CN106153133A - 一种超声波烟气流量计及其传感器消声装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声波烟气流量计及其传感器消声装置。消声装置包括消声装置本体；所述消声装置本体为呈筒状设置的消声装置本体；所述消声装置本体开设有第一通孔和第二通孔；所述第一通孔和第二通孔均沿所述消声装置本体的轴向贯穿所述消声装置本体。消声装置使传感器发送的余振能量衰减。消声装置可选择减震材料的材质，吸收传感器的余振能量，则计测时的SN比提高。并且，由于该消声装置本体开设有第二通孔，消声装置本体结构更为均匀稳定，且通过开设通孔大大增加了消声装置的表面积，使得其吸收传感器的余振能力得到了有效的提高。并且该消声装置可采用高温硅胶材料制成，减振效果更佳，耐腐蚀性强，使得探测装置在高温高湿下能长久稳定地工作。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备领域，具体而言，涉及一种超声波烟气流量计及其传感器消声装置。
背景技术
对气态、颗粒物等的排放量的准确检测是很多监管部门十分重视的问题，目前，大多应用在热力厂和发电厂的烟气自动监控系统(Continuous Emission MonitoringSystem，CEMS)，测量流量过程中面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性较强等；工况条件通常是：烟气介质温度在150℃左右，热电厂的一次风或二次风一般在200℃，个别有400℃左右，现有测量流量的方法主要包括：
皮托管压力差法：通过测量压力差来计算流量，测量时将测速管放置在烟道内中心位置，使管口与烟气流量方向垂直，测得该位置上的动压和静压之差，从而计算出该点的流量。
流体热变量法：流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量呈一定的比例关系，通过该比例关系与散失的热量计算出流量。这两种测量方式存在测量精度差、实现较为繁琐的问题。
而使用超声波流量计是较为理想的方法。现有的超声波流量计已知有分别在连杆上游和连杆下游的超声波收发器。对使超声波向流体的流动方向以及反方向传送时的两个传送时间进行计测，基于传送时间来计算流体的流速。在这种流量计中，从发送器发出的超声波作为在流体中传送而达到接收器的流体传送波，通过连杆传送到接收器的则为连杆传送波也可达到接收器。流体传送波是计测所需要的信号，连杆传送波是与信号分量重叠的噪声分量。
连杆本身余振产生的噪声分量越高，信号噪声比(SZ)越低，影响检测结果的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供了一种超声波烟气流量计传感器的消声装置，包括消声装置本体；所述消声装置本体为呈筒状设置的消声装置本体；所述消声装置本体开设有第一通孔和第二通孔；所述第一通孔和第二通孔均沿所述消声装置本体的轴向贯穿所述消声装置本体。
在某些实施方式中，所述第二通孔置于所述第一通孔的周侧。
在某些实施方式中，所述第二通孔均匀分布于所述第一通孔的周侧。
在某些实施方式中，所述第二通孔为偶数个。
在某些实施方式中，相邻所述第二通孔之间的间距相同。
在某些实施方式中，所述消声装置为硅胶制成的消声装置。
在某些实施方式中，所述消声装置本体包括第一硅胶层和第二硅胶层；所述第二硅胶层围绕于所述第一硅胶层的外周侧。
本发明还提供了一种超声波烟气流量计，包括超声波烟气流量计传感器的消声装置。
在某些实施方式中，包括固定部件；所述固定部件连接有控制器和探测装置；所述探测装置包括连杆以及间隔置于所述连杆上的第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；所述连杆与所述固定部件铰接；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间距为L；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器均设有探头；所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对设置；所述消声装置套装于所述第二超声波发射接收传感器的探头的外周侧；所述控制器用于控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。
在某些实施方式中，还包括与所述固定部件一体式连接的支架、与所述控制器一体连接的控制器架；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器与所述连杆一体连接。
本发明提供的超声波烟气流量计及其传感器消声装置现对于现有技术而言有益效果是：
本发明实施例中所提供的烟气流量计，对烟气流量计的结构进行了巧妙的改进——消声装置。烟气流量计在接收超声波的气体传送波W1以对传送时间进行计测，基于该传送时间对流量进行测定的超声波流量计中，气体传送波W1是应检测出的信号(信号分量S)，连杆传送波W2是相对于信号的噪声(噪声分量N)。因此，如果相对于气体传送波W1的能量(大小、或者强度)，连杆传送波W2的能量(大小、或者强度)过大，则气体传送波W1和连杆传送波W2的识别困难。其结果，可能会弄错气体传送波W1和配管传送波W2，错误地进行传送时间的计测，基于错误的传送时间对气体的流量进行测定。
