RU2450247C2 - Ultrasonic flow metre, transducer unit for said flow metre and method of replacing transducers - Google Patents

Ultrasonic flow metre, transducer unit for said flow metre and method of replacing transducers Download PDF

Info

Publication number
RU2450247C2
RU2450247C2 RU2008109058/28A RU2008109058A RU2450247C2 RU 2450247 C2 RU2450247 C2 RU 2450247C2 RU 2008109058/28 A RU2008109058/28 A RU 2008109058/28A RU 2008109058 A RU2008109058 A RU 2008109058A RU 2450247 C2 RU2450247 C2 RU 2450247C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piezoelectric element
transducer
block
elongated outer
outer casing
Prior art date
Application number
RU2008109058/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008109058A (en
Inventor
Чарльз Р. АЛЛЕН (US)
Чарльз Р. АЛЛЕН
Генри К. Мл. СТРАУБ (US)
Генри К. Мл. СТРАУБ
Original Assignee
Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк. filed Critical Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк.
Publication of RU2008109058A publication Critical patent/RU2008109058A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2450247C2 publication Critical patent/RU2450247C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: piezoelectric transducer unit for an ultrasonic flow metre has an elongated external housing (501), which defines the inner region and outer space, having an axis (505) aligned in the longitudinal direction, a piezoelectric element connected to the first end of the elongated external housing (501) and at least partially covering said first end, a contact panel (500) connected to the second end of the elongated external housing (501) and at least partially covering said second end and having a first electric contact (514) and a first lead which connects the first electric contact to the piezoelectric element (and passes through the inner region of the elongated external housing). The method of replacing transducers involves combining part of components of the transducers in one unit, disconnecting leads electrically connecting the electronic circuit of the ultrasonic flow metre to the transducer unit, removing the transducer unit as a single module from the transducer housing, fitting the replacing transducer unit as a single module into the transducer housing and reconnecting leads.
EFFECT: simple process of replacing transducers and changing measurement process parameters.
28 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к измерительным приборам и более конкретно к ультразвуковым расходомерам.The invention relates to measuring devices and more particularly to ultrasonic flow meters.

Уровень техникиState of the art

Извлеченные из недр жидкие или газообразные углеводороды (например, сырая нефть, природный газ) транспортируется по трубопроводам. Желательно иметь средства для точного измерения количества транспортируемой жидкости или газа; особенно это важно, если это количество должно точно учитываться при переходе из собственности одного владельца в собственность другого. Но точность измерений желательна и тогда, когда не требуется точный товарный учет.Liquid or gaseous hydrocarbons extracted from the subsoil (e.g., crude oil, natural gas) are transported through pipelines. It is desirable to have means for accurately measuring the amount of transported liquid or gas; this is especially important if this amount must be accurately taken into account when transferring from the ownership of one owner to the ownership of another. But the accuracy of measurements is also desirable when accurate commodity accounting is not required.

Ультразвуковые расходомеры могут применяться в случаях, когда при транспортировке требуется точный товарный учет. При работе ультразвукового расходомера ультразвуковые сигналы излучаются в направлении, совпадающем с направлением потока жидкости или газа, и в противоположном направлении, и на основе различных характеристик ультразвуковых сигналов могут быть рассчитаны количественные характеристики потока. Точность измерений может быть повышена с помощью различных способов, улучшающих характеристики ультразвуковых сигналов, возбуждаемых в жидкости или газе. Кроме того, поскольку ультразвуковые расходомеры могут устанавливаться в суровых климатических условиях, желательными оказываются любые способы, позволяющие сократить время технического обслуживания и, если возможно, повысить его эффективность.Ultrasonic flow meters can be used in cases when accurate shipping records are required during transportation. During operation of the ultrasonic flow meter, ultrasonic signals are emitted in the direction coinciding with the direction of flow of the liquid or gas, and in the opposite direction, and based on various characteristics of the ultrasonic signals, quantitative characteristics of the flow can be calculated. Measurement accuracy can be improved using various methods that improve the characteristics of ultrasonic signals excited in a liquid or gas. In addition, since ultrasonic flow meters can be installed in harsh climatic conditions, any methods that reduce the time of maintenance and, if possible, increase its efficiency are desirable.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Проблемы, отмеченные выше, связаны, по крайней мере частично, с преобразователем ультразвукового расходомера. По крайней мере в некоторых из приведенных в качестве иллюстрации вариантах преобразователь включает корпус, прикрепляемый к измерительной муфте ультразвукового расходомера; корпус имеет внутренний конец, наружный конец и внутренний объем, а также содержит акустический согласующий слой, который изолирует наружный конец от внутреннего объема (где в корпусе, в границах внутреннего объема, устанавливается пьезоэлектрический элемент, который непосредственно примыкает к акустическому согласующему слою). Акустический согласующий слой имеет акустический импеданс, промежуточный между акустическим импедансом пьезоэлектрического элемента и акустическим импедансом текучей среды в ультразвуковом расходомере.The problems noted above are associated, at least in part, with the transducer of an ultrasonic flow meter. In at least some of the illustrative embodiments, the transducer includes a housing that is attached to the measuring sleeve of an ultrasonic flow meter; the housing has an inner end, an outer end and an inner volume, and also contains an acoustic matching layer that isolates the outer end from the internal volume (where a piezoelectric element is installed in the housing, within the boundaries of the internal volume, which is directly adjacent to the acoustic matching layer). The acoustic matching layer has an acoustic impedance intermediate between the acoustic impedance of the piezoelectric element and the acoustic impedance of the fluid in the ultrasonic flowmeter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Подробное описание различных вариантов изобретения содержит ссылки на следующие сопровождающие чертежи:A detailed description of various embodiments of the invention contains references to the following accompanying drawings:

На фиг.1 представлен вид сбоку в разрезе ультразвукового расходомера;Figure 1 presents a side view in section of an ultrasonic flow meter;

На фиг.2 представлено сечение измерительной муфты, на котором показаны хорды М, N, О и Р;Figure 2 presents the cross section of the measuring coupling, which shows the chords M, N, O and P;

На фиг.3 представлен вид сверху измерительной муфты, имеющей пары преобразователей, расположенных в корпусах;Figure 3 presents a top view of the measuring coupling having a pair of transducers located in the housings;

На фиг.4 показаны компоненты собираемого устройства, в соответствии с вариантами изобретения;Figure 4 shows the components of the assembled device, in accordance with the variants of the invention;

На фиг.5 представлен вид в перспективе продольного сечения корпуса преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения;Figure 5 presents a perspective view of a longitudinal section of the housing of the Converter, in accordance with the variants of the invention;

На фиг.6 представлен вид сбоку в разрезе корпуса преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения;Figure 6 presents a side view in section of the housing of the Converter, in accordance with the variants of the invention;

На фиг.7 показан интегрированный блок преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения;7 shows an integrated converter unit, in accordance with embodiments of the invention;

На фиг.8 показан вид в перспективе продольного сечения интегрированного блока преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения;On Fig shows a perspective view of a longitudinal section of an integrated Converter unit, in accordance with variants of the invention;

На фиг.9 представлен вид в перспективе внешней (передней) поверхности пьезоэлектрического элемента, в соответствии с вариантами изобретения;Figure 9 presents a perspective view of the outer (front) surface of the piezoelectric element, in accordance with the variants of the invention;

На фиг.10 представлено изображение в перспективе внутренней поверхности пьезоэлектрического элемента, в соответствии с вариантами изобретения; иFigure 10 presents a perspective view of the inner surface of the piezoelectric element, in accordance with the variants of the invention; and

На фиг.11 представлена блок-схема, показывающая способы замены блока преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения.11 is a flowchart showing methods of replacing a converter unit in accordance with embodiments of the invention.

Система обозначений и терминологияNotation System and Terminology

Некоторые термины используются всюду далее в описании и формуле изобретения для ссылок на конкретные компоненты системы. В данном документе компоненты, отличные друг от друга по наименованию, но не по функциям, различаться не будут.Certain terms are used throughout the description and claims to refer to specific components of the system. In this document, components that differ from each other in name but not in function will not differ.

В следующем далее обсуждении и в формуле изобретения термины "включает", "содержит", "имеет" и т.п. используются не в ограничительном смысле и, таким образом, должны пониматься как означающие "включая (но перечень не является ограничительным)…". Термины "соединять", "присоединять", "подключать", "связывать" и им подобные означают как непосредственное, так и опосредованное соединение, подключение или связь. Таким образом, если говорится, что первое устройство соединено со вторым устройством, то соединение может быть как непосредственным, так и опосредованным соединениями через другие устройства и соединители.In the following discussion and in the claims, the terms “includes,” “contains,” “has,” and the like. used in a non-restrictive sense and, therefore, should be understood as meaning "including (but the list is not restrictive) ...". The terms “connect”, “connect”, “connect”, “connect” and the like mean both direct and indirect connection, connection or connection. Thus, if it is said that the first device is connected to the second device, then the connection can be either direct or indirect connections through other devices and connectors.

Далее, термин "устанавливать" будет служить для обозначения как непосредственного, так и опосредованного соединения. Таким образом, если говорится, что первое устройство установлено на втором устройстве, то соединение установленного устройства может быть как непосредственным, так и опосредованным соединениями через другие устройства и соединители.Further, the term “establish” will mean both direct and indirect compounds. Thus, if it is said that the first device is installed on the second device, then the connection of the installed device can be either direct or indirect connections through other devices and connectors.

