CN214200238U - 一种用于超声波气表的测量管段结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超声波气表的测量管段结构，属于超声气体计量设备领域，包括管体和平面金属反射镜，管体的两端分别为进气口和出气口；管体的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，管体开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装平面金属反射镜，且平面金属反射镜的中心在两个换能器安装孔的中心线交汇点处，平面金属反射镜的宽度小于导流通道的宽度。增加了声波在流体里的传播距离，有效地提高了传输时间及时间差测量精度，增加了接受信号强度。

Description

一种用于超声波气表的测量管段结构

技术领域

本实用新型属于超声气体计量设备领域，具体涉及一种用于超声波气表的测量管段结构。

背景技术

近年来，我国加快推进“煤改气”工程建设，天然气已经成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。目前天然气在一次能源消费结构中的占比约10%，预计到2030年，占比将提高到15%左右。膜式燃气表因其技术成熟、质量稳定和价格低廉等优点，目前在燃气计量行业占据着主导地位。膜式燃气表结构复杂、易磨损、易受管道介质温度压力等客观因素的影响，导致测量精度低。

超声波燃气表是一种利用超声波对气体流体进行测量的新型燃气表。与传统皮膜式燃气表相比，超声波燃气表通常具有体积小，精度高的特点，流量信号采集全电子化，无机械部件磨损，因此使用寿命也更长。因此，超声波燃气表已经越来越受到广泛关注。尽管目前市场上已经有超声波燃气表产品，但其在实际应用中还存在不少问题，以至于还不能大规模替代传统燃气表。主要问题包括当上游或下游气流不稳定时，测量误差增大。另外，当气体流量波动较大，由于接受的超声信号会相应波动，测试时间的精度也会降低，从而导致系统的测量精度降低。

超声燃气表的燃气计量仓是直接影响计量稳定性和准确性的关键部件。而其内部的核心部件就是超声测量管。为了保证较高的测量精度，通常对进入超声测量管的气流的压力波动和气体的流态进行一定的处理，以达到相对稳定的压力和比较均匀的流速剖面。而目前的测量管的超声波信号强度还有待提高，而且气声波传播路径短，使上下游传输时间及时间差的测量误差较大，影响系统处理精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于超声波气表的测量管段结构，以解决目前测量管因声波传播路径而导致的燃气表精度有限的问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种用于超声波气表的测量管段结构，包括管体和平面金属反射镜，管体的两端分别为进气口和出气口；管体的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，管体开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装所述平面金属反射镜，且平面金属反射镜的中心在两个换能器安装孔的中心线交汇点处，平面金属反射镜的宽度小于导流通道的宽度。

作为进一步可选方案，所述进气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间、以及出气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间均设置有气流蜂窝整流器，气流蜂窝整流器内部的气流整流通道与导流通道在同一平行线上。

作为进一步可选方案，两个换能器安装孔中均安装有换能器，平面金属反射镜的长度大于换能器的直径。

作为进一步可选方案，所述平面金属反射镜的表面与导流通道的表面齐平。

作为进一步可选方案，所述导流通道的矩形长边为H，宽边为W，H＞（1～10）W。

作为进一步可选方案，所述换能器安装孔的中心线与管体法线之间的夹角为20°～70°。

本实用新型的有益效果是：本测量管段结构为矩形导流通道，长边可远大于宽边，由此增加声波在流体里面的传播距离，有效地提高了传输时间及时间差测量精度。由于测量管通常用塑料加工而成，塑料表面对超声波的反射效率是有限的，因此反射的超声波信号没有达到最佳，本测量管段在声波发射点处设置了平面金属反射镜，大大提高了声波反射效率，从而增加了接受信号强度，提高了测量稳定性，提高了精度，而且实现了长度较短且有效的超声测量管结构，可满足所设计的燃气计量仓非均匀式双腔方案的空间要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于超声波气表的测量管段结构的剖视图；

图2是图1中管体A-A处横截面图；

附图标记：1-管体，2-平面金属反射镜，3-进气口，4-出气口，5-导流通道，6-换能器安装孔，7-换能器，8-气流蜂窝整流器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

