CN116086558A - 用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法 - Google Patents

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CN116086558A CN202310050724.6A CN202310050724A CN116086558A CN 116086558 A CN116086558 A CN 116086558A CN 202310050724 A CN202310050724 A CN 202310050724A CN 116086558 A CN116086558 A CN 116086558A
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李曦
王绪霄
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方宇坤
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China Nuclear Power Technology Research Institute Co Ltd
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    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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Abstract

本发明公开一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法，该超声波测量装置包括至少一对全管传感器探头、至少一对外管传感器探头以及控制器，一对全管传感器探头相互使用第一超声波信号传播，以得出其中一个全管传感器探头到另一个全管传感器探头的第一超声波信号的第一到达时间差；且其中一个外管传感器探头发射第二超声波信号至设于内管外壁面上的反射片，第二超声波信号经反射片反射至另外一个外管传感器探头，以得出其中一个外管传感器探头到另一个外管传感器探头的第二超声波信号的第二到达时间差。该用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法无需对双层管内外管进行贯穿，且该超声波测量精度高于压差式流量计。

Description

用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法。
背景技术
基于时差法的超声波流量计原理，该超声波测量的原理在于，当超声波束在液体介质中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速。
θ为声束与液体流动方向的夹角；L为路径长度；D为管道内径；C为流体介质中超声波的传输速度（为未知量）；VP为超声波路径方向的流体速度（为未知量）；V为流体介质在轴向的流速（V=VP/Cosθ）；Tup为声束在正方向上的传播时间（为测量量）；Tdn为声束在逆方向上的传播时（为测量量）。
Tup=L/（C-VP）
Tdn=L/（C+VP）
VP=(Tup-Tdn)/(Tup*Tdn)*(L/2)
C=(Tup+Tdn)/(Tup*Tdn)*(L/2)
知道V之后，以及已知的管道半径和密度等参数,可以进一步求得流量。
基本配置的超声波流量计的传感器有2只，在工作时，2只传感器互相发射、接收超声波信号。该2只传感器分为上游传感器探头101以及下游传感器探头102，通过数字处理技术以及时差探测法，测量出流体流速对超声波信号传输时间产生的影响，如图1 所示。
双层管道是指有两层相互隔离的流体的管道，结构形式包括并不限于圆形双层套管、平板型双层管道。对双层套管中内管的流量测量存在很大困难，传统的压差式流量计存在的困难在于，不便于将探头贯穿外管后插入内管。传统的超声波流量计存在的困难在于，探头无法直接紧贴内管外壁面，因此传统的方法和装置不可用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置，所述双层管具有外管和内管，流体在所述外管与所述内管之间流动以及在所述内管内流动，其特征在于，包括至少一对全管传感器探头、至少一对外管传感器探头以及控制器；
一对所述全管传感器探头分别设于所述外管外壁面周端的相对两侧，且分别配置于所述外管上游位置和下游位置，其相互使用第一超声波信号传播，以得出其中一个全管传感器探头到另一个全管传感器探头的第一超声波信号的第一到达时间差；
