[發明專利]一種多聲道超聲波流量測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201310092128.0
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103196504A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 傅新;陳煒剛;胡亮;黎裕熙;王利軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種多聲道超聲波流量測量方法，其特征在于，該方法的步驟如下：

（1）在聲道測量區域的前端布置一個壓力傳感器，壓力傳感器與各聲道的軸向中心位置的距離相等；

（2）在管段上安裝個數為聲道數2倍的換能器，其中每兩個換能器的連線構成一個聲道，且聲道與管段的軸線呈15°~75°；

（3）各換能器所對應的聲道分為弦向聲道和徑向聲道，即有一條徑向聲道以及至少三條弦向聲道，各弦向聲道按其聲道數目在軸向截面上的投影為正多邊形；

（4）根據壓力傳感器測量結果，對各個聲道之間的測量時間間隔進行實時調整，每條弦聲道進行流量測量的同時，信號處理模塊讀取壓力傳感器數據，計算所有弦聲道測量時刻所對應的壓力傳感器測量結果方差；若壓力傳感器測量結果方差小于設定值A0，則認為各弦聲道測量結果有效；若壓力傳感器測量結果方差大于設定值A0，則認為各弦聲道測量結果無效，減小各聲道之間的測量時間間隔進行再次測量，直至壓力傳感器測量結果方差小于設定值A0，則此時的各弦向流速測量結果有效；

（5）將所有弦聲道所測得的流速進行平均，作為平均流速測量結果，計算平均流速測量結果與徑向聲道所測得的流速數值之間的比值，通過該比值來判斷流場所處的狀態。

2.根據權利要求1所述的一種多聲道超聲波流量測量方法，其特征在于：所述正多邊形為正三角形弦聲道時，對于正三角形弦聲道+徑聲道的四聲道布置而言：比值小于k1=3/4時，判定流場為層流狀態，采用層流流量修正模型，從平均流速測量結果計算體積流量；比值大于k2=4/5時，判定流場為紊流狀態，采用紊流流量修正模型，從平均流速測量結果計算體積流量；比值處于k1到k2之間時，流場處于層紊流之間的過渡狀態，采用過渡狀態流量修正模型，從平均流速測量計算體積流量；層流流量修正模型與紊流流量修正模型通過流量標定實驗事先獲得。

3.根據權利要求1所述的一種多聲道超聲波流量測量方法，其特征在于：所述正多邊形為正方形弦聲道時，對于正方形弦聲道+徑聲道的五聲道布置而言：比值小于k1=0.5時，判定流場為層流狀態，采用層流流量修正模型，從平均流速測量結果計算體積流量；比值大于k2=0.84時，判定流場為紊流狀態，采用紊流流量修正模型，從平均流速測量結果計算體積流量；比值處于k1到k2之間時，流場處于層紊流之間的過渡狀態，采用過渡狀態流量修正模型，從平均流速測量計算體積流量；層流流量修正模型與紊流流量修正模型通過流量標定實驗事先獲得。

4.如權利要求1所述方法的一種多聲道超聲波流量測量裝置，其特征在于：

在管段上等分空間布置安裝個數為聲道數2倍的換能器，其中每兩個換能器的連線構成一條聲道，且其聲道與管段的軸線呈15°~75°；在聲道測量區域的前端布置一個壓力傳感器，壓力傳感器與各聲道的軸向中心位置的距離相等；各換能器所對應的聲道分為弦向聲道和徑向聲道，即由一條徑向聲道和三條弦向聲道構成，各弦向聲道按其聲道數在軸向截面上的投影為正三角形，徑向聲道與正三角形的底邊平行；或由一條徑向聲道和四條弦向聲道構成，各弦向聲道按其聲道數目在軸向截面上的投影為正方形，徑向聲道與正方形的一邊平行。