图1、图2示出了本实用新型提供的用于超声波气表的测量管段结构，包括管体1和平面金属反射镜2，管体1的两端分别为进气口3和出气口4；管体1的内腔为导流通道5，导流通道5的横截面为矩形，管体1开设有与导流通道5连通的两个换能器安装孔6；两个换能器安装孔6呈夹角设置，且均位于导流通道5矩形的一宽边上，两个换能器安装孔6的中心线交汇点落在导流通道5矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔6的中心线交汇点处的导流通道5上安装所述平面金属反射镜2，且平面金属反射镜2的中心在两个换能器安装孔6的中心线交汇点处，平面金属反射镜2的宽度小于导流通道5的宽度。

进气口3和与之相邻的所述换能器安装孔6之间、以及出气口4和与之相邻的所述换能器安装孔6之间均设置有气流蜂窝整流器8，气流蜂窝整流器8内部的气流整流通道与导流通道5在同一平行线上，气流蜂窝整流器8安装固定在管体1内，即在进气端和出气端都设置气流蜂窝整流器8，进一步提高测量精度，气流蜂窝整流器8内部的气流整流通道与导流通道5平行，从而使测量管内部的流体稳定，流速破面均匀。这样，测量的声波传播时间及传播时间差就能更准确的代表气体的平均流量。

两个换能器安装孔6中均安装有换能器7，平面金属反射镜2的长度大于换能器7的直径。平面金属反射镜2的表面与导流通道5的表面可尽量齐平。换能器安装孔6的中心线与管体1法线之间的夹角为20°～70°，即图中的角α。

导流通道5的矩形长边为H，宽边为W，H＞（1～10）W。H也即为管体1内的高度，W也即为管体1内的宽度。将测量管内部的导流通道5设计成窄长方形通道，通道的长比宽大许多，比如1～10倍。这样，相应的声程就增加了1～10倍，从而使时间测量误差大大减小。

超声时间测量精度的另一重要因素是测量管内的气流速度。流速大，上下游传输时间差也就比较大，测量误差也就小；反之亦然。因此，为了保证测量管高度增加后测量管内的气流速度不变，测量管的宽度需要相应减少，从而让测量管的导流通道5的横截面保持不变。导流通道5的尺寸与气体的速度V的关系是：V=Q/（H×W），其中Q是流量。上述结构，由于声程增加，会导致超声信号衰减增加，且由于通道宽度变窄，从发射端传播到接收端的超声波信号能量也会减少，这样，接收传感器收到的超声信号就会较弱。为此，通过平面金属反射镜2作为反射面，从而大大提高超声波的反射效率，提高接收传感器的接收信号强度，使得上述窄通道方案稳定工作。

本测量管段结构除了对测量精度有提高，还因为其结构紧凑，长度可以做的较短，而可以安装在较小尺寸的空间内，适用性强。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于超声波气表的测量管段结构，其特征在于，包括管体和平面金属反射镜，管体的两端分别为进气口和出气口；管体的内腔为导流通道，导流通道的横截面为矩形，管体开设有与导流通道连通的两个换能器安装孔；两个换能器安装孔呈夹角设置，且均位于导流通道矩形的一宽边上，两个换能器安装孔的中心线交汇点落在导流通道矩形的另一宽边上，并在两个换能器安装孔的中心线交汇点处的导流通道上安装所述平面金属反射镜，且平面金属反射镜的中心在两个换能器安装孔的中心线交汇点处，平面金属反射镜的宽度小于导流通道的宽度；

所述进气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间、以及出气口和与之相邻的所述换能器安装孔之间均设置有气流蜂窝整流器，气流蜂窝整流器内部的气流整流通道与导流通道在同一平行线上。

2.根据权利要求1所述的用于超声波气表的测量管段结构，其特征在于，两个换能器安装孔中均安装有换能器，平面金属反射镜的长度大于换能器的直径。

3.根据权利要求1所述的用于超声波气表的测量管段结构，其特征在于，所述平面金属反射镜的表面与导流通道的表面齐平。

4.根据权利要求1所述的用于超声波气表的测量管段结构，其特征在于，所述导流通道的矩形长边为H，宽边为W，H＞(1～10)W。

5.根据权利要求1所述的用于超声波气表的测量管段结构，其特征在于，所述换能器安装孔的中心线与管体法线之间的夹角为20°～70°。

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