CN212206223U - 一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，涉及流量测量技术领域，本实用新型包括流量计壳体和设置在流量计壳体上按圆周均布有三个结构相同的声道，所述流量计壳体为圆柱体，圆柱体的半径为R，每个声道包括安装在流量计壳体上的一对超声波换能器和与之对应的一个反射柱，同一声道的一对超声波换能器的安装位置的连接线与流量计壳体中心线异面相交，同一个声道的一对超声波换能器和一个反射柱在不同的横截面上，每一个声道的传播轨迹在横截面上的投影为一条折线，所述同一声道的一对超声换能器和反射柱均可拆卸的设置在流量计壳体上；本实用新型具有增大声线的长度、提高了测量的分辨率、提高了测量精度的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及流量测量技术领域，更具体的是涉及可拆卸的三声道单反射超声波流量计技术领域。
背景技术
超声波流量计主要用于工业管道中气体和液体等介质流体的流量测量，其原理是在流量计的测量管段上装有一对超声换能器，超声换能器1和2交替发射和接收超声波，采用超声波检测技术，通过测量超声波沿气流顺向和逆向传播的时间差，计算出气体流速及流量。超声流量计准确测量的前提是其工作在理想流动状况下，流体到达超声波流量计入口段时经过充分发展的管道层流或者湍流。在充分发展直管道流动中，内部流体以管轴为对称轴并平行于管轴流动，特定剖面上的速度分布都可以根据公式获得精确的解析解，这种情况下只需要用一对换能器就可以获得良好的测量精度。
而在实际测量中，由于管壁与流体内部存在摩擦黏滞作用，安装空间限制和阻流件存在等原因，使得流体到达超声波流量计入口段时并不能保证达到充分发展状态而呈现非理想流场，对流量计的测量精度和稳定性等都产生很大的影响。对于安装位置有限制的超声波流量计，如果前后的直管段长度无法满足要求，只能采用其他方法进行部分补偿，消除流体扰动带来的误差，其中最常用的就是根据内部流场的速度分布加装换能器，即增加测量线。使用多声道技术是当前提高超声波流量计测量精度，降低对管道要求的最有效的途径。虽然可以通过增加声道提高测量精度，但是同时要成对地增加超声传感器，提高了物料成本和加工成本，特别是在小口径的流量计上安装三对以上的超声换能器很困难，同时现有技术还存在超声波换能器不方便拆卸的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计。
本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，包括流量计壳体和设置在流量计壳体上按圆周均布有三个结构相同的声道，所述流量计壳体为圆柱体，圆柱体的半径为R，每个声道包括安装在流量计壳体上的一对超声波换能器和与之对应的一个反射柱，同一声道的一对超声波换能器的安装位置的连接线与流量计壳体中心线异面相交，同一个声道的一对超声波换能器和一个反射柱在不同的横截面上，每一个声道的传播轨迹在横截面上的投影为一条折线，所述同一声道的一对超声换能器和反射柱均可拆卸的设置在流量计壳体上。
所述流量计壳体上设置用于安装超声波换能器的安装孔A，安装孔A内通过螺纹可拆卸的与超声波换能器连接，安装孔A外部设置有用于密封的超声波传感器堵头；所述流量计壳体上设置用于放置反射柱的阶梯安装孔，阶梯安装孔顶部设置有通螺纹形式连接的反射柱堵头，反射柱堵头与反射柱之间设置有密封圈。
每一个声道均包括按流体流动方向依次可拆卸设置的超声换能器A、反射柱和超声换能器B，所述超声换能器A和超声换能器B均倾斜安装，超声换能器A发出的超声波与流量计壳体中心轴线的夹角为α，α的角度范围为30°～60°，超声换能器A发出的超声波与流量计壳体中心轴线不相交，超声换能器A发出的超声波到流量计壳体中心轴线的垂直距离为d，d的范围为0.2R～0.9R。
所述反射柱的反射面均与管道内壁平齐。
所述反射柱的反射面是直径为14mm以上的圆柱面。
本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型结构简单，每个声道中，超声换能器发射的声波经过一次反射，再到达另外一个接收超声换能器，即每个声道的超声波历经二条折线轨迹，相当于直射式的两个声道，增大了声线的长度，提高了测量的分辨率，提高了测量精度；多个声道可形成网络化结构，覆盖到整个流体截面，提高了测量精度和抗干扰能力，反射柱如果介质不洁净，长时间使用，反射面上易覆盖油污，影响声波反射效果，本发明结构中的反射柱安装和拆卸方便，便于拆卸下来清洗。
2、反射柱的反射面与管道内壁平齐，避免对流体产生扰动，同时流体流动可冲刷掉发射面上的附着物。
3、反射柱的反射面是直径为14mm以上的圆柱面，使超声波的能量损失小，提高接收信号的信噪比，提高测量精度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的装配完成时的结构示意图；
图3是图1的左示图；
附图标记：1-超声换能器A、2-反射柱，3-超声换能器B。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，包括流量计壳体和设置在流量计壳体上按圆周均布有三个结构相同的声道，所述流量计壳体为圆柱体，圆柱体的半径为R，每个声道包括安装在流量计壳体上的一对超声波换能器和与之对应的一个反射柱，同一声道的一对超声波换能器的安装位置的连接线与流量计壳体中心线异面相交，同一个声道的一对超声波换能器和一个反射柱在不同的横截面上，每一个声道的传播轨迹在横截面上的投影为一条折线，所述同一声道的一对超声换能器和反射柱均可拆卸的设置在流量计壳体上。
