CN210135955U

CN210135955U - 水表测量管及超声波水表

Info

Publication number: CN210135955U
Application number: CN201920839274.8U
Authority: CN
Inventors: 崔涛; 汤天顺
Original assignee: Wuhan Youxunda Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Youxunda Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-03-10
Anticipated expiration: 2029-06-04

Abstract

本申请提供一种水表测量管及超声波水表。该水表测量管包括反射件组件、测量管段、用于安装第一超声波换能器的第一换能器安装管段及用于安装第二超声波换能器的第二换能器安装管段。第一换能器安装管段及第二换能器安装管段沿测量管段的长度延伸方向间隔设置在测量管段上，并与测量管段连通。反射件组件设置在测量管段的内壁，反射件组件包括具有抛物反射面的第一反射件及第二反射件，第一反射件用于将第一超声波换能器发送的超声波经测量管段的内壁反射至第二反射件，第二反射件用于将超声波反射至第二超声波换能器。该水表测量管具有测量精度高的特点，并且除了设置的反射件组件外，其余反射面为测量管段内壁，不需要特别加工制作。

Description

水表测量管及超声波水表

技术领域

本申请涉及流量计量技术领域，具体而言，涉及一种水表测量管及超声波水表。

背景技术

目前小口径的超声波水表多采用对射式、V型反射式或U型反射式超声波测量管部件。上述方式虽然也可以实现测量，但是均存在测量精度不足的缺点。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述不足，本申请实施例的目的在于提供一种水表测量管及超声波水表，其能够只需安装两个反射件，并利用测量管段内壁进行反射，即可保证在水表测量管长度受限时将有效声程最大化，该水表测量管具有测量精度高的特点。

第一方面，本申请实施例提供一种水表测量管，包括测量管段、换能器安装管段及反射件组件，

所述测量管段为直线型管段，所述测量管段的入水口及出水口所在直线与所述测量管段的长度延伸方向相同；

所述换能器安装管段沿所述测量管段的长度延伸方向间隔设置在所述测量管段上，并与所述测量管段连通，所述换能器安装管段包括用于安装第一超声波换能器的第一换能器安装管段及用于安装第二超声波换能器的第二换能器安装管段；

所述反射件组件设置在所述测量管段的内壁，所述反射件组件包括第一反射件及第二反射件，所述第一反射件用于将所述第一超声波换能器发送的超声波经所述测量管段的内壁反射至所述第二反射件，所述第二反射件用于将超声波反射至所述第二超声波换能器，其中，所述第一反射件及第二反射件上用于反射超声波的面为抛物反射面。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述测量管段中的通道为圆柱状。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述第一反射件及第二反射件均为薄片状，其中，超声波的传输路径中的每个反射路径与所述测量管段的中轴线相交。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述第一反射件及所述第二反射件均为长条状，所述第一反射件及所述第二反射件均沿所述测量管段的长度方向设置在所述测量管段的内壁上且与所述测量管段的内壁接触。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述换能器安装管段与所述测量管段垂直连通。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述换能器安装管段的长度延伸方向与所述测量管段的长度延伸方向之间的夹角为锐角。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述测量管段包括第一连接孔、第二连接孔，所述第一连接孔及所述第二连接孔设置在所述测量管段的侧面；

所述第一换能器安装管段包括第一通孔及第二通孔，所述第二通孔与所述第一连接孔的孔径匹配，所述第一换能器安装管段通过所述第二通孔及所述第一连接孔与所述测量管段连通；

所述第二换能器安装管段包括第三通孔及第四通孔，所述第四通孔与所述第二连接孔的孔径匹配，所述第二换能器安装管段通过所述第四通孔及所述第二连接孔与所述测量管段连通。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述第一连接孔及所述第二连接孔设置在所述测量管段的第一侧，所述反射件组件设置在所述测量管段的第二侧，其中，所述第一侧与所述第二侧相对设置。

第二方面，本申请实施例提供一种超声波水表，包括处理器、第一超声波换能器、第二超声波换能器及所述的水表测量管，所述第一超声波换能器设置在所述第一换能器安装管段处，所述第二超声波换能器设置在所述第二换能器安装管段处，所述处理器与所述第一超声波换能器及第二超声波换能器电性连接，用于根据所述第一超声波换能器及第二超声波换能器发送的电信号处理得到流量测量结果。

