[實用新型]帶自校準功能的插入式氣體超聲波流量計測量裝置

有效

• 申請號: 201820430823.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN207907959U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 陳雄生;李巧英;羅健忠
• 申請（專利權）人: 上海中核維思儀器儀表有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F25/00
• 代理公司: 上海海貝律師事務所 31301
• 代理人: 范海燕

本實用新型涉及了一種插入式氣體超聲波流量計測量裝置及校準方法。此測量裝置包含信號轉換器、測量通道、比對通道。在現有氣體管段或煙囪安裝插入式超聲波流量計時，測量換能器之間實際距離無法精確得知。本實用新型采用了一種利用比對通道測量氣體聲速去校準測量通道換能器之間實際距離的方法。比對通道上安裝有一對換能器，其參數包括換能器之間距離、頻率、延時等在廠內可精確測量，所以比對通道能準確測量出氣體聲速。比對通道采用單端插入式，可在管段上增開一個安裝孔或利用測量通道安裝孔測量管段內氣體聲速，利用同一氣體同一時刻聲速相同，去校準測量通道換能器之間的實際距離，從而提高流量計的精度。

技術領域

本實用新型涉及一種應用氣體超聲波流量計測量方法及裝置，尤其涉及一種帶自校準功能的插入式氣體超聲波流量計測量裝置。

背景技術

超聲波流量計有著精度高、可雙向測量、量程比寬、無阻流部件等優點，近年來得到廣泛的應用。在某些流量測量場所，需要在安裝好的管段處進行流速或流量的監控與測量。傳統的流量計安裝困難、成本高，大多數采用測量點流速代替面流速的方法，測量精度低。

另一方面，隨著工業化的發展，環境污染越來越嚴重。隨著環境保護意識提高。國家提出了節能減排政策并制定HJ/T75-2015、HJ/T76-2015一些列煙氣排放連續監測要求與技術規范。其中對煙氣流速的監控要求提高，導致傳統皮托管測量煙氣方法不能滿足精度要求。

插入式超聲波流量計可在現有被測氣體管段上根據通道分布安裝一對或多對超聲波換能器，利用超聲波沿氣流順向和逆向傳播的時間差計算出每通道上的線流速流速及流量。假設兩換能器間的超聲傳播距離為L，超聲傳播方向與軸線之間的夾角為θ，超聲波在靜態氣體中的聲速為c₀，則當管道內被測氣體流速為u時，超聲波沿氣流順向傳播和逆向傳播的聲速c₁、c₂分別為：c₁＝L/(t₁-τ₁)＝c₀+ucosθ

，c₂＝L/(t₂-τ₂)＝c₀-ucosθ

聲速差：Δc＝c₁-c₂＝L/(t₁-τ₁)-L/(t₂-τ₂)＝2ucosθ，即可獲得每個聲道的流速：

上式即為速差法流量測量的基本原理表達式。式中，t₁、t₂分別為超聲波順向傳播和逆向傳播時的聲時，τ₁、τ₂分別為超聲波順向傳播和逆向傳播時電路、電纜及換能器等產生的聲延時。由于是在現有被測氣體管段上安裝換能器，角度可通過換能器外端與管段測出，但兩換能器之間的距離L無法精確測量，本實用新型采用聲速比對的方法，采用比對通道上插入的一對已知間距的換能器探頭測出氣體聲速，通過在比對通道上測量出被測氣體聲速和測量通道上測得的聲時信息校準流量測量通道上換能器之間的距離L。

實用新型內容

本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種帶自校準功能的插入式氣體超聲波流量計測量裝置及方法，其中，具體技術方案為：

包括信號轉換器、測量通道、比對通道，所述測量通道和比對通道安裝在被測氣體管段上；在測量管段上開孔，將測量通道換能器和比對通道換能器的安裝座焊接或加固到測量管段上，換能器探頭裝入換能器安裝孔；插入式超聲波流量計配置比對通道，并與信號轉換器進行連接；安裝信號轉換器，測量通道與信號轉換器之間連線，比對通道與信號轉換器之間連線；信號轉換器發出驅動信號，激發換能器發出超聲波，測量通道為雙端插入式，安裝于被測氣體管段或煙囪兩側，比對通道為單端插入式(兩對已知測量距離的換能器探頭安裝在同一根測量桿上)，安裝于被測氣體管段靠近測量通道。