一对所述外管传感器探头沿所述双层管的轴向方向分开设于所述外管外壁面上，其中一个所述外管传感器探头发射第二超声波信号至设于所述内管外壁面上的反射片，所述第二超声波信号经所述反射片反射至另外一个所述外管传感器探头，以得出其中一个外管传感器探头到另一个外管传感器探头的第二超声波信号的第二到达时间差；
所述控制器根据所述第一到达时间差以及所述第二到达时间差计算出所述流体在外管与内管之间沿着轴向流向的速度以及流体在内管中沿着轴向流向的速度。
在一些实施例中，所述一对所述全管传感器探头分为第一全管元件以及第二全管元件；
所述第一全管元件与所述第二全管元件中均设有用于检测所述第一超声波信号能量值的第一能量探测器；
所述第一全管元件具有第一超声波作用面，所述第一全管元件具有第二超声波作用面；所述第一超声波作用面与所述第二超声波作用面平行设置。
在一些实施例中，所述第一全管元件朝向所述第二全管元件发出的第一超声波信号的传播路径形成第一全管信号通道；
所述第二全管元件朝向所述第一全管元件发出的第一超声波信号的传播路径形成第二全管信号通道；
所述第一全管信号通道与所述第二全管信号通道方向相反且互相平行；
所述第一全管信号通道以及所述第二全管信号通道均具有与所述双层管的中心轴倾斜地交叉的中心轴。
在一些实施例中，一对所述外管传感器探头分为第一外管元件以及第二外管元件；
所述第一外管元件与所述第二外管元件分别设于所述外管外壁面上同一侧的不同位置，且所述第一外管元件与所述第二外管元件中均设有用于检测所述第二超声波信号能量值的第二能量探测器；
所述第一外管元件具有第三超声波作用面，所述第二外管元件具有第四超声波作用面；所述第三超声波作用面与所述第四超声波作用面在同一个平面上。
在一些实施例中，所述第三超声波作用面以及所述第四超声波作用均与所述反射片的反射面平行设置；
所述第一外管元件在所述内管上形成第一外管投影面，所述第二外管元件在所述内管上形成第二外管投影面，所述反射片设于所述第一外管投影面和所述第二外管投影面之间。
在一些实施例中，所述第一外管元件朝向所述反射片发射的第二超声波信号的传播路径形成第一外管信号通道；
所述第二外管元件朝向所述反射片发射的第二超声波信号的传播路径形成第二外管信号通道；
所述第一外管信号通道与所述第二外管信号通道方向相反且相互平行，且所述第一外管信号通道与所述第三超声波作用面形成的夹角和所述第一全管信号通道与所述第一超声波作用面形成的夹角一致。
在本实施中，还构造了一种用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其应用于上述用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其包括步骤：
步骤S1：将用于双层管中内管流量的超声波测量装置安装在双层管上；
步骤S2：得出超声波信号在第一全管信号通道、第二全管信号通道、第一外管信号通道以及第二外管信号通道上各处的到达时间差；
步骤S3：计算得到流体在外管与内管之间沿着轴向流向的速度；
步骤S4：计算得到流体在内管中沿着轴向流向的速度。
在一些实施例中，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：将至少一对全管传感器探头以及至少一对外管传感器探头设于所述双层管的外管外壁面上；
步骤S12：将反射片设于所述双层管的内管外壁面上。
在一些实施例中，在所述步骤S3中，根据公式（1）、公式（2）、公式（3）、公式（4）以及公式（5）计算得到流体在外管与内管之间沿着轴向流向的速度：
T外一=L外/（C外-V外）                （1）
T外二=L外/（C外+V外）                （2）
V外=(T外一-T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)     （3）
C外=(T外一+T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)    （4）
V外-轴=V外/Cosθ                 （5）
式中：
L外为双层管的外管直径；
C外为外管与内管之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管与内管之间流体沿声波方向流速分量；
θ为第一外管元件的超声波作用面与第一外管信号通道形成的夹角；
T外一为第二超声波信号在第一外管信号通道上的传播时间；
T外二为第二超声波信号在第二外管信号通道上的传播时间；
V外-轴为流体在外管与内管之间沿着轴向流向的速度。
在一些实施例中，在所述步骤S4中，根据公式（6）、公式（7）以及公式（8）计算得到流体在内管中沿着轴向流向的速度：
