[實用新型]新型超聲波流速流量檢測器

有效

• 申請號: 201120366959.9
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN202230100U
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 高毅夫
• 申請（專利權）人: 高毅夫
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01F1/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于自動化檢測儀表及相關技術。

背景技術

對于液體、氣體等各種流體的流速和流量檢測，目前采用差壓流量檢測器、臨界流流量檢測器、電磁流量檢測器、超聲波流量檢測器、渦輪流量檢測器、渦街流量檢測器、容積式流量檢測器、浮子流量檢測器、質量流量檢測器等檢測方式。其中超聲波流量檢測器由于能承擔氣體、蒸汽、石油制品、腐蝕性介質等的流量測量，可適用于大管徑以及明渠暗渠內流動介質的流量測量，可以在不影響生產的情況下在現場維修或更換檢測器，具有適用范圍大，安裝維護方便、節省投資等特點，近些年發展迅速，應用范圍越來越大，在整個流量檢測器市場的占有率方面明顯呈上升趨勢。

目前有關超聲波流量檢測器的文獻論述中，其檢測流速、流量的方式是基于時差法、相位差法、頻差法、聲循環法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關法等方法，其中應用較為廣泛的是時差法，原理是對一對正向探頭的超聲波正向傳送時間和一對逆向探頭的超聲波逆向傳送時間進行檢測，計算出其差值，并根據該時間差計算流速及流量。由于被測管道的測量點之間的距離不長，超聲波的傳播時間很小，而正逆向傳輸的時間差就更小，按目前的時間差檢測方法，在具體實現上具有很大技術難度，控制線路比較復雜，在保證一定的測量精度情況下，設備成本大大增加，這個缺點也限制了超聲波流量檢測器的應用。對于采用相位差法、頻差法、聲循環法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關法等方法進行流速、流量檢測時，也難以獲得控制線路簡單、測量精度高的結果。故與其它流量檢測器相比，目前的各類超聲波流量檢測器在實際使用中還存在技術復雜和成本較高的弱點，難以獲得滿意的檢測精度，還不足以在流量檢測器領域走在前列。總之采用超聲波技術進行流速、流量檢測的方法目前還未見到更新、更有效的例子。

發明內容

本實用新型的目的是采用現代的超聲波檢測和控制技術，利用超聲波具有不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數的影響，無阻力損失的非接觸式測量的特點，解決其它類型儀表所難以實現的對強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質等的流量測量，具有適應多種管徑以及明渠暗渠內介質的流量測量、可適應多種流量測量范圍、改善和提高目前超聲波流速流量檢測的精度、降低設備成本等優點。

本實用新型的要點是采用實時檢測、分時計算的控制系統結構來取代目前的超聲波傳輸時間檢測方法，超聲波流速流量檢測器由超聲波發射器、超聲波接收器、比較器、時鐘發生器、主控制器、流速流量顯示及輸出單元、計數控制門電路、時間計數器和裝置電源組成，其特征為時鐘發生器[2]產生時間脈沖，時間計數器[3]由計數控制門電路[13]控制，產生正向發送時間或逆向發送時間，主控制器[4]讀入時間計數器[3]的時間信息，根據正向發送時間和逆向發送時間計算出流速、流量值，并輸出至顯示及輸出單元[5]，正向發送過程由主控制器[4]啟動，正向發送信號送至發送控制門電路[6]，該門電路同時發出觸發信號至發送脈沖信號發生器[7]、計數控制門電路[13]和正向發送發射器[8]，開始正向發送及啟動時間計數器；發送脈沖由正向發送發射器[8]發送出去；正向發送接收器[9]接收發送過來的載有發送脈沖的超聲波信號，經比較器[12]提取發送脈沖信號，對計數控制門電路[13]進行控制，使時間計數器[3]停止計數；逆向發送過程亦由主控制器[4]啟動，逆向發送信號送至發送控制門電路[6]，該門電路同時發出觸發信號至發送脈沖信號發生器[7]、計數控制門電路[13]和逆向發送發射器[10]，開始逆向發送及啟動時間計數器[3]；發送脈沖由逆向發送發射器[10]發送出去；逆向發送接收器[11]接收發送過來的載有發送脈沖的超聲波信號，經比較器[12]提取發送脈沖信號，對計數控制門電路[13]進行控制，使時間計數器[3]停止計數；系統具有可靠性高、檢測精度好、控制線路構成簡單、設備成本低等優點。

附圖說明

附圖是新型超聲波流速流量檢測器功能框圖，圖中1是裝置電源；2是時鐘發生器；3是時間計數器；4是主控制器；5是顯示及輸出單元；6是發送控制門電路；7是發送脈沖信號發生器；8是正向發送發射器；9是正向發送接收器；10是逆向發送發射器；11是逆向發送接收器；12是比較器；13是計數控制門電路。

具體實施方式

根據超聲波時差法檢測原理，超聲波在流動的流體中傳播時，順流的傳播時間t₁為：