[發明專利]夾持式超聲波流量傳感器

有效

• 申請號: 202110054846.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112903047B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 沈西琳;張宇明
• 申請（專利權）人: 上海迅音科技有限公司
• 主分類號: G01F1/667
• 分類號: G01F1/667;G01F15/14;G01F15/18
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種夾持式超聲波流量傳感器，包括：殼體，上開設一凹槽，所述殼體的第一端設置有卡扣；上蓋，第一端與所述殼體的第二端轉動連接，第二端與所述卡扣扣合并遮蓋住所述凹槽，從而形成測量通路，所述測量通路用于容納一軟管，所述測量通路的寬度小于所述軟管自然狀態下的管徑；兩個超聲波換能器，均設置于所述殼體異于所述凹槽的一面，且分別位于所述測量通路的兩側，兩個所述超聲波換能器互相發射和接收超聲波信號，且所述超聲波信號的傳播方向與所述軟管中液體流動的方向有一個角度。本發明解決了現有技術中夾持式超聲波流量傳感器難以夾持在小直徑軟管上、安裝困難、測量精度低且生產成本較高的問題。

技術領域

本發明涉及超聲波測量技術領域，尤其涉及一種夾持式超聲波流量傳感器。

背景技術

超聲波流量傳感器通常利用壓電材料的壓電效應，采用適當的發射電路把電能加到發射換能器的壓電元件上，使其產生超聲波振動。超聲波信號以某一角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，經壓電元件變為電能，以便檢測。根據信號檢測的原理，目前超聲波流量傳感器主要采用時差法和多普勒法兩種類型。多普勒法是利用聲學多普勒原理，通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流速測量。時差法是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳播時傳播時間之差來反映流體的流速，超聲波信號的傳播方向可以與液體流動方向有一定的角度也可以平行。

在對半導體生產中的超純水用量監控、化學腐蝕液體的流速檢測、生物反應容器的進液排液過程、色譜法分離過程中的酸堿平衡控制或血透儀中的血液藥液流速監控等領域進行液體流速測量時，一般使用非侵入的測量方法，以避免超聲波流量傳感器跟液體直接接觸，可能會造成交叉污染的風險。并且在半導體、醫療器械或生物制藥過程中經常會大量使用直徑相對較小的塑料或者橡膠軟管來運送液體，軟管直徑一般為3毫米到30毫米。而傳統的超聲波流量傳感器尺寸較大，很難夾緊在小直徑軟管上，也難以獲得良好的聲學耦合，導致超聲波流量傳感器測量精度低；且傳統的超聲波流量傳感器通常結構復雜，難于加工和組裝，導致超聲波流量傳感器成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種夾持式超聲波流量傳感器，以解決現有技術中夾持式超聲波流量傳感器難以夾持在小直徑軟管上、安裝困難、測量精度低且生產成本較高的問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種夾持式超聲波流量傳感器，包括：

殼體，上開設一凹槽，所述殼體的第一端設置有卡扣；

上蓋，第一端與所述殼體的第二端轉動連接，第二端與所述卡扣扣合并遮蓋住所述凹槽，從而形成測量通路，所述測量通路用于容納一軟管，所述測量通路的寬度小于所述軟管自然狀態下的管徑；

兩個超聲波換能器，均設置于所述殼體異于所述凹槽的一面，且分別位于所述測量通路的兩側，兩個所述超聲波換能器互相發射和接收超聲波信號，且所述超聲波信號的傳播方向與所述軟管中液體流動的方向有一個角度；

導波結構，位于測量通路與對應的所述超聲波換能器之間，并連接所述測量通路與對應的所述超聲波換能器以傳遞所述超聲波換能器發射的超聲波信號；

超聲波流量測量模塊，與所述超聲波換能器電連接，用于根據兩個所述超聲波換能器接收到的超聲波信號的時間差或相位差測量所述軟管中的液體的流速。

可選的，所述測量通路的橫截面為正方形、長方形、圓形或橢圓形中的一種或多種形狀的組合。

可選的，所述殼體為實心結構，兩個所述超聲波換能器均嵌設于殼體內，所述超聲波換能器與所述測量通路之間的殼體為所述導波結構。

可選的，所述殼體為空心結構，所述導波結構為實心結構。

可選的，所述導波結構的寬度沿所述測量通路至所述超聲波換能器的方向逐漸增大。