T全一=L内/（C内-V内）+（L外-L内）/（C外-V外）     （6）
T全二=L内/（C内+V内）+（L外-L内）/（C外+V外）     （7）
V内-轴=V内/Cosθ                 （8）
式中：
L外为双层管的外管直径；
L内为双层管的内管直径；
C外为外管与内管之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管与内管之间流体沿声波方向流速分量；
V内为内管中流体沿声波方向流速分量；
T全一为第一超声波信号在第一全管信号通道上的传播时间；
T全二为第一超声波信号在第二全管信号通道上的传播时间；
V内-轴为流体在内管中沿着轴向流向的速度；
其中，C外和V外通过所述步骤S3计算得到。
实施本发明具有以下有益效果：该用于双层管中内管流量的超声波测量装置及其方法无需对双层管内外管进行贯穿，且该超声波测量精度高于压差式流量计。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：
图1是现有技术中的基于时差法的超声波流量计的原理示意图；
图2是本发明一些实施例中的用于双层管中内管流量的超声波测量装置的原理示意图；
图3是本发明一些实施例中的用于双层管中内管流量的超声波测量装置的侧视结构示意图；
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图2和图3，是本发明一些实施例中的一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置，在本实施中，该双层管10呈圆形，且其具有外管11和内管12，流体在外管11与内管12之间流动以及在内管12内流动。该用于双层管中内管流量的超声波测量装置包括至少一对全管传感器探头20、至少一对外管传感器探头30以及控制器，可以理解地，该用于双层管中内管流量的超声波测量装置的全管传感器探头20以及外管传感器探头30的数量在实际应用中数量可为多个，多个传感器探头拟合得到的流量曲线更加精确，得到的流量结果也更加精确。
特别地，超声波是一种波长极短的机械波，在空气中波长一般短于2cm，超声波在传播时，波长短，具有各向异性，能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离，能产生反射、干涉和叠加现象。
在一些实施例中，该一对全管传感器探头20分别设于外管11外壁面周端的相对两侧，且分别配置于外管11的上游位置和下游位置，其相互使用第一超声波信号201传播，以得出其中一个全管传感器探头到另一个全管传感器探头的第一超声波信号201的第一到达时间差。
另外，该一对外管传感器探头30沿双层管10的轴向方向分开设于外管11外壁面上，其中一个外管传感器探头30发射第二超声波信号301至设于内管12外壁面上的反射片40，第二超声波信号301经反射片40反射至另外一个外管传感器探头30，以得出其中一个外管传感器探头30到另一个外管传感器探头30的第二超声波信号301的第二到达时间差。可以理解地，该用于双层管中内管流量的超声波测量装置可以实现双层管流量的非贯穿式测量，且该测量精度高，测量方式方便。
具体地，该一对全管传感器探头20分为第一全管元件21以及第二全管元件22，该第一全管元件21与第二全管元件22分别设于外管11外壁面的上游位置和下游位置。可以理解地，在本实施例中，该下游位置指向上游位置的方向与流体在外管11和内管12之间的流动方向一致，内管12中流体的流动方向和流体在外管11和内管12之间的流动方向相反。该第一全管元件21与该第二全管元件22分别设于该外管11外壁面的周端相对两侧，以使该第一全管元件21或者第二全管元件22发出的超声波能穿透内外管。
其中，该第一全管元件21具有第一超声波作用面212，第二全管元件22具有第二超声波作用面222，该第一超声波作用面212与第二超声波作用面222平行设置。即该第一超声波作用面212到第二超声波作用面222的垂直距离为该双层管外管11的直径。
优选地，该第一全管元件21与第二全管元件22中均设有用于检测第一超声波信号201能量值的第一能量探测器，该第一能量探测器能识别出达到特定能量值的第一超声波信号201，以避免其他传感器发出的超声波的信号造成的散射对于测量的影响，保证了该超声波测量装置的稳定性，降低了不确定性，进一步提升了该超声波测量装置测量的精准性。
进一步地，第一全管元件21朝向第二全管元件22发出的超声波信号形成第一全管信号通道211，该第二全管元件22朝向第一全管元件21发出的超声波信号形成第二全管信号通道221。可以理解地，该第一全管信号通道211与该第二全管信号通道221方向相反且互相平行，形成了第一全管元件21与第二全管元件22之间的双向通道，即使在流速在中心部与端部之间不同的情况、发生流心向上下左右偏离的偏流、紊流等的情况下，也能抑制测定精度的降低。
