CN218066603U - 超声波流量传感器及超声波燃气表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器技术领域，具体公开了超声波流量传感器及超声波燃气表。该超声波流量传感器包括换能器和外壳；外壳具有流道，流道用于通过流体，外壳的一侧设置有两个安装部，安装部具有安装孔，换能器能够设于安装孔内，且两个安装孔的轴线相交于外壳另一侧的流道的反射内壁上；其中，外壳上设置有稳流声窗，稳流声窗位于安装孔的出口处。本实用新型中稳流声窗用于减小流体经过安装孔时产生的流体漩涡，从而减小流体漩涡对超声波幅度所造成的影响，进而降低流体扰动对测量的影响，使得超声波传播时间的计量更加精准，以此提高流体流量测量的准确度。

Description

超声波流量传感器及超声波燃气表

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及超声波流量传感器及超声波燃气表。

背景技术

随着燃气工程的迅速发展，燃气的计量显得越来越重要。超声波燃气表作为新型电子式燃气表，以其传动部件少、使用寿命长等特点受到市场的广泛认可。其中，超声波流量传感器是超声燃气表测量的关键部件，超声波流量传感器主要采用时差法来进行流量检测，即通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时的时间差来间接测量流体的流速，再通过流速计算瞬时流量，并由瞬时流量累积计算得到用户的用气量。

超声波传播时间的测量精度受到接收的超声波信号的幅度影响，为了保证顺逆流时间差的测量精度，上下游的超声波信号幅度要一致，否则会引入幅度不一致而带来的时间测量误差。现有技术中，在流体的流量频繁剧烈变化时，气流在传感器的换能器处所产生的漩涡会对换能器收发的超声波信号幅度产生影响，进而会造成超声波传播时间出现计量错误，影响测量结果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供超声波流量传感器及超声波燃气表，以解决现有技术中气流在传感器的换能器处所产生的漩涡会对换能器收发的超声波信号幅度产生影响，进而会造成超声波传播时间出现计量错误，影响测量结果的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，本实用新型提供超声波流量传感器，该超声波流量传感器包括：

换能器，上述换能器用于收发超声波；

外壳，上述外壳具有流道，上述流道用于通过流体；上述外壳的一侧设置有两个安装部，上述安装部具有安装孔，两个上述安装孔的轴线相交于上述外壳另一侧的上述流道的反射内壁上；上述换能器能够设于上述安装孔内；上述外壳上设置有稳流声窗，上述稳流声窗位于上述安装孔的出口处，上述稳流声窗用于减小上述流体经过上述安装孔时产生的流体漩涡。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述稳流声窗为矩形声窗；上述稳流声窗沿上述流体流动方向的长度范围为5mm～9mm，上述稳流声窗沿垂直于上述流体流动方向的长度范围为4mm～8mm。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述外壳与上述安装部的相交处还设置有一对相对设置弧形台，上述弧形台位于上述安装孔内，上述弧形台用于减小上述流体经过上述安装孔时产生的流体漩涡；上述弧形台具有弧形面，两个上述弧形台的上述弧形面相对设置，上述弧形面用于反射干扰超声波。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述超声波流量传感器还包括整流格栅，上述整流格栅设于上述流道的入口处的上述外壳上。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述流道具有渐缩道，上述整流格栅设于上述渐缩道的入口处。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述渐缩道的出口与上述稳流声窗间隔设置。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，与上述稳流声窗相对设置的上述流道的上述反射内壁垂直于两个上述安装孔的轴线所在的平面。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述外壳包括壳体主体和盖壳，上述盖壳可拆卸连接于上述壳体主体上；两个上述安装部均设于上述壳体主体上，且两个上述安装孔的轴线相交于上述壳体主体内的上述流道的上述反射内壁上。

作为上述超声波流量传感器的一种可选方案，上述壳体主体和上述安装部一体成型。

另一方面，本实用新型提供超声波燃气表，上述超声波燃气表包括如上述的超声波流量传感器。

本实用新型的有益效果为：

该超声波流量传感器包括换能器和外壳。换能器用于收发超声波。外壳具有流道，流道用于通过流体，外壳的一侧设置有两个安装部，安装部具有安装孔，换能器能够设于安装孔内，且两个安装孔的轴线相交于外壳另一侧的流道的反射内壁上，从而两个换能器之间的其中任意一个能够将超声波发射到流道的反射内壁上，并使得超声波反射进入到另一个换能器中，进而方便测量超声波在流体中顺流和逆流传播时的时间差，以实现对流体流量的测量。其中，外壳上设置有稳流声窗，稳流声窗位于安装孔的出口处，且稳流声窗用于减小流体经过安装孔时产生的流体漩涡，从而减小流体漩涡对超声波幅度所造成的影响，进而降低流体扰动对测量的影响，使得超声波传播时间的计量更加精准，以此提高流体流量测量的准确度。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的超声波流量传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的超声波流量传感器的爆炸图；

