CN107490406B - 一种超声涡街流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声涡街流量计，其包括测量管、超声换能器、涡街发生体、涡街探头和流量转换器，沿流体的流动方向，涡街发生体和涡街探头位于超声换能器的下游，且超声换能器和涡街探头均与流量转换器电连接。通过将超声换能器和涡街探头电连接到同一个流量转换器中，使超声流量计和涡街流量计有效的组合起来，在低流速下，流量转换器采集超声流量传感器的信号，在高流速下，流量转换器采集涡街流量传感器的信号，从而实现了从0.4m/s～80m/s流量范围内0.5级的准确计量，达到了宽量程、高精度的效果；并且由于上游的超声流量传感器无阻流部件，不改变流场的分布，所以不会对涡街流量传感器产生干扰。

Description

一种超声涡街流量计
技术领域
本发明涉及流量测量技术领域，尤其涉及一种超声涡街流量计。
背景技术
现有的气体流量计，大部分测量范围都较窄，一般量程比都在1：50以下，也有少部分测量范围较宽的气体流量计，但测量的准确度普遍较低，尤其是在城市燃气的应用上，高峰用气和低谷用气时，流量相差非常大，现有的流量计很难满足现场应用的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声涡街流量计，以解决现有技术中的流量计存在的测量范围窄、测量准确度低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种超声涡街流量计，包括测量管、超声换能器、涡街发生体、涡街探头和流量转换器，其中，所述超声换能器设置于所述测量管的管壁上；所述涡街发生体和所述涡街探头设置于所述测量管内，且沿流体的流动方向，所述涡街发生体和所述涡街探头位于所述超声换能器的下游；所述流量转换器设置于所述测量管的外壁上，所述超声换能器和所述涡街探头均与所述流量转换器电连接。
作为超声涡街流量计的优选，所述超声换能器包括至少一对第一声波换能器和第二声波换能器，所述第一声波换能器与所述第二声波换能器的连线与所述测量管的轴线呈夹角设置，且沿所述流体的流动方向，所述第二声波换能器位于所述第一声波换能器的下游。
作为超声涡街流量计的优选，所述第一声波换能器与所述第二声波换能器的连线与所述测量管的轴线的夹角为30°-60°。
作为超声涡街流量计的优选，所述流量转换器包括超声激励和检测单元、涡街信号调理单元、微处理器、显示单元和输出单元，其中，所述超声激励和检测单元与所述超声换能器电连接；所述涡街信号调理单元与所述涡街探头电连接；所述超声激励和检测单元以及所述涡街信号调理单元均与所述微处理器电连接；所述微处理器分别与所述显示单元和所述输出单元电连接。
作为超声涡街流量计的优选，还包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器均设置于所述测量管的管壁上，并与所述流量转换器电连接。
作为超声涡街流量计的优选，所述流量转换器包括超声激励和检测单元、涡街信号调理单元、压力信号调理单元、温度信号调理单元、微处理器、显示单元和输出单元，其中，所述超声激励和检测单元与所述超声换能器电连接；所述涡街信号调理单元与所述涡街探头电连接；所述压力信号调理单元与所述压力传感器电连接；所述温度信号调理单元与所述温度传感器电连接；所述超声激励和检测单元、所述涡街信号调理单元、所述压力信号调理单元以及所述温度信号调理单元均与所述微处理器电连接；所述微处理器分别与所述显示单元和所述输出单元电连接。
作为超声涡街流量计的优选，所述测量管的进口端和出口端均设置有连接法兰。
本发明的有益效果：
本发明提供超声涡街流量计，通过将超声换能器和涡街探头电连接到同一个流量转换器中，使超声流量计和涡街流量计有效的组合起来，在低流速(0.4m/s～30m/s)下，流量转换器采集超声流量传感器的信号，在高流速(4m/s～80m/s)下，流量转换器采集涡街流量传感器的信号，从而实现了从0.4m/s～80m/s流量范围内0.5级的准确计量，达到了宽量程、高精度的效果；并且由于上游的超声流量传感器无阻流部件，不改变流场的分布，所以不会对涡街流量传感器产生干扰。