其中，第一全管信号通道211或者第二全管信号通道221均具有与双层管10的中心轴倾斜地交叉的中心轴。可以理解地，该第一全管元件21的超声波发射面与第二全管元件22的超声波发射面之间形成超声波传播路径，超声波传播路径具有与双层管10的中心轴倾斜地交叉的中心轴，即该超声波传播路径倾斜地横穿该双层管10的整个直径宽度，使得该超声波传播路径能遍及双层管10整个直径宽度的测量流路。
在一些实施例中，该一对外管传感器探头30分为第一外管元件31以及第二外管元件32，该第一外管元件31与第二外管元件32分别设于外管11外壁面上同一侧的不同位置，第一外管元件31具有第三超声波作用面312，第二外管元件32具有第四超声波作用面322，第三超声波作用面312与第四超声波作用面322在同一个平面上。该第一外管元件31可设于外管11外壁面上的上游位置，该第二外管元件32可设于外管11外壁面上的下游位置。
进一步地，该第一外管元件31与第二外管元件32中均设有用于检测所述第二超声波信号301能量值的第二能量探测器，该第二能量探测器能识别出达到预设能量值的第二超声波信号301，以避免其他传感器发出的超声波的信号造成的散射对于测量的影响，保证了该超声波测量装置的稳定性。
其中，该第三超声波作用面312以及第四超声波作用面322均与反射片40的反射面平行设置，该反射面设于第三超声波作用面312与第四超声波作用面322中间，以确保该第一外管元件31或者第二外管元件32发射的超声波能反射到另外一个外管元件上。
在一些实施例中，该第一外管元件31朝向反射面发射的超声波信号形成第一外管信号通道311，该第二外管元件32朝向反射面发射的超声波信号形成第二外管信号通道321。该第一外管信号通道311与第二外管信号通道321方向相反且相互平行，且第一外管信号通道311与第一外管元件31的超声波发射面形成的夹角与第一全管信号通道211与第一全管元件21的超声波发射面形成的夹角一致。
在本实施例中，还构建了一种用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其应用于上述用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其包括步骤：
步骤S1：将用于双层管中内管流量的超声波测量装置安装在双层管10上；
步骤S2：得出超声波信号在第一全管信号通道211、第二全管信号通道221、第一外管信号通道311以及第二外管信号通道321上各处的到达时间差；
步骤S3：计算得到流体在外管11与内管12之间沿着轴向流向的速度；
步骤S4：计算得到流体在内管12中沿着轴向流向的速度。
其中，该步骤S1包括：
步骤S11：将至少一对全管传感器探头20以及至少一对外管传感器探头30设于所述双层管10的外管11外壁面上；
步骤S12：将反射片40设于所述双层管10的内管12外壁面上。
具体地，在步骤S1中，对于圆形双层管10，沿着外管11外壁面，分布设置至少一对全管传感器探头20，全管传感器探头20的超声波将穿透内外管11，每对全管传感器探头20分为第一全管元件21和第二全管元件22，将第一全管元件21和第二全管元件22分别设置在外管11外壁面的上游位置和下游位置，且位于外管11外壁面的周端两侧上。然后将至少一对外管传感器探头30沿着外管11外壁面布置，其中一个外管传感器探头30的超声波将穿透外管11，被贴在内管12外壁面的超声波反射片40反射，反射后被同组的另外一个外管传感器探头30接收。每对外管传感器探头30分为第一外管元件31和第二外管元件32，第一外管元件31和第二外管元件32设在外管11外壁面上的同一侧。
进一步在，在步骤S3中，根据公式（1）、公式（2）、公式（3）、公式（4）以及公式（5）计算得到流体在外管11与内管12之间沿着轴向流向的速度：
T外一=L外/C外-V外                （1）
T外二=L外/C外+V外                （2）
V外=(T外一-T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)     （3）
C外=(T外一+T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)   （4）
V外-轴=V外/Cosθ             （5）
式中：
L外为双层管10的外管11直径；
C外为外管11与内管12之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管11与内管12之间流体沿声波方向流速分量；