Под текучей средой подразумеваются, например, сырая нефть, легкие нефтепродукты или газ (например, метан).By fluid is meant, for example, crude oil, light oil products or gas (e.g. methane).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 представлен вид сбоку в разрезе ультразвукового расходомера 101, в соответствии с вариантами изобретения. Измерительная муфта 100, которая может быть установлена между секциями трубопровода, играет роль корпуса расходомера 101. Измерительная муфта 100 имеет внутреннее пространство, являющееся каналом, по которому протекает измеряемый поток текучей среды. Измерительная муфта имеет предопределенные размеры, которыми определяется геометрия области, в которой проводятся измерения. Текучая среда протекает в направлении 150 и ее скорость описывается профилем 152 скоростей. Показанные на чертеже векторы скорости 153-158 иллюстрируют тот факт, что скорость потока, проходящего через измерительную муфту 100, увеличивается при приближении к оси муфты.Figure 1 presents a side view in section of an ultrasonic flow meter 101, in accordance with variants of the invention. The measuring sleeve 100, which can be installed between the pipe sections, plays the role of the body of the flow meter 101. The measuring sleeve 100 has an internal space, which is the channel through which the measured fluid flow flows. The measuring sleeve has predefined dimensions that determine the geometry of the area in which measurements are taken. The fluid flows in direction 150 and its velocity is described by a velocity profile 152. The velocity vectors 153-158 shown in the drawing illustrate the fact that the flow rate passing through the measuring sleeve 100 increases as it approaches the axis of the sleeve.

Пара преобразователей 120 и 130 размещается на боковой поверхности измерительной муфты 100. Преобразователи 120 и 130 оснащены портами (входными/выходными устройствами) 125 и 135 преобразователей соответственно. Положение преобразователей 120 и 130 может быть определено углом θ, первым расстоянием L, равным расстоянию между преобразователями 120 и 130, вторым расстоянием X, представляющим собой расстояние между точками 140 и 145, измеренное вдоль оси, и третьим расстоянием D, соответствующим диаметру трубы. В большинстве случаев расстояния D, Х и L точно определяются при изготовлении расходомера. Кроме того, такие преобразователи, как 120 и 130 могут размещаться на определенном расстоянии от точек 140 и 145 соответственно, и это расстояние не зависит от размеров расходомера (то есть, размеров измерительной муфты). Хотя преобразователи показаны как несколько заглубленные, в альтернативных вариантах они могут выступать над внутренней поверхностью муфты.A pair of transducers 120 and 130 is located on the side surface of the measuring sleeve 100. Transducers 120 and 130 are equipped with ports (input / output devices) 125 and 135 of the transducers, respectively. The position of the transducers 120 and 130 can be determined by the angle θ, the first distance L equal to the distance between the transducers 120 and 130, the second distance X representing the distance between points 140 and 145, measured along the axis, and the third distance D, corresponding to the diameter of the pipe. In most cases, the distances D, X and L are precisely determined during the manufacture of the flowmeter. In addition, transducers such as 120 and 130 can be placed at a certain distance from points 140 and 145, respectively, and this distance does not depend on the dimensions of the flowmeter (i.e., the dimensions of the measuring sleeve). Although the transducers are shown as somewhat buried, in alternative embodiments, they may protrude above the inner surface of the coupling.

Отрезок 110, который называется хордой, или лучом, соединяет два преобразователя 120 и 130 и направлен под некоторым углом θ к оси 105. Длина L хорды 110 равна расстоянию между передней стороной преобразователя 120 и передней стороной преобразователя 130. Точки 140 и 145 являются точками, где акустические сигналы, генерируемые преобразователями 120 и 130, переходят из потока текучей среды, проходящего через измерительную муфту 100 (то есть, через ее просвет), в кристалл датчика, или, наоборот, переходят из кристалла в текучую среду.A segment 110, which is called a chord, or a beam, connects two transducers 120 and 130 and is directed at a certain angle θ to the axis 105. The length L of the chord 110 is equal to the distance between the front side of the transducer 120 and the front side of the transducer 130. Points 140 and 145 are points, where the acoustic signals generated by the transducers 120 and 130 are transferred from the fluid stream passing through the measuring sleeve 100 (i.e., through its clearance) to the sensor crystal, or, conversely, are transferred from the crystal to the fluid.

Предпочтительно, чтобы преобразователи 120 и 130 представляли собой ультразвуковые приемопередатчики, то есть могли генерировать и принимать ультразвуковые сигналы. Термин "ультразвуковые сигналы" в данном контексте относится к акустическим сигналам, частота которых в некоторых вариантах превышают примерно 20 килогерц. Для генерации ультразвуковых сигналов осуществляется воздействие электрического сигнала на пьезоэлектрический элемент, который отвечает на это воздействие вибрацией. При вибрации пьезоэлектрического элемента генерируется ультразвуковой сигнал, который распространяется в диагональном направлении внутри измерительной муфты 100 через жидкость или газ, достигая соответствующего преобразователя, принадлежащего данной паре преобразователей. Сходным образом, ультразвуковой сигнал, достигший принимающего пьезоэлектрического элемента, заставляет его вибрировать, генерируя электрический сигнал, который детектируется, преобразуется в цифровую форму и анализируется электронной аппаратурой, связанной с расходомером. Сначала нижний (относительно потока) преобразователь 120 генерирует ультразвуковой сигнал, распространяющийся в направлении верхнего (относительно потока) преобразователя 130 и достигающий его. Через некоторое время верхний преобразователь 130 генерирует ответный ультразвуковой сигнал, распространяющийся в направлении нижнего преобразователя 120 и достигающий его. Таким образом, обмен распространяющимися вдоль хорды 110 ультразвуковыми сигналами 115 между преобразователями 120 и 130 можно сравнить с подачей мяча и его захватом в ловушку. При работе расходомера каждая пара преобразователей может повторять такую последовательность действий тысячи раз в минуту.Preferably, the transducers 120 and 130 are ultrasonic transceivers, that is, they can generate and receive ultrasonic signals. The term "ultrasonic signals" in this context refers to acoustic signals whose frequency in some embodiments exceeds about 20 kilohertz. To generate ultrasonic signals, an electric signal is applied to the piezoelectric element, which responds to this effect by vibration. When the piezoelectric element is vibrated, an ultrasonic signal is generated, which propagates in a diagonal direction inside the measuring sleeve 100 through a liquid or gas, reaching the corresponding transducer belonging to this pair of transducers. Similarly, an ultrasonic signal reaching the receiving piezoelectric element causes it to vibrate, generating an electrical signal that is detected, converted to digital form and analyzed by electronic equipment associated with the flowmeter. First, the lower (relative to the flow) transducer 120 generates an ultrasonic signal propagating in the direction of the upper (relative to the flow) transducer 130 and reaching it. After some time, the upper transducer 130 generates a response ultrasonic signal propagating in the direction of the lower transducer 120 and reaching it. Thus, the exchange of ultrasonic signals 115 propagating along the chord 110 between the transducers 120 and 130 can be compared to feeding the ball and trapping it. When the flowmeter is operating, each pair of transducers can repeat this sequence of actions thousands of times per minute.

Время прохождения ультразвукового сигнала 115 между преобразователями 120 и 130 зависит, в частности, от направления распространения (вверх или вниз по потоку) ультразвукового сигнала 115. Время прохождения ультразвукового сигнала по потоку (то есть, в том же направлении, в котором движется поток) меньше, чем время прохождения сигнала в противоположном направлении (то есть, в направлении против потока). Значения времени прохождения сигнала в направлениях по потоку и против потока можно использовать для определения средней по всей хорде скорости потока, а также для определения скорости звука в потоке жидкости или газа. При заданных размерах сечения расходомера, через который проходит жидкость или газ, и при известной средней скорости может быть рассчитан объем текучей среды, прошедшей через расходомер 101 за определенное время.The transit time of the ultrasonic signal 115 between the transducers 120 and 130 depends, in particular, on the propagation direction (up or downstream) of the ultrasonic signal 115. The transit time of the ultrasonic signal along the stream (that is, in the same direction in which the stream moves) is less than the travel time of the signal in the opposite direction (that is, in the direction against the flow). The values of the signal travel time in the flow direction and against the flow can be used to determine the average flow velocity over the entire chord, as well as to determine the speed of sound in the flow of liquid or gas. Given the dimensions of the cross section of the flow meter through which the liquid or gas passes, and at a known average speed, the volume of fluid passing through the flow meter 101 in a certain time can be calculated.

В ультразвуковых расходомерах могут использоваться несколько пар преобразователей, соответствующих нескольким хордам (многолучевые расходомеры). На фиг.2 показано поперечное сечение измерительной муфты, имеющей диаметр D. В этих вариантах в измерительной муфте 100 имеются четыре хорды М, N, О, и Р, расположенные в разных плоскостях потока. Каждая из хорд М - Р соответствует двум преобразователям, работающим поочередно в качестве передатчика и в качестве приемника. Показана также управляющая электронная аппаратура 160, которая получает и обрабатывает данные от пар преобразователей, соответствующих четырем хордам М - Р. На фиг.4 не показаны четыре пары преобразователей, соответствующие хордам М - Р.In ultrasonic flow meters, several pairs of transducers corresponding to several chords can be used (multipath flow meters). Figure 2 shows a cross section of a measuring sleeve having a diameter D. In these embodiments, four chords M, N, O, and P are located in different planes of flow in the measuring sleeve 100. Each of the chords M - P corresponds to two transducers operating alternately as a transmitter and as a receiver. Electronic control equipment 160 is also shown, which receives and processes data from pairs of converters corresponding to four chords M - P. Figure 4 does not show four pairs of converters corresponding to chords M - R.

