Origin大空间低流速超声测速装置设计(4)
指出管道内流体流动存在两种状态：层流状态和紊流状态，并给出了层流状态与紊流
状态下流速分布规律的论解，提出了流量修正系数及其理想状态下的理论计算公式，为超声波流量计进一步提高测量精度打下了坚实的理论基础 。自此，实用的超声波
流量计得以快速发展。
进入 90 年代，开始了用于气体测量的超声波流量计的应用，由于它的一些突出
优点:测量精确度高，范围宽，无压损，无可动部件，安装使用费低等[13]
。受到广泛
关注与重视，发展迅速。近 10年来，基于高速数字信号的处理技术与微处理器技术
的进步，基于新型探头材料与工艺的研究,基于声道配置及流动力学的研究，超声流
量测量技术取得了长足的进步，显示了它强劲的技术优势，形成了迅猛发展的势头，
其潜在的巨大的生命力是显而易见的[14]
。
从超声波流量计的发展史来看,美国最早着手这方面的研究，而且很快就有产品
投人使用，到 1975 年全国就有1000 多台超声波流量计在工作。前苏联以及西欧各国
也很早就开始从事这方面的研究， 前苏联的科学工作者广泛地对流量测量理论进行了
研究， 但在实际应用方面远不如美国那么活跃。 日本是超声波流量计研究的后起之秀，
在消除管外传播时间、提高仪器精度和缩短响应时间方面有独到之处。在英国，由英
国科学院专门拨款给 Bradford 大学,研究成功的相关流量计正在进一步完善和实用
化[15]
。
我国对于超声波流量计的研究起步较晚，最早开始于 20 世纪 60 年代，经过广大
科学工作者几十年的努力，取得了长足的进步，但仍与国际先进水平有较大差距。 在
国内市场中，高精度的超声波流量计大部分还是国外厂商的天下，形成了低档产品过
剩，高档产品依赖进口的局面[16]
。但随着我国科研技术实力的不断提升，国产超声波
流量计赶超世界先进水平将不会遥远。
1.3 本文主要工作
本文基于时差法设计了一套大空间低流速超声波测速装置， 通过理论分析计算和
实验验证的方法对该装置用于大空间内低速流动气体流速测量的可行性进行研究， 主
要从以下几个方面展开工作：
1）查阅相关文献，选择时差法做为设计超声波测速装置的原理；
2）选择硬件设备和超声波换能器，查阅设备的参数和使用方法，根据硬件设备
的参数完成超声波测速装置设计计算，为装置的设计提供参考；3）设计一大空间低流速超声测速装置，并根据设计计算和实验环境搭建相应的
超声测速装置；
4）在风洞条件下对设计的大空间低流速超声测速装置的可行性进行验证。
5）为进一步验证装置的可行性，选择有风的日子，进行室外大空间实验。
6）分析处理数据，得出结论。
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