进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述超声波水表还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器电性连接，用于显示所述流量测量结果。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供一种水表测量管及超声波水表。该水表测量管包括测量管段、换能器安装管段及反射件组件。所述测量管段为直线型管段，所述测量管段的入水口及出水口所在直线与所述测量管段的长度延伸方向相同。所述换能器安装管段沿所述测量管段的长度延伸方向间隔设置在所述测量管段上，并与所述测量管段连通。所述换能器安装管段包括用于安装第一超声波换能器的第一换能器安装管段及用于安装第二超声波换能器的第二换能器安装管段。所述反射件组件设置在所述测量管段的内壁，所述反射件组件包括第一反射件及第二反射件。所述第一反射件用于将所述第一超声波换能器发送的超声波经所述测量管段的内壁反射至所述第二反射件。所述第二反射件用于将超声波反射至所述第二超声波换能器。所述第一反射件及第二反射件上用于反射超声波的面为抛物反射面。在上述水表测量管中，由于所述测量管段为直线型管段，该测量管段的进入口与出水口所在直线与所述测量管段的长度延伸方向相同，因此该水表测量管压力损失最小，层流范围宽，紊流出现的流量点高。并且，利用反射件组件及测量管段的内壁反射超声波，且反射件组件中的第一反射件及第二反射件上用于反射超声波的面为抛物反射面，该抛物反射面可保证将超声波以与测量管段中轴线有交点的方式进行反射，由此可使得在水表测量管长度受限时，超声波的有效声程最大化，从而具有测量精度高的特点。同时，由于其余反射面为测量管段内壁，因此也不需要特别加工制作，该水表测量管的加工难度不高。

为使申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的水表测量管的结构示意图。

图2是图1中水表测量管的A-A向剖视图。

图3是本申请实施例提供的横截面反射示意图。

图4是本申请实施例提供的纵截面反射示意图。

图5是本申请实施例提供的反射件的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的超声波水表的方框示意图之一。

图7是本申请实施例提供的超声波水表的方框示意图之二。

图标：10-超声波水表；100-水表测量管；110-测量管段；111-第一连接孔；112-第二连接孔；114-进水口；115-出水口；120-换能器安装管段；121-第一换能器安装管段；1211-第一通孔；122-第二换能器安装管段；1221-第三通孔；130-反射件组件；131-第一反射件；132-第二反射件；141-第一超声波换能器；142-第二超声波换能器；145-处理器；147-显示单元。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请发明人提出本申请实施例中的技术方案之前，超声波水表一般使用U型双反射式测量管、对射式测量管、U型对射式测量管、V型反射式测量管、W型反射式测量管。U型双反射式测量管中会有两个柱状体反射件立于流道中央，柱状体会阻流且形成旋涡，因而会导致管内液体压力损伤大；并且大流容易出现紊流，使得大流误差超出标准；同时在管内设置两个柱状体具有加工复杂的不足。对射式测量管虽然流道直通，压力损失小，但是在管长相同的情况下，该方式有效声程小，在口径较小时，测量精度很低。U型对射式测量管虽然有效声程可以达到最大，但是从进口到出口呈U型，导致压力损失大。V型反射式测量管为直通式，压力损失小，但是有效声程小。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

请参照图1，图1是本申请实施例提供的水表测量管100的结构示意图。所述水表测量管100可以包括测量管段110、换能器安装管段120及反射件组件130。换能器安装管段120用于安装超声波换能器，所述反射件组件130用于将超声波反射至内壁，并将内壁反射的超声波反射至超声波换能器，以实现在水表测量管100长度受限时，保证有效声程最大化，从而具有测量精度高的特点。由此，在测量管段110的口径D(即直径)小于25mm时，也可以做到R大于等于400。其中，R表示水表测量管100能够准确测量的最大值和最小值的比值。图1中L表示水表测量管100的长度，Ls表示有效声程。

在本实施例中，所述测量管段110为直线型管段。该测量管段110包括进水口114及出水口115。所述测量管段110通过进水口114与一供水通道A连通，并通过所述出水口115与另一供水通道B连通，以便从供水通道A流向所述测量管段110的待测水流可经该测量管段110流入供水通过B。其中，所述进水口114与所述出水口115所在直线与所述测量管段110的长度延伸方式相同，也就是说，该测量管段110为直通式，压力损失小。

所述换能器安装管段120沿所述测量管段110的长度延伸方向间隔设置在所述测量管段110上的外壁，并与所述测量管段110连通。所述换能器安装管段120包括第一换能器安装管段121及第二换能器安装管段122，所述第一换能器安装管段121用于安装第一超声波换能器，所述第二换能器安装管段122用于安装第二超声波换能器。其中，上述超声波换能器用于发送或接收超声波。

所述反射件组件130设置在所述测量管段110的内壁，所述反射件组件130包括第一反射件131及第二反射件132。所述第一反射件131与所述第一换能器安装管段121对应设置，用于将安装在所述第一换能器安装管段121处的第一超声波换能器发送的超声波经所述测量管段110的内壁反射至所述第二反射件132。所述第二反射件132用于将经所述测量管段110内壁反射后的超声波反射至安装在所述第二换能器安装管段122处的第二超声波换能器142上。