Точное расположение четырех пар преобразователей можно легко понять, обратившись к фиг.3. В некоторых вариантах на измерительной муфте 100 устанавливаются четыре пары портов преобразователей. Каждая пара портов преобразователей соответствует одной хорде на фиг.2. Порты первой пары 125, 135 преобразователей содержат соответствующие им преобразователи 120, 130 соответственно (фиг.1). Преобразователи установлены под острым углом θ к оси 105 измерительной муфты 100. Другая пара портов преобразователей, состоящая из портов 165 и 175 (видны частично), и соответствующие им преобразователи установлены таким образом, что соединяющая их хорда расположена, в общих чертах, Х-образно по отношению к хорде, соединяющей порты 125 и 135 преобразователей. Аналогично, порты 185 и 195 преобразователей расположены параллельно портам 165 и 175 преобразователей, но в других плоскостях (то есть, на разных радиальных расстояниях от оси трубопровода или измерительной муфты расходомера). На фиг.3 не показаны четвертая пара портов преобразователей и соответствующие им преобразователи. Рассматривая совместно фиг.2 и 3, можно видеть, что пары преобразователей размещены таким образом, что две верхние пары преобразователей, соответствующие хордам М и N, расположены Х-образно, и две нижних две пары преобразователей, соответствующих хордам О и Р, также расположены Х-образно. Может быть определена скорость потока жидкости для каждой из хорд М - Р, благодаря чему можно получить средние вдоль хорд скорости потока (далее - "скорости по хордам"); комбинируя значения скоростей по хордам, можно определить скорость потока, среднюю по всему сечению. Хотя показаны четыре пары преобразователей, расположенных Х-образно, число пар может быть большим или меньшим четырех. Кроме того, преобразователи могут находиться в одной и той же плоскости или образовывать другие конфигурации.The exact location of the four pairs of transducers can be easily understood by referring to FIG. In some embodiments, four pairs of transmitter ports are mounted on the measuring sleeve 100. Each pair of converter ports corresponds to one chord in figure 2. The ports of the first pair of converters 125, 135 contain their respective converters 120, 130, respectively (Fig. 1). The transducers are installed at an acute angle θ to the axis 105 of the measuring sleeve 100. Another pair of transducer ports, consisting of ports 165 and 175 (partially visible), and the corresponding transducers are installed so that the chord connecting them is, in general, X-shaped in relation to the chord connecting the ports 125 and 135 of the converters. Similarly, the ports 185 and 195 of the transducers are located parallel to the ports 165 and 175 of the transducers, but in different planes (that is, at different radial distances from the axis of the pipeline or measuring coupling of the flow meter). 3, a fourth pair of converter ports and their corresponding converters are not shown. Considering together FIGS. 2 and 3, it can be seen that the pairs of transducers are arranged so that the two upper pairs of transducers corresponding to the chords M and N are X-shaped, and the two lower two pairs of transducers corresponding to the chords O and P are also located X-shaped. The fluid flow rate for each of the M - P chords can be determined, due to which it is possible to obtain average flow velocities along the chords (hereinafter referred to as "chord speeds"); combining the speed values along the chords, it is possible to determine the flow velocity, the average over the entire section. Although four pairs of X-shaped transducers are shown, the number of pairs may be greater or less than four. In addition, the transducers can be in the same plane or form other configurations.

На фиг.4 показана сборка 200; эта сборка присоединяется к портам преобразователей и/или вставляется в них (например, в порты 165, 175 на фиг.3). В частности, сборка 200 включает пучок электрических проводов или кабель 202 (далее - "провод" или "провода"), имеющий соединительную муфту 204 на конце 205. Провод 202 посредством соединительной муфты 204 подсоединяется к порту преобразователя (не показан на фиг.4) с помощью контргайки 206 и корпуса 208 преобразователя. Блок 210 преобразователя электрически подсоединяется к соединительной муфте 204 провода 202 (и, следовательно, к электронной аппаратуре расходомера) через отверстие в контргайке 206. Блок 210 преобразователя телескопически вкладывается в корпус 208 преобразователя и удерживается, по крайней мере частично, контргайкой 206. Когда блок 210 преобразователя и корпус 208 преобразователя соединены, пьезоэлектрический элемент 214 блока 210 преобразователя оказывается акустически связанным с акустическим согласующим слоем 212. Корпус 208 преобразователя и блок 210 преобразователя будут в свою очередь обсуждаться далее.Figure 4 shows the assembly 200; this assembly is attached to and / or inserted into the ports of the transducers (for example, into ports 165, 175 in FIG. 3). In particular, the assembly 200 includes a bundle of electrical wires or a cable 202 (hereinafter “wire” or “wires”) having a connector 204 at an end 205. A wire 202 is connected to a converter port (not shown in FIG. 4) by means of a connector 204. using locknut 206 and converter housing 208. The converter unit 210 is electrically connected to the connector 204 of the wire 202 (and therefore to the flowmeter electronics) through an opening in the lock nut 206. The converter unit 210 is telescopically inserted into the converter housing 208 and is held, at least partially, by the lock nut 206. When the block 210 the transducer and the transducer housing 208 are connected, the piezoelectric element 214 of the transducer block 210 is acoustically connected to the acoustic matching layer 212. The transducer housing 208 and the block 210 converters will in turn be discussed further.

На фиг.5 представлен вид в перспективе продольного сечения корпуса 208 преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения. Корпус 208 имеет внутренний конец 318, наружный конец 302 и внутренний объем 310. Дистальный конец 314 по крайней мере частично закрыт акустическим согласующим слоем 212. Акустический согласующий слой 212 изолирует наружный конец 302, а внешняя сторона 314 согласующего слоя 212 соприкасается с потоком текучей среды через измерительную муфту или расходомер (фиг.1-3). Резьба 306 на наружной поверхности корпуса 208 преобразователя позволяет соединить корпус 208 с измерительной муфтой (фиг.1-3), а уплотнительные кольца 308 герметизируют соединение корпуса 208 с портом преобразователя (фиг.1-3). В альтернативных вариантах корпус 208 преобразователя соединяется с портом преобразователя измерительной муфты сваркой (фиг.1-3).5 is a perspective view of a longitudinal section of a converter housing 208, in accordance with embodiments of the invention. The housing 208 has an inner end 318, an outer end 302, and an inner volume 310. The distal end 314 is at least partially covered by an acoustic matching layer 212. The acoustic matching layer 212 insulates the outer end 302, and the outer side 314 of the matching layer 212 is in contact with the fluid flow through measuring sleeve or flow meter (Fig.1-3). The thread 306 on the outer surface of the transducer housing 208 allows the housing 208 to be connected to the measuring sleeve (FIGS. 1-3), and the o-rings 308 seal the connection of the housing 208 to the transmitter port (FIGS. 1-3). In alternative embodiments, the transducer housing 208 is connected to the transducer port of the measuring sleeve by welding (FIGS. 1-3).

В некоторых вариантах корпус 208 преобразователя изготовляется из металла, например низкоуглеродистой нержавеющей стали. В альтернативных вариантах могут равным образом применяться любые материалы, способные выдерживать давление текучей среды внутри расходомера, например пластмассы высокой плотности или композиты. В некоторых вариантах толщина стенки корпуса 208 преобразователя выбирается такой, чтобы имело место небольшое сжатие в качестве реакции на перепад давления между текучей средой внутри расходомера и внутренним объемом 310. Сжатие стенок корпуса 208 преобразователя в таких вариантах способствует удержанию акустического согласующего слоя 212. Например, стенка, расположенная позади акустического согласующего слоя, слегка отклоняется внутрь, и уменьшение внутреннего диаметра усиливает опору акустического согласующего слоя, что позволяет ему оказывать сопротивление поперечному смещению, которое может быть вызвано давлением среды внутри расходомера. Кроме того, в процессе соединения акустического согласующего слоя 212 с корпусом 208 преобразователя корпус 208 испытывает некоторое растяжение (которое не превышает предельно допустимого для материала стенки), благодаря чему акустический согласующий слой 212 может быть установлен в требуемое положение.In some embodiments, the converter housing 208 is made of metal, such as low carbon stainless steel. Alternatively, any materials capable of withstanding the pressure of the fluid within the flowmeter, such as high density plastics or composites, can equally be used. In some embodiments, the wall thickness of the transducer housing 208 is selected such that there is slight compression in response to the pressure drop between the fluid inside the flowmeter and the internal volume 310. Compression of the walls of the transducer housing 208 in such embodiments helps to maintain the acoustic matching layer 212. For example, the wall located behind the acoustic matching layer slightly deviates inward, and a decrease in the inner diameter enhances the support of the acoustic matching layer, which allows it resist transverse displacement, which may be caused by the pressure of the medium inside the flowmeter. In addition, when the acoustic matching layer 212 is connected to the transducer housing 208, the housing 208 experiences some tension (which does not exceed the maximum allowable for the wall material), so that the acoustic matching layer 212 can be set to the desired position.

Чтобы способствовать соединению акустического согласующего слоя 212 с корпусом 208 преобразователя, в некоторых вариантах акустический согласующий слой 212 имеет мениск 304, окружающий край слоя со стороны внутренней области 312. На фиг.6 представлено продольное сечение корпуса 208 преобразователя, на котором, кроме того, показан мениск 304, в соответствии с этими вариантами. В частности, мениск 304 акустического согласующего слоя 212 увеличивает поверхность соприкосновения между стенкой корпуса преобразователя и акустическим согласующий слоем 212, но предпочтительно, чтобы у акустического согласующего слоя 212 оставалась поверхность достаточной площади со стороны внутренней области 312, обеспечивающая акустический контакт между пьезоэлектрическим элементом (не показан на фиг.6) блока преобразователя и акустическим согласующим слоем. Таким образом, в блоке 210 преобразователя резервируется пространство, достаточное для размещения мениска 304, благодаря чему мениск 304 не будет вносить помехи во взаимодействие между пьезоэлектрическим элементом и согласующим слоем 212.In order to facilitate the coupling of the acoustic matching layer 212 to the transducer housing 208, in some embodiments, the acoustic matching layer 212 has a meniscus 304 surrounding the edge of the layer from the side of the inner region 312. Fig. 6 is a longitudinal sectional view of the transducer housing 208, which also shows meniscus 304, in accordance with these options. In particular, the meniscus 304 of the acoustic matching layer 212 increases the contact surface between the wall of the transducer housing and the acoustic matching layer 212, but it is preferable that the acoustic matching layer 212 has a sufficient surface area from the side of the inner region 312 providing acoustic contact between the piezoelectric element (not shown 6) a transducer block and an acoustic matching layer. Thus, sufficient space to accommodate the meniscus 304 is reserved in the converter unit 210, so that the meniscus 304 will not interfere with the interaction between the piezoelectric element and the matching layer 212.

