CN115046603A - 带压力补偿的科里奥利质量流量计装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，包括科里奥利质量流量计和压力检测装置，科里奥利质量流量计的一端与管道连接，压力检测装置设置在管道的外侧面上。本发明通过超声波收发的方式确定管道内的流体介质压力，具有不侵入管道的优点，当压力检测装置出现故障时可将其很方便的从管道上拆下，不影响管道的正常工作，需要的成本非常低。

Description

带压力补偿的科里奥利质量流量计装置

技术领域

本发明涉及计量设备技术领域，特别涉及带压力补偿的科里奥利质量流量计装置。

背景技术

在各种流体介质的运输、输送中，需要对流体介质的质量流量进行测量，能够检测质量流量的设备称为质量流量计。目前应用范围最为广泛的质量流量计是科里奥利质量流量计，也称为科式力质量流量计。科里奥利质量流量计通过对于科式力的检测，确定与科式力对应的质量流量，这种检测方式具有很高的精度和稳定性。

流体介质在管道中流动时，其质量流量受很多因素的影响，其中一个非常重要的因素就是压力。科里奥利质量流量计工作在设定的压力下时，其获得的质量流量数据才是准确可靠的。然而管道中的压力并非稳定不变，需要时刻对压力进行监测，并根据压力对质量流量数据进行校正。

针对以上需求，现有技术提出了使用压力传感器检测管道中流体介质压力，并根据压力进行质量流量数据校正的技术。该技术可以有效提高科里奥利质量流量计的精确度，但是使用的压力传感器需要伸入到管道内部，当流体介质具有腐蚀性或者管道内压力过高时，很容易对压力传感器造成损坏，而管道内部的压力传感器维修起来非常麻烦，需要的成本很高。

发明内容

本发明实施例提供了带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，用以解决现有技术中使用压力传感器检测压力存在的易损坏和维修困难的问题。

一方面，本发明实施例提供了带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，包括：科里奥利质量流量计和压力检测装置，科里奥利质量流量计的一端与管道连接，压力检测装置设置在管道的外侧面上；

压力检测装置包括第一声波传输单元、第二声波传输单元和解算单元，第一声波传输单元用于发射声波信号，第二声波传输单元用于接收声波信号，解算单元用于根据发射的声波信号和接收的声波信号之间的时间差确定管道内流体介质的压力；科里奥利质量流量计测量管道内部流体介质的质量流量后，根据解算单元确定的压力对质量流量进行校正。

在一种可能的实现方式中，第一声波传输单元在发射声波信号的同时，向解算单元发送计时启动信息，解算单元记录计时启动信息的接收时间；第二声波传输单元在接收声波信号的同时，向解算单元发送计时结束信息，解算单元记录计时结束信息的接收时间；解算单元根据记录的计时启动信息的接收时间和计时结束信息的接收时间确定时间差。

在一种可能的实现方式中，第一声波传输单元在发射声波信号时记录当前时间，并向解算单元发送启动信息，启动信息中包含发射声波的时间；第二声波传输单元在接收声波信号时记录当前时间，并向解算单元发送结束信息，结束信息中包含接收声波的时间；解算单元解析启动信息和结束信息后获得发射声波的时间和接收声波的时间，根据该发射声波的时间和接收声波的时间确定时间差。

在一种可能的实现方式中，第二声波传输单元也用于发射声波信号，第一声波传输单元也用于接收声波信号，解算单元用于确定第二声波传输单元发射的声波信号和第一声波传输单元接收的声波信号之间的时间差；解算单元还用于根据第二声波传输单元发射的声波信号和第一声波传输单元接收的声波信号之间的时间差，对第一声波传输单元发射的声波信号和第二声波传输单元接收的声波信号之间的时间差进行校正，并根据校正后的时间差确定管道内流体介质的压力。

在一种可能的实现方式中，解算单元根据第二声波传输单元发射的声波信号和第一声波传输单元接收的声波信号之间的时间差，对第一声波传输单元发射的声波信号和第二声波传输单元接收的声波信号之间的时间差进行校正，包括：确定两个时间差之间的平均值，将两个时间差之间的平均值作为校正后的时间差。