θ为第一外管元件31的超声波发射面与第一外管信号通道311形成的夹角；
T外一为第二超声波信号301在第一外管信号通道311上的传播时间；
T外二为第二超声波信号301在第二外管信号通道321上的传播时间；
V外-轴为流体在外管11与内管12之间沿着轴向流向的速度。
其中，在步骤S4中，根据公式（6）、公式（7）以及公式（8）计算得到流体在内管12中沿着轴向流向的速度：
T全一=L内/（C内-V内）+（L外-L内）/（C外-V外）     （6）
T全二=L内/（C内+V内）+（L外-L内）/（C外+V外）     （7）
V内-轴=V内/Cosθ           （8）
式中：
L外为双层管10的外管11直径；
L内为双层管10的内管12直径；
C外为外管11与内管12之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管11与内管12之间流体沿声波方向流速分量；
V内为内管12中流体沿声波方向流速分量；
T全一为第一超声波信号201在第一全管信号通道211上的传播时间；
T全二为第一超声波信号201在第二全管信号通道221上的传播时间；
V内-轴为流体在内管12中沿着轴向流向的速度；
其中，C外和V外通过所述步骤S3计算得到。
可以理解地，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于双层管中内管流量的超声波测量装置，所述双层管（10）具有外管（11）和内管（12），流体在所述外管（11）与所述内管（12）之间流动以及在所述内管（12）内流动，其特征在于，包括至少一对全管传感器探头（20）、至少一对外管传感器探头（30）以及控制器；
一对所述全管传感器探头（20）分别设于所述外管（11）外壁面周端的相对两侧，且分别配置于所述外管（11）的上游位置和下游位置，其相互使用第一超声波信号（201）传播，以得出其中一个全管传感器探头（20）到另一个全管传感器探头（20）的第一超声波信号（201）的第一到达时间差；
一对所述外管传感器探头（30）沿所述双层管（10）的轴向方向分开设于所述外管（11）外壁面上，其中一个所述外管传感器探头（30）发射第二超声波信号（301）至设于所述内管（12）外壁面上的反射片（40），所述第二超声波信号（301）经所述反射片（40）反射至另外一个所述外管传感器探头（30），以得出其中一个外管传感器探头（30）到另一个外管传感器探头（30）的第二超声波信号（301）的第二到达时间差；
所述控制器根据所述第一到达时间差以及所述第二到达时间差计算出所述流体在外管（11）与内管（12）之间沿着轴向流向的速度以及流体在内管（12）中沿着轴向流向的速度。
2.根据权利要求1所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，一对所述全管传感器探头（20）分为第一全管元件（21）以及第二全管元件（22）；
所述第一全管元件（21）与所述第二全管元件（22）中均设有用于检测所述第一超声波信号（201）能量值的第一能量探测器；
所述第一全管元件（21）具有第一超声波作用面（212），所述第二全管元件（22）具有第二超声波作用面（222）；所述第一超声波作用面（212）与所述第二超声波作用面（222）平行设置。
3.根据权利要求2所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，所述第一全管元件（21）朝向所述第二全管元件（22）发出的第一超声波信号（201）的传播路径形成第一全管信号通道（211）；所述第二全管元件（22）朝向所述第一全管元件（21）发出的第一超声波信号（201）的传播路径形成第二全管信号通道（221）；
所述第一全管信号通道（211）与所述第二全管信号通道（221）方向相反且互相平行；
所述第一全管信号通道（211）以及所述第二全管信号通道（221）均具有与所述双层管（10）的中心轴倾斜地交叉的中心轴。
4.根据权利要求3所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，一对所述外管传感器探头（30）分为第一外管元件（31）以及第二外管元件（32）；
所述第一外管元件（31）与所述第二外管元件（32）分别设于所述外管（11）外壁面上同一侧的不同位置，且所述第一外管元件（31）与所述第二外管元件（32）中均设有用于检测所述第二超声波信号（301）能量值的第二能量探测器。
5.根据权利要求4所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，所述第一外管元件（31）具有第三超声波作用面（312），所述第二外管元件（32）具有第四超声波作用面（322）；所述第三超声波作用面（312）与所述第四超声波作用面（322）在同一个平面上；