В качестве материала акустического согласующего слоя 212 может быть выбран один или несколько материалов из следующей группы: стекло, керамика, пластмассы, стеклопластик, пластик с наполнителем из углеродного волокна. Хотя в некоторых вариантах в качестве материала акустического согласующего слоя используется стопроцентно стеклянный материал, в альтернативных вариантах, в которых применяется пластмасса, содержание стекла может составлять 30% и меньше. Каков бы ни был материал акустического согласующего слоя 212, этот слой должен обеспечивать акустическую связь между пьезоэлектрическим элементом 214 и текучей средой внутри расходомера. В соответствии с вариантами изобретения, акустический согласующий слой обладает акустическим импедансом, промежуточным между значениями импеданса для пьезоэлектрического элемента 214 и для текучей среды внутри расходомера. При акустическом импедансе согласующего слоя, промежуточном между его значением для пьезоэлектрического элемента 214 и для текучей среды внутри расходомера, качество ультразвукового сигнала улучшится (например, возрастет амплитуда и увеличится скорость нарастания сигнала). Стекло является предпочтительным материалом для акустического согласующего слоя, так как оно имеет акустический импеданс желательной величины, благодаря чему обеспечивается хорошая акустическая связь, и в то же время оно достаточно устойчиво к действию давления текучей среды внутри расходомера, благодаря чему пьезоэлектрический элемент будет оставаться изолированным от потока текучей среды внутри расходомера. Для сравнения отметим, что акустический импеданс согласующего слоя, состоящего, в основном, из нержавеющей стали, выше акустического импеданса пьезоэлектрического элемента, а поэтому не обеспечивает в достаточной мере акустическую связь. В некоторых вариантах акустический импеданс акустического согласующего слоя 212 лежит между примерно 1 и примерно 30 МПа·с/м или, альтернативно, между примерно 10 и примерно 15 МПа·с/м.As the material of the acoustic matching layer 212, one or more materials from the following group can be selected: glass, ceramics, plastics, fiberglass, plastic with a carbon fiber filler. Although in some embodiments one hundred percent glass material is used as the material of the acoustic matching layer, in alternative embodiments in which plastic is used, the glass content may be 30% or less. Whatever the material of the acoustic matching layer 212, this layer should provide acoustic coupling between the piezoelectric element 214 and the fluid inside the flowmeter. According to embodiments of the invention, the acoustic matching layer has an acoustic impedance intermediate between the impedance values for the piezoelectric element 214 and for the fluid inside the flowmeter. With the acoustic impedance of the matching layer intermediate between its value for the piezoelectric element 214 and for the fluid inside the flowmeter, the quality of the ultrasonic signal will improve (for example, the amplitude will increase and the slew rate will increase). Glass is the preferred material for the acoustic matching layer, since it has an acoustic impedance of the desired size, which ensures good acoustic coupling, and at the same time, it is quite resistant to the pressure of the fluid inside the flowmeter, so that the piezoelectric element will remain isolated from the flow fluid inside the flowmeter. For comparison, we note that the acoustic impedance of the matching layer, which consists mainly of stainless steel, is higher than the acoustic impedance of the piezoelectric element, and therefore does not provide sufficient acoustic coupling. In some embodiments, the acoustic impedance of the acoustic matching layer 212 lies between about 1 and about 30 MPa · s / m or, alternatively, between about 10 and about 15 MPa · s / m.

Когда блок 210 преобразователя введен в корпус 208 преобразователя, пьезоэлектрический элемент 214 (фиг.4) блока 210 преобразователя соприкасается с внутренней стороной 312 акустического согласующего слоя 212. Чтобы обеспечить хорошую акустическую связь, внутренняя сторона 312 и внешняя сторона 314 акустического согласующего слоя 212 выполняются, в целом, плоскими и параллельными друг другу. В некоторых вариантах мера отклонения от плоскости лежит в пределах до 25,4 микрон, а мера отклонения от параллельности - в пределах до 76,3 микрон. Кроме того, блок 210 преобразователя расположен так, что пьезоэлектрический элемент 214 оказывается центрированным по отношению к акустическому согласующему слою 212. Корпусы 208 преобразователей с акустическими согласующими слоями, описанные выше, могут быть изготовлены компанией Dash Connector Technology, г.Спокан (Spokane), штат Вашингтон и приобретены у нее.When the transducer block 210 is inserted into the transducer body 208, the piezoelectric element 214 (FIG. 4) of the transducer block 210 is in contact with the inner side 312 of the acoustic matching layer 212. In order to provide good acoustic coupling, the inner side 312 and the outer side 314 of the acoustic matching layer 212 are executed, generally flat and parallel to each other. In some embodiments, the measure of deviation from the plane is within 25.4 microns, and the measure of deviation from parallelism is within 76.3 microns. In addition, the transducer block 210 is positioned so that the piezoelectric element 214 is centered with respect to the acoustic matching layer 212. The transducer bodies 208 with acoustic matching layers described above can be manufactured by Dash Connector Technology, Spokane, state Washington and acquired from her.

Акустический согласующий слой 212 имеет толщину (измеряемую вдоль оси, общей для всех остальных частей корпуса 208 преобразователя), которая в некоторых вариантах является, в общем, равной нечетному кратному четверти (1/4, 3/4, 5/4, 7/4, …) длины акустических волн, генерируемых пьезоэлектрическим элементом 214. Рассмотрим, например, пьезоэлектрический элемент 214, работающий на частоте 1 МГц, и акустический согласующий слой 212, скорость звука в котором равна 5000 м/с. Длина акустических волн в таком слое равна, следовательно, примерно 5004 микрон. В таких вариантах толщина акустического согласующего слоя может составлять 1245, 3759, 6248, 8738 и т.д. микрон. Более тонкий акустический согласующий слой обеспечивает большую акустическую эффективность, но акустический согласующий слой большей толщины дает возможность корпусу 208 преобразователя выдерживать более высокое давление. Оптимизация толщины акустического согласующего слоя состоит в выборе самого тонкого слоя, который может выдерживать самые высокие давления, которые можно ожидать в расходомере.The acoustic matching layer 212 has a thickness (measured along an axis common to all other parts of the transducer housing 208), which in some embodiments is generally equal to an odd multiple of a quarter (1/4, 3/4, 5/4, 7/4 , ...) the length of the acoustic waves generated by the piezoelectric element 214. Consider, for example, the piezoelectric element 214 operating at a frequency of 1 MHz and the acoustic matching layer 212, in which the speed of sound is 5000 m / s. The acoustic wavelength in such a layer is therefore approximately 5004 microns. In such embodiments, the thickness of the acoustic matching layer may be 1245, 3759, 6248, 8738, etc. micron. A thinner acoustic matching layer provides greater acoustic efficiency, but an acoustic matching layer of greater thickness allows the transducer housing 208 to withstand higher pressure. Optimizing the thickness of the acoustic matching layer consists in choosing the thinnest layer that can withstand the highest pressures that can be expected in a flowmeter.

С целью уменьшения электрических помех и удвоения напряжения возбуждения, часто желательным оказывается раздельное электрическое подключение пьезоэлектрического элемента (о чем говорится ниже). Это означает, что часть пьезоэлектрического элемента, соприкасающаяся с акустическим согласующим слоем, может иметь токопроводящее покрытие. Если акустический согласующий слой является металлическим, то для электрической изоляции друг от друга металла и пьезоэлектрического элемента 214 между ними помещается тонкий электрический изолятор. Для устранения возникающих здесь трудностей в некоторых вариантах в качестве материала для акустического согласующего слоя 212 выбирают электрический изолятор, благодаря чему сокращается или устраняется надобность в дополнительной электроизоляции.In order to reduce electrical noise and double the excitation voltage, it is often desirable to separate the electrical connection of the piezoelectric element (as discussed below). This means that the part of the piezoelectric element in contact with the acoustic matching layer may have a conductive coating. If the acoustic matching layer is metallic, then a thin electrical insulator is placed between them to electrically isolate the metal and the piezoelectric element 214. To eliminate the difficulties that arise here, in some embodiments, an electrical insulator is selected as the material for the acoustic matching layer 212, thereby reducing or eliminating the need for additional electrical insulation.

Перейдем далее к рассмотрению интегрированного блока 210 преобразователя. На фиг.7 представлен вид в перспективе блока 210 преобразователя, в соответствии с вариантами изобретения. Блок 210 преобразователя имеет удлиненный внешний корпус 501, имеющий ось 505, направленную продольно. В некоторых вариантах удлиненный внешний корпус 501 имеет первую часть 500 и вторую часть 502, которые имеют общую ось 505. В этих вариантах вторая часть 502 телескопически соединяется с первой частью 500, так что первая часть 500 и вторая часть 502 могут перемещаться относительно друг друга в осевом направлении. Отметим, что удлиненный внешний корпус 501 может иметь цилиндрическую форму, но могут использоваться корпусы другой формы.We proceed to consider the integrated unit 210 of the Converter. 7 is a perspective view of a converter unit 210, in accordance with embodiments of the invention. The converter unit 210 has an elongated outer housing 501 having an axis 505 directed longitudinally. In some embodiments, the elongated outer case 501 has a first part 500 and a second part 502 that share a common axis 505. In these embodiments, the second part 502 is telescopically connected to the first part 500, so that the first part 500 and the second part 502 can move relative to each other in axial direction. Note that the elongated outer case 501 may have a cylindrical shape, but other shapes may be used.

В вариантах, в которых удлиненный внешний корпус 501 включает первую часть 500 и вторую часть 502, наружный диаметр второй части 502 в наружном конце 518, где расположен кристалл, по существу является таким же, что и диаметр первой части 500. Однако вторая часть 502 имеет также область 520 уменьшенного диаметра, которая телескопически вдвигается во внутреннее пространство первой части 500, то есть, эта часть имеет наружный диаметр, несколько меньший, чем внутренний диаметр первой части 500. В некоторых вариантах длина области соединения первой и второй частей 500 и 502 примерно равна наружному диаметру, но в равной степени могут быть выбраны более длинные или короткие области соединения. Наружный диаметр удлиненного внешнего корпуса 501 является несколько меньшим, чем внутренний диаметр корпуса 208 преобразователя, что позволяет обеспечить точную установку пьезоэлектрического элемента в заданное положение.In embodiments in which the elongated outer case 501 includes a first part 500 and a second part 502, the outer diameter of the second part 502 at the outer end 518 where the crystal is located is essentially the same as the diameter of the first part 500. However, the second part 502 has also, a region 520 of reduced diameter that telescopically slides into the inner space of the first part 500, that is, this part has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the first part 500. In some embodiments, the length of the connection region of the first and second hours The teles 500 and 502 are approximately equal to the outer diameter, but longer or shorter joining regions can equally be chosen. The outer diameter of the elongated outer housing 501 is slightly smaller than the inner diameter of the transducer housing 208, which allows for accurate installation of the piezoelectric element in a predetermined position.

