式中：θ為聲束與液體流動方向的夾角；M為聲束在液體的直線傳播次數；D為管道內徑；Tup為聲束在正方向上的傳播時間；Tdown為聲束在逆方向上的傳播時間；ΔT為Tup-Tdown。

傳感器安裝方法

超聲波流量計傳感器按照其在管道上的固定形式可分為外縛式和插入式；從聲波傳輸方式上可分為：V、Z、N和W法[5]。

由于鋼鐵行業一般水管道直徑大于DN50，插入式精度優于外縛式。因此，我們優先選用插入式且較理想的Z法和V法[6]。在安裝調試過程中經常出現的問題與處理方法如表1所示。

從表1中可以看出，造成流量計檢測不穩定的因素很多，較突出的有以下3點：

①選擇的檢測部位直管段不夠；

②檢測介質有脈動流，出現這種情況需要在轉換器部分通過阻尼設定增加相應時間以消除測量值的波動[7]；

③選擇的檢測部位附近裝有泵、閥或其他測量裝置等干擾流動的因素存在。

數據通信

由于TDS-100為智能儀表，具有數字通信功能，因此，在信號采集上我們采用了數字通信技術。采用MOXRTU作為數據采集器，與TDS-100進行通信，開發了流量計檢測數據的串口通信讀取程序，通過高速以太網上傳至能源中心數據庫服務器。

1.1 TDS-100超聲波流量計通信

TDS-100超聲波流量計轉換器部分帶有RS2232接口，通過RS2232/RS2485轉換器轉換成RS2485，數據的傳輸采用應答方式，即采集器發出命令請求，流量計做出相應的回答。基本命令采用數據字符串表示，特點是數據長度隨意，通信數據格式如表2所示。

1.2 數據采集器

由于系統數據各子站比較分散，I/O數據采集量大，我們選用了前面所述的MOXRTU作為采集單元，它綜合了數據采集、遠程設備監控、網絡通信等功能。各子站數據可通過EtherNet與I/OServer連接，將本系統的數據傳遞到能源中心，通過監控站實現對全廠數據的監控。數據采集器編程如圖所示。

數據采集器編程框圖

1.3　數據采集器通信程序

根據TDS-100超聲波流量計特有的通信協議格式，編制了流量計采集通信程序，其流程如圖所示。

通信程序流程圖

監控系統