所述第三超声波作用面（312）以及所述第四超声波作用面（322）均与所述反射片（40）的反射面平行设置。
6.根据权利要求5所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，所述第一外管元件（31）朝向所述反射片（40）发射的第二超声波信号（301）的传播路径形成第一外管信号通道（311）；
所述第二外管元件（32）朝向所述反射片（40）发射的第二超声波信号（301）的传播路径形成第二外管信号通道（321）；
所述第一外管信号通道（311）与所述第二外管信号通道（321）方向相反且相互平行，且所述第一外管信号通道（311）与所述第三超声波作用面（312）形成的夹角和所述第一全管信号通道（211）与所述第一超声波作用面（212）形成的夹角一致。
7.一种用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其应用于如权利要求1-6任一项所述的用于双层管中内管流量的超声波测量装置，其特征在于，包括步骤：
步骤S1：将用于双层管中内管流量的超声波测量装置安装在双层管（10）上；
步骤S2：得出超声波信号在第一全管信号通道（211）、第二全管信号通道（221）、第一外管信号通道（311）以及第二外管信号通道（321）上各处的到达时间差；
步骤S3：计算得到流体在外管（11）与内管（12）之间沿着轴向流向的速度；
步骤S4：计算得到流体在内管（12）中沿着轴向流向的速度。
8.根据权利要求7所述的用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：将至少一对全管传感器探头（20）以及至少一对外管传感器探头（30）设于所述双层管（10）的外管（11）外壁面上；
步骤S12：将反射片（40）设于所述双层管（10）的内管（12）外壁面上。
9.根据权利要求8所述的用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据公式（1）、公式（2）、公式（3）、公式（4）以及公式（5）计算得到流体在外管（11）与内管（12）之间沿着轴向流向的速度：
T外一=L外/（C外-V外）                （1）
T外二=L外/（C外+V外）                （2）
V外=(T外一-T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)          （3）
C外=(T外一+T外二)/(T外一*T外二)*(L外/2)        （4）
V外-轴=V外/Cosθ                 （5）
式中：
L外为双层管（10）的外管（11）直径；
C外为外管（11）与内管（12）之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管（11）与内管（12）之间流体沿声波方向流速分量；
θ为第一外管元件（31）的超声波作用面与第一外管信号通道（311）形成的夹角；
T外一为第二超声波信号（301）在第一外管信号通道（311）上的传播时间；
T外二为第二超声波信号（301）在第二外管信号通道（321）上的传播时间；
V外-轴为流体在外管（11）与内管（12）之间沿着轴向流向的速度。
10.根据权利要求9所述的用于双层管中内管流量的超声波测量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，根据公式（6）、公式（7）以及公式（8）计算得到流体在内管（12）中沿着轴向流向的速度：
T全一=L内/（C内-V内）+（L外-L内）/（C外-V外）     （6）
T全二=L内/（C内+V内）+（L外-L内）/（C外+V外）     （7）
V内-轴=V内/Cosθ                 （8）
式中：
L外为双层管（10）的外管（11）直径；
L内为双层管（10）的内管（12）直径；
C外为外管（11）与内管（12）之间流体中超声波的传输速度；
V外为外管（11）与内管（12）之间流体沿声波方向流速分量；
V内为内管（12）中流体沿声波方向流速分量；
T全一为第一超声波信号（201）在第一全管信号通道（211）上的传播时间；
T全二为第一超声波信号（201）在第二全管信号通道（221）上的传播时间；
V内-轴为流体在内管（12）中沿着轴向流向的速度；
其中，C外和V外通过所述步骤S3计算得到。
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