В соответствии с некоторыми вариантами, вторая часть 502 изготовляется из полимерного материала (например, марки Ultem 1000). В этих вариантах осевая длина второй части 502 берется меньшей (по сравнению с осевой длиной первой части 500, который предпочтительно является металлической), не только потому, что уменьшение длины снижает производственные затраты, но и потому, что изготовленная из пластмассы вторая часть 502 склонна абсорбировать влагу и увеличиваться в объеме. Увеличение объема второй части 502 допустимо, а уменьшенная осевая длина второй части 502 позволяет извлекать блок 210 преобразователя из корпуса 208 преобразователя, несмотря на увеличение объема.In accordance with some options, the second part 502 is made of a polymeric material (for example, the brand Ultem 1000). In these embodiments, the axial length of the second part 502 is taken smaller (compared with the axial length of the first part 500, which is preferably metal), not only because reducing the length reduces production costs, but also because the second part 502 made of plastic tends to absorb moisture and increase in volume. An increase in the volume of the second part 502 is acceptable, and a reduced axial length of the second part 502 allows the converter unit 210 to be removed from the converter housing 208, despite the increase in volume.

Вращательное движение первой и второй частей 500 и 502 и их смещение относительно друг друга по оси ограничены штифтом 506, отходящим радиально от второй части 502 и проходящим через отверстие 504 в первой части 500. В некоторых вариантах применяются три таких штифта и соответствующее множество отверстий, но в равной мере можно использовать конструкции с одним или более чем с тремя штифтами и с соответствующими множествами отверстий. Альтернативно, на второй части 502 может быть сформирован выступ (составляющий со второй частью 502 одно целое), взаимодействующий с отверстием 504.The rotational movement of the first and second parts 500 and 502 and their axial displacement relative to each other are limited by a pin 506 extending radially from the second part 502 and passing through an opening 504 in the first part 500. In some embodiments, three such pins and a corresponding plurality of holes are used, but equally, constructions with one or more with three pins and with corresponding sets of holes can be used. Alternatively, a protrusion (integral with the second part 502) that interacts with the hole 504 may be formed on the second part 502.

В то время как пьезоэлектрический элемент 214 связан с первым концом 503 удлиненного внешнего корпуса 501 и по крайней мере частично закрывает его, контактная панель 508 по крайней мере частично закрывает второй конец 509 удлиненного внешнего корпуса 501. Первая часть 500 удлиненного внешнего корпуса 501 может иметь штифт 514, играющий роль ключа и обеспечивающий при подсоединении интегрированного блока преобразователя требуемую ориентацию контактов относительно соединительной муфты 204, на которой расположены контактные отверстия. Контактная панель 508 может иметь выемку 515, которая соответствует ключу 514 соединения, чем предотвращается вращение контактной панели 508 относительно удлиненного внешнего корпуса 501. Кроме того, контактная панель 508 может иметь выемку 516, предотвращающую вращение, которая в сочетании с выступом на корпусе 208 преобразователя предотвращает вращение интегрированного блока преобразователя 210 в корпусе 208 преобразователя. Второй конец 509 удлиненного внешнего корпуса 501 имеет внутренний диаметр, обеспечивающий свободное скольжение контактной панели 508, имеющей малый наружный диаметр. Контактная панель 508 может, если желательно, быть изготовлена из материала Ultem 1000, но может применяться и другой твердый диэлектрический материал.While the piezoelectric element 214 is connected to the first end 503 of the elongated outer case 501 and at least partially closes it, the contact plate 508 at least partially closes the second end 509 of the elongated outer case 501. The first part 500 of the elongated outer case 501 may have a pin 514, which plays the role of a key and provides when connecting the integrated converter unit the desired orientation of the contacts relative to the coupling 204, on which the contact holes are located. The contact panel 508 may have a recess 515 that corresponds to the connection key 514, thereby preventing rotation of the contact panel 508 with respect to the elongated outer housing 501. In addition, the contact panel 508 may have a rotation preventing recess 516, which in combination with a protrusion on the converter housing 208 prevents rotation of the integrated converter unit 210 in the converter housing 208. The second end 509 of the elongated outer housing 501 has an inner diameter that allows the sliding contact plate 508 having a small outer diameter to slide freely. The contact panel 508 may, if desired, be made of Ultem 1000 material, but other solid dielectric material may be used.

На фиг.8 представлено в перспективе продольное сечение блока 210 преобразователя. По крайней мере в некоторых вариантах пьезоэлектрический элемент 214 электрически изолирован от корпуса 208 преобразователя, и, таким образом, по крайней мере вторая часть 502 состоит из твердого непроводящего материала, как обсуждалось выше. Внутренний диаметр удлиненного внешнего корпуса 501 и наружный диаметр пьезоэлектрического элемента 214 подбираются такими, чтобы оставалось некоторое пространство между блоком 210 преобразователя и корпусом преобразователя 208, в который вставляется блок 210 преобразователя. Это пространство служит для размещения мениска 304 (фиг.5 и 4) акустического согласующего слоя. Это пространство обеспечивает также место для избытка смазки, которая может наноситься на внешнюю поверхность пьезоэлектрического элемента 214 перед его введением в корпус 208 преобразователя с целью улучшения акустической связи пьезоэлектрического элемента 214 с акустическим согласующим слоем 212.On Fig presents in perspective a longitudinal section of a block 210 of the Converter. In at least some embodiments, the piezoelectric element 214 is electrically isolated from the transducer housing 208, and thus at least the second portion 502 consists of a solid non-conductive material, as discussed above. The inner diameter of the elongated outer case 501 and the outer diameter of the piezoelectric element 214 are selected so that there is some space between the transducer block 210 and the transducer housing 208 into which the transducer block 210 is inserted. This space serves to accommodate the meniscus 304 (FIGS. 5 and 4) of the acoustic matching layer. This space also provides a place for excess grease that may be applied to the outer surface of the piezoelectric element 214 before being introduced into the transducer housing 208 in order to improve the acoustic coupling of the piezoelectric element 214 with the acoustic matching layer 212.

Кольцевой упор 600 в удлиненном внешнем корпусе 501 соприкасается с пьезоэлектрическим элементом 214, что нужно для противодействия аксиальному движению пьезоэлектрического элемента, например, под действием сил, прилагаемых при установке блока 210 преобразователя в корпус 208 преобразователя. Пространство позади пьезоэлектрического элемента 214 включает опорный согласующий слой 602 (например, состоящий из эпоксидной смолы, эпоксидной смолы с порошкообразным наполнителем, резины, каучука с порошкообразным наполнителем) и служит для нескольких целей. Например, опорный согласующий слой механически скрепляет пьезоэлектрический элемент 214 и провод или несколько проводов, подведенных к пьезоэлектрическому элементу 214, с удлиненным внешним корпусом 501. В частности, масса опорного согласующего слоя увеличивает выходную акустическую мощность пьезоэлектрического элемента 214, уменьшая эффекты эха и расширяя полосу частот акустического сигнала. В некоторых вариантах длина опорного согласующего слоя (измеренная вдоль оси удлиненного внешнего корпуса) выбирается такой, что время распространения (с возвратом) ультразвукового сигнала в опорном согласующем слое 602 оказывается большим, чем время, затрачиваемое на измерение полученного сигнала. Например, если в качестве точки для измерения используется четвертое прохождение через нуль полученного сигнала, то предпочтительно, чтобы указанное время распространения с возвратом превосходило длительность двух циклов для главной рабочей частоты пьезоэлектрического элемента. Альтернативно, длина опорного согласующего слоя 602 может составлять от примерно 1 до примерно 9 длин акустических волн в опорном согласующем слое для главной рабочей частоты пьезоэлектрического элемента. Выбор соответствующей длины гарантирует, что никакие отраженные акустические сигналы не достигают пьезоэлектрического элемента в течение переходного интервала времени для сигнала ультразвукового расходомера.An annular stop 600 in the elongated outer case 501 is in contact with the piezoelectric element 214, which is necessary to counter the axial movement of the piezoelectric element, for example, under the action of forces applied when the transducer block 210 is installed in the transducer case 208. The space behind the piezoelectric element 214 includes a reference matching layer 602 (for example, consisting of epoxy resin, powder coated epoxy, rubber, powder coated rubber) and serves several purposes. For example, the reference matching layer mechanically fastens the piezoelectric element 214 and the wire or several wires connected to the piezoelectric element 214 with an elongated outer casing 501. In particular, the mass of the supporting matching layer increases the acoustic output of the piezoelectric element 214, reducing echo effects and expanding the frequency band acoustic signal. In some embodiments, the length of the reference matching layer (measured along the axis of the elongated outer casing) is selected such that the propagation time (with return) of the ultrasonic signal in the reference matching layer 602 is longer than the time taken to measure the received signal. For example, if the fourth passage through zero of the received signal is used as the point for measurement, it is preferable that the specified propagation time with a return exceed the duration of two cycles for the main operating frequency of the piezoelectric element. Alternatively, the length of the reference matching layer 602 may be from about 1 to about 9 lengths of acoustic waves in the reference matching layer for the main operating frequency of the piezoelectric element. Choosing the appropriate length ensures that no reflected acoustic signals reach the piezoelectric element during the transition time interval for the signal of the ultrasonic flow meter.