在本实施例中，所述水表测量管100从进水口114到出水口115直通，因此具有压力损失小、层流范围宽、紊流出现的流量点高的特点。并且，由于利用测量管段110的内壁进行反射，除了安装两个反射件(即第一反射件131及第二反射件132)外，并不会安装其他的反射器件，因此还具有加工难度小的特点。并且该水表测量管100在长度L受限可使有效声程最大化，具有测量精度高的特点。

请参照图1及图2，图2是图1中水表测量管100的A-A向剖视图。在本实施例中，所述测量管段110中的由内壁形成的通道为圆柱形，该圆柱的直径恒定，且内壁光滑，以保证经第一反射件131反射的超声波可以经内壁反射至少一次后反射至第二反射件132上。

可选地，整个测量管段110中空圆柱形。

可选地，所述测量管段110可以由金属材料制成，比如，铜、不锈钢等，也可以由非金属材料制成。

在本实施例中，所述第一反射件131及第二反射件132均为薄片状。可选地，所述第一反射件131即将第二反射件132上用于反射超声波的表面为抛物反射面。超声波的传输路径中的每个反射路径与所述测量管段110的中轴线相交。其中，传输路径由多个反射路径组成，该中轴线为测量管段110中通道的中轴线。

进一步地，所述第一反射件131及第二反射件132均为长条状。所述第一反射件131及第二反射件132均沿所述测量管段110的长度方向设置在所述测量管段110的内壁上且与所述测量管段110的内壁接触，以减小对待测水流的影响。

在本实施例的实施方式中，所述换能器安装管段120可以以一定角度设置在所述测量管段110外壁。比如，所述换能器安装管段120与所述测量管段110垂直连通，或者，所述换能器安装管段120的长度延伸方向与所述测量管段110的长度延伸方向之间的夹角为锐角。当然可以理解的是，具体角度可以根据实际情况设置。其中，所述换能器安装管段120与所述测量管段110之间的不大于90°的夹角随所述测量管段110的直径的增大而增大。

请再次参照图1，所述测量管段110包括第一连接孔111、第二连接孔112。所述第一连接孔111及所述第二连接孔112均设置在所述测量管段110的侧面。所述第一换能器安装管段121包括第一通孔1211及第二通孔，所述第二通孔与所述第一连接孔111的孔径匹配，所述第一换能器安装管段121通过所述第二通孔及所述第一连接孔111与所述测量管段110连通。即，所述第一换能器安装管段121的一端设置有所述第一通孔1211，另一端设置有所述第二通孔，通过使所述第一连接孔111与所述第二通孔连通(比如，以重合的方式)，即可实现所述第一换能器安装管段121与所述测量管段110的连通。所述第二换能器安装管段122包括第三通孔1221及第四通孔，所述第四通孔与所述第二连接孔112的孔径匹配，所述第二换能器安装管段122通过所述第四通孔及所述第二连接孔112与所述测量管段110连通。即，所述第二换能器安装管段122的一端设置有所述第三通孔1221，另一端设置有所述第四通孔，通过使所述第二连接孔112与所述第四通孔连通(比如，以重合的方式)，即可实现所述第二换能器安装管段122与所述测量管段110的连通。由此，可保证换能器安装管段120与所述测量管段110连通。可选地，可以根据实际需求设置第一换能器安装管段121、第二换能器安装管段122、第一反射件131及第二反射件132的具体位置。

进一步地，所述第一连接孔111及第二连接孔112设置在所述测量管段110的第一侧，所述反射件组件130设置在所述测量管段110的第二侧，所述第一侧及第二侧相对设置。由此，可将第一超声波换能器、第二超声波换能器与所述反射件组件130相对设置，具有美观、不占据过大空间的特点。

请参照图3及图4，下面以第一超声波换能器141产生超声波为例，对超声波在水表测量管100中的反射进行说明。如图3所示，在横截面，第一超声波换能器141发送的超声波在X-Y平面的分量(平行地由上至下)经第一反射件131反射后，全部经过圆心投向测量管段110内壁上沿。如图4所示，在纵截图，由第一超声波换能器141发送的超声波在测量管段110的内壁圆柱面的中心线所在平面上的分量(由左至右)经第一反射件131反射后，全部沿中心线投向测量管段110内壁对面。过测量管段110内壁圆柱面中心线的射线，经内壁反射后仍然过内壁圆柱面中心线。最后经所述第二反射件132反射后，由所述第二超声波换能器142接收。由此，完成超声波从左向右传播全过程。