消声装置使传感器发送的余振能量衰减。具体而言，减震过程应分为两步：首先消音装置11减小了传感器的余震，再者，余震减小了，通过连杆141的噪声W2也随之减小。消声装置可选择减震材料的材质，吸收传感器的余振能量，则计测时的SN比提高。
例如，在流体的压力低的情况下，流体传送波的信号能量减少，SN比降低，但通过消声装置，能够减少连杆传送波的能量从而抑制SN比的降低。
并且，由于该消声装置本体开设有第二通孔，消声装置本体结构更为均匀稳定，且通过开设通孔大大增加了消声装置的表面积，使得其吸收传感器的余振的能力得到了有效的提高。
进一步的，该消声装置可采用硅胶材料制成，相对来说，硅胶硬度可以做到更低，减振效果更佳；同时采用高温硅胶材料，耐腐蚀性强，使得传感器在高温高湿环境下也能长久稳定地工作。
综上所述，本发明特殊的结构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了好用且实用的效果，较现有的烟气流量计具有增进的多项功效，从而较为适于实用，并具有广泛的产业价值。
配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明超声波烟气流量计的消声装置的结构示意图；
图2为本发明超声波烟气流量计的结构示意图。
附图标号说明：
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本发明实施例提供了一种超声波烟气流量计1的消声装置11，包括消声装置本体111；所述消声装置本体111为呈筒状设置的消声装置本体111；所述消声装置本体111开设有第一通孔1111和第二通孔1112；所述第一通孔1111和第二通孔1112均沿所述消声装置本体111的轴向贯穿所述消声装置本体111。
上述，需要理解的是，烟气流量计在接收超声波的气体传送波W1以对传送时间进行计测，基于该传送时间对流量进行测定的超声波流量计中，气体传送波W1是应检测出的信号(信号分量S)，连杆141传送波W2是相对于信号的噪声(噪声分量N)。因此，如果相对于气体传送波W1的能量(大小、或者强度)，连杆141传送波W2的能量(大小、或者强度)过大，则气体传送波W1和连杆141传送波W2的识别困难。其结果，可能会弄错气体传送波W1和配管传送波W 2，错误地进行传送时间的计测，基于错误的传送时间对气体的流量进行测定。
需要理解的是，减震过程应分为两步：首先消音装置11减小了传感器的余震，再者，余震减小了，通过连杆141的噪声W2也随之减小。综合而言，即消声装置11使连杆141传送波的能量衰减。消声装置11可选择减震材料的材质，吸收连杆141传送波的能量，则计测时的SN比提高。
需要理解的是，在流体的压力低的情况下，流体传送波的信号能量减少，SN比降低，但通过消声装置11，能够减少连杆141传送波的能量从而抑制SN比的降低。
需要理解的是，由于该消声装置本体111开设有第二通孔1112，消声装置本体111结构更为均匀稳定，且通过开设通孔大大增加了消声装置11的表面积，使得其吸收连杆141传送波的能力得到了有效的提高。
在本发明实施例中，所述第二通孔1112置于所述第一通孔1111的周侧。
在本发明实施例中，所述第二通孔1112均匀分布于所述第一通孔1111的周侧。
在本发明实施例中，所述第二通孔1112为偶数个。
在本发明实施例中，相邻所述第二通孔1112之间的间距相同。
在本发明实施例中，所述消声装置11为硅胶制成的消声装置11。
上述，该消声装置11可采用硅胶材料制成，相对来说，硅胶硬度可以做到更低，减振效果更佳；同时采用高温硅胶材料，耐腐蚀性强，使得传感器在高温高湿环境下也能长久稳定地工作。
在本发明实施例中，所述消声装置本体111包括第一硅胶层1113和第二硅胶层1114；所述第二硅胶层1114围绕于所述第一硅胶层1113的外周侧。
本发明还提供了一种超声波烟气流量计1，包括超声波烟气流量计1的消声装置11。
在本发明实施例中，包括固定部件12；所述固定部件12连接有控制器13和探测装置14；所述探测装置14包括连杆141以及间隔置于所述连杆141上的第一超声波发射接收传感器142和第二超声波发射接收传感器143；所述连杆141与所述固定部件12铰接；所述第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器之间的间距为L；所述第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器143均设有探头144；所述第一超声波发射接收传感器142的探头144与所述第二超声波发射接收传感器的探头144相对设置；所述消声装置11套装于所述第二超声波发射接收传感器143的探头144的外周侧；所述控制器13用于控制所述第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。
上述，基于上述结构，在实施时，只需进行简单的功能扩展，便可将烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使得第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，便可根据超声波顺流方向、逆流方向在相同间隔内传递所用时间计算获得待检测烟气流量空间中的烟气流量。