Удлиненный внешний корпус 501 включает первую часть 500 и вторую часть 502; область 520 уменьшенного диаметра второй части 502 имеет кольцевой упор 608. Высота упора достаточно мала, чтобы можно было пропустить провода через остающийся просвет и ввести через него материал, формирующий опорный согласующий слой 602; этот материал может быть введен шприцем, имеющим небольшой пластмассовый наконечник. На кольцевом краю этого упора 608 имеется конусообразный откос, гарантирующий отсутствие острого края, который мог бы повредить провода. Упор 608 занимает такое положение, что приспособление для смещения (обсуждаемое ниже) может упираться в него при смещении второй части 502.The elongated outer case 501 includes a first part 500 and a second part 502; the reduced diameter region 520 of the second part 502 has an annular stop 608. The height of the stop is small enough to allow wires to pass through the remaining lumen and introduce material through it to form a support matching layer 602; this material can be injected with a syringe having a small plastic tip. There is a tapered slope on the annular edge of this stop 608 to ensure that there is no sharp edge that could damage the wires. The abutment 608 is in such a position that the biasing device (discussed below) can abut against it when the second portion 502 is biased.

В вариантах, в которых удлиненный внешний корпус 501 имеет первую часть 500 и вторую часть 502, которые могут смещаться относительно друг друга вдоль оси, блок 210 преобразователя имеет приспособление для смещения, например, пружину 610. Приспособление для смещения раздвигает две части - первую часть 500 и вторую часть 502 - вдоль общей оси X. Сила, с которой приспособление для смещения перемещает первую часть 500 и вторую часть 502 относительно друг друга, в некоторых вариантах составляет от примерно 17,79 Н до примерно 53,38 Н. В альтернативных вариантах, приспособление для смещения может представлять собой любое приспособление, обеспечивающее силу, требуемую для смещения, например гровер-шайбу, деталь из резины или сочетание пружин, гровер-шайб и/или деталей из резины.In embodiments in which the elongated outer case 501 has a first part 500 and a second part 502 that can be displaced relative to each other along the axis, the converter unit 210 has a biasing device, for example, a spring 610. The biasing device moves apart two parts - the first part 500 and the second part 502 along the common axis X. The force with which the biasing device moves the first part 500 and the second part 502 relative to each other, in some embodiments, is from about 17.79 N to about 53.38 N. In alternative embodiments, pris the displacement aid can be any device that provides the force required to displace, for example, a Grover washer, a rubber part, or a combination of springs, Grover washers and / or rubber parts.

Пружина 610 находится в слегка сжатом состоянии, когда опирается на упор 618 в процессе сборки. По крайней мере один штифт (частично видимый, обозначенный как 506) в сочетании с отверстием (фиг.7) ограничивает сдвиг по оси и вращение второй части 502 внутри первой части 500. Когда блок преобразователя 210 установлен в корпус 208 преобразователя, контргайка 206 (фиг.4) будет еще более сжимать пружину 610. Это сжатие компенсирует допуски, имеющиеся в собираемых компонентах, и служит для обеспечения хорошего контакта внешней стороны пьезоэлектрического элемента 214 с внутренней стороной 312 акустического согласующего слоя 212 (фиг.6). Когда соединительная муфта 204 (фиг.4) собрана, пружина 610 может оказаться сжатой в еще большей мере. Пружина может действовать с силой порядка 21,8 Н после установления соединительной муфты 204 на своем месте. В альтернативных вариантах нет надобности, чтобы соединительная муфта 204 оказывала дополнительное сжимающее действие на пружину. В вариантах, где удлиненный внешний корпус 501 является отдельной структурой, сила, обеспечивающая хорошую связь между пьезоэлектрическим элементом 214 и акустическим согласующим слоем 212 (фиг.6), может быть обеспечена контргайкой 206 (фиг.4) и/или соединительной муфтой 204 (фиг.4).Spring 610 is in a slightly compressed state when it rests on a stop 618 during assembly. At least one pin (partially visible, indicated as 506) in combination with the hole (Fig. 7) limits axial movement and rotation of the second part 502 within the first part 500. When the transducer block 210 is installed in the transducer housing 208, the lock nut 206 (Fig. .4) will compress the spring 610 even more. This compression compensates for the tolerances in the assembled components and serves to ensure good contact between the outer side of the piezoelectric element 214 and the inner side 312 of the acoustic matching layer 212 (Fig. 6). When the coupler 204 (FIG. 4) is assembled, the spring 610 may be compressed even more. The spring can act with a force of the order of 21.8 N after the coupler 204 is in place. In alternative embodiments, there is no need for the coupling 204 to provide additional compressive action on the spring. In embodiments where the elongated outer housing 501 is a separate structure, a force providing good coupling between the piezoelectric element 214 and the acoustic matching layer 212 (FIG. 6) may be provided by a lock nut 206 (FIG. 4) and / or a coupling 204 (FIG. .four).

Контактная панель 508 имеет два контактных штифта 610 и 612, занимающих выбранное при проектировании положение и имеющих выбранную длину открытых участков. Контакты входят к слоты соединительной муфты 204, чем обеспечивается подсоединение блока преобразователя к электронной аппаратуре расходомера. Электрический контакт 610 соединяется с пьезоэлектрическим элементом 214 первым проводом 611, который проходит через внутреннюю область удлиненного внешнего корпуса 501. Аналогично, второй контакт 612 соединяется с пьезоэлектрическим элементом 214 с помощью второго провода 613, который также проходит через внутреннюю область корпуса 501. В некоторых вариантах в качестве проводов 611, 613 применяются многожильные медные провода с изоляцией из ПТФЭ, но могут также применяться и провода других типов. Чтобы удерживать провода 611 и 613 и, возможно, резистор 614 (обсуждаемый ниже), а также контактную панель 508, адгезив 609 (например, эпоксидная смола) может быть введен через отверстие, предназначенное для этой цели. В некоторых вариантах контакты 610 и 612 являются медными штифтами с прочным покрытием золотом, имеющими карманы для соединения пайкой, но равным образом могут применяться и другие штифты. Применение изоляции двух различных цветов служит для обеспечения правильной полярности подаваемого на грани кристалла напряжения, а пространственное положение контактных штифтов и соединительного ключа на корпусе точно определяются при производстве. Провода перекручиваются при сборке, чтобы гарантировать, что любые электрические поля, возбуждаемые протекающими по ним токами, уравниваются; это необходимо, чтобы избежать влияния помех на импульсы, связанные с циклами измерений, проводимых с помощью пьезоэлектрических элементов.The contact panel 508 has two contact pins 610 and 612, occupying a position selected during design and having a selected length of open sections. The contacts enter the slots of the coupler 204, which ensures the connection of the converter unit to the electronic equipment of the flowmeter. An electrical contact 610 connects to the piezoelectric element 214 with a first wire 611 that passes through the inner region of the elongated outer housing 501. Similarly, a second contact 612 connects to the piezoelectric element 214 with a second wire 613 that also passes through the inner region of the housing 501. In some embodiments stranded copper wires with PTFE insulation are used as wires 611, 613, but other types of wires can also be used. In order to hold wires 611 and 613, and possibly a resistor 614 (discussed below) as well as a contact plate 508, adhesive 609 (e.g., epoxy) can be introduced through an opening designed for this purpose. In some embodiments, pins 610 and 612 are solidly coated gold-plated pins with soldering pockets, but other pins can equally be used. The use of insulation of two different colors serves to ensure the correct polarity of the voltage applied to the crystal edge, and the spatial position of the contact pins and the connection key on the housing are precisely determined during production. The wires are twisted during assembly to ensure that any electric fields excited by the currents flowing through them are equalized; this is necessary in order to avoid the influence of interference on the pulses associated with the cycles of measurements carried out using piezoelectric elements.

Один мегаомный резистор 614 помещается между контактами 610 и 612, соединяя, таким образом, две грани пьезокристалла, контактирующие с металлом (что обсуждается ниже). Указанный резистор 614 обеспечивает короткое замыкание для низких частот, что необходимо для разрядки любого потенциала, индуцированного механическими, ударными или температурными воздействиями при транспортировке и установке. При высоких рабочих частотах преобразователя (примерно 1 МГц) резистор 614 фактически не оказывает никакого влияния на электрический сигналы, поступающие на пьезокристалл или генерируемые им. Один ввод резистора изолирован с помощью диэлектрической трубки, чтобы избежать его закорачивания на корпус в процессе производства. Альтернативные конструкции преобразователей могут включать дополнительные электрические компоненты, вводимые в интегрированный блок преобразователя (например, катушки индуктивности, усилители, выключатели, кремниевые стабилитроны и конденсаторы). Эти компоненты могут применяться как по отдельности, так и в многообразных комбинациях.One megaohm resistor 614 is placed between the contacts 610 and 612, thus connecting the two faces of the piezocrystal in contact with the metal (which is discussed below). The specified resistor 614 provides a short circuit for low frequencies, which is necessary to discharge any potential induced by mechanical, shock or temperature influences during transportation and installation. At high operating frequencies of the transducer (approximately 1 MHz), the resistor 614 does not actually have any effect on the electrical signals supplied to the piezocrystal or generated by it. One input of the resistor is insulated with a dielectric tube to avoid shorting it to the housing during production. Alternative converter designs may include additional electrical components that are inserted into the integrated converter unit (e.g., inductors, amplifiers, switches, silicon zener diodes, and capacitors). These components can be used individually or in a variety of combinations.

