Окрім похибки вимірювання часу, спричиненої якістю ультразвукового ехо-сигналу, метод вимірювання часу також є важливим фактором, що впливає на точність. Основні методи вимірювання часу включають підрахунок пульсу та крос-кореляцію. Під час підрахунку імпульсів роздільна здатність часу вимірювання є прямим фактором, що призводить довимірюванняпомилка. Оскільки синхронізуючий імпульс завжди має ширину, похибка вимірювання виникне протягом одного періоду імпульсу.
Метод перехресної-кореляції обчислює перехресну-кореляцію між сигналами, що поширюються між двома точками, щоб отримати часову затримку між двома сигналами. Якщо припустити, що ультразвуковий сигнал, виявлений в одній точці, дорівнює z(t), а сигнал, який поширюється в іншу точку після часу затримки, дорівнює y(t), часову затримку між двома сигналами можна обчислити за допомогою перехресної-кореляції.
Формула розрахунку перехресної{0}}кореляції така:
Крім того, ультразвукові витратоміри також страждають від затримок часу, спричинених кабелями, перетворювачами, монтажними пазами та електронними компонентами. Ці затримки вносять систематичні помилки. Ці помилки можна подолати за допомогою тестування із затримкою, корекції калібрування нульового-потоку та компенсації температури й тиску.
Траєкторія поширення ультразвукових сигналів усередині труби змінюється зі швидкістю потоку, що зрештою призводить до неточностей у вимірюваннях часу. Траєкторія поширення ультразвукової хвилі в рідині не є лінійною, і траєкторії відрізняються залежно від того, вгору чи вниз за течією. Цю траєкторію поширення можна описати за допомогою методу трасування кривої каналу в геометричній акустиці. Базуючись на висновках Буна та Вермааса, припускаючи, що швидкість звуку C постійна, рівняння трасування кривої каналу виглядає так:
У формулі: p(r) – кут між звуковим каналом на відстані r від осьової лінії та напрямком осі в трубі; V - середня поверхнева швидкість звукового каналу на відстані r від осьової лінії та осьового перетину в трубі.
Після визначення розташування датчика можна встановити криву каналу. Оскільки V не є постійним, канал має вигнуту форму, а кут каналу не-постійний. Число Рейнольдса Re і число Маха Ma визначають кривизну каналу, яка змінюється з розподілом швидкостей і збільшується в Ма.
Число Маха в трубі визначається як:
Ma=V/C
У формулі: С — швидкість звуку; V - середня об'ємна швидкість рідини в трубі. При Ma < 0,1 траєкторія поширення ультразвукової хвилі приблизно пряма; чим більше Ма, тим більше кривизна траєкторії поширення.
Як показано на малюнку, коли ультразвукові хвилі поширюються в рідині всередині труби, їхні шляхи розповсюдження відрізняються залежно від того, чи рухаються вони за течією, чи проти неї, що призводить до різних пройдених відстаней і, отже, до неточного часу вимірювання.
З точки зору сигналу, втрата енергії відбувається як на передавальному, так і на приймальному перетворювачах, а також під час розповсюдження в обох напрямках. Чим більша кривизна траєкторії поширення, тим слабший отриманий ехосигнал. Якщо кут випромінювання ультразвукового перетворювача є неточним, ехо-сигнал може навіть не бути виявлений на приймальному перетворювачі.
Виявлення-перетину нуля визначає точку-перетину нуля шляхом встановлення порогової напруги. Однак на практиці виявлення починається лише після затримки після надходження сигналу, і ця затримка вносить систематичну помилку. Крім того, коли амплітуда сигналу коливається, початковий час, отриманий від виявлення перетину нуля-з фіксованим значенням, буде змінюватися. Ультразвуковий сигнал, що поширюється в газі в трубі, показаний на малюнку. Коли швидкість рідини збільшується, амплітуда отриманого сигналу зменшується, що може призвести до того, що вторинний прилад визначить інший час поширення.