在一种可能的实现方式中，压力检测装置还包括外壳，第一声波传输单元、第二声波传输单元和解算单元均设置在外壳的内侧面上。

在一种可能的实现方式中，外壳包括铰接的第一子体和第二子体，第一子体和第二子体相对的侧面为开合面，第一子体和第二子体扣合后开合面夹持在管道的外侧面上。

在一种可能的实现方式中，第一声波传输单元的发射面和第二声波传输单元的接收面均与第一子体的开合面齐平；或第一声波传输单元的发射面和第二声波传输单元的接收面分别与第一子体的开合面和第二子体的开合面齐平。

在一种可能的实现方式中，第一声波传输单元为超声发射器，第二声波传输单元为超声接收器。

在一种可能的实现方式中，第一声波传输单元的发射面与管道之间，以及第二声波传输单元的接收面与管道之间均填充有超声耦合剂。

本发明中的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，具有以下优点：

通过超声波收发的方式确定管道内的流体介质压力，具有不侵入管道的优点，当压力检测装置出现故障时可将其很方便的从管道上拆下，不影响管道的正常工作，需要的成本非常低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的压力检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置的组成示意图，图2为本发明实施例提供的压力检测装置的结构示意图。本发明实施例提供的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，包括：科里奥利质量流量计100和压力检测装置200，科里奥利质量流量计100的一端与管道300连接，压力检测装置200设置在管道300的外侧面上；

压力检测装置200包括第一声波传输单元220、第二声波传输单元230和解算单元240，第一声波传输单元220用于发射声波信号，第二声波传输单元230用于接收声波信号，解算单元240用于根据发射的声波信号和接收的声波信号之间的时间差确定管道300内流体介质的压力；科里奥利质量流量计100测量管道300内部流体介质的质量流量后，根据解算单元240确定的压力对质量流量进行校正。

示例性地，声波的传播速度和介质压力存在反比关系，即介质压力越大时，声波的传播速度越低，因此可以根据声波在介质中的传输速度来确定介质的压力。而声波在介质中的传输速度也可以根据声波发射点和接收点之间的距离、以及声波传输时间来确定。本发明实施例中上述时间差即为声波传输时间。

由于不同介质对声波的传输速度影响较大，因此在根据声波传输速度确定介质压力之前，首先需要确定特定介质中声波传输速度和介质压力之间的关系。该关系可以在实验室中实验获得，具体为在实验室中模拟检测现场的管道以及介质情况，对介质施加不同压力时，确定相应的声波传输速度。实验完成后可在坐标系中绘制多个坐标点并进行拟合，即可得到介质中声波传输速度和介质压力之间的关系曲线。在实际检测过程中，解算单元240可根据确定的声波传输速度在关系曲线上查询得到相应的压力，科里奥利质量流量计100可在压力检测装置200确定介质压力后对质量流量数据进行校正。

在一种可能的实施例中，第一声波传输单元220在发射声波信号的同时，向解算单元240发送计时启动信息，解算单元240记录计时启动信息的接收时间；第二声波传输单元230在接收声波信号的同时，向解算单元240发送计时结束信息，解算单元240记录计时结束信息的接收时间；解算单元240根据记录的计时启动信息的接收时间和计时结束信息的接收时间确定时间差。

示例性地，由于管道300既存在管壁也存在内部流动的介质，因此当第一声波传输单元220发射声波信号后，声波信号会沿着管壁以及介质同时传播，因此第二声波传输单元230会接收到至少两次声波信号，其中的第二次声波信号为介质中传播的声波信号，故第二声波传输单元230在接收到第二次声波信号后再向解算单元240发送计时结束信息。

在一种可能的实施例中，第一声波传输单元220在发射声波信号时记录当前时间，并向解算单元240发送启动信息，启动信息中包含发射声波的时间；第二声波传输单元230在接收声波信号时记录当前时间，并向解算单元240发送结束信息，结束信息中包含接收声波的时间；解算单元240解析启动信息和结束信息后获得发射声波的时间和接收声波的时间，根据该发射声波的时间和接收声波的时间确定时间差。