На фиг.9 и 10 представлены электрические соединения с пьезоэлектрическим элементом 214, в соответствии с вариантами изобретения. В некоторых вариантах, пьезоэлектрический элемент 214 является пьезокристаллом, например, состоящим из PZT-5A или другого подобного материала. Частота генерируемого ультразвукового сигнала зависит от толщины и диаметра кристаллов. Внешняя сторона 700 является той стороной пьезоэлектрического элемента 214, которая соединяется с акустическим согласующим слоем (фиг.5 и 4). Внешняя сторона 700 и внутренние стороны 702 пьезоэлектрического элемента по крайней мере частично покрыты серебром или другими металлами с целью создания поверхностей, служащих электродами. Часть 704 металлического покрытия внешней стороне 700 переходит по краю (боковой стороне) кристалла на внутреннюю сторону 702. Металлическое покрытие внешней стороны 700 (включая часть 704) и металлическое покрытие внутренней стороны 702 электрически изолированы областью 706, на которой отсутствует металлизация. Металлизация по такому способу позволяет подсоединять оба провода 611 и 613 только с внутренней стороной 702 пьезоэлектрического элемента 214. Показанная конфигурация металлического покрытия позволяет сделать внешнюю сторону 700 плоской, что важно для обеспечения хорошего контакта с акустическим согласующим слоем. Альтернативно, один провод может идти вокруг пьезоэлектрического элемента и соединяться с внешней стороной 700. В таких вариантах часть корпуса 501 (фиг.7 и 6) должна быть удалена, чтобы можно было провести провод. Кроме того, в таких вариантах, в которых один из проводов присоединяется непосредственно к внешней поверхности 700, акустический согласующий слой 214 также должен быть частично удален, чтобы можно было пропустить провод. В других вариантах первый провод соединяется с внутренней стороной 702 пьезоэлектрического элемента, а второй провод соединяется с краем пьезоэлектрического элемента.Figures 9 and 10 show electrical connections to a piezoelectric element 214, in accordance with embodiments of the invention. In some embodiments, the piezoelectric element 214 is a piezocrystal, for example, consisting of PZT-5A or other similar material. The frequency of the generated ultrasonic signal depends on the thickness and diameter of the crystals. The outer side 700 is that side of the piezoelectric element 214 that is connected to the acoustic matching layer (FIGS. 5 and 4). The outer side 700 and the inner sides 702 of the piezoelectric element are at least partially coated with silver or other metals in order to create surfaces serving as electrodes. Part 704 of the metal coating on the outer side 700 extends along the edge (side) of the crystal to the inner side 702. The metal coating of the outer side 700 (including part 704) and the metal coating of the inner side 702 are electrically isolated by a region 706 on which there is no metallization. Metallization by this method allows you to connect both wires 611 and 613 only with the inner side 702 of the piezoelectric element 214. The shown configuration of the metal coating allows you to make the outer side 700 flat, which is important to ensure good contact with the acoustic matching layer. Alternatively, one wire may extend around the piezoelectric element and connect to the outside 700. In such embodiments, part of the housing 501 (FIGS. 7 and 6) must be removed so that the wire can be drawn. In addition, in embodiments where one of the wires attaches directly to the outer surface 700, the acoustic matching layer 214 must also be partially removed so that the wire can be passed through. In other embodiments, the first wire is connected to the inner side 702 of the piezoelectric element, and the second wire is connected to the edge of the piezoelectric element.

Конструкция блока 210 преобразователя значительно упрощает установку блока преобразователя и его замену, в частности, на тех трубопроводных системах, условия работы которых далеки от идеальных (возможность удара молнии, суровые климатические условия и т.п.). Обратимся к блок-схеме на фиг.11. В различных вариантах способ (обозначенный как 800 на чертеже) замены блока преобразователя включает отсоединение проводов (в блоке 802), электрически соединяющих электронную систему ультразвукового расходомера (фиг.1-3) с блоком 210 преобразователя. Приспособление для смещения, если оно применяется, отсоединяется (в блоке 803), например, путем ослабления и удаления гайки 206 (фиг.4). После этого блок преобразователя извлекается (в блоке 804), как единый модуль, из корпуса 208 преобразователя. Блок преобразователя, предназначенный для замены, вставляется в корпус преобразователя (в блоке 806), также как единый модуль. В некоторых вариантах присоединяется приспособление для смещения (в блоке 807), например, с помощью контргайки 206. Наконец, восстанавливается соединение с проводами (в блоке 808).The design of the converter unit 210 greatly simplifies the installation of the converter unit and its replacement, in particular, on those piping systems whose operating conditions are far from ideal (the possibility of lightning strikes, severe climatic conditions, etc.). Turning to the block diagram in FIG. 11. In various embodiments, the method (indicated as 800 in the drawing) of replacing the transducer block includes disconnecting the wires (in block 802) that electrically connect the electronic system of the ultrasonic flow meter (FIGS. 1-3) to the transducer block 210. The biasing device, if used, is detached (at block 803), for example, by loosening and removing the nut 206 (FIG. 4). After that, the converter unit is removed (in block 804), as a single module, from the converter housing 208. The converter unit intended for replacement is inserted into the converter case (in block 806), as well as a single module. In some embodiments, a biasing device is attached (at block 807), for example, using a lock nut 206. Finally, the connection to the wires is restored (at block 808).

Здесь были представлены и описаны различные варианты данного изобретения, но специалисты в данной области могут разработать модификации, не выводящие из круга идей и предложений изобретения. Варианты, здесь описанные, являются лишь примерами и не имеют ограничительного характера. Таким образом, область патентной защиты не ограничена описанными здесь вариантами, а ограничена только следующей далее формулой изобретения, которая охватывает также все объекты, эквивалентные описанным в этой формуле.Various variations of the present invention have been presented and described herein, but those skilled in the art can develop modifications that do not derive from the scope of ideas and proposals of the invention. The options described herein are merely examples and are not restrictive. Thus, the scope of patent protection is not limited to the options described here, but is limited only by the following claims, which also covers all objects equivalent to those described in this formula.

Claims (28)

