外夾式超聲流量計(jì)換能器的安裝方式一般有V法、Z法，但不論采用哪種安裝方式，必須使換能器處于過(guò)管道軸線的平面。實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，檢定員往往只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)目測(cè)使換能器處于同一軸平面上，管徑越大，兩個(gè)換能器的相對(duì)距離越遠(yuǎn)，安裝位置越難以保證，甚至出現(xiàn)測(cè)量不到信號(hào)的情況。即使換能器偏離管道軸平面能測(cè)量到信號(hào)，但聲波實(shí)際通過(guò)的路徑會(huì)產(chǎn)生偏差，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏離。為盡可能減小換能器定位帶來(lái)的影響，本文設(shè)計(jì)了一套便于攜帶、易于現(xiàn)場(chǎng)組裝使用的輔助裝置。
1、輔助裝置的結(jié)構(gòu)
輔助裝置的結(jié)構(gòu)由主尺、卡尺導(dǎo)軌、滑塊、橋板、套筒尺、刻度指示板、軟墊、探頭夾、垂直度測(cè)量組件等部件構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。不同長(zhǎng)度的主尺用于不同范圍管徑的測(cè)量，如圖1(a)所示，以1600mm長(zhǎng)主尺為例，從對(duì)稱(chēng)中心起左右兩端300mm處開(kāi)始向兩端刻印毫米刻度?？ǔ吲c主尺相互垂直，刻線為毫米刻度線?；瑝K為主尺和卡尺的連接件，保證主尺和卡尺互相垂直且可相互移動(dòng)，同時(shí)有鎖定機(jī)構(gòu)保持位置。換能器固定支架基本結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示，由對(duì)稱(chēng)安裝的兩個(gè)L型組件構(gòu)成，換能器安裝在組件端頭的固定夾中，固定夾可以在其所在帶毫米刻度的軌道上移動(dòng)，兩個(gè)換能器之間的距離可自由設(shè)置，便于實(shí)地測(cè)量。
2、輔助裝置工作原理
輔助裝置的橫切面示意圖見(jiàn)圖2。輔助裝置的D點(diǎn)和E點(diǎn)是安裝固定卡尺和主尺支架的連接處，因此D點(diǎn)和E點(diǎn)處兩卡尺的夾角均為90°直角。C點(diǎn)為直線DE之間的中心點(diǎn)。A點(diǎn)和B點(diǎn)分別為兩根豎直卡尺在管道上的交點(diǎn)。根據(jù)垂徑定理，可知直線AO和直線OB在一條直線上，即直線AB過(guò)圓心O點(diǎn)的中心軸線，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別是管道圓的切點(diǎn)。
以V法測(cè)量為例(見(jiàn)圖3)，工作時(shí)將輔尺放置于被測(cè)管道上，兩側(cè)卡尺通過(guò)滑塊移動(dòng)直至卡住管道兩側(cè)管壁，讀取主尺讀數(shù)。以1600mm主尺為例，被測(cè)管徑實(shí)際尺寸=600mm+主尺左側(cè)讀數(shù)+主尺右側(cè)讀數(shù)。獲得實(shí)際管徑后，即可知管道半徑，將卡尺調(diào)整至對(duì)應(yīng)半徑刻度的位置，此時(shí)，換能器處于過(guò)管道截面中心的直徑線上，其連線與管道的中心軸線平行，調(diào)整固定支架上換能器之間的位置即可進(jìn)行測(cè)量。
3、輔助裝置技術(shù)參數(shù)
測(cè)量管徑范圍:(800～2200)mm。
裝置測(cè)得值不確定度:U=0.5mm(k=2)。
傳統(tǒng)方法測(cè)量管道直徑時(shí)，一般采用鋼卷尺圍測(cè)管道周長(zhǎng)，再反算出直徑，該測(cè)得值為管道的平均直徑。大口徑管道由于各種因素的影響，其管道截面并不是絕對(duì)的圓形，不同位置的直徑并不一致，例如標(biāo)稱(chēng)管徑超過(guò)2000mm的管道，其不同位置的外徑差可超過(guò)30mm。而采用傳統(tǒng)測(cè)量方法獲得平均直徑后，換能器的安裝位置無(wú)法精確控制，難以安裝在實(shí)際直徑與平均直徑一致的位置，給測(cè)量帶來(lái)誤差。輔助裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作，使現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員能夠精確測(cè)量管徑大小;測(cè)量換能器之間的距離，輔助換能器定位;使兩個(gè)換能器的連線過(guò)管道軸平面;同時(shí)盡可能降低測(cè)量過(guò)程中的人為影響，實(shí)用性強(qiáng)，為提升外夾式超聲流量計(jì)測(cè)量大口徑流量計(jì)準(zhǔn)確度提供了新的手段。
