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相 關(guān) 流 量 計(jì) 的 研 發(fā) 歷 史 可追 朔 到 上 世 紀(jì) 五 十 年 代。 英 國(guó)Butterfield 等人首先發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)鋼帶表面微小凹凸所引起的機(jī)械隨機(jī)信號(hào)，并提出實(shí)現(xiàn)了鋼帶運(yùn)動(dòng)速度的相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)。此后，相關(guān)測(cè)量理論得到很大發(fā)展，形成了很多相關(guān)測(cè)量技術(shù)。相關(guān)流量計(jì)測(cè)量原理相關(guān)流量計(jì)實(shí)際上是流速測(cè)量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理如圖 1 所示。

圖中上下游安裝的傳感器對(duì)流體隨機(jī)擾動(dòng)信號(hào)分辨特性必須一致。當(dāng)流體沿管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，常有湍流渦漩不斷產(chǎn)生和衰減；層流面層分離速度不均勻；混合相流體中各離散相空間分布呈隨機(jī)狀態(tài)等，都會(huì)對(duì)傳感器發(fā)出的能量束（如光束）或它們所形成能量場(chǎng)（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等）產(chǎn)生隨機(jī)的幅值、角值、相位實(shí)施調(diào)制或混合調(diào)制，并使它們相應(yīng)的物理量（如電位、電流、頻率、磁感應(yīng)強(qiáng)度等）發(fā)生隨機(jī)變化。通過解調(diào)、放大、濾波電路，可將上下游傳感器之間隨機(jī)擾動(dòng)變化信號(hào)X(t)、Y(t) 取出。若上下游傳感器所處的兩隨機(jī)擾動(dòng)區(qū)互為交集，即安裝距離 L 足夠短時(shí)，可認(rèn)為 X(t)與 Y(t) 數(shù)值相似（參見圖 2，即存在繼承性），僅存時(shí)間差△ t, 將X(t)、Y(t) 作相關(guān)運(yùn)算，即：互相關(guān)函數(shù) RXY(τ) 積分幾何圖形的峰值 τ0 可作為時(shí)間差△ t的量度。

當(dāng)管道內(nèi)流體流動(dòng)滿足 “凝固”流動(dòng)圖形假設(shè)時(shí)，即流體流過上下傳感器之間，既通過兩隨機(jī)擾動(dòng)敏感區(qū)時(shí)， 其邊界條件始終保持一致。此時(shí)的流體流動(dòng)相關(guān)速度 υc 可用下式求出：其體積流量和質(zhì)量流量分別為：相關(guān)流量計(jì)目前存在的問題按測(cè)量原理看，相關(guān)流量計(jì)可測(cè)介質(zhì)范圍極廣，且由于被測(cè)管內(nèi)不設(shè)任何阻流部件，無壓損現(xiàn)象，研發(fā)前景可觀，但目前存在以下問題。① 所 謂“ 凝 固” 流 動(dòng) 圖 形 只是假設(shè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨機(jī)擾動(dòng)敏感區(qū)的邊界條件時(shí)時(shí)變化，無論兩傳感器安裝距離如何短，兩區(qū)也不能保持互為補(bǔ)集。積分幾何圖形的峰值 τ0 是一隨機(jī)量，相關(guān)速度υc 和峰值 τ0 為函數(shù)關(guān)系，因此，流量測(cè)量準(zhǔn)確度難以保證。②大量實(shí)驗(yàn)表明，“凝固”流動(dòng)圖形假設(shè)對(duì)單相流相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)符合。③傳感器的安裝位置應(yīng)根據(jù)傳輸信號(hào)性質(zhì)進(jìn)行單臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，不具互換性。④由流體流動(dòng)狀態(tài)變化，將對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度造成影響。