1. Блок преобразователя, включающий удлиненный внешний корпус, определяющий внутреннюю область и внешнее пространство, имеющий ось, ориентированную в продольном направлении, первый конец и второй конец, пьезоэлектрический элемент, соединенный с первым концом удлиненного внешнего корпуса и установленный закрывающим, по крайней мере, частично указанный первый конец, контактную панель, соединенную со вторым концом удлиненного внешнего корпуса, установленную закрывающей, по крайней мере, частично указанный второй конец и имеющую первый электрический контакт и первый провод, соединяющий первый электрический контакт с пьезоэлектрическим элементом и расположенный проходящим через внутреннюю область удлиненного внешнего корпуса.1. The transducer block, comprising an elongated outer casing defining an inner region and an outer space having an axis oriented in the longitudinal direction, a first end and a second end, a piezoelectric element connected to the first end of the elongated outer casing and installed at least partially closing the specified first end, a contact panel connected to the second end of the elongated outer casing, installed covering at least partially specified second end and having a first an electrical contact and a first wire connecting the first electrical contact to the piezoelectric element and located passing through the inner region of the elongated outer housing. 2. Блок по п.1, в котором удлиненный внешний корпус включает первую часть и вторую часть, при этом вторая часть установлена с возможностью телескопического перемещения в первую часть в направлении вдоль оси.2. The block according to claim 1, in which the elongated outer case includes a first part and a second part, while the second part is mounted with the possibility of telescopic movement in the first part in the direction along the axis. 3. Блок по п.2, который дополнительно содержит приспособление для смещения, присоединенное к удлиненному внешнему корпусу и установленное с возможностью раздвига первой части и второй части относительно друг друга в направлении вдоль оси.3. The block according to claim 2, which further comprises a biasing device attached to the elongated outer casing and mounted to extend the first part and the second part relative to each other in the direction along the axis. 4. Блок по п.3, в котором приспособление для смещения имеет силу величиной от примерно 17,79 Н до примерно 53,38 Н.4. The block according to claim 3, in which the biasing device has a force value of from about 17.79 N to about 53.38 N. 5. Блок по п.3, в котором приспособление для смещения выполнено в виде пружины.5. The block according to claim 3, in which the biasing device is made in the form of a spring. 6. Блок по п.2, который содержит отверстие в первой части и штифт, расположенный отходящим в радиальном наружном направлении от второй части и проходящим через указанное отверстие, при этом штифт и отверстие установлены с возможностью ограничения телескопического перемещения первой части относительно второй части.6. The block according to claim 2, which contains a hole in the first part and a pin located radially outward from the second part and passing through the specified hole, while the pin and hole are installed with the possibility of restricting telescopic movement of the first part relative to the second part. 7. Блок по п.1, который дополнительно содержит кристалл, расположенный электрически изолированным от удлиненного внешнего корпуса.7. The block according to claim 1, which further comprises a crystal located electrically isolated from the elongated outer casing. 8. Блок по п.1, который дополнительно содержит второй электрический контакт и второй провод, при этом второй электрический контакт соединен с пьезоэлектрическим элементом посредством второго провода.8. The block according to claim 1, which further comprises a second electrical contact and a second wire, wherein the second electrical contact is connected to the piezoelectric element via a second wire. 9. Блок по п.8, в котором каждый из указанных двух проводов электрически соединен с внутренней стороной пьезоэлектрического элемента.9. The unit of claim 8, in which each of these two wires is electrically connected to the inner side of the piezoelectric element. 10. Блок по п.8, в котором первый провод соединен с внутренней стороной пьезоэлектрического элемента, а второй провод соединен с внешней стороной пьезоэлектрического элемента.10. The block of claim 8, in which the first wire is connected to the inner side of the piezoelectric element, and the second wire is connected to the outer side of the piezoelectric element. 11. Блок по п.10, который дополнительно содержит канавку в удлиненном внешнем корпусе, в которой размещен, по меньшей мере, один провод, соединенный с внешней стороной пьезоэлектрического элемента.11. The block of claim 10, which further comprises a groove in the elongated outer case, in which at least one wire is connected connected to the outer side of the piezoelectric element. 12. Блок по п.8, в котором первый провод соединен с внутренней стороной пьезоэлектрического элемента, а второй провод соединен с краем пьезоэлектрического элемента.12. The block of claim 8, in which the first wire is connected to the inner side of the piezoelectric element, and the second wire is connected to the edge of the piezoelectric element. 13. Блок по п.12, который дополнительно содержит канавку в удлиненном внешнем корпусе, в которой размещен, по меньшей мере, один провод, соединенный с краем пьезоэлектрического элемента.13. The block according to item 12, which further comprises a groove in an elongated outer casing, in which at least one wire is placed connected to the edge of the piezoelectric element. 14. Блок по п.1, в котором удлиненный внешний корпус выполнен цилиндрическим.14. The block according to claim 1, in which the elongated outer case is cylindrical. 15. Блок по п.1, в котором на внутренней поверхности удлиненного внешнего корпуса выполнен кольцевой упор, причем пьезоэлектрический элемент расположен соприкасающимся с упором.15. The block according to claim 1, in which an annular stop is made on the inner surface of the elongated outer casing, the piezoelectric element being in contact with the stop. 16. Блок по п.1, который дополнительно содержит область, заполненную адгезивом, скрепляющим пьезоэлектрический элемент с удлиненным внешним корпусом.16. The block according to claim 1, which further comprises a region filled with an adhesive fastening the piezoelectric element with an elongated outer casing. 17. Блок по п.16, в котором длина области, заполненной адгезивом, измеренная вдоль оси удлиненного внешнего корпуса, составляет от примерно 1 до примерно 9 значений длины акустических волн в эпоксидной смоле для центральной рабочей частоты пьезоэлектрического элемента.17. The block according to clause 16, in which the length of the area filled with adhesive, measured along the axis of the elongated outer casing, is from about 1 to about 9 values of the length of the acoustic waves in the epoxy resin for the Central operating frequency of the piezoelectric element. 18. Ультразвуковой расходомер, включающий измерительную муфту, имеющую внутренний канал пропуска измеряемого потока текучей среды, по крайней мере, два корпуса преобразователя, связанных с измерительной муфтой, блок преобразователя, соединенный с одним из указанных, по крайней мере, двух корпусов преобразователя и содержащий удлиненный внешний корпус, определяющий внутреннюю область и внешнее пространство, и имеющий ось, ориентированную в продольном направлении, первый конец и второй конец, пьезоэлектрический элемент, контактную панель, соединенную со вторым концом удлиненного внешнего корпуса, установленную закрывающей, по крайней мере, частично указанный второй конец и имеющую первый электрический контакт, и первый провод, соединяющий первый электрический контакт с пьезоэлектрическим элементом и расположенный проходящим через внутреннюю область удлиненного внешнего корпуса, отличающийся тем, что соединенный пьезоэлектрический элемент соединен с первым концом удлиненного внешнего корпуса и установлен закрывающим, по крайней мере, частично указанный первый конец внешнего корпуса.18. An ultrasonic flow meter comprising a measuring sleeve having an internal passage for passing a measured fluid flow, at least two transducer bodies associated with the measuring sleeve, a transducer block connected to one of the at least two transducer bodies and comprising an elongated an outer casing defining an inner region and an outer space and having an axis oriented in the longitudinal direction, a first end and a second end, a piezoelectric element, a contact panel connected to the second end of the elongated outer casing, installed covering at least partially specified second end and having a first electrical contact, and a first wire connecting the first electrical contact with the piezoelectric element and located passing through the inner region of the elongated outer casing, characterized in that the connected piezoelectric element is connected to the first end of the elongated outer housing and is installed to cover at least partially specified first horse q of the outer casing. 19. Расходомер по п.18, отличающийся тем, что удлиненный внешний корпус включает первую часть и вторую часть, при этом вторая часть установлена с возможностью телескопического перемещения в первую часть в направлении вдоль оси.19. The flow meter according to p. 18, characterized in that the elongated outer casing includes a first part and a second part, while the second part is mounted with the possibility of telescopic movement in the first part in the direction along the axis. 20. Расходомер по п.19, отличающийся тем, что дополнительно содержит приспособление для смещения, присоединенное к удлиненному внешнему корпусу и установленное с возможностью раздвига первой части и второй части относительно друг друга в направлении вдоль оси.20. The flow meter according to claim 19, characterized in that it further comprises a biasing device attached to an elongated outer casing and mounted to extend the first part and the second part relative to each other in the direction along the axis. 21. Расходомер по п.20, отличающийся тем, что приспособление для смещения выполнено в виде элемента, выбранного из группы, включающей пружину, гровер-шайбу, деталь из резины и сочетание перечисленных элементов.21. The flow meter according to claim 20, characterized in that the biasing device is made in the form of an element selected from the group comprising a spring, a grover washer, a rubber part, and a combination of the above elements. 22. Расходомер по п.19, отличающийся тем, что каждый преобразователь имеет наружный конец, по крайней мере, частично закрытый акустическим согласующим слоем, причем акустический согласующий слой расположен соприкасающимся с пьезоэлектрическим элементом внутренней стороной, а внешняя сторона акустического согласующего слоя расположена соприкасающейся с потоком текучей среды, проходящим через измерительную муфту.22. The flow meter according to claim 19, characterized in that each transducer has an outer end at least partially covered by an acoustic matching layer, the acoustic matching layer being located in contact with the piezoelectric element and the external side of the acoustic matching layer in contact with the flow fluid passing through the measuring sleeve. 23. Способ замены преобразователей, включающий объединение части деталей преобразователя в едином блоке, отсоединение проводов, электрически соединяющих электронную систему ультразвукового расходомера с блоком преобразователя, извлечение блока преобразователя как единого модуля из корпуса преобразователя, введение заменяющего блока преобразователя как единого модуля в корпус преобразователя и восстановление соединения проводов.23. The method of replacing the transducers, including combining part of the transducer parts in a single unit, disconnecting the wires electrically connecting the electronic system of the ultrasonic flowmeter to the transducer block, removing the transducer block as a single module from the transducer body, introducing the replacement transducer block as a single module into the transducer body, and restoring wire connections. 24. Способ по п.23, в котором до упомянутого извлечения блока преобразователя отсоединяют контргайку, удерживающую, по крайней мере, частично блок преобразователя на преобразователе.24. The method according to claim 23, wherein prior to said removal of the converter unit, the lock nut holding at least partially the converter unit on the converter is disconnected. 25. Способ по п.23, в котором после упомянутого введения заменяющего блока преобразователя устанавливают контргайку, соединяющую, по крайней мере, частично заменяющий блок преобразователя с преобразователем.25. The method according to item 23, in which after the introduction of a replacement converter unit, a lock nut is installed connecting at least partially replacing the converter unit with the converter. 26. Способ по п.23, в котором дополнительно присоединяют приспособление для смещения, посредством которого, по крайней мере, частично смещают наружный конец заменяющего блока преобразователя к акустическому согласующему слою на наружном конце преобразователя.26. The method according to item 23, in which additionally attach the device for bias, through which at least partially offset the outer end of the replacement unit of the transducer to the acoustic matching layer at the outer end of the transducer. 27. Способ по п.26, в котором приспособление для смещения прикладывают с силой величиной от примерно 17,79 Н до примерно 53,38 Н.27. The method according to p, in which the bias device is applied with a force value from about 17.79 N to about 53.38 N. 28. Способ по п.23, в котором заменяющий блок преобразователя устанавливают в положение, при котором пьезоэлектрический элемент в наружном конце указанного блока преобразователя окажется центрированным по отношению к акустическому согласующему слою преобразователя. 28. The method according to item 23, in which the replacement unit of the transducer is installed in a position in which the piezoelectric element at the outer end of the specified transducer block is centered with respect to the acoustic matching layer of the transducer.
RU2008109058/28A 2005-08-12 2006-07-21 Ultrasonic flow metre, transducer unit for said flow metre and method of replacing transducers RU2450247C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70781405P 2005-08-12 2005-08-12
US60/707,814 2005-08-12
US71006805P 2005-08-22 2005-08-22
US60/710,068 2005-08-22
US11/301,140 2005-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008109058A RU2008109058A (en) 2009-09-20
RU2450247C2 true RU2450247C2 (en) 2012-05-10

Family

ID=41167340

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008109058/28A RU2450247C2 (en) 2005-08-12 2006-07-21 Ultrasonic flow metre, transducer unit for said flow metre and method of replacing transducers
RU2008109057/28A RU2381598C2 (en) 2005-08-12 2006-07-21 Ultrasonic flowmetre and converter therefor

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008109057/28A RU2381598C2 (en) 2005-08-12 2006-07-21 Ultrasonic flowmetre and converter therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2450247C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2012010996A (en) * 2010-03-25 2012-11-23 Daniel Measurement & Control Ultrasonic flow meter with liquid drainage system.
RU2471155C1 (en) * 2011-07-20 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЭлМетроГрупп" Ultrasonic flowmeter transducer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297607A (en) * 1980-04-25 1981-10-27 Panametrics, Inc. Sealed, matched piezoelectric transducer
US4556814A (en) * 1984-02-21 1985-12-03 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Piezoelectric ultrasonic transducer with porous plastic housing
US4649754A (en) * 1983-02-07 1987-03-17 Nusonics, Inc. High pressure transducer
JP2000230844A (en) * 1999-02-10 2000-08-22 Oval Corp Ultrasonic system vortex flowmeter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297607A (en) * 1980-04-25 1981-10-27 Panametrics, Inc. Sealed, matched piezoelectric transducer
US4649754A (en) * 1983-02-07 1987-03-17 Nusonics, Inc. High pressure transducer
US4556814A (en) * 1984-02-21 1985-12-03 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Piezoelectric ultrasonic transducer with porous plastic housing
JP2000230844A (en) * 1999-02-10 2000-08-22 Oval Corp Ultrasonic system vortex flowmeter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008109057A (en) 2009-09-20
RU2008109058A (en) 2009-09-20
RU2381598C2 (en) 2010-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7307373B2 (en) Transducer assembly for an ultrasonic fluid meter
US7397168B2 (en) Transducer housing for an ultrasonic fluid meter
US7966893B2 (en) Adjusting transducer frequency without ceasing fluid flow through a meter
RU2509983C2 (en) Converter and method of its manufacturing, ultrasonic flow meter and method to measure characteristics of fluid medium
CN100587988C (en) Transducer component for ultrasonic fluid meter
CN202453014U (en) Sensor assembly for ultrasonic flowmeter and system of sensor assembly
US9506790B2 (en) Transducer mini-horn array for ultrasonic flow meter
RU2450247C2 (en) Ultrasonic flow metre, transducer unit for said flow metre and method of replacing transducers
CA2980072C (en) Transducer mini-horn array for ultrasonic flow meter

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20100208

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20111010

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 13-2012 FOR TAG: (54)