示例性地，第一声波传输单元220和第二声波传输单元230均可以在发射和接收声波信号后进行时间记录，并将包含时间信息的启动信息和结束信息发送给解算单元240。采用这种方法时，由于第一声波传输单元220和第二声波传输单元230均需要计时，因此需要对二者进行时间校准，使二者的计时状态相同，以确保解算单元240确定的时间差准确无误。

在一种可能的实施例中，第二声波传输单元230也用于发射声波信号，第一声波传输单元220也用于接收声波信号，解算单元240用于确定第二声波传输单元230发射的声波信号和第一声波传输单元220接收的声波信号之间的时间差；解算单元240还用于根据第二声波传输单元230发射的声波信号和第一声波传输单元220接收的声波信号之间的时间差，对第一声波传输单元220发射的声波信号和第二声波传输单元230接收的声波信号之间的时间差进行校正，并根据校正后的时间差确定管道300内流体介质的压力。

示例性地，在介质流动过程中，声波信号的传播速度会收到介质流动的影响。具体来说，当声波信号的传播方向和介质的流动方向相同时，声波信号的传播速度为在静止介质中的传播速度与介质流动速度的和，而当声波信号的传播方向和介质的流动方向相反时，声波信号的传播速度为在静止介质中的传播速度与介质流动速度的差。因此仅采用一个方向的声波信号发射和接收时，无法准确的确定声波信号的真实传播速度，即在静止介质中的传播速度。故本发明的实施例采用两个方向的声波信号发射和接收，消除介质流动速度对声波传播速度的影响。

在本发明的实施例中，当采用上述两个相反方向的声波信号发射和接收后，解算单元240求取正向传输和反向传输两个时间差的平均值，将其作为校正后的时间差。

在一种可能的实施例中，压力检测装置200还包括外壳210，第一声波传输单元220、第二声波传输单元230和解算单元240均设置在外壳210的内侧面上。

示例性地，外壳210可以起到保护第一声波传输单元220、第二声波传输单元230以及解算单元240的作用。上述第一声波传输单元220、第二声波传输单元230以及解算单元240均固定设置在外壳210内部，因此当外壳210套设在管道300外侧面上后，第一声波传输单元220和第二声波传输单元230即可与管道300的外侧面接触。

在一种可能的实施例中，外壳210包括铰接的第一子体和第二子体，第一子体和第二子体相对的侧面为开合面，第一子体和第二子体扣合后开合面夹持在管道300的外侧面上。

示例性地，外壳210整体可以为立方体或者圆柱体，其第一子体和第二子体可以均为上述立方体或圆柱体的一般，二者扣合后形成完整的外壳210。当外壳210扣合并夹持在管道300的外侧面上后，需要将第一子体和第二子体稳定的连接在一起，具体可以采用锁扣将两个子体连接起来。

在一种可能的实施例中，第一声波传输单元220的发射面和第二声波传输单元230的接收面均与第一子体的开合面齐平；或第一声波传输单元220的发射面和第二声波传输单元230的接收面分别与第一子体的开合面和第二子体的开合面齐平。

示例性地，第一声波传输单元220和第二声波传输单元230可以设置在同一个子体内部，即第一子体或第二子体内部。或者第一声波传输单元220和第二声波传输单元230也可以设置在不同的子体内部。当第一声波传输单元220和第二声波传输单元230的侧面与子体的开合面齐平时，两个子体扣合并夹持在管道300外部后，上述第一声波传输单元220和第二声波传输单元230均可以与管道300的外侧面紧密接触。

在一种可能的实施例中，第一声波传输单元220为超声发射器，第二声波传输单元230为超声接收器。

示例性地，采用超声波作为压力检测的方式可以减少管道300中其他声波对检测结果的影响。在实际安装中，可以在第一声波传输单元220的发射面以及第二声波传输单元230的接收面上涂覆超声耦合剂，然后再将其设置在管道300的外侧面上，使第一声波传输单元220和第二声波传输单元230与管道300之间的空隙被超声耦合剂填充，提升超声波的传输效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，包括：科里奥利质量流量计(100)和压力检测装置(200)，所述科里奥利质量流量计(100)的一端与管道(300)连接，所述压力检测装置(200)设置在所述管道(300)的外侧面上；

