超声流量计探头插入方式
近些年来，水资源的节约与合理利用以及水能资源的高效利用成为国家关注的焦点，对大口径的准确计量成为引水输水过程及水轮机效率评估的的关键环节。超声流量计以其便于安装、无口径限制、流速范围宽、无压力损等特点成为大口径水流量测量的主要技术手段。但是由于目前国内水流量标准装置能力的限制，对超大口径超声流量计的检定和校准成为一个难题，为了解决这一困难，中国计量科学而研究院已经制定出DN1000—DN15000液体超声流量计非实流校准规范并申请报批，可以通过校准影响流量测量结果的各个分量来校准大口径超声流量计。多声道超声流量计利用多对在一定声道高度上安装的超声探头测量对应声道线上的平均流速，然后将这些声道速度按照一定的权重加权求和得到整个截面的流量。超声流量计的流量计算权重系数是根据无探头管道的流场计算得到的，实际探头安装情况会改变声道测量范围并扰动流场给流量计测量结果引入误差。
针对这一问题，在非实流校准中，除需校准声道距离、计时系统等分量外，还要评估超声流量计探头安装方式引入的流量测量误差。通过实验和Computational Fluid Dynamic（CFD）数值计算对管道内探头安装方式：直插式（凸出）和内装式进行研究，分析不同探头和线缆安装形式给流量测量引入的误差。然而，超声流量计探头安装形式多样，不同的探头安装形式的误差来源有所差异，对流场扰动的程度也不同。
一般而言，大口径水流量超声流量计的探头安装形式主要有插入式（直插、斜插）和内装式,其超声探头可根据插入深度分为凸出、相切和凹陷三种安装方式。(如右图)
斜插式超声流量计探头插入深度对测量结果的影响主要体现在两个方面。首先，超声探头的凸出或凹陷造成探头测量的声道范围不同。超声流量计测量的是两探头间声道线上的平均流速值，凸出的探头会忽略靠近边壁部分的流速，测量的是核心区域的流速平均值，因此测量结果比无探头影响时略高，造成流量测量正误差；凹陷探头测量的是管道内声道线以及探头凹陷处死水区的平均流速，相比无探头影响时，造成流量测量负误差；按照相切位置安装的探头声道范围和无探头时相同，因此由于声道范围造成的测量结果误差为零。
其次，探头对流场的扰动会改变探头附近声道线上的水流速度，从而造成流量测量误差。对于凸出的探头，在没有探头扰流影响时，水流速度沿管道轴线方向，探头附近的水流流速在声道线方向上有投影分量；当探头扰动时，探头附近的水流速平行于探头端面，造成这部分水流流速在声道线方向的投影量为零，因此降低了声道测量平均流速，造成流速量测量负误差；安装凹陷和相切方式安装的探头也会影响探头附近的流场，在探头附近区域改变流速的大小和方向，*终给超声流量计声道流速测量引入误差。
斜插式超声流量计的误差来源分为声道范围影响误差和探头扰流误差两部分。凸出的探头会引入正向误差，凹陷的探头会引入负向误差，相切的探头引入误差*小，接近于零。当探头安装位置相同时，小口径流量计的探头位置影响误差大于大口径流量计，并且这一差异是由于探头扰流引起的。对于不同声道数的流量计，探头安装位置引入误差的趋势相同。一般而言，探头按照相切位置安装时流量计不需对探头影响进行修正。
总而言之，不同的探头插入方式会引起不同的测量误差，大多数误差都是不可忽略的，需要进行反复的实验和计算得到**的误差修正。