CN106768104A - 一种超声波质量流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波质量流量计，其包括：用于流体经过的管道，设于所述管道上的至少一组超声波传感器，以及测量主机；其中，测量主机控制所述的超声波传感器发射和接收信号，从而获取质量流量值。所述超声波传感器包括：超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器和超声波接收器分别设置于管道上下两侧，且位于同一经过管道的轴线的面内。该超声波质量流量计，超声波以其高频特性可完成较高测量精度的测量，对质量流量测量精度较高。仪器结构精简，传感器加主机，在无复杂机械部件。可适用于多种液体质量流量测量，对测量对象多元化。可对待测流体的个项参数进行综合性分析，在测质量流量同时也可以测得流体密度、温度能量等信息。
Description
技术领域
本发明涉及流量计技术领域，尤其涉及一种超声波质量流量计。
背景技术
目前质量测量方法多种，如：科氏质量流量计，压差式质量流量计，组合式流量测量等。
但是，现有相关测量仪器有如下缺陷：1.测量精度参差不齐；2.仪器适应能力差。有些测量仪器只能对固定的流体进行测量，如只能测量气体，不能适应多种流体；3.精度较高的仪表一般测量平台较为复杂，使用和维护较为麻烦，结构精简便于应用的仪器大都精度较低，两者难于同一。
更重要的是以上仪器都不能对待测流体各方面物理参数进行综合性的测量，如流量计只测流量，密度计只测密度等。综上所述，现有流体物理参数测定仪器在技术和方法上不能广泛的适应测量现场环境，在测量结果上无法全面的提供待测流体各项参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波质量流量计，用于解决现有的质量流量计无法广泛适用于测量现场的技术问题。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
本发明的一种超声波质量流量计，其包括：用于流体经过的管道，设于所述管道上的至少一组超声波传感器，以及测量主机；其中，所述的测量主机控制所述的超声波传感器发射和接收信号，从而获取质量流量值。
其中，所述超声波传感器包括：超声波发射器和超声波接收器，其中所述的超声波发射器和超声波接收器分别设置于管道上下两侧，且位于同一经过管道的轴线的面内。
其中，所述的超声波传感器为两组，两组超声波传感器分列于管道不同的经管道的轴线的面上。
其中，所述的管道上还设有用于检测流经管道内的流体温度的温度传感器，所述温度传感器电连接于检测主机。
其中，所述的管道的两端还设有外延的连接盘，所述连接盘上设有连接孔。
其中，所述的测量主机上还设有用于显示检测数据的显示屏。
本发明公开的超声波质量流量计，相比现有技术而言的有益效果在于，超声波以其高频特性可完成较高测量精度的测量，对质量流量测量精度较高。仪器结构精简，传感器加主机，在无复杂机械部件。可适用于多种液体质量流量测量，对测量对象多元化。可对待测流体的个项参数进行综合性分析，在测质量流量同时也可以测得流体密度、温度能量等信息。
附图说明
图1为本发明超声波质量流量计的主视图。
图2为本发明超声波质量流量计的前视图。
图3为本发明超声波质量流量计的左视图。
图4为图3的剖视图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
请参阅附图1至附图4，在本实施例中，该超声波质量流量计，其包括：用于流体经过的管道1，设于所述管道1上的至少一组超声波传感器3，以及测量主机2；其中，所述的测量主机2控制所述的超声波传感器3发射和接收信号，从而获取质量流量值。
其中，所述超声波传感器3包括：超声波发射器和超声波接收器，其中所述的超声波发射器和超声波接收器分别设置于管道1上下两侧，且位于同一经过管道的轴线的面内。
