CN115060337A - 一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，涉及超声波换能器安装领域。通过设置下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述上表体内壁所在的平面上；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述腔体结构内部，当有流体经过时会在其后面产生一个下游流体回流不会影响声道上的速度分布也不会影响接收探头信号的幅值，设置上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述下表体内壁所在的平面上，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述下表体内部，当流体流过发射接收探头端面时产生一个较弱的上游流体回流，增强了超声波信号强度，进而提高了流量计的测量精度。

Description

一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构

技术领域

本发明涉及超声波换能器安装领域，特别是涉及一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构。

背景技术

超声波流量计作为一种当下主流的流量计类型，承担着包括气体和液体的流量计量重任，并在长期的发展中逐步将传统的涡轮流量计、差压流量计以及电磁流量计等测量方式取代。

随着超声波流量计技术的不断发展，超声计量的精度不断提高，对于超声波换能器信号的强度和稳定性的要求就显得尤为重要。现在普遍使用图1所示的超声波换能器对称安装方式，由于流体经过上游超声波探头1的凸起时在其端面上产生一个较强的回流，同时流体在流经下游超声波探头2时在其端面也产生了一个回流，因为流体在声道两端均产生回流，出现负速度，所以探头声道前端形成低流速区，从而影响计量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，以解决上述现有技术存在的问题，增强超声波信号强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，所述非对称安装结构包括流量计的流通部以及超声波换能器单元；包括：

所述流通部包括上表体和下表体，且所述上表体和下表体组成两端开口的腔体结构；所述超声波换能器单元包括上游超声波换能器单元和下游超声波换能器单元；

所述上游超声波换能器单元位于所述下表体的通孔，且所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述下表体内壁所在的平面上，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述下表体内部；

所述下游超声波换能器单元位于所述上表体的通孔；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述上表体内壁所在的平面上；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述腔体结构内部；

所述上游超声波换能器单元与所述腔体结构的进口端的距离，小于所述下游超声波换能器单元与所述腔体结构的的进口端的距离。

可选地，所述上游超声波换能器单元靠近所述进口端的一侧与所述下表体内壁的夹角为45度至55度。

可选地，所述下游超声波换能器单元远离所述进口端的一侧与所述上表体内壁的夹角为45度至55度。

可选地，第一区域与第二区域相同；所述第一区域为所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的端面与所述下表体的通孔的端面围成的区域；所述第二区域为所述下游超声波换能器单元凸出所述上表体内壁的区域；其中，所述下表体的通孔的端面在所述下表体内壁所在的平面上。

可选地，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点为所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的端面上的一个边沿点；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点为所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的端面上的一个边沿点。

可选地，所述超声波换能器单元为一个或者多个，且每个所述超声波换能器单元中的所述上游超声波换能器单元与所述下游超声波换能器单元的安装方式为对射式安装方式。

可选地，所述上游超声波换能器单元通过外纹螺母固定至所述下表体上，所述下游超声波换能器单元通过外纹螺母固定至所述上表体上。

可选地，所述外纹螺母有两个，所述外纹螺母一个安装在所述上游超声波换能器的底部中心轴线处，所述外纹螺母另一个安装在所述下游超声波换能器的底部中心轴线处。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其中，所述下游超声波换能器单元位于所述上表体的通孔；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述上表体内壁所在的平面上；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述腔体结构内部，所述下游超声波换能器端面刚好伸进所述腔体结构内，当有流体经过时会在其后面产生一个下游流体回流，由于下游流体回流不在所述下游超声波换能器的端面上故不会影响声道上的速度分布也不会对声波强度产生衰减进而影响接收探头信号的幅值；所述上游超声波换能器单元位于所述下表体的通孔，且所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述下表体内壁所在的平面上，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述下表体内部；所述上游超声波换能器的端面完全缩进所述下表体内，当流体流过上游超声波换能器的发射接收探头端面时速度变大，负压变大，气体密度变小，从而产生一个较弱的上游流体回流，该上游流体回流相较于上游超声波换能器深入腔体结构内部时产生的回流对接收探头信号的幅值衰减要弱很多，增强了超声波信号强度，进而提高了流量计的测量精度。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术一种流量计的超声波换能器对称安装结构示意图；

图2为本发明实施例的一种流量计的超声波换能器非对称安装结意图。

图中符号说明：

1、上游超声波探头，2、下游超声波探头，3、进口端，4、上表体，5、下游流体流态，6、下游超声波换能器单元，7、下游流体回流，8、第二区域，9、上游超声波换能器单元，10、上游流体回流，11、第一区域，12、腔体结构，13、下表体，14、出口端。

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。

本发明的目的是提供一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，以解决现有技术存在的问题，增强超声波信号强度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图2为本发明提供的一种流量计的超声波换能器非对称安装结构示意图。

如图2所示，一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，所述非对称安装结构包括流量计的流通部以及超声波换能器单元；包括：

所述流通部包括上表体4和下表体13，且所述上表体4和下表体13组成两端开口的腔体结构12；所述超声波换能器单元包括上游超声波换能器单元9和下游超声波换能器单元6；

所述上游超声波换能器单元9位于所述下表体13的通孔，且所述上游超声波换能器单元9的发射接收探头的一端点在所述下表体13内壁所在的平面上，所述上游超声波换能器单元9的发射接收探头的另一端点位于所述下表体13内部,所述上游超声波换能器9的端面完全缩进所述下表体13内，当流体流过上游超声波换能器9的发射接收探头端面时速度变大，负压变大，气体密度变小，从而产生一个较弱的上游流体回流10，该上游流体回流10相较于上游超声波换能器深入腔体结构12内部时产生的回流对接收探头信号的幅值衰减要弱很多，增强了超声波信号强度；