所述流量计壳体上设置用于安装超声波换能器的安装孔A，安装孔A内通过螺纹可拆卸的与超声波换能器连接，安装孔A外部设置有用于密封的超声波传感器堵头；所述流量计壳体上设置用于放置反射柱的阶梯安装孔，阶梯安装孔顶部设置有通螺纹形式连接的反射柱堵头，反射柱堵头与反射柱之间设置有密封圈。
每一个声道均包括按流体流动方向依次可拆卸设置的超声换能器A1、反射柱2和超声换能器B3，所述超声换能器A1和超声换能器B3均倾斜安装，超声换能器A1发出的超声波与流量计壳体中心轴线的夹角为α，α的角度范围为30°～60°，超声换能器A1发出的超声波与流量计壳体中心轴线不相交，超声换能器A1发出的超声波到流量计壳体中心轴线的垂直距离为 d，d的范围为0.2R～0.9R。
用一个声道的传播轨迹来说明该流量传感器的工作过程：
正向传播轨迹：于安装于流量计壳体上游的超声换能器A1，发射的正向超声波信号，形成正向发射信号轨迹，正向发射信号到达反射柱2后，经反射柱2反射后，形成正向反射信号轨迹，正向反射信号被下游的超声换能器B3接收，上游超声换能器A1发射出正向信号到被下游超声换能器B3接收到的时间为t1。
反向传播轨迹：同理，当下游的超声换能器B3发射的反向超声波信号，形成反向发射信号轨迹，反向发射信号到达反射柱2后，经反射柱2反射后，形成反向反射信号轨迹，反向反射信号被上游的超声换能器A1接收，下游超声换能器B3发射出反向信号到被上游超声换能器A1接收到的时间为t2。
由超声波从上游到下游的传播时间t1，和下游到上游的传播时间t2即可计算出流体的流速，也即可计算出流体的流量。
每一个声道的传播轨迹的投影构成一个折线形，三个声道的传播轨迹的构成网络覆盖流体截面，可以消除由于流速分布不均造成的测量误差。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础行做了进一步优化，具体是：
所述反射柱A2的反射面均与管道内壁平齐，避免对流体产生扰动，同时流体流动可冲刷掉发射面上的附着物。
所述反射柱A3的反射面是直径为14mm以上的圆柱面，使超声波的能量损失小，提高接收信号的信噪比，提高测量精度。
Claims (5)
1.一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，包括流量计壳体和设置在流量计壳体上按圆周均布有三个结构相同的声道，所述流量计壳体为圆柱体，圆柱体的半径为R，其特征在于:每个声道包括安装在流量计壳体上的一对超声波换能器和与之对应的一个反射柱，同一声道的一对超声波换能器的安装位置的连接线与流量计壳体中心线异面相交，同一个声道的一对超声波换能器和一个反射柱在不同的横截面上，每一个声道的传播轨迹在横截面上的投影为一条折线，所述同一声道的一对超声换能器和反射柱均可拆卸的设置在流量计壳体上。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，其特征在于：所述流量计壳体上设置用于安装超声波换能器的安装孔A，安装孔A内通过螺纹可拆卸的与超声波换能器连接，安装孔A外部设置有用于密封的超声波传感器堵头；所述流量计壳体上设置用于放置反射柱的阶梯安装孔，阶梯安装孔顶部设置有通螺纹形式连接的反射柱堵头，反射柱堵头与反射柱之间设置有密封圈。
3.根据权利要求2所述的一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，其特征在于：每一个声道均包括按流体流动方向依次可拆卸设置的超声换能器A(1)、反射柱(2)和超声换能器B(3)，所述超声换能器A(1)和超声换能器B(3)均倾斜安装，超声换能器A(1)发出的超声波与流量计壳体中心轴线的夹角为α，α的角度范围为30°～60°，超声换能器A(1)发出的超声波与流量计壳体中心轴线不相交，超声换能器A(1)发出的超声波到流量计壳体中心轴线的垂直距离为d，d的范围为0.2R～0.9R。
4.根据权利要求3所述的一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，其特征在于：所述反射柱(2)的反射面均与管道内壁平齐。
5.根据权利要求3所述的一种可拆卸的三声道单反射超声波流量计，其特征在于：所述反射柱(2)的反射面是直径为14mm以上的圆柱面。
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|---|---|---|---|---|
| CN112729432A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-04-30 | 大连博克斯流体科技有限公司 | 夹装式双声道水表 |
| CN113701835A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-26 | 安徽理工大学 | 一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计 |
| CN114812792A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 超声检测探头 |
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2020
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| CN113701835B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-12-08 | 安徽理工大学 | 一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计 |
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