[發明專利]流道芯體、流道結構與超聲波水表

在審

• 申請號: 202111200725.1
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113865660A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 溫學芹;彭龍;羅哲錢;卓中權;王東;陳勁松;廖海云
• 申請（專利權）人: 重慶智慧水務有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F15/14;H01M50/244;H01M50/284
• 代理公司: 重慶千石專利代理事務所(普通合伙) 50259
• 代理人: 冷奇峰

本發明公開了一種流道芯體，其特征在于：包括管芯，所述管芯用于插入固定在流道管體內部；所述管芯的兩端為進口端和出口端，所述進口端和出口端的端面均為圓孔結構；所述管芯上位于進口端和出口端之間的部分為計量段；所述計量段的流道的截面積小于所述進口端或出口端的截面積；所述計量段的側壁上具有一對供超聲波貫穿用的對射穿孔；在所述管芯插固在流道管體內后，所述對射穿孔能夠與流道管體上的對射的換能器安裝座對準貫通。本發明還公開了采用上述流道芯體的流道結構和超聲波水表。本技術方案可使得超聲波水表計量更為精準可靠，耐壓性更好。

技術領域

本發明屬于超聲波計量儀表領域，具體涉及一種流道芯體、流道結構與超聲波水表。

背景技術

超聲波計量表比傳統機械計量表更精確可靠，而且便于實現電子化、智能化管理，超聲波計量表取代傳統機械計量表是大勢所趨。

超聲波測量管道是基于超聲波時差法以及超聲波換能器對射安裝的方式來實現流量測量，其工作原理見圖1所示，當發射出的超聲波在順流轉換器和逆流轉換器之間傳輸時，通過測量順、逆流的傳播時間及時間差t，結合管道過流截面積相關參數，求得流體的流量，正、逆向傳播時間、時間差、線平均

流速和流量值的計算見式(1.1)～式(1.3)。

由式(1.1)變形處理得

所有流量值

式中：t_1-2—超聲波正向傳播時間；

t_2-1—超聲波逆向傳播時間；

Δt—超聲波正、逆向傳播時間差；

v—流體線平均流速；

q_V—管道體積流量；

c—超聲波的傳播速度；

D—管道直徑；

k—修正系數。

由上述算式可知，流量值q_V等于一個常量乘以流體線平均流速v，流體線平均流速v與Δt成正比、與t_1-2 t_2-1成反比。因為t_1-2 t_2-1的值(通常為幾十個微秒)極小且作為分母，所以，t_1-2 t_2-1的值對流量值q_V的計算精度影響細微。時間差Δt(通常為皮秒量級)的精度直接決定瞬時流量的計量精度，關鍵值時間差Δt受兩換能器之間的距離(聲程)以及與流速方向的夾角、流道流場的狀態影響和干擾較大。

現有的超聲波計量儀表往往采用異型流道結構(如，公告號：CN103383275B，公開的“方波型流道超聲波水表”)，或采用反射式的超聲波換能器的布局結構(如，公告號：CN204788525U，公開的“一種超聲波流量計防污染流道結構”)。但上述異型流道結構，存在壓損大的不足；上述兩種現有技術的超聲波計量流道中均容易出現水流瞬時流速波動大的情形，進而導致關鍵值時間差Δt的波動、抗干擾性較差、致使計算誤差值較大。故現有技術在確保關鍵值時間差Δt的抗干擾性和提升與確保計量精度方面仍存在不足。

基于此，申請人考慮設計一種能夠更好確保與提升超聲波計量儀表的計量精度與計量可靠穩定性(抗干擾性)的流道芯體、流道結構與超聲波水表。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠更好確保與提升超聲波計量儀表的計量精度與計量可靠穩定性(抗干擾性)的流道芯體、流道結構與超聲波水表。