性会合格，说明管道内部的扩径或者缩颈，在距离超声波流量计足够长的直管段不会影响其准确度。
目前针对气体的整流器种类也较多，不同整流器对超声波流量计计量的影响不同，所以在选择安装整流器时，也需要考虑其整流效果。为了解决管道口结构各异导致校验超声波流量计不合格的问题，安装降噪整流器后进行了测试。各种干扰的气流经过降噪整流器以后形成特定的流场，在测量管内，超声波流量计在一定的流场下进行测量，得出数据的一致性。这样降噪整流器和超声波流量计整体安装后，校验将不受外界气体流场的干扰。
按照图3所示安装方式和结构进行多次实验后发现，配有降噪整流器的气体超声波流量计在直管段和带喇叭口的误差及重复性都合格且数据一致，实验数据如表2所示。表明加上降噪整流器后，在校验超声波流量计时，将不受外界气流的干扰。
二、气体超声波流量计受测量管道内噪声影响分析
气体超声波流量计在使用过程中，影响其计量准确性的还有超声波噪声。在实际应用中，超声波噪声不可避免，如减压阀在工作中，会产生一定量的超声波噪声，且噪声的强度会随着流量的增大而增强，减压阀的降压比越大，产生的超声波噪声越严重。在没有保证足够直管段的减压柜内安装气体超声波流量计时，需要注意降噪处理。为了全流量量程记录超声波流量计的计量特性，笔者在喷嘴校验装置进行了模拟现场的对比实验。按照图4将设备连接好，共有三种可单独校验的管道，最上面的为标准校验管道，中间的管道上面加上减压阀，其中减压阀的减压比为20∶1，最下面的管道在中间管道的基础上增加有降噪整流装置。
实验步骤为:首先选择合格的超声波流量计按最上面的管道连接进行校验，得出数据；然后在超声波流量计右方10D直管段处增加减压阀，进行校验实验，得出数据；最后在超声波流量计右方安装降噪整流装置进行校验，得出数据。通过多组次、多个实验设备进行测试，得出其实验结果基本一致，具体数据如表3所示。通过数据对比，可以判定减压阀在超声波流量计的计量前端的影响是非常大的，会导致严重不准确，甚至导致超声波流量计不计量，通过安装降噪整流器后，超声波流量计的误差能够达到初始合格的范围，从而降低减压阀的影响。
三、结束语
负压式音速喷嘴装置测量管道的进气端有喇叭口或者其他可导致流场紊乱的结构，会影响超声波流量计的校准数据；负压式音速喷嘴装置测量管道的进气端安装有200目或目数更多的过滤网，且在前直管段为40D以内的情况下，会影响超声波流量计测量管内的气体流场分布，使测量误差不准确，但不影响重复性；在通径直管段的情况下，上游直管段不足10D，会影响超声波流量计测量管道内的流场；喇叭口的结构会严重影响超声波流量计测量管道的流场分布，使得测量数据的重复性很差，中间加40D以上直管段对超声波流量计测量管道的流场影响也会很大；根据实验结果，对在负压音速喷嘴上由于前直管段的长短或者结构问题，可通过安装整流装置进行解决；在现场使用中，如果管道上安装有能产生超声波噪声的设备，如减压阀产生的噪声，导致超声波流量计计量不准确或者计量错误的，可通过安装降噪整流器进行有效隔离。