所述下游超声波换能器单元6位于所述上表体4的通孔；所述下游超声波换能器单元6的发射接收探头的一端点在所述上表体4内壁所在的平面上；所述下游超声波换能器单元6的发射接收探头的另一端点位于所述腔体结构12内部,所述下游超声波换能器6端面刚好伸进所述腔体结构12内，此时观测下游流体流态5，当有流体经过时会在其后面产生一个下游流体回流7，由于下游流体回流7不在所述下游超声波换能器的端面上故不会影响声道上的速度分布也不会对声波强度产生衰减进而影响接收探头信号的幅值；

所述上游超声波换能器单元9与所述腔体结构12的进口端3的距离，小于所述下游超声波换能器单元6与所述腔体结构12的的进口端3的距离。

具体地，所述上游超声波换能器单元9靠近所述进口端3的一侧与所述下表体13内壁的夹角为45度至55度。

具体地，所述下游超声波换能器单元6远离所述进口端3的一侧与所述上表体4内壁的夹角为45度至55度。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例所述的第一区域11与第二区域8相同；所述第一区域11为所述上游超声波换能器单元9的发射接收探头的端面与所述下表体13的通孔的端面围成的区域；所述第二区域8为所述下游超声波换能器单元6凸出所述上表体4内壁的区域；其中，所述下表体13的通孔的端面在所述下表体13内壁所在的平面上。

具体地，所述上游超声波换能器单元9的发射接收探头的一端点为所述上游超声波换能器单元9的发射接收探头的端面上的一个边沿点；所述下游超声波换能器单元6的发射接收探头的一端点为所述下游超声波换能器单元6的发射接收探头的端面上的一个边沿点。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例所述的所述超声波换能器单元为一个或者多个，且每个所述超声波换能器单元中的所述上游超声波换能器单元9与所述下游超声波换能器单元6的安装方式为对射式安装方式。图2仅为一个超声波换能器单元的安装示意图。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例所述的上游超声波换能器单元9通过外纹螺母固定至所述下表体13上，所述下游超声波换能器单元6通过外纹螺母固定至所述上表体4上。

具体地，本发明实施例所述外纹螺母有两个，一个所述外纹螺母安装在所述上游超声波换能器单元9的底部中心轴线处，另一个所述外纹螺母安装在所述下游超声波换能器单元6的底部中心轴线处。

进一步地，所述外纹螺母包括螺帽和螺杆，一个所述螺帽位于所述上游超声波换能器单元9底部中心轴线处，一个所述螺杆垂直于所述上游超声波换能器单元9底部中心轴线处；另一个所述螺帽位于所述下游超声波换能器单元6底部中心轴线处，另一个所述螺杆垂直与所述下游超声波换能器单元6底部中心轴线处。

本发明提供了一种流量计的超声波换能器的非对称安装方式，此安装方式可以使上游超声波换能器9的端面完全缩进下表体13内，下游超声波换能器6的端面刚好伸进管道12内。其中下游超声波换能器6端面刚好伸进管道12内，对于下游超声波换能器6来说当有流体流过会在其后面产生一个下游流体回流7，由于下游流体回流7不在下游超声波换能器6的端面上故不会影响声道上的速度分布也不会对声波强度产生衰减进而影响接收探头信号的幅值，上游超声波换能器9的端面完全缩进下表体13内，当流体流过上游超声波换能器9的端面时速度变大，负压变大，气体密度变小，从而产生一个较弱的上游流体回流10，该上游上游流体回流10相较于上游超声波换能器9深入管道12内部时产生的回流对探头信号的幅值衰减要弱很多，进而增强了超声波信号强度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；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 (8)

1.一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述非对称安装结构包括流量计的流通部以及超声波换能器单元；包括：

所述流通部包括上表体和下表体，且所述上表体和下表体组成两端开口的腔体结构；所述超声波换能器单元包括上游超声波换能器单元和下游超声波换能器单元；

所述上游超声波换能器单元位于所述下表体的通孔，且所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述下表体内壁所在的平面上，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述下表体内部；

所述下游超声波换能器单元位于所述上表体的通孔；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点在所述上表体内壁所在的平面上；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的另一端点位于所述腔体结构内部；

所述上游超声波换能器单元与所述腔体结构的进口端的距离，小于所述下游超声波换能器单元与所述腔体结构的的进口端的距离。

2.根据权利要求1所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述上游超声波换能器单元靠近所述进口端的一侧与所述下表体内壁的夹角为45度至55度。

3.根据权利要求1所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述下游超声波换能器单元远离所述进口端的一侧与所述上表体内壁的夹角为45度至55度。

4.根据权利要求1所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，第一区域与第二区域相同；所述第一区域为所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的端面与所述下表体的通孔的端面围成的区域；所述第二区域为所述下游超声波换能器单元凸出所述上表体内壁的区域；其中，所述下表体的通孔的端面在所述下表体内壁所在的平面上。

5.根据权利要求4所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点为所述上游超声波换能器单元的发射接收探头的端面上的一个边沿点；所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的一端点为所述下游超声波换能器单元的发射接收探头的端面上的一个边沿点。

6.根据权利要求1所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述超声波换能器单元为一个或者多个，且每个所述超声波换能器单元中的所述上游超声波换能器单元与所述下游超声波换能器单元的安装方式为对射式安装方式。

7.根据权利要求1所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述上游超声波换能器单元通过外纹螺母固定至所述下表体上，所述下游超声波换能器单元通过外纹螺母固定至所述上表体上。

8.根据权利要求7所述的一种流量计的超声波换能器的非对称安装结构，其特征在于，所述外纹螺母有两个，一个所述外纹螺母安装在所述上游超声波换能器单元的底部中心轴线处，另一个所述外纹螺母安装在所述下游超声波换能器单元的底部中心轴线处。

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