[發明專利]流體聲速測量裝置

無效

• 申請號: 201110009958.3
• 申請日: 2011-01-11
• 公開（公告）號: CN102589671A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 韓學輝;李峰弼;楊龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明及一種測量流體聲速的設備，尤其涉及一種高溫高壓的流體聲速測量裝置。

背景技術

目前，實驗室觀測單相、多相共存流體聲速的方法主要有三種：共振干涉法、相位比較法、時差法。其中，時差法具有測量裝置簡單、溫度和壓力等實驗條件容易建立、測量和數據計算過程簡單的特點，是實驗室常用的一種方法。時差法測量聲速的原理是波的運動學理論，即：速度v為聲波在被測對象內的走行距離L與走行時間Δt的比值。實驗測量時可采用脈沖透射法、脈沖反射法測量走行距離L和走行時間Δt計算得到流體的聲速，以脈沖透射法最為常用。

現在使用的脈沖透射法測量流體聲速的裝置，一般采取固定探頭間距L測量聲波在測試流體中的走時Δt(聲波總的走行時間t減去聲波在探頭內走行的時間t0——零時)的方式來實現。其中，零時t0是聲波在壓電陶瓷前的保護鋼壁(為承受較高的壓力并解決密封問題，常有一定的厚度)中走行的時間。實施測量時，零時t0與流體的溫度、壓力有關，所以流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時零時刻度及與測量條件一致及其重要。目前，應用現有的流體聲速測量裝置測量流體聲速時，零時t0的刻度有以下問題：①裝置建立前，若現有的刻度方法做零時刻度，由于標準樣的幾何尺寸特征、溫度、壓力條件與流體測試情況存在差異，無法保證刻度和測量條件的一致性；②裝置建立(探頭間距固定)后，無法使用現有的刻度方法做零時刻度；③若使用已知聲速的流體來刻度零時，在測試未知聲速流體前還需要做一些工作以便排除先前刻度用流體的干擾，工作量增加，也無法完全保證刻度和測量條件的一致性?？梢?，現行的流體聲速脈沖透射測量方法和裝置很難實現零時刻度以及刻度和測量條件的一致性，流體聲速脈沖透射測量方法和裝置存在瑕疵，測量精度并不理想。

發明內容

本發明對現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單，操作方便，保證零時刻度和測量條件能保持一致，能有效提高脈沖透射法測量流體聲速的精度，特別是提高高溫高壓流體聲速的測量精度的流體聲速測量裝置。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈沖發射裝置，所述流體夾持器包括設置在殼體內的流體測量室，所述殼體一側設有與流體測量室相連通的流體入口，所述殼體一端設有固定探頭，所述固定探頭的一端對應設有移動探頭，所述移動探頭固定設置在活塞上，所述殼體內設有恒壓艙，所述恒壓艙與所述流體測量室通過管道連通，所述活塞上設有位移傳感器，所述流體測量室和恒壓艙外設有溫度控制器。

所述溫度控制器包括電加熱套和設置在流體測量室內的溫度傳感器。

采用了上述技術方案后，本發明取得的有益效果是：不僅能夠施加和監測流體的溫度、壓力，還具備如下優點：探頭間距可調、可測，由于可測量多種間距，從而提高了監測流體聲速的測量精度；通過增加溫度控制器可以控制探頭間距變化時流體的溫度，而通過與流體測量室相連通的恒壓艙可以使流體測量室內的壓力保持不變，這樣使流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時零時刻度與測量條件保持一致，從而提高了高溫高壓流體聲速的測量精度。

附圖說明

附圖是本發明流體夾持器的結構示意圖。

具體實施方式

如附圖所示，流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈沖發射裝置。其它為已知技術，不同之處在于：流體夾持器包括設置在殼體內的流體測量室1，流體測量室1整體為一中空的圓柱體壓力室，在殼體的一側設有與流體測量室1相連通的流體入口2，在殼體一端設有固定探頭3，在固定探頭3的一端對應設有移動探頭4，移動探頭4固定設置在活塞5上，通過這種結構可以利用液壓驅動活塞5來調整移動探頭4與固定探頭3之間的間距，便于測量探頭間的多種間距，從而確定各種測量數據，提高了測量精度。

在殼體內設有恒壓艙6，恒壓艙6與流體測量室1通過管道連通，當活塞5在液壓作用下運動時即移動探頭4移動時，固定探頭3與移動探頭4之間的間距變小或增大時，流體測量室1內的流體壓縮或膨脹，體積相應地縮小或變大，從而壓力也相應地變大或縮小，這種情況下，流體測量室1內的流體通過管道進入恒壓艙6可以使恒壓艙6的容積增大或減小而平衡，從而使流體測量室1內的流體壓力保持不變，從而使測量條件保持不變，提高了測量精度。

在活塞5上設有位移傳感器7，這樣可以用活塞5上的位移傳感器7來記錄活塞5的位移量，從而便于測量間距距離，使用簡單方便。