CN1166923C

CN1166923C - 超声波流量计静态传输时间差实液标定装置

Info

Publication number: CN1166923C
Application number: CNB011147644A
Authority: CN
Inventors: 聪肖; 肖聪; 王庆林
Original assignee: Shenzhen Jianheng Industrial Automation System Co ltd
Current assignee: Shenzhen Jianheng Industrial Automation System Co ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: CN1389711A

Abstract

本发明是一种超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，含发射探头(1)，壳体(2)及第一接收探头(31)和第二接收探头(32)；其与发射探头间超声波行程不等距。还包括控制处理电路(5)；其又包括双位三刀开关(51)和放大器(52)，该放大器接控制电路(54)，并将该控制电路的控制信号放大后控制双位三刀开关(51)切换；该开关一触刀接发射探头，其常闭常开触点分别接控制电路超声波信号收发端，还外接上、下游探头信号端；另两触刀相连，其一触刀常闭、常开触点分别接透射、反射超声波接收探头(31)、(32)；另一触刀的常闭、常开触点分别接下、上游探头信号端。其优点是能更准确方便地实施超声波时差测量的静态、实液标定，提高时差测量准确性，可成为静态标定标准设备。

Description

超声波流量计静态传输时间差实液标定装置

技术领域本发明涉及超声波测量技术，特别涉及超声波流量计检定技术。

背景技术在生产制造和科学技术领域，传输时间超声波流量计(以下简称超声波流量计)属计量设备，按照国家计量检定规程的要求，流量计在出厂时需要对其进行检定，即对标示流量和实际流量进行比对，两者不得超差；在使用过程中更需要按规定周期定期检定，以保证实测流量数据的准确。

在实际应用中，超声波流量计的价格随过程管道口径的增加而略有增加。除超声波流量计外，其他形式的流量计的价格则随过程管道口径增加而按指数增加。这一特点决定了超声波流量计更多地用于大口径的流量测量。但大口径必然伴随大流量，大口径加上大流量就给流量计的检定带来了难题。另外的一个方面就是实验室的标定也不能真实地反映实际的应用工况。

有别于其他形式流量计的是，超声波流量计无可动部件，是全电子化的产品，凭其电性能参数，就可确定仪表的准确度。根据美国T.T.Yeh和G.E.Mattingly的测试，传播时间法超声波流量计只需要用长度和时间标准组合，就可得到很高的准确度。

现有技术中，根据超声波流量计的实际应用情况及其性能特点，人们研制了对超声波流量计进行干式标定的方法和装置，如国外的“长度和时间标准定量模型”，国内的“干标定器”等。

令人遗憾的是，上述的“长度和时间标准定量模型”和“干标定器”等装置存在以下不足：一是模拟的时间差固定，不可调；二是需引入电子时基装置，不是测量时间差的真实再现；三是不能实液标定，具体到不同的实液情况会引入计算误差。

发明内容本发明为克服上述现有技术的不足之处而提出一种静态实液型非对称路径超声波传输时间差标定装置，以实现真实时间差测量，并使时间差可调，而且能根据不同测量对象进行实液标定。

本发明的目的可以通过采用以下技术措施来达到：

设计、制造一种超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，包括发射探头，壳体；尤其是还包括第一接收探头和第二接收探头；所述两接收探头与所述发射探头之间的超声波行程不等距。所述标定装置还包括控制处理电路；该控制处理电路又包括一组双位三刀开关和放大器，该放大器接控制电路，并将该放大电路的控制信号放大后输出，控制所述双位三刀开关的切换；该双位三刀开关的一个触刀接发射探头，其常闭常开触点分别接所述控制电路的超声波信号收发端，同时外接上、下游探头信号端；另两个触刀相连，其中一个触刀的常闭触点接透射超声波接收探头，常开触点接反射超声波接收探头；另一触刀的常闭触点接下游探头信号端，常开触点接上游探头信号端。