附图说明
图1是本发明提供的超声涡街流量计的纵切剖面图；
图2是本发明提供的超声涡街流量计的横切剖面图；
图3是本发明提供的超声涡街流量计的连接原理示意图。
图中：
1-测量管；2-超声换能器；3-涡街发生体；4-涡街探头；5-压力传感器；6-温度传感器；7-流量转换器；8-连接法兰；
21-第一声波换能器；22-第二声波换能器；
71-超声激励和检测单元；72-涡街信号调理单元；73-压力信号调理单元；74-温度信号调理单元；75-微处理器；76-显示单元；77-输出单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
目前，常用的气体流量计有超声流量计和涡街流量计，其中，超声流量计的测量范围为0.4m/s～30m/s，是目前准确度较高的一种流量仪表，普遍可以达到0.5级的准确度，但当气体流速超过30m/s后，超声流量计就无法工作了；而涡街流量计的测量范围普遍为4m/s～80m/s，在小流量下(20％满流量)精度损失严重，一般只能做到2-3级的准确度，但其在大流量段(20m/s以上)上流量系数平稳、重复性良好，一般都可以做到0.5级准确度。
如图1至图3所示，本发明提供一种超声涡街流量计，包括测量管1、超声换能器2、涡街发生体3、涡街探头4和流量转换器7，其中，超声换能器2设置于测量管1的管壁上；涡街发生体3和涡街探头4设置于测量管1内，且沿流体的流动方向，涡街发生体3和涡街探头4位于超声换能器2的下游；流量转换器7设置于测量管1的外壁上，超声换能器2和涡街探头4均与流量转换器7电连接。
超声换能器2包括至少一对第一声波换能器21和第二声波换能器22，第一声波换能器21与第二声波换能器22的连线与测量管1的轴线呈夹角设置，且沿流体的流动方向，第二声波换能器22位于第一声波换能器21的下游。进一步的，第一声波换能器21与第二声波换能器22的连线与测量管1的轴线的夹角为30°-60°，优选为45°。
第一声波换能器21和第二声波换能器22组成时差法超声流量传感器，通过测量超声波在介质中顺流和逆流的传播时间可以得到介质的流量；涡街发生体3和涡街探头4组成涡街流量传感器，涡街发生体3产生卡门涡街，涡街探头4检测卡门涡街的信号，测量信号的频率就得到介质的流量。
本发明通过将超声换能器2和涡街探头4电连接到同一个流量转换器7中，使超声流量计和涡街流量计有效的组合起来，在低流速(0.4m/s～30m/s)下，流量转换器7采集超声流量传感器的信号，在高流速(4m/s～80m/s)下，流量转换器7采集涡街流量传感器的信号，从而实现了从0.4m/s～80m/s流量范围内0.5级的准确计量，达到了宽量程、高精度的效果；并且由于上游的超声流量传感器无阻流部件，不改变流场的分布，所以不会对涡街流量传感器产生干扰。
在本实施例中，流量转换器7包括超声激励和检测单元71、涡街信号调理单元72、微处理器75、显示单元76和输出单元77，其中，超声激励和检测单元71与超声换能器2电连接；涡街信号调理单元72与涡街探头4电连接；超声激励和检测单元71以及涡街信号调理单元72均与微处理器75电连接；微处理器75分别与显示单元76和输出单元77电连接。
流量转换器7在采集超声流量传感器的信号时，超声激励和检测单元71为第一声波换能器21提供短时间声脉冲，声脉冲沿图2中斜线向第二声波换能器22传播，超声激励和检测单元71测量出声脉冲顺流传播时间并传送给微处理器75；下一时刻，超声激励和检测单元71为第二声波换能器22提供短时间声脉冲，声脉冲沿图2中斜线向第一声波换能器21传播，超声激励和检测单元71测量出声脉冲逆流传播时间并传送给微处理器75；顺流传送的声脉冲被气流加速，逆流传送的声脉冲则会被减速，微处理器75通过其传播时间差可以得到流体的流量，微处理器75将计算得到的流量传送到显示单元76显示，并传送到输出单元77输出。
