[實用新型]集流式超聲流量計

有效

• 申請號: 200920245840.9
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN201637444U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 劉躍軍;梁開元;雷選鋒;黃義軍
• 申請（專利權）人: 西安思坦儀器股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 康凱

技術領域

本實用新型涉及流量檢測領域，具體涉及一種集流式超聲流量計。

背景技術

石油勘探領域中，經常需要測量流量參數，流量計就是一種常用的流量檢測儀器。傳統的流量儀器是一種應力式流量計，這種流量計具有測量精度不高的問題，傳統應力式流量計的測量精度在滿量程范圍最多只能到達1％；其次傳統應力式流量計由于管徑的線性限制要測量大流量就必須增大管徑，而增大管徑小流量的測量必然不準，甚至于對小流量沒有反應，因此量程受限較大。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種集流式超聲流量計，其解決了背景技術中測量精度不高以及量程相對較小的技術問題。

本實用新型一種集流式超聲流量計的流量測量簡要原理如下：

當聲波在液體中平行于液體流動方向傳播時，其總的傳播速度是靜止液體中的聲速與液體流速的線性合成，于是在一固定的距離L上，聲波順流傳播與逆流傳播所用的時間必然不同，測得該時間差及靜止液體中的聲速，即可推算出流速，并進一步折算成流量。

本實用新型的技術解決方案是：

一種集流式超聲流量計，包括外護管、設置與外護管內的電池短節、電路短節以及測量短節，其特殊之處在于：所述測量短節包括按順流和逆流方向分別設置有兩個超聲波傳感器，兩個超聲波傳感器之間有進水口，測量短節的一端設有出水口，所述電路短節包括與超聲波傳感器依次連接的放大電路、比較器、鑒相器、AD轉換器、單片機以及存儲器；所述比較器的比較對象是固定電壓；所述電池短節給電路短節及測量短節供電。

上述鑒相器與AD轉換器之間還設置濾波器，該濾波器能達到平坦的濾波效果。

上述濾波器為二階低通濾波器。

上述鑒相器為74AHCT74組成的鑒相器。

上述超聲波傳感器的探頭為固態壓鑄的探頭，而不是一般的充液體(一般為硅油)探頭。

上述單片機為PIC16C77單片機，該單片機的性能穩定，是一款經典產品。不但省電而且在運行時不易出錯造成死機。

本實用新型的優點在于：

1、結構簡單，該井下流量計只包括外護管、電池短節、電路短節、超聲測量管、超聲探頭組成

2、精度高，最高精度可達1‰，從根本上改變了傳統應力式流量計測量精度不高的問題，傳統應力式流量計的測量精度在滿量程范圍最多只能到達1％。

3、量程大最大可到1000M³/D，而且小流量的測量不受太大影響。傳統應力式流量計由于管徑的線性限制要測量大流量就必須增大管徑，而增大管徑小流量的測量必然不準，甚至于對小流量沒有反應，超聲流量計的發明從根本上解決了這一問題，最小可測量1M³/D，最大可以測量1000M³/D。

4、電路方面采取74AHCT74組成的鑒相器最高頻率可達40MHZ。

5、電路方面還采用了特殊的二階低通濾波器達到了最平坦的的濾波效果從而保證了流量的連續性和平穩性。

6、在傳感器的安裝方面采用了最新的超聲傳感器安裝方法(該方法已申報專利)保證了壓力損失的最小和注水流量的最大。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型流測量電路部分的原理框圖；

具體實施方式

本實用新型的測量管內按順流及逆流方向分別安裝兩個超聲波傳感器，分時交替完成超聲波的發射、接收工作，測量流速、聲速等相關量，集流式流量計所使用的超聲波頻率為1.38MHz。

具體的數學原理推導：

設水流的速度為：V_水

聲音在水中的傳播速度為：V_聲

兩個超聲波傳感器之間的距離為：L

傳播的時間差為：Δt

顯然的：L/(V_聲-V_水)-L/(V_聲+V_水)＝Δt其中V_聲、Δt、L三個量均可以測出，所以V_水很容易便可得到。