图3为本实用新型实施例所提供的安装部的局部放大图。

图中：

1、换能器；2、外壳；21、流道；211、渐缩道；212、反射内壁；22、安装部；221、安装孔；222、导向定位筋；23、稳流声窗；24、弧形台；241、弧形面；25、壳体主体；26、盖壳；3、整流格栅；4、卡环；5、防护罩。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供的超声波流量传感器，用于对流经该超声波流量传感器的流体的流量进行测量。

如图1～图3所示，该超声波流量传感器包括换能器1和外壳2。换能器1用于收发超声波。外壳2具有流道21，流道21用于通过流体，外壳2的一侧设置有两个安装部22，安装部22具有安装孔221，换能器1能够设于安装孔221内，且两个安装孔221的轴线相交于外壳2另一侧的流道21的反射内壁212上，从而两个换能器1之间的其中任意一个能够将超声波发射到流道21的反射内壁212上，并使得超声波反射进入到另一个换能器1中，进而方便测量超声波在流体中顺流和逆流传播时的时间差，以实现对流体流量的测量。可选地，安装孔221的内孔壁上设置有导向定位筋222，换能器1的侧壁能够抵接于导向定位筋222上，进而通过导向定位筋222能够对换能器1进行导向和定位，以使换能器1发射超声波的方向平行于安装孔221的轴线方向。

其中，外壳2上设置有稳流声窗23，稳流声窗23位于安装孔221的出口处，且稳流声窗23用于减小流体经过安装孔221时产生的流体漩涡，从而减小流体漩涡对超声波幅度所造成的影响，进而降低流体扰动对测量的影响，使得超声波传播时间的计量更加精准，以此提高流体流量测量的准确度。

进一步地，稳流声窗23为矩形声窗，且稳流声窗23沿流体流动方向的长度范围为5mm～9mm，稳流声窗23沿垂直于流体流动方向的长度范围为4mm～8mm，从而稳流声窗23的尺寸能够符合减小流体漩涡的需求，即避免稳流声窗23尺寸过小时所造成的大量超声波无法正常穿过的情况，以及避免稳流声窗23尺寸过大时，稳流声窗23无法对流体漩涡进行有效减小。可选地，稳流声窗23也可以为弧形声窗或其它等效形状的声窗，本实施例不作具体限定。

其中，稳流声窗23的侧壁平行于安装孔221的轴线方向，从而避免稳流声窗23的侧壁对超声波的传播造成影响。进一步地，与稳流声窗23相对设置的流道21的反射内壁212垂直于两个安装孔221的轴线所在的平面，从而换能器1所发射的超声波在流道21的反射内壁212产生反射后，能够准确地射入到另一个换能器1处，以此避免流道21的反射内壁212对超声波反射的角度造成影响。

具体地，超声波流量传感器还包括卡环4和防护罩5，卡环4与安装部22卡接相连，且卡环4能够抵接换能器1，以将换能器1限位于安装孔221内。防护罩5与外壳2卡接相连，且防护罩5盖设于卡环4上，以用于对换能器1起到保护和抗干扰作用。可选地，超声波流量传感器还包括密封圈，安装孔221的孔壁上设置有台阶，密封圈抵接于安装孔221内的台阶上，使得密封圈能够密封换能器1与安装孔221之间的缝隙。

如图3所示，外壳2与安装部22的相交处还设置有一对相对设置弧形台24，弧形台24位于安装孔221内，弧形台24也用于减小流体经过安装孔221时产生的流体漩涡，进一步地降低流体扰动对测量的影响。其中，弧形台24具有弧形面241，两个弧形台24的弧形面241相对设置，弧形面241用于反射干扰超声波，以用于消除干扰超声波，避免干扰超声波对正常超声波的传播产生影响，进而保证流体上、下游的超声波信号的幅度均衡。可选地，弧形台24的台阶面平行于换能器1的发射面，以此确保弧形面241反射功能的生效。