在本实施例的一种实施方式中，请参照图5，图5是本申请实施例提供的反射件的结构示意图。该反射件可以满足公式：Y＝X²/(2D)，即第一反射件131及第二反射件132的抛物反射面均满足上述公式。其中，D表示测量管段110的直径。

请参照图1及图6，图6是本申请实施例提供的超声波水表10的方框示意图之一。超声波水表10是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速，从而进一步计算出水的流量的一种新式水表。在本实施例中，所述超声波水表10包括处理器145、第一超声波换能器141、第二超声波换能器142及所述水表测量管100。所述第一超声波换能器141设置在所述第一换能器安装管段121处，所述第二超声波换能器142设置在所述第二换能器安装管段122处，由此可固定超声波换能器。所述处理器145与所述第一超声波换能器141及第二超声波换能器142电性连接，用于根据所述第一超声波换能器141及第二超声波换能器142发送的电信号处理得到流量计算结果。

进一步地，请参照图7，图7是本申请实施例提供的超声波水表10的方框示意图之二。所述超声波水表10还可以包括显示单元147。所述显示单元147与所述处理器145电性连接，用于显示所述处理器145发送的所述流量测量结果。

综上所述，本申请实施例提供一种水表测量管及超声波水表。该水表测量管包括测量管段、换能器安装管段及反射件组件。所述测量管段为直线型管段，所述测量管段的入水口及出水口所在直线与所述测量管段的长度延伸方向相同。所述换能器安装管段沿所述测量管段的长度延伸方向间隔设置在所述测量管段上，并与所述测量管段连通。所述换能器安装管段包括用于安装第一超声波换能器的第一换能器安装管段及用于安装第二超声波换能器的第二换能器安装管段。所述反射件组件设置在所述测量管段的内壁，所述反射件组件包括第一反射件及第二反射件。所述第一反射件用于将所述第一超声波换能器发送的超声波经所述测量管段的内壁反射至所述第二反射件。所述第二反射件用于将超声波反射至所述第二超声波换能器。所述第一反射件及第二反射件上用于反射超声波的面为抛物反射面。在上述水表测量管中，由于所述测量管段为直线型管段，该测量管段的进入口与出水口所在直线与所述测量管段的长度延伸防线相同，因此该水表测量管压力损失最小，层流范围宽，紊流出现的流量点高。并且，利用反射件组件及测量管段的内壁反射超声波，且反射件组件中的第一反射件及第二反射件上用于反射超声波的面为抛物反射面，该抛物反射面可保证将超声波以与测量管段中轴线有交点的方式进行反射，由此可使得在水表测量管长度有效时，超声波的有效声程最大化，从而具有测量精度高的特点。同时，由于其余反射面为测量管段内壁，因此也不需要特别加工制作，该水表测量管的加工难度不高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种水表测量管，其特征在于，包括测量管段、换能器安装管段及反射件组件，

2.根据权利要求1所述的水表测量管，其特征在于，所述测量管段中的通道为圆柱状。

3.根据权利要求2所述的水表测量管，其特征在于，所述第一反射件及第二反射件均为薄片状，其中，超声波的传输路径中的每个反射路径与所述测量管段的中轴线相交。

4.根据权利要求3所述的水表测量管，其特征在于，所述第一反射件及所述第二反射件均为长条状，所述第一反射件及所述第二反射件均沿所述测量管段的长度方向设置在所述测量管段的内壁上且与所述测量管段的内壁接触。

5.根据权利要求1所述的水表测量管，其特征在于，所述换能器安装管段与所述测量管段垂直连通。

6.根据权利要求1所述的水表测量管，其特征在于，所述换能器安装管段的长度延伸方向与所述测量管段的长度延伸方向之间的夹角为锐角。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的水表测量管，其特征在于，

所述测量管段包括第一连接孔、第二连接孔，所述第一连接孔及所述第二连接孔设置在所述测量管段的侧面；

8.根据权利要求7所述的水表测量管，其特征在于，所述第一连接孔及所述第二连接孔设置在所述测量管段的第一侧，所述反射件组件设置在所述测量管段的第二侧，其中，所述第一侧与所述第二侧相对设置。

9.一种超声波水表，其特征在于，包括处理器、第一超声波换能器、第二超声波换能器及权利要求1-8中任意一项所述的水表测量管，所述第一超声波换能器设置在所述第一换能器安装管段处，所述第二超声波换能器设置在所述第二换能器安装管段处，所述处理器与所述第一超声波换能器及第二超声波换能器电性连接，用于根据所述第一超声波换能器及第二超声波换能器发送的电信号处理得到流量测量结果。

10.根据权利要求9所述的超声波水表，其特征在于，所述超声波水表还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器电性连接，用于显示所述流量测量结果。