CN211878014U - 一种基于超声波的流体测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于超声波的流体测量装置，包括测量管段，测量管段顶部两端向内分别设有测量装置，测量装置包括超声波换能器、壳体和调节把手，超声波换能器上固定连接调节把手并设于壳体内；测量管段两端分别固定连接有导流管段且中心处设有导流锥；测量管段下等距设有多个插孔，测量管段底部分别设有多个反射装置，反射装置插入插孔与测量管段固定连接；测量管段内竖直设有两个分隔板且内部嵌有两组加热丝；测量管段顶部设有控制模块且下部设有多个温度传感器，超声波换能器、加热丝、温度传感器均与控制模块电性连接，本实用新型可使用不同核心算法提高测量精度，兼容不同管径流体测量，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于超声波的流体测量装置，用于测量流体的流速和流量。
背景技术
目前的超声波流体测量装置一般由超声波换能器、测量管段、电子线路和控制系统四部分组成，超声波换能器将电能转换为超声波能量，接收换能器接收到超声波信号，经电子线路放大并转换为电信号，供显示和计算，实现流量的检测。
市面上的超声波流体测量装置中，换能器倾斜并管口相对设于测量管段两端，超声波声程较短，采用传播速度差法测量时对控制系统中计时精度要求很高，受流体温度影响较大且测量管段易形成漩涡，影响声速变化，进而影响测量精度；针对不同管径的流体测量，为改变声程长度，一般采用Z形、V形、X形和W形，但只适用于单一类型管径，兼容性较低；采用单片机为核心处理系统，但单片机速度受限，只能进行简单算法处理，如计数等，无法满足诸如相关法、多普勒法等多种测量算法，无法从核心技术上大幅度改善测量精度。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于超声波的流体测量装置，设有多种传播声程，增设分流、温控等功能，提高测量精度和兼容性。
本实用新型采用的技术方案是：
一种基于超声波的流体测量装置，包括测量管段，所述测量管段顶部两端向内分别设有测量装置，所述测量装置包括超声波换能器、壳体和调节把手，所述超声波换能器上固定连接所述调节把手并设于所述壳体内，通过旋转所述调节把手，调节超声波入射角度，便于通过不同传播声程，兼容不同管径的测量装置；所述测量管段两端分别固定连接有导流管段且中心处设有导流锥，流体通过所述导流锥向所述导流管段边缘分流；所述测量管段下等距设有多个插孔，所述测量管段底部分别设有多个反射装置，所述反射装置插入所述插孔与所述测量管段固定连接；所述测量管段内竖直设有两个分隔板且内部嵌有两组加热丝，避免流体漩涡的形成；所述测量管段顶部设有控制模块且下部设有多个温度传感器，所述温度传感器分别设于两个所述分隔板之间和所述分隔板与所述测量管段内壁之间，便于所述测量管道内保持恒温，降低温度影响测量精度，所述超声波换能器、所述加热丝、所述温度传感器均与所述控制模块电性连接。
优先地，所述插孔数量为10个且呈两行五列排列，所述超声波换能器与所述反射装置形成的入射角分别为90°、60°、45°，分别匹配U形、W形、V形传播声程，提高测量兼容性，且便于所述计算模块精确计算，提高测量精度。
优先地，所述反射装置包括反射镜和支柱，所述反射镜固定设于所述支柱上，最外侧所述反射镜与所述测量管段内壁形成45°夹角，中部所述反射镜与所述测量管段内壁平行，配合形成不同形状声程，提高测量兼容性，所述测量管段顶部中心贴设有反射镜，便于使用W形声程时反射超声波，延长声程。
优先地，所述控制模块包括测量模块、计算模块、时间模块、显示屏，所述时间模块包括定时模块和计时模块，所述测量模块包括所述温度传感器和所述超声波换能器。
优先地，所述计算模块采用DSP数字信号处理模块，便于进行数字滤波、插值运算、相关运算等算法的精确计算，提高测量精度。
优先地，所述导流锥呈四棱锥体且尖角分别朝向所述测量管段两端开口处，减小水流阻力，避免漩涡形成影响声速传播。
优先地，所述分隔板之间间距是所述分隔板与所述测量管段内壁间距的2倍，使所述测量管段内保持恒温且避免中部重叠部分流体温度高于分隔板两边温度。
优先地，两组所述加热丝交叉嵌于所述分隔板内，便于均匀加热。
优先地，所述壳体剖面呈直角梯形，所述壳体长直角边朝向所述测量管段开口处，避免流体进入所述壳体内影响超声波传播。
本实用新型的有益效果是：
1.通过不同位置、角度的反射镜和可调节入射角度的超声波换能器配合，设置不同类型传播声程，提高流体测量装置兼容性；
2.测量管段两端设导流管段，并设导流锥，进行初次分流；设置两个分隔板，避免形成漩涡影响声速的同时，内嵌加热丝，保持测量管段内恒温状态，避免测量时受温度影响。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的控制模块连接示意图；
图3是本实用新型的测量装置示意图；
图4是本实用新型的测量管段底部示意图；
图5是本实用新型的分隔板结构示意图；
图6是本实用新型的测量管段剖面图。
图中标记为：1.测量管段，11.插孔，12.分隔板，121.加热丝，2.测量装置，21.超声波换能器，22.壳体，23.调节把手，3.导流管段，31.导流锥，4.反射装置，41.反射镜，42.支柱，5.控制模块，51.测量模块，511.温度传感器，52.计算模块，53.时间模块，531.定时模块，532.计时模块，54.显示屏。
具体实施方式
