[發(fā)明專利]一種基于聲波矩陣的液體流量測量裝置及測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810341129.7
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108387279A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 崔石磊;孫鵬華;紀迎春;馬建國;張偉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科鼎機電科技有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于聲波矩陣的液體流量測量裝置及測量方法，屬于流量測量技術(shù)領域。一種基于聲波矩陣的液體流量測量裝置，包括內(nèi)部為可以使液體流過的中空結(jié)構(gòu)的矩形測水箱以及設置在測水箱內(nèi)部相對的兩個側(cè)面的兩組超聲波探頭；兩組超聲波探頭均呈矩陣排列并一一對應，對應的兩個超聲波探頭之間的連線與液體的流動方向成夾角設置；超聲波探頭與控制盒內(nèi)的測量部連接。本發(fā)明設置了超聲波探頭組成聲波矩陣來對流體進行流量測量，可以測量同一高度不同位置不同流速，準確的反應出流體的整體流速，達到了精確測量的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、實用方便，測量準確。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種基于聲波矩陣的液體流量測量裝置及測量方法，屬于流量測量技術(shù)領域。

背景技術(shù)

在20世紀80年代以前，國內(nèi)外幾乎所有水文站都采用基于轉(zhuǎn)子式流速儀的流速-面積法觀測河道斷面布置點的平均流速并計算流量。由于具有準確、穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握的特點，這種經(jīng)典的接觸式測流儀器依然是我國河流流量檢測的主要工具。但由于天然河流復雜的紊動特性難以利用點測量技術(shù)獲得，或者代價很高，且惡劣的現(xiàn)場環(huán)境亦大大增加了水文檢測的難度，長久以來不僅導致洪水和干旱等極端條件下的河流流速、流場及總徑流變化速率等水流信息難以及時獲取，而且導致人們對明渠紊流的認識受限，許多水利工程中應當用紊流理論進行求解的流體力學問題都得不到很好地解決。流量測試技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，測試方法更是枚不勝舉，如傳播速度差法、波束偏移發(fā)、多普勒法、空間濾波法等等。我國早期的流量測試設備大部分是靠進口，現(xiàn)在我們已經(jīng)精確的掌握了這種技術(shù)，并迅速投產(chǎn)到過程工業(yè)、能量計量、城市公用事業(yè)，這也促使流量儀表迅速發(fā)展。微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展更是極大的推動了流量儀表的更新?lián)Q代，新的流量儀表也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。

超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體的流速信息。通過順逆流時聲波傳輸時產(chǎn)生的時差就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。超聲脈沖從一個傳感器到達另一個傳感器。當液體不流動時，超聲脈沖以相同的速度在兩個方向上傳播。如果箱體中的液體有一定的流速(流速一定大于零)，則順著流動的超聲脈沖會傳輸?shù)目煲恍嬷鲃臃较虻某暶}沖會慢一些。這樣順流傳輸時間會短一些，逆流傳輸時間會長一些。根據(jù)相關的計算方法，測算出流量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確進行流速測量進行得到流量的基于聲波矩陣的液體流量測量裝置及測量方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于聲波矩陣的液體流量測量裝置，包括內(nèi)部為可以使液體流過的中空結(jié)構(gòu)的矩形測水箱以及設置在測水箱內(nèi)部相對的兩個側(cè)面的兩組超聲波探頭；兩組超聲波探頭均呈矩陣排列并一一對應，對應的兩個超聲波探頭之間的連線與液體的流動方向成夾角設置；超聲波探頭與控制盒內(nèi)的測量部連接。

本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：測水箱的流體進口端固定設置導流框。

本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：導流框的內(nèi)側(cè)倒圓角。

本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：導流框的內(nèi)側(cè)倒斜角。

本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：測量部包括門電路選擇器以及與門電路選擇器連接的ARM單片機和時間數(shù)字芯片；時間數(shù)字芯片還與ARM單片機連接；超聲波探頭與門電路選擇器連接。

本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：每組超聲波探頭在水平的液體流動方向設置2～4個，每組超聲波探頭在豎直方向設置4～8個。

一種使用基于聲波矩陣的液體流量測量裝置的測量方法，將測量裝置放入需要測量的流動的液體中，啟動測量裝置；超聲波探頭周期性發(fā)射信號，測量部計算出上游和下游的飛行時間差，然后通過公式計算一對超聲波探頭測量到的液體流速，公式如下，