流量转换器7在采集涡街流量传感器的信号时，气体在流过涡街发生体3后，在涡街发生体3下游两侧交替的分离释放出两列有规律的交错排列的漩涡，旋涡由涡街探头4检出，涡街信号调理单元72采集涡街探头4的检测结果并将检测结果传送至微处理器75，微处理器75计算得到流体的流量，微处理器75将计算得到的流量传送到显示单元76显示，并传送到输出单元77输出。
进一步的，本发明提供的超声涡街流量计还包括压力传感器5和温度传感器6，压力传感器5和温度传感器6均设置于测量管1的管壁上；相应的，流量转换器7还包括压力信号调理单元73和温度信号调理单元74，压力传感器5与压力信号调理单元73电连接，温度传感器6与温度信号处理单元74电连接，压力信号处理单元73和温度信号处理单元74均与微处理器75电连接。流量转换器7通过测量气体的压力和温度，能够对压力和温度进行补偿运算，提高流量测量的准确度。
进一步的，测量管1的进口端和出口端均设置有连接法兰8，便于将该超声涡街流量计连接到测量管路上。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超声涡街流量计，其特征在于，包括测量管(1)、超声换能器(2)、涡街发生体(3)、涡街探头(4)和流量转换器(7)，其中，所述超声换能器(2)设置于所述测量管(1)的管壁上；所述涡街发生体(3)和所述涡街探头(4)设置于所述测量管(1)内，且沿流体的流动方向，所述涡街发生体(3)和所述涡街探头(4)位于所述超声换能器(2)的下游；所述流量转换器(7)设置于所述测量管(1)的外壁上，所述超声换能器(2)和所述涡街探头(4)均与所述流量转换器(7)电连接；所述超声换能器(2)包括至少一对第一声波换能器(21)和第二声波换能器(22)，所述第一声波换能器(21)与所述第二声波换能器(22)的连线与所述测量管(1)的轴线呈夹角设置，且沿所述流体的流动方向，所述第二声波换能器(22)位于所述第一声波换能器(21)的下游。
2.根据权利要求1所述的超声涡街流量计，其特征在于，所述第一声波换能器(21)与所述第二声波换能器(22)的连线与所述测量管(1)的轴线的夹角为30°-60°。
3.根据权利要求1所述的超声涡街流量计，其特征在于，还包括压力传感器(5)和温度传感器(6)，所述压力传感器(5)和所述温度传感器(6)均设置于所述测量管(1)的管壁上，并与所述流量转换器(7)电连接。
4.根据权利要求1-2任一项所述的超声涡街流量计，其特征在于，所述流量转换器(7)包括超声激励和检测单元(71)、涡街信号调理单元(72)、微处理器(75)、显示单元(76)和输出单元(77)，其中，所述超声激励和检测单元(71)与所述超声换能器(2)电连接；所述涡街信号调理单元(72)与所述涡街探头(4)电连接；所述超声激励和检测单元(71)以及所述涡街信号调理单元(72)均与所述微处理器(75)电连接；所述微处理器(75)分别与所述显示单元(76)和所述输出单元(77)电连接。
5.根据权利要求3所述的超声涡街流量计，其特征在于，所述流量转换器(7)包括超声激励和检测单元(71)、涡街信号调理单元(72)、压力信号调理单元(73)、温度信号调理单元(74)、微处理器(75)、显示单元(76)和输出单元(77)，其中，所述超声激励和检测单元(71)与所述超声换能器(2)电连接；所述涡街信号调理单元(72)与所述涡街探头(4)相连；所述压力信号调理单元(73)与所述压力传感器(5)电连接；所述温度信号调理单元(74)与所述温度传感器(6)电连接；所述超声激励和检测单元(71)、所述涡街信号调理单元(72)、所述压力信号调理单元(73)以及所述温度信号调理单元(74)均与所述微处理器(75)电连接；所述微处理器(75)分别与所述显示单元(76)和所述输出单元(77)电连接。
6.根据权利要求1所述的超声涡街流量计，其特征在于，所述测量管(1)的进口端和出口端均设置有连接法兰(8)。
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