超声波流量计量管段制造技术

本实用新型专利技术属于超声波流量计量领域，具体涉及一种超声波流量计量管段,在所述计量管段上设有两个超声波换能器，在管道内部设有反射镜，所述两个换能器倾斜设置，其发射超声波平面上的法线在一个直角坐标系中具有三个分量，所述直角坐标系的一个轴平行于计量管段延伸方向。本实用新型专利技术技术方案能够在三维空间范围内测量流体平均流速，提高测量精度，且反射镜面数低至2片，在保证传输距离的基础上，最大程度的简化安装过程，还能够减少反射镜面带来的杂波对测量结果的影响。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于超声波流量计量领域，具体涉及一种超声波流量计量管段,在所述计量管段上设有两个超声波换能器，在管道内部设有反射镜，所述两个换能器倾斜设置，其发射超声波平面上的法线在一个直角坐标系中具有三个分量，所述直角坐标系的一个轴平行于计量管段延伸方向。本技术技术方案能够在三维空间范围内测量流体平均流速，提高测量精度，且反射镜面数低至2片，在保证传输距离的基础上，最大程度的简化安装过程，还能够减少反射镜面带来的杂波对测量结果的影响。【专利说明】超声波流量计量管段
本技术属于超声波流量计量领域，具体涉及一种超声波流量计量管段。
技术介绍
采用时差法原理制造的超声波流量计是目前流行的超声波流量计设计方法之一。其设计原理为:安装有双向超声波收发一体化换能器的流体计量管道，在顺流和逆流方向交替发射超声波信号并接收超声波产生回波信号，并以此计算出超声波在流体传播中，一次交替所产生的传播时差，后经相关转化数学模型计算出管道内流体流量。因此，在超声波流量计量管段上通常设置两个安装孔用于安装超声波换能器；另一方面，为了使两个超声波换能器能够互相收发超声波，在管道内部还应当设置有反射镜，用于反射超声波使其能够到达另一个换能器。 在现有技术中，超声波换能器以及管道内反射镜的安装方式多种多样，主要由如下几种:1)U型反射:如图1 (a)所示，换能器竖直设置，同时在计量管道内部安装反射镜架，用于安装两个相对的反射镜，形成一个U型的反射路线。对于这种类型的安装方式，缺点在于管道内部安装反射镜架会增大管道压力损失，产生中心流体紊流状态，另外U型反射路线中含有无效的竖直传输时间，会增大测量误差，关键在于U型反射路线测量的是计量管段中流体的中心流速，相当于一维测量，不能够全面概括管道中流体的平均流速；2) V型反射:如图1 (b)所示，两个换能器倾斜设置，在管道内部管壁上设置一反射镜，形成V型反射路线，此种安装方式能够克服U型反射产生的压损、紊流等问题，并且避免了无效的竖直传输时间，在二维空间范围内测量流体流速，但是此种反射路线的缺点在于超声波在计量管段内的传输距离较短，测量灵敏度不高；3)W型反射:两个超声波换能器倾斜设置，在管道内部管壁上设置三个反射镜，形成W型反射路线，能够克服V型反射传播路线短，灵敏度不高的问题，但是在这种反射方式中仍然是在二维空间范围中测量流体流速，不能测量流体在三维空间中的平均流速。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种能够测量流体三维空间平均流速的超声波流量计量管段。 为实现以上目的，本技术采用的技术方案为:一种超声波流量计量管段，在所述计量管段上设有两个超声波换能器，在管道内部设有反射镜，所述两个换能器至少有一个倾斜设置，其发射超声波平面上的法线在一个直角坐标系中具有三个分量，所述直角坐标系的一个轴平行于计量管段延伸方向。 优选地，所述两个超声波换能器均为倾斜设置；在所述计量管段管壁上设有两个反射镜，所述反射镜的法线方向在直角坐标系中有两个分量，其中，第一反射镜设于两个超声波换能器之间相对的管壁上并偏向一侧，第二反射镜设于两个超声波换能器之间相对的管壁上并偏向另一侧。 更优选地，所述超声波换能器设置在计量管段上开设的超声波换能器安装孔内，沿所述计量管段轴线方向看，所述两个换能器安装孔在计量管段管壁上的基准位置重合，孔壁朝向两个相反方向。 更优选地，所述超声波换能器设置在计量管段上开设的超声波换能器安装孔内，沿所述计量管段轴线方向看，所述两个换能器安装孔在计量管段管壁上的基准位置错开不重合，孔壁朝向两个相反方向。 