[實用新型]一種超聲波氣體流量測量裝置

有效

• 申請號: 202022072347.0
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN212482584U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 劉立國;于強;胡學斌
• 申請（專利權）人: 青島積成電子股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F15/00;G01F15/14
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻;孫亞琳

本實用新型公開了一種超聲波氣體流量測量裝置。其包括殼體，殼體上設置有進氣口和出氣口，殼體內設置有超聲波流量測量管路，其特征是：在所述殼體內還設置有氣流漫反射裝置，所述氣流漫反射裝置包括氣流三維漫反射結構和氣流導向結構，所述氣流三維漫反射結構由若干個三維漫反射曲面單元陣列形成，所述三維漫反射曲面單元的表面形成為氣流三維漫反射曲面，所述氣流導向結構與殼體上的進氣口連接，所述氣流導向結構具有出氣口，所述氣流導向結構的出氣口的二維口徑面與所述氣流三維漫反射結構的氣流三維漫反射曲面之間具有一定的距離且形成有一定的夾角使得由所述氣流導向結構的出氣口流出的氣流能噴射至所述氣流三維漫反射結構的氣流三維漫反射曲面。

技術領域

本實用新型涉及一種超聲波氣體流量測量裝置，屬于超聲波測量技術領域。

背景技術

超聲波燃氣表或超聲波流量計是目前廣泛應用的一種超聲波氣體流量測量裝置。由于受超聲波燃氣表或超聲波流量計結構尺寸所限，燃氣進入表的腔室后產生入射沖擊、腔壁及組件的反射，經入射和反射混合過程后，會在腔室和流量測量部件內造成渦流、湍流、層流等現象，氣流均勻度差，這增加了計量軟件流量算法的難度，影響了計量的穩定性和計量精度，尤其是在大流量情況下對計量穩定性和計量精度的影響更為突出。此外，現有的超聲波燃氣表或超聲波流量計的流量測量管路中氣流的密度分布規律是：中間層最密集，隨著偏離中間層的距離增大，氣流密度會不斷降低，靠近管壁處氣流密度最低，即形成層流分布，由于結構的局限性通常其層流對稱性不好，這也增加了計量軟件流量算法的難度，影響了計量精度。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供了一種能夠提高腔室和流量測量管路內的氣流分布均勻度、能夠提高計量穩定性和計量精度的超聲波氣體流量測量裝置。

本實用新型是通過如下技術方案來實現的：一種超聲波氣體流量測量裝置，包括殼體，所述殼體上設置有進氣口和出氣口，所述殼體內設置有超聲波流量測量管路，其特征是：在所述殼體內還設置有氣流漫反射裝置，所述氣流漫反射裝置包括氣流三維漫反射結構和氣流導向結構，所述氣流三維漫反射結構由若干個三維漫反射曲面單元陣列形成，所述三維漫反射曲面單元的表面形成為氣流三維漫反射曲面，所述氣流導向結構與殼體上的進氣口連接，所述氣流導向結構具有出氣口，所述氣流導向結構的出氣口的二維口徑面與所述氣流三維漫反射結構的氣流三維漫反射曲面之間具有一定的距離且形成有一定的夾角使得由所述氣流導向結構的出氣口流出的氣流能噴射至所述氣流三維漫反射結構的氣流三維漫反射曲面。

本實用新型中，通過設置氣流漫反射裝置，由進氣口流入并通過氣流導向結構流出的氣體噴射至氣流三維漫反射結構的氣流三維漫反射曲面上，通過氣流漫反射曲面的反射作用使得進入殼體內及流量測量管路的氣流分布的均勻度得到改善，氣流分布趨于均勻。

本實用新型中的氣流導向結構的出氣口的二維口徑面可視為氣源波陣面，氣源波陣面可視為由許許多多個氣源單元所構成的二維氣元陣列，氣源單元簡稱為氣元。氣流三維漫反射結構的三維漫反射曲面可視為由許多個三維漫反射曲面單元構成的漫反射陣列。如附圖1所示，取構成二維氣元陣列的氣元為ds。每個三維漫反射曲面單元可視為由許多個法向不同的二維平面反射元da所構成。

根據幾何光學原理、Snell反射定理和Huygens原理，對于單個氣元ds發出的氣流照射到二維平面反射元da上后，θi＝θr，由于二維平面反射元da的法向不同，即θi不同，所產生的反射方向不同，如附圖2所示。

其中，為平面反射元的單位法向矢量，θi為氣元發出氣流束的入射角，θr為氣流束經過平面反射元的反射角。由附圖2可看出，在相同氣元的情況下，由于平面反射元的法向不同，反射后的氣流方向就不同。

由于構成三維漫反射曲面單元的二維平面反射元da的法向不平行，從而導致其反射方向并不平行，呈現出反射的多方向性，如附圖3所示。