[發(fā)明專利]一種利用超聲波進行流量測定的裝置

有效

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• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102680034A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳志明;劉羅庚
• 申請（專利權(quán)）人: 天津鷗翼科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測速裝置，更具體地說，涉及一種利用超聲波進行流量測定的裝置。

背景技術(shù)

利用超聲波進行測量的主要工作方法采用了“差速法”來測量流量，具體原理是超聲波與水（或者其他流體）一起流動一個時間，而與正常速度相比，就會產(chǎn)生一個時間差來算水流的流速、再用流速乘以管徑，就得到流量，所以叫差速法。這種方法要求嚴(yán)格的時序控制，一般超聲波在水中的傳播速度為1500m/s,時序控制電路要以單片機的周期來計算，一般為10-12秒，毫秒級達(dá)不到，在測試裝置上安裝左右兩個TR1和TR2為兩個超聲波換能器，既能發(fā)射又能接受超聲波、TR1發(fā)射脈沖超聲波,經(jīng)流體和反射片和管壁反射后，被TR2接收。一定時間間隔后，由切換開關(guān)切換TR2發(fā)射超聲波，TR1接受。目前超聲波熱表就在采用上述測量裝置和方法來測量流量，進而通過安裝在熱表上的處理系統(tǒng)得到相應(yīng)的熱量，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)稍有偏差和不穩(wěn)定就會帶來影響計量的問題。目前利用超聲波計量的熱表大都先在管道外部組合一套塑料支架，由塑料支架提供用于安裝均勻流速的增速管和超聲波反射片的安裝槽，待超聲波反射片通過安裝槽固定在支架上之后，將塑料支架放入管道內(nèi)通過塑料支架和金屬管道的固定孔進行連接和配合，這一結(jié)構(gòu)在使用中主要存在以下問題：

（1）目前超聲波熱表采用的超聲波反射片依靠塑料支架支撐固定、對于塑料支架形式復(fù)雜、材料長期受熱變形較大，怕震動，造成了熱表計量的不穩(wěn)定。

（2）塑料支架依靠在金屬管道表體上的圓柱緊定釘定位，由于塑料支架孔與金屬管道上的緊定釘之間的定位配合較大，流體流動的脈動現(xiàn)象對塑料支架產(chǎn)生振動現(xiàn)象，導(dǎo)致了測量系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

（3）塑料支架內(nèi)部還安裝了用于均勻流速的增速管、增速管也采用用塑料材料、長時間運行產(chǎn)生結(jié)垢等問題、造成流體流經(jīng)增所管產(chǎn)生的阻力較大，從而影響流速的穩(wěn)定，造成了超聲測量流不準(zhǔn)確、從而影響測量。

（4）如要進行部件更換，需要從金屬管道中取出塑料支架，再更換塑料支架上的增速管或者反射片等部件，給維修和保養(yǎng)帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用超聲波進行流量測定的裝置，旨在解決塑料支架變形、塑料和金屬的定位配合較大、反射面的位置精度不高等原因造成的測量精度不穩(wěn)定，解決流體脈動時產(chǎn)生振動，降低增速管進出口的壓降、穩(wěn)定需要增速管內(nèi)的穩(wěn)定流體阻力損失，提高流體計量的可靠性。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種利用超聲波進行流量測定的裝置，包括超聲波反射段、增速管和超聲波換能器，其中：

所述超聲波換能器設(shè)置在增速管管壁的孔中，當(dāng)所述增速管與超聲波反射段進行斜截面接觸并定位后，所述超聲波換能器的中心與設(shè)置在超聲波反射段上的反射片中心相對應(yīng)；

所述超聲波反射段與增速管采用斜截面接觸式整體配合結(jié)構(gòu)，具體來說，增速管的兩端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，超聲波反射段一端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，以使其能夠與增速管兩端的斜面相接觸和定位，可選擇整體的圓柱管然后按照傾斜角45°進行切割形成超聲波反射段和增速管；在所述超聲波反射段的斜面上設(shè)置有超聲波反射片，具體來說可采用焊接（點焊）或者沖壓方式設(shè)置在斜面上。

所述增速管外壁的中央上設(shè)置有定位錐孔，用于通過螺釘或者螺栓與外部管道進行固定；然后將兩側(cè)超聲波反射段與增速管兩側(cè)緊密接觸后，并通過固定裝置（如螺母）固定在外部管道中；為進一步實現(xiàn)較好地密封和測量，可選擇在增速管的外壁上設(shè)置凹槽，用于設(shè)置密封圈。

所述增速管、超聲波反射段可選用不宜產(chǎn)生結(jié)垢的金屬材料，例如金屬銅、或者不銹鋼材料制作，為進一步防垢的產(chǎn)生，可進一步在換能器端面、超聲波反射片的反射面平面、增速管內(nèi)表面可采用涂料進行涂層，利用涂料的自清潔功能可提高涂料油漆的耐沾污性和自清潔性能防止表面的結(jié)垢、均勻流體在增速管內(nèi)流動，降低阻力，例如納米二氧化鈦涂料、鈦納米聚合物涂料、氟碳漆涂料等進行表面涂層處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：

（1）增速管和外部管道采用的定位為圓錐孔定位，這樣可以確保與兩端反射段結(jié)合采用圓柱斜截面與管段軸線稱45°夾角，確保管段軸線與該截面中心焦點與換能器中心相交，并垂直。

（2）超聲波反射段，與增速管結(jié)合采用圓柱斜截面形式，兩個表面在安裝時接觸并定位，這種定位方式簡單有效，由于定位采用的面接觸，提高了定位的穩(wěn)定性，流體流的震動影響大大減弱。