所述压力检测装置(200)包括第一声波传输单元(220)、第二声波传输单元(230)和解算单元(240)，所述第一声波传输单元(220)用于发射声波信号，所述第二声波传输单元(230)用于接收声波信号，所述解算单元(240)用于根据发射的声波信号和接收的声波信号之间的时间差确定所述管道(300)内流体介质的压力；所述科里奥利质量流量计(100)测量所述管道(300)内部流体介质的质量流量后，根据所述解算单元(240)确定的压力对所述质量流量进行校正。

2.根据权利要求1所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第一声波传输单元(220)在发射声波信号的同时，向所述解算单元(240)发送计时启动信息，所述解算单元(240)记录所述计时启动信息的接收时间；

所述第二声波传输单元(230)在接收声波信号的同时，向所述解算单元(240)发送计时结束信息，所述解算单元(240)记录所述计时结束信息的接收时间；

所述解算单元(240)根据记录的计时启动信息的接收时间和计时结束信息的接收时间确定所述时间差。

3.根据权利要求1所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第一声波传输单元(220)在发射声波信号时记录当前时间，并向所述解算单元(240)发送启动信息，所述启动信息中包含发射声波的时间；

所述第二声波传输单元(230)在接收声波信号时记录当前时间，并向所述解算单元(240)发送结束信息，所述结束信息中包含接收声波的时间；

所述解算单元(240)解析所述启动信息和结束信息后获得发射声波的时间和接收声波的时间，根据该发射声波的时间和接收声波的时间确定所述时间差。

4.根据权利要求1所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第二声波传输单元(230)也用于发射声波信号，所述第一声波传输单元(220)也用于接收声波信号，所述解算单元(240)用于确定所述第二声波传输单元(230)发射的声波信号和所述第一声波传输单元(220)接收的声波信号之间的时间差；

所述解算单元(240)还用于根据所述第二声波传输单元(230)发射的声波信号和所述第一声波传输单元(220)接收的声波信号之间的时间差，对所述第一声波传输单元(220)发射的声波信号和所述第二声波传输单元(230)接收的声波信号之间的时间差进行校正，并根据校正后的时间差确定所述管道(300)内流体介质的压力。

5.根据权利要求4所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述解算单元(240)根据所述第二声波传输单元(230)发射的声波信号和所述第一声波传输单元(220)接收的声波信号之间的时间差，对所述第一声波传输单元(220)发射的声波信号和所述第二声波传输单元(230)接收的声波信号之间的时间差进行校正，包括：

确定两个时间差之间的平均值，将所述两个时间差之间的平均值作为所述校正后的时间差。

6.根据权利要求1所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述压力检测装置(200)还包括外壳(210)，所述第一声波传输单元(220)、第二声波传输单元(230)和解算单元(240)均设置在所述外壳(210)的内侧面上。

7.根据权利要求6所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述外壳(210)包括铰接的第一子体和第二子体，所述第一子体和第二子体相对的侧面为开合面，所述第一子体和第二子体扣合后所述开合面夹持在所述管道(300)的外侧面上。

8.根据权利要求6所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第一声波传输单元(220)的发射面和第二声波传输单元(230)的接收面均与所述第一子体的开合面齐平；或

所述第一声波传输单元(220)的发射面和第二声波传输单元(230)的接收面分别与所述第一子体的开合面和所述第二子体的开合面齐平。

9.根据权利要求1所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第一声波传输单元(220)为超声发射器，所述第二声波传输单元(230)为超声接收器。

10.根据权利要求9所述的带压力补偿的科里奥利质量流量计装置，其特征在于，所述第一声波传输单元(220)的发射面与所述管道(300)之间，以及所述第二声波传输单元(230)的接收面与所述管道(300)之间均填充有超声耦合剂。

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