附图说明：

图1是本发明超声波流量计静态传输时间差实液标定装置的内部结构图；

图2是所述标定装置带充液机构的外部结构图；

图3是通常的超声波流量测量装置图；

图4是本发明充液后用于检定超声波流量计时的连接关系图。

具体实施方式以下结合附图说明本发明的最佳实施例。

设计制造一种超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，包括发射探头1，壳体2；尤其是还包括第一接收探头31和第二接收探头32；

所述两接收探头与所述发射探头1之间的超声波行程不等距。

所述发射探头1超声波行程路径上设有一个反射透射镜4，该反射透射镜使所述超声波的反射波指向第一接收探头31，而使透射过的超声波指向第二接收探头32。

所述发射探头1到所述接收探头之间的超声波行程可调。

所述发射探头1是固定探头；所述接收探头31、32设置在相应的距离调整部件上；所述调整部件有一个嵌于壳体2内一端开口的滑动配合腔33和34，一对外附于壳体2的导向杆35和36，以及定位螺钉37和38。

所述接收探头31与32的中轴线相互垂直。

所述调整部件滑动配合腔33和34与壳体2之间设置有两重密封圈331或341。

所述壳体2上设置有进液容器23和与该进液容器相连的排液管24，以及该排液管上的阀门25。

所述标定装置还包括控制处理电路5；

该控制处理电路又包括一组双位三刀开关51和放大器52，该放大器52接控制电路54，并将该放大电路的控制信号，放大后输出，控制所述双位三刀开关51的切换；该双位三刀开关51的一个触刀接发射探头1，其常闭常开触点分别接所述控制电路54的超声波信号收发端，同时外接上、下游探头信号端；另两个触刀相连，其中一个触刀的常闭触点接透射超声波接收探头31，常开触点接反射超声波接收探头32；另一触刀的常闭触点接下游探头信号端，常开触点接上游探头信号端。

所述控制处理电路5还包括超声波流量变送器53；该变送器53设置有测量用的上游探头信号端和下游探头信号端。

如图，图1中的部件1、部件31、部件32均为超声波探头，分别标示为Ta、Rup、Rdn。通过电路的控制，总是让Ta作为发射探头，而Rup作为上游接收探头，Rdn作为下游接收探头。这样，探头Rup接收的超声波信号是从Ta发出，经过部件4反射透射片反射后到达的，而探头Rdn接收的超声波信号是从Ta发出，经过反射透射片透射后到达的。由于两个不同传输路线的距离不一致，便产生了传输时间差。

该装置主要由以下几部分组成：

标定装置腔体2是标定装置的主体结构部分，用于标定液的存放，也是超声波信号的传输通道。

尺寸调整部件包括滑动配合腔33、34，导向杆35、36和定位螺钉37、38，以及密封圈331、341，用于改变超声波信号上下游传输距离，从而改变传输时间差。

反射透射镜4用于超声波信号的反射和透射，为了能使上游接收探头和下游接收探头接收到的信号强度相近，要求反射透射片对超声波信号的反射率和透射率均在50％左右。

充排液部件包括进液容器23和排液管24及阀门25，用于静态传输时间差标定装置实液标定时的标定液充装和排放。

控制处理电路5包括开关51，放大器52，控制器54和超声波流量计53，用于标定装置的连接、信号切换和控制、处理。

通常的超声波流量计一般由传感器和变送器两部分组成，见图-3。由于超声波流量计的上游传感器探头1’和下游传感器探头3’在某一时刻只能一个发送信号，一个接收信号，而一般超声波流量计的变送器只有一个振荡源532’、一个信号放大部件531’，因此，必定有一个双刀双掷开关51’用于收发信号的切换，如图-3。通过利用控制器534’输出的开关控制信号，就可以实现对超声波流量计5’测量过程的同步及控制，而由放大与滤波器533’拾取处理测量信号。

超声波流量计静态传输时间差标定装置同超声波流量计的连接如图-4所示。

标定器控制处理电路5的核心是一个三刀双掷开关51如图-4，开关51的控制信号引自控制器54的开关控制信号。具体的模拟控制过程如下：

①.模拟超声波流量计上游探头发送信号、下游探头接收信号时，开关51处于图-4位置不变。探头Ta作为上游探头1’发送信号，探头Rdn作为下游探头3’接收信号，探头Rup从回路中断开。此时超声波信号的传输距离为Ta至Rdn透射方式。

