文 献 综 述
引 言
随着能源问题的日益严重，人们对流量计的要求也随之提高，特别是水、石油、天然气等的传输和计量，其计量准确性备受关注。因此时差法超声波气体流量计作为一种流量测量仪器便应运而生【15】。对于时差法超声波流量计而言,当所测的介质静止时,流量计测得的顺逆流传播时间应该相同,顺逆流的传播时间差应该为零。但是在实际应用中,由于超声波换能器的性能不完全一致等原因,在静态时,超声波流量计所测得的顺逆流传播时间差不总是为零,导致流量计在零流速时的测量值也不为零,造成“零点误差”问题【12】。
本课题将针对一类（种）超声波气体流量计适用的压电超声波换能器，设计一套时差式超声波流量计电控系统，并就超声波收发器(换能器)的特性差异对时差式超声波流量计测量精度的消极影响，探讨超声波接收电路结构、参数的优化问题，期望有效抑制时差式超声波流量计的“零点误差”，满足工程应用需要。
1 .气体超声波流量计概述【9】
基于超声波信号检测方法，可分为相关法、多普勒、传播速度差法等，应用比较广泛的则是传播速度差法【10】。传播速度差法，即利用超声波顺逆流传播的速度差与被测流速的关系求解流量，它又分为时差法、频差法和相位差法【11】。时差法以其高精度、易实现的优势应用最为广泛。本课题所设计的超声波流量计便是基于时差法。
气体超声波流量计的测量介质是气体，它主要包含流量计表体、超声波换能器、换能器激发接收电路和体积修正仪等几个主要组成部分【7】。其中，流量计表体主要起连接测量管段、为信号处理电路和体积修正仪提供支撑的作用；超声波换能器本质上是一种压电传感器，基于压电效应实现电声转换，是流量测量的关键部件【8】；换能器激发接收电路，实现超声波信号的激发和接收以及对接收波形的信号处理；体积修正仪主要用于ＬＥＤ显示、键盘操作等。
2 .超声波换能器
换能器就是一种能进行能量转换的器件，即将一种形式的能量转换为另外一种形式的能量【13】。目前小型时差式超声波气体流量计通常采用压电换能器，压电换能器是流量测量的关键部件【6】、【15】。压电换能器基于压电转换，实现电声转换。当换能器将电能转换成声能时，换能器发射超声波，此时换能器称为发射器;当换能器将声能转换成电能时，换能器接受超声波，此时换能器称为接收器。
超声波换能器的主要性能指标有工作频率、机电转换系数、机电耦合系数、品质因数、方向特性、阻抗特性等。了解这些性能指标有利于我们正确合理的使用超声波换能器。