如图1-6所示，一种基于超声波的流体测量装置2，包括测量管段1，测量管段1顶部两端向内分别设有测量装置2，测量装置2包括超声波换能器21、壳体22和调节把手23，超声波换能器21上固定连接调节把手23并设于壳体22内，通过旋转调节把手23，调节超声波入射角度，便于通过不同传播声程，兼容不同管径的测量装置2；测量管段1两端分别固定连接有导流管段3且中心处设有导流锥31，流体通过导流锥31向导流管段3边缘分流，导流锥31呈四棱锥体且尖角分别朝向测量管段1两端开口处，减小水流阻力，避免漩涡形成影响声速传播；测量管段1下等距设有多个插孔11，插孔11数量为10个且呈两行五列排列，超声波换能器21与反射装置4形成的入射角分别为90°、60°、45°，分别匹配U形、W形、V形传播声程，便于计算模块52精确计算，提高测量精度，测量时可根据管径，在测量管段1底部设置一个或两个反射装置4，构造不同类型声程，测量管段1底部分别设有多个反射装置4，反射装置4插入插孔11与测量管段1固定连接，反射装置4包括反射镜41和支柱42，反射镜41固定设于支柱42上，最外侧反射镜41与测量管段1内壁形成45°夹角，中部反射镜41与测量管段1内壁平行，配合形成不同形状声程，提高测量兼容性，测量管段1顶部中心贴设有反射镜41，便于使用W形声程时反射超声波，延长声程；测量管段1内竖直设有两个分隔板12且内部嵌有交叉设置的两组加热丝121，便于均匀加热且避免流体漩涡的形成；测量管段1顶部设有控制模块5且下部设有多个温度传感器511，温度传感器511分别设于两个分隔板12之间和分隔板12与测量管段1内壁之间，便于测量管道内保持恒温，降低温度影响测量精度，超声波换能器21、加热丝121、温度传感器511均与控制模块5电性连接。
具体的，如图2所示，控制模块5包括测量模块51、计算模块52、时间模块53、显示屏54，时间模块53包括定时模块531和计时模块532，测量模块51包括温度传感器511和超声波换能器21，计算模块52采用DSP数字信号处理模块，便于进行数字滤波、插值运算、相关运算等算法的精确计算，提高测量精度。
具体的，如图6所示，分隔板12之间间距是分隔板12与测量管段1内壁间距的2倍，使测量管段1内保持恒温且避免中部重叠部分流体温度高于分隔板12两边温度。
具体的，如图1所示，壳体22剖面呈直角梯形，壳体22长直角边朝向测量管段1开口处，避免流体进入壳体22内影响超声波传播。
本实用新型的优点：结构紧凑，可使用不同核心算法提高测量精度，兼容不同管径流体测量，适用范围广。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于超声波的流体测量装置，其特征在于：包括测量管段，所述测量管段顶部两端向内分别设有测量装置，所述测量装置包括超声波换能器、壳体和调节把手，所述超声波换能器上固定连接所述调节把手并设于所述壳体内；所述测量管段两端分别固定连接有导流管段且中心处设有导流锥；所述测量管段下等距设有多个插孔，所述测量管段底部分别设有多个反射装置，所述反射装置插入所述插孔与所述测量管段固定连接；所述测量管段内竖直设有两个分隔板且内部嵌有两组加热丝；所述测量管段顶部设有控制模块且下部设有多个温度传感器，所述温度传感器分别设于两个所述分隔板之间和所述分隔板与所述测量管段内壁之间，所述超声波换能器、所述加热丝、所述温度传感器均与所述控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述插孔数量为10个且呈两行五列排列，所述超声波换能器与所述反射装置形成的入射角分别为90°、60°、45°，分别匹配U形、W形、V形传播声程。
3.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述反射装置包括反射镜和支柱，所述反射镜固定设于所述支柱上，最外侧所述反射镜与所述测量管段内壁形成45°夹角，中部所述反射镜与所述测量管段内壁平行，所述测量管段顶部中心贴设有反射镜。
4.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述控制模块包括测量模块、计算模块、时间模块、显示屏，所述时间模块包括定时模块和计时模块，所述测量模块包括所述温度传感器和所述超声波换能器。
5.根据权利要求4所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述计算模块采用DSP数字信号处理模块。
6.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述导流锥呈四棱锥体且尖角分别朝向所述测量管段两端开口处。
7.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述分隔板之间间距是所述分隔板与所述测量管段内壁间距的2倍。
8.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：两组所述加热丝交叉嵌于所述分隔板内。
9.根据权利要求1所述的基于超声波的流体测量装置，其特征在于：所述壳体剖面呈直角梯形，所述壳体长直角边朝向所述测量管段开口处。
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|---|---|---|---|---|
| CN113188617A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-30 | 陕西延长石油金石钻采设备有限公司 | 一种井口三相流体计量装置 |
| CN114563593A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-31 | 武汉新烽光电股份有限公司 | 一种多普勒超声波流速仪 |
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