在实际工作中，流量计中两个传感器之间的距离设为L；即在流动的烟气中声波实际通过的路程。已知超声波声音速度C，声波方向与烟气流向的角度α(理论值为0°，允许最大偏差角度为8°)，则声波顺着气体流动方向的传播时间为T1：
T1＝L/(C+v cosα)
声波逆着气体流动方向的传播时间为T2：
T2＝L/(C－v cosα)
因而可以得到烟气瞬时流速为：
V＝(L/2cosα)[(1/tv)－(1/tr)]
若气体的流量为Q(m 3/s)、补数系数K以及烟气的截面积为S(m 2/s)，气体的流量Q＝KVS。
同时由于设有第一超声波发射接收传感器142和第二超声波发射接收传感器的连杆141与固定部件12铰接，使得连杆141可以相对于固定部件12转动。实际使用过程中，固定部件12插入监测孔后，在重力的作用下，探测装置14则垂直向下进行探测，避免探测装置14触碰到烟囱(烟道)壁。而监测烟气流量后，从监测孔取出固定部件12时，探测装置14可伸直退出监测孔。在现有技术中的测量方法相比，结构简单、实施方便，精确度较高，符合实际需求。
优选地，所述固定部件12连接有推杆；推杆背离固定部件12的一端连接有弹性部件；弹性部件背离固定部件12的一端连接有限位部件；限位部件背离所述弹性部件的一端与所述连杆141朝向所述固定部件12的一端抵接。该种结构使得探测装置14垂直向下时，推杆在弹簧力作用下往前推，从而顶紧探测装置14，保证在测量过程中探测装置14不会因为烟气流动影响产生晃动。
在本发明实施例中，还包括与所述固定部件12一体式连接的支架15、与所述控制器13一体连接的控制器13架；所述第一超声波发射接收传感器142和所述第二超声波发射接收传感器143与所述连杆141一体连接。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的功能可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的现有程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明的功能实现不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：包括消声装置本体；所述消声装置本体为呈筒状设置的消声装置本体；所述消声装置本体开设有第一通孔和第二通孔；所述第一通孔和第二通孔均沿所述消声装置本体的轴向贯穿所述消声装置本体。
2.如权利要求1所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：所述第二通孔置于所述第一通孔的周侧。
3.如权利要求1所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：所述第二通孔均匀分布于所述第一通孔的周侧。
4.如权利要求1所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：所述第二通孔为偶数个。
5.如权利要求4所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：相邻所述第二通孔之间的间距相同。
6.如权利要求1所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：所述消声装置为高温硅胶制成的消声装置。
7.如权利要求6所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置，其特征在于：所述消声装置本体包括第一硅胶层和第二硅胶层；所述第二硅胶层围绕于所述第一硅胶层的外周侧。
8.一种超声波烟气流量计，其特征在于：包括权利要求1～5中任意一项所述的超声波烟气流量计的传感器消声装置。
9.如权利要求8所述的超声波烟气流量计，其特征在于：包括固定部件；所述固定部件连接有控制器和探测装置；所述探测装置包括连杆以及间隔置于所述连杆上的第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；所述连杆与所述固定部件铰接；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间距为L；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器均设有探头；所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对设置；所述消声装置套装于所述第二超声波发射接收传感器的探头的外周侧；所述控制器用于控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。
10.如权利要求9所述的超声波烟气流量计，其特征在于：还包括与所述固定部件一体式连接的支架、与所述控制器一体连接的控制器架；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器与所述连杆一体连接。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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