按照本技术技术方案中内容设置超声波换能器和反射镜，有益效果在于:1)能够在三维空间范围内测量流体平均流速，提高测量精度；2)反射镜面数低至2片，在保证传输距离的基础上，最大程度的简化安装过程，还能够减少反射镜面带来的杂波对测量结果的影响。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有技术中的超声波计量管段中超声波传播路径:(a)U型反射路径；(b)V型反射路径；(c) W型反射路径； 图2是本技术第一实施例的剖视示意图； 图3是本技术第一实施例的立体图； 图4是本技术的侧视图:(a)第一实施例；(b)第二实施例。 【具体实施方式】 以下结合附图对本技术做进一步描述。 实施例1:参见图2和图3，一种超声波流量计量管段，在所述计量管段上设有两个超声波换能器安装孔用于安装第一、第二超声波换能器1、4，在管道内部还设有反射镜，用于将超声波信号反射送达接收换能器。所述两个换能器至少有一个倾斜设置，在本实施例中两个换能器都为倾斜设置，其发射超声波平面上的法线在一个直角坐标系中具有三个分量，所述直角坐标系的一个轴平行于计量管段延伸方向，也就是说所述第一、第二换能器1、4与计量管段形成一个空间的倾斜角度，即与计量管段横截面和纵截面均存在一定角度。 优选地，在所述计量管段管壁上设有第一、第二反射镜2、3，所述两个反射镜的法线方向在直角坐标系中有两个分量，其中，第一反射镜设于两个超声波换能器安装孔之间相对的管壁上并偏向一侧，第二反射镜设于两个超声波换能器安装孔之间相对的管壁上并偏向另一侧。 更优选地，参见图4 Ca),所述超声波换能器设置在计量管段上开设的超声波换能器安装孔内，沿所述计量管段轴线方向看，所述两个换能器安装孔在计量管段管壁上的基准位置重合，孔壁朝向两个相反方向，且所述换能器安装孔基准位置与两个反射镜呈等边三角形布置。 实施例2:参见图4 (b),与实施例1的其他部分相同，区别在于:沿所述计量管段轴线方向看，所述两个换能器安装孔基准位置错开不重合，孔壁朝向两个相反方向；另外，相对于实施例1，两个反射镜面2、3的位置往下偏移，以满足超声波反射角度需求。所述换能器基准位置与两个反射镜呈在两个方向上反向延伸的等边三角形。 在工作过程中，第一换能器I发射超声波信号传输至第一反射镜I后反射至第二反射镜3，再次反射后直接到达倾斜的第二换能器4。所述第一、第二换能器与计量管段形成一个空间的倾斜角度，即与计量管段横截面和纵截面均存在一定角度，使得换能器发出的超声波信号能够到达位于下壁一侧的反射镜。从计量管段侧面看，超声波传输路径为等边三角形，在顺流和逆流方向交替发射超声波信号并接收超声波产生回波信号，并以此计算出超声波在流体传播中，一次交替所产生的传播时差，后经相关转化数学模型即可计算出管道内流体流量。 第一、第二换能器的倾斜设置使得所有的传输路径中没有无效的垂直传输距离，减少垂直传输距离带来的测量误差。另外，本设计的传输路径经过计量管段横截面的不同部位，测量流体在三维空间范围的平均流速。再一方面，反射镜在传播超声波的过程中会产生漫反射形成杂波信号，在真正有效超声波信号之前到达测量电路，反射镜的个数越多，杂波信号就会随之增多，反射镜个数的减少能够减少在超声波传播过程中产生的杂波信号，提高测量精度。 在本设计中，反射镜的个数低至2片，在满足测量平均流速的前提条件下，保证适当的传输距离，既能够避免传输距离过短引起的灵敏度不高的问题，又能够克服传输距离过长导致的信号衰减，减小测量误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波流量计量管段，在所述计量管段上设有两个超声波换能器，在管道内部设有反射镜，其特征在于：所述两个换能器至少有一个倾斜设置，其发射超声波平面上的法线在一个直角坐标系中具有三个分量，所述直角坐标系的一个轴平行于计量管段延伸方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜跃炜，
申请(专利权)人：姜跃炜，
类型：新型
国别省市：安徽;34