如图1和图2所示，超声波流量传感器还包括整流格栅3，整流格栅3设于流道21入口处的外壳2上，整流格栅3用于减小涡流，稳定流体的流场，以此降低涡流对测量的影响，同时通过整流格栅3的引入而取消了导流板，以此简化了超声波流量传感器的结构，并通过整流格栅3与稳流声窗23的配合进一步地保证了测量的精度。具体地，整流格栅3由多个矩形通道组合形成，且多个矩形通道呈整列排布。同时，流道21具有渐缩道211，整流格栅3设于渐缩道211的入口处，从而通过整流格栅3与渐缩道211的结合使用，能够进一步地实现对流体整流的作用，稳定流体的流场。进一步可选地，渐缩道211的出口与稳流声窗23间隔设置，从而使得超声波在流速相对稳定地流体中传播，避免渐缩道211的出口与稳流声窗23相邻设置后，流体的流速在渐缩道211内所产生的急剧变化对超声波的传播造成影响。

进一步地，外壳2包括壳体主体25和盖壳26，盖壳26可拆卸连接于壳体主体25上，两个安装部22均设于壳体主体25上，两个安装孔221的轴线相交于壳体主体25内的流道21的反射内壁212上，从而超声波的传播均在壳体主体25内实现，使得盖壳26与壳体主体25之间的安装误差不会对超声波流量传感器的声程造成影响。可选地，壳体主体25和安装部22一体成型，进而壳体主体25和安装部22的尺寸由模具进行保证，安装部22与壳体主体25的反射内壁212之间的相对尺寸精度高，进而有利于保证声程的一致性，同时盖壳26与壳体主体25的可拆卸连接，还能够方便壳体主体25的加工制造，以此保证安装部22与反射内壁212的一次成型。

本实施例还提供超声波燃气表，该超声波燃气表包括如上述的超声波流量传感器，进而通过使用超声波流量传感器，能够实现超声波燃气表对燃气流量的精准测量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.超声波流量传感器，其特征在于，包括：

换能器(1)，所述换能器(1)用于收发超声波；

外壳(2)，所述外壳(2)具有流道(21)，所述流道(21)用于通过流体；所述外壳(2)的一侧设置有两个安装部(22)，所述安装部(22)具有安装孔(221)，两个所述安装孔(221)的轴线相交于所述外壳(2)另一侧的所述流道(21)的反射内壁(212)上；所述换能器(1)能够设于所述安装孔(221)内；所述外壳(2)上设置有稳流声窗(23)，所述稳流声窗(23)位于所述安装孔(221)的出口处，所述稳流声窗(23)用于减小所述流体经过所述安装孔(221)时产生的流体漩涡。

2.根据权利要求1所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述稳流声窗(23)为矩形声窗；所述稳流声窗(23)沿所述流体流动方向的长度范围为5mm～9mm，所述稳流声窗(23)沿垂直于所述流体流动方向的长度范围为4mm～8mm。

3.根据权利要求1所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述外壳(2)与所述安装部(22)的相交处还设置有一对相对设置弧形台(24)，所述弧形台(24)位于所述安装孔(221)内，所述弧形台(24)用于减小所述流体经过所述安装孔(221)时产生的流体漩涡；所述弧形台(24)具有弧形面(241)，两个所述弧形台(24)的所述弧形面(241)相对设置，所述弧形面(241)用于反射干扰超声波。

4.根据权利要求1所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述超声波流量传感器还包括整流格栅(3)，所述整流格栅(3)设于所述流道(21)的入口处的所述外壳(2)上。

5.根据权利要求4所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述流道(21)具有渐缩道(211)，所述整流格栅(3)设于所述渐缩道(211)的入口处。

6.根据权利要求5所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述渐缩道(211)的出口与所述稳流声窗(23)间隔设置。

7.根据权利要求1所述的超声波流量传感器，其特征在于，与所述稳流声窗(23)相对设置的所述流道(21)的所述反射内壁(212)垂直于两个所述安装孔(221)的轴线所在的平面。

8.根据权利要求1所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述外壳(2)包括壳体主体(25)和盖壳(26)，所述盖壳(26)可拆卸连接于所述壳体主体(25)上；两个所述安装部(22)均设于所述壳体主体(25)上，且两个所述安装孔(221)的轴线相交于所述壳体主体(25)内的所述流道(21)的所述反射内壁(212)上。

9.根据权利要求8所述的超声波流量传感器，其特征在于，所述壳体主体(25)和所述安装部(22)一体成型。

10.超声波燃气表，其特征在于，所述超声波燃气表包括如权利要求1～9任一项所述的超声波流量传感器。

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