CN108458761A - 一种多声道时差法超声波流量计 - Google Patents

一种多声道时差法超声波流量计 Download PDF

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张凯
刘明祥
张曦
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Abstract

本发明涉及一种多声道时差法超声波流量计。提供一种新型超声波换能器，设有特殊扇形匹配层、绝缘胶、压电片、外包壳体和导线。通过改变超声波流量计的安装方式，将具有特殊扇形匹配层的超声波换能器作为超声波发射器，超声波接收器设在超声波发射器两侧，使得顺流和逆流的采样具有同步性，同时能得到多个声道超声波流量计数据采集，提高测量精度。

Description

一种多声道时差法超声波流量计
技术领域
本发明涉及超声波流量计，尤其涉及一种多声道时差法超声波流量计。
背景技术
超声波流量计是一种非接触式流量测量仪器，测量过程中对流体状态无任何影响，具有高精度、高稳定性的特点。在传统的超声波流量计中，超声波换能器既作为发射器，又作为接收器，处于间断采样状态，同时顺流和逆流的采样并不同时，无法准确及时的反应流体的流动状态，同时传统超声波流量计只能实现单声道的速度测量，无法实现多个声道的同时测量，多声道的测量可大大提高测量的精度。
发明内容
本发明的目的是是改善数据采集的同步性，同时提高超声波流量计的数据采集率，提供了一种多声道时差法超声波流量计，具体技术方案如下：
一种多声道时差法超声波流量计，主要包括超声波换能器、超声波接收器、管道；超声波换能器作为超声波发射器，超声波接收器位于超声波换能器的两侧。
超声波换能器包括特殊扇形匹配层、绝缘胶、压电片，外包壳体和导线。
特殊扇形匹配层、压电片、外包壳体通过高强度胶水连接。
所述的特殊扇形匹配层具有6个发射面，相邻两个发射面的角度相差为5°。
最终所取流体流速：
V＝(V1+V2+V3)/3(1)
特殊扇形匹配层的发射面数及相邻发射面的角度差可根据实际情况设置，一般发射面数为4或6，相邻两个发射面的角度相差为5°或10°。
本发明的带有特殊扇形匹配层的超声波换能器安装在流量计的中间作为超声波发生器，超声波换能器两边安装超声波接收器同时接受超声波信号，同时具有特殊扇形匹配层的超声波换能器能在多个角度上产生超声波信号，形成多声道检测通道，进一步提高测量精度。
与现有超声波流量计相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现顺流采样和逆流采样的同步性，同时可实现多声道数据采集，提高测量的精度。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是本发明超声波流量计安装的结构示意图。
图2是带有特殊扇形匹配层的超声波换能器的主视图的结构示意图。
图3是带有特殊扇形匹配层的超声波换能器的左视图和俯视图的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这个实施例的限制。
如图1所示，一种多声道时差法超声波流量计，包括带有特殊扇形匹配层的超声波换能器从C、逆流超声波接收器A1、A2、A3、顺流超声波接收器B1、B2、B3、管道D。带有特殊扇形匹配层的超声波换能器从C作为超声波发射器，在工作时连续发射超声波，逆流超声波接收器A1、A2、A3和顺流超声波接收器B1、B2、B3只作为接收器，顺逆流的超声波信号能够同时进行接收，降低了测量时间不同时产生的误差，同时实现了多声道数据的采集。
如图2、3所示，带有特殊扇形匹配层的超声波换能器C，包括特殊扇形匹配层1、绝缘胶2、压电片5、外包壳体4、高强度胶水6和导线3。与传统换能器相比，本发明的超声波换能器带有特殊扇形匹配层1，在某个频率段，压电片5带动匹配层1一起振动，会在特殊扇形匹配层的斜面产生垂直于斜面的超声波束，能通过一个换能器产生多个方向的超声波束。
根据实际情况超声波发射面可以是4个或6个，相邻两个发射面的角度相差为5°或10°。
通常特殊扇形匹配层1、压电片5、外包壳体4通过高强度胶水6相连接。
外包壳体采用高塑材料可有效固定特殊扇形匹配层，减少其纵向振动。
一种多声道时差法超声波流量计，利用其进行测量的方法包括以下步骤：
步骤一)。如图1、2所示，带有特殊扇形匹配层的超声波换能器受到激发产生超声波，35°方向的超声波束对应超声波接收器A1和B1，计算所得流体速度为V1；40°方向的超声波束对应超声波接收器A2和B2，计算所得流体速度为V2；45°方向的超声波束对应超声波接收器A3和B3，计算所得流体速度为V3。
步骤二)计算最终流速V的过程：
V＝(V1+V2+V3)/3(2)
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种多声道时差法超声波流量计，其特征在于设有超声波换能器、超声波接收器、管道；超声波换能器作为超声波发射器，超声波接收器设在超声波换能器两侧；超声波换能器设有特殊扇形匹配层、绝缘胶、压电片，外包壳体和导线；特殊扇形匹配层、压电片、外包壳体通过高强度胶水连接。
2.根据权利要求1所述的一种多声道时差法超声波流量计，其特征在于超声波接收器位于超声波换能器两侧，呈轴对称分布并且在同一水平线上。
3.根据权利要求1所述的一种多声道时差法超声波流量计，其特征在于特殊扇形匹配层的发射面数及相邻发射面的角度差可根据实际情况设置，一般发射面数为4或6，相邻两个发射面的角度相差为5°或10°。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111141343A (zh) * 2019-12-23 2020-05-12 太原理工大学 一种明渠水位跟踪便携式超声波自动测流方法
CN111896062A (zh) * 2020-07-24 2020-11-06 北京瑞德联数据科技有限公司 一种超声波流量测量、装置、设备及存储介质

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