在本实施例中，所述的超声波传感器3为两组，两组超声波传感器分列于管道不同的经管道的轴线的面上。在其他实施例中，超声波传感器3也可以是多组，从而提高检测的精度。多声道超声波流量计测流原理与单声道超声波流量计基本相同,只是测流时在流量的断面上布设了多个传感器。通过精确地测量各声道上超声波沿水流顺向及逆向传播的时差,用加权积分的方法计算出流量。由于大口径管道内各点的流速是不同的,如果用1个点的流速计算流量,误差往往很大。应用多声道超声波流量计就解决了这一难题,并大大地提高了流量的测量精确。
其中，所述的管道上还设有用于检测流经管道1内的流体温度的温度传感器4，所述温度传感器4电连接于检测主机2。该实施例中的超声波质量传感器同时可以检测流体的温度。
请再次参阅附图3，所述的管道1的两端还设有外延的连接盘11，所述连接盘上设有连接孔11，位于管道1的管道壁外还设有用于支撑的支脚112。
其中，主机2上还设有用于显示数据的显示屏21，内部还设有PCB控制电路板22。(请具体补充PCB控制电路板的功能模块，以及技术参数)
该超声波质量流量计的工作原理如下：
测量模型包括主机和超声波收发传感器两个部分，主机完成对超声波收发的时序控制，该时序采用轮循方式，超声波信号的分析、计算以及对实验结果的输出。
测量方法：
对质量流量的分为两个部分，即流体瞬时体积流量测量和流体密度测量，这两个参数的的测量均可利用超声波探测识别技术来完成。
瞬时体积流量测量：超声传感器的发射器和接收器探头之间进行超声波收发，当有流体流过时，传感器所接收到的超声波信号在时域上会搭载一定流量信息。首先，通过对超声波信号的时域特性分析得到流速信息。流量计采用时差方式的测量原理。利用传感器发出的超声波在流动着的流体中的传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，在同一传播距离就有不同的传输时间，根据传输时间之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速。
流体的流速在管内的不同位置是不同的，其管中央的流速要比靠近管壁的流速快。流体在管道中的流速分布可以用流速截面分布图表示。通过对流量计的设置，并考虑流速的截面分布影响，从而可以计算出平均流速，再根据管道的截面积得出流体的体积流量。
其中：
V流体速度；M超声波反射次数；D管径；θ超声波信号和流体之间的夹角；Tup下游传感器发射信号到上游的时间；Tdown上游传感器发射信号到下游的时间；ΔT＝Tup–Tdown；
其次，通过已知的管径，管控面积等现场参数换算出瞬时体积流量Qv。流体密度测量：根据超声波在流体中的传播特性可知：
c为流体内超声波速，k为流体压缩系数，ρ为流体密度，利用主机内超声波收发时序控制系统测量超声波旅行时间，根据已有的安装距离信息测算流体内超声波速，超声波速等于超声波传播距离除以传播时间，带入上式得出流体密度信息。
当得到流体密度和流体瞬时体积流量后根据公式：Qm＝ρ*Qv；Qm为瞬时质量流量，ρ为流体密度，Qv为流体瞬时体积流量。计算得到流体瞬时质量流量信息，与此同时，我们还可得到，流体密度，体积流量等衍生信息。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种超声波质量流量计，其特征在于，包括：用于流体经过的管道，设于所述管道上的至少一组超声波传感器，以及测量主机；其中，所述的测量主机控制所述的超声波传感器发射和接收信号，从而获取质量流量值。
2.如权利要求1所述的超声波质量流量计，其特征在于，所述超声波传感器包括：超声波发射器和超声波接收器，其中所述的超声波发射器和超声波接收器分别设置于管道上下两侧，且位于同一经过管道的轴线的面内。
3.如权利要求2所述的超声波质量流量计，其特征在于，所述的超声波传感器为两组，两组超声波传感器分列于管道不同的经管道的轴线的面上。
4.如权利要求1所述的超声波质量流量计，其特征在于，所述的管道上还设有用于检测流经管道内的流体温度的温度传感器，所述温度传感器电连接于检测主机。
5.如权利要求1所述的超声波质量流量计，其特征在于，所述的管道的两端还设有外延的连接盘，所述连接盘上设有连接孔。
6.如权利要求1所述的超声波质量流量计，其特征在于，所述的测量主机上还设有用于显示检测数据的显示屏。
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