②.模拟超声波流量计下游探头发送信号、上游探头接收信号时，开关51均从NC位置打到NO位置。探头Ta作为下游探头3’发送信号，探头Rup作为上游探头1’接收信号，探头Rdn从回路中断开。此时超声波信号的传输距离为Ta至Rup反射方式。

③.通过调整标定器的调整部件，使上述Ta至Rdn的距离小于Ta至Rup的距离，该距离差形成传输时间差。

实液标定时，利用标定器的充排液部件，我们很容易使标定器的充液同实际测量的介质相同，这就达到了实液标定的目的。

实用中的超声波流量计用于管道中流体流量的测量，其相对于转子流量计而言，无须开管安装转子流量计，只需在管道外上、下游各设置一个超声波探头，并设置控制电路，轮流将其中一个探头作发射头，另一个作接收头，分别测量两次超声波的传输时间。该时间因管道内流体的流动速度而产生传输时间差，从而计算出流速和流量。上述超声波流量计作为测量仪器，需要校准或标定。本发明标定方法相对于前述背景技术的标定方法而言，只须将被标定的流量计上、下游探头接到本发明所述标定装置的探头连接端，即可完成真正的时间差的标定。所述被标定的流量计，其本质即是根据上、下游测得的时间差和管径等相关参数进行计算变换，输送出流量数据的变送器。

本发明相对于现有技术的优点在于，采用静态传输时间差实液标定装置，能更准确地实施超声波流量计的静态标定问题，并提供与实测相同的实液环境，提高超声波流量计的质量，并可望成为超声波流量计静态标定的标准设备之一。

Claims

1.一种超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，包括发射探头(1)，壳体(2)；其特征在于：

还包括第一接收探头(31)和第二接收探头(32)；

所述两接收探头与所述发射探头(1)之间的超声波行程不等距；

所述标定装置还包括控制处理电路(5)；

该控制处理电路又包括一组双位三刀开关(51)和放大器(52)，该放大器(52)接控制电路(54)，并将该控制电路的控制信号，放大后输出，控制所述双位三刀开关(51)的切换；该双位三刀开关(51)的一个触刀接发射探头(1)，其常闭常开触点分别接所述控制电路(54)的超声波信号收发端，同时外接上、下游探头信号端；另两个触刀相连，其中一个触刀的常闭触点接透射超声波接收探头(31)，常开触点接反射超声波接收探头(32)；另一触刀的常闭触点接下游探头信号端，常开触点接上游探头信号端。

2.按照权利要求1所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述发射探头(1)超声波行程路径上设有一个反射透射镜(4)，该反射透射镜使所述超声波的反射波指向第一接收探头(31)，而使透射过的超声波指向第二接收探头(32)。

3.按照权利要求1或2所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述发射探头(1)到所述接收探头之间的超声波行程可调。

4.按照权利要求3所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述发射探头(1)是固定探头；所述接收探头(31)、(32)设置在相应的距离调整部件上；所述调整部件有一个嵌于壳体(2)内一端开口的滑动配合腔(33)和(34)，一对外附于壳体(2)的导向杆(35)和(36)，以及定位螺钉(37)和(38)。

5.按照权利要求4所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述接收探头(31)与(32)的中轴线相互垂直。

6.按照权利要求5所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述调整部件滑动配合腔(33)和(34)与壳体(2)之间设置有两重密封圈(331)或(341)。

7.按照权利要求6所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述壳体(2)上设置有进液容器(23)和与该进液容器相连的排液管(24)，以及该排液管上的阀门(25)。

8.按照权利要求7所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述反射透射镜(4)对超声波信号的反射率和透射率均在50％左右。

9.按照权利要求8所述的超声波流量计静态传输时间差实液标定装置，其特征在于：

所述控制处理电路(5)还包括超声波流量变送器(53)；该变送器(53)设置有测量用的上游探头信号端和下游探头信号端。