一种超声波流量计的探头及包含该探头的超声波流量计制造技术

技术编号:17245960 阅读:90 留言:0更新日期:2018-02-11 03:31
本实用新型专利技术涉及一种超声波流量计的探头,包括可转动的旋转块,旋转块上安装有压电晶片,压电晶片用于发射或接收超声波。通过转动使得旋转块在不同管径时停留在不同的位置上,以调整压电晶片声波入射角。本实用新型专利技术还提供一种超声波流量计,包含两个本实用新型专利技术的超声波流量计的探头,当用于不同管径流量测量时,通过转动旋转块,以调整压电晶片的角度,实现上游探头发射的信号能被下游探头接收到,下游探头发射的信号也能被上游探头接收到,从而实现固定间距的情况下测量不同管径内液体的流量,使同一对固定的超声波探头可在不同管径范围内通用,大大增加了超声波探头应用的便捷性及广泛性。

A probe of an ultrasonic flowmeter and an ultrasonic flowmeter containing the probe

The utility model relates to a probe for ultrasonic flowmeter, comprising a rotatable rotary block, a piezoelectric wafer mounted on the rotary block, and a piezoelectric wafer for transmitting or receiving ultrasonic waves. Through rotation, the rotating block stays at different positions at different pipe diameters to adjust the acoustic incidence angle of the piezoelectric wafer. The utility model also provides an ultrasonic flowmeter, comprising two ultrasonic flowmeter of the utility model of the probe, when used for flow measurement of different diameters, by rotating the rotating block to adjust the angle of the piezoelectric wafer, the signal can be transmitted upstream downstream of the probe probe receives the signal, the downstream probe emission can also be received by the upstream probe, so as to realize the measurement of liquid with different diameters in fixed pitch under the same flow of fixed ultrasonic probe can be used in different diameter range, convenience and wide greatly increased with the ultrasonic probe.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量计的探头及包含该探头的超声波流量计
本技术涉及超声波测量领域,具体涉及一种超声波流量计的探头及包含该探头的超声波流量计。
技术介绍
超声波测量在目前的液体测量领域有着极其重要的作用,是其他测量手段无法比拟的。它采用先进的多脉冲技术,信号数字化处理技术及纠错技术,使流量测量更能适应工业现场的环境,计量更方便、经济、精确。可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。现有技术的超声波流量计包括外夹式和插入式。图2是现有技术的外夹式V型装夹超声波流量计安装方式示意图,图3是现有技术的外夹式Z型装夹超声波流量计安装方式示意图,另外还有外夹式N型装夹、外夹式W型装夹等。插入式通常是将探头插入管道内部,这种插入式可避免管道对测量的影响。图1是现有技术的外夹式超声波流量计的工作原理示意图。超声波流量计包括两个超声波探头,上游超声波探头11和下游超声波探头22,每个超声波探头中安装有用于发射和接收超声波信号的压电晶片。超声波流量计采用时差方式的测量原理,它利用探头发出的超声波在流动着的流体中的传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,在同一传播距离就有不同的传输时间,根据传输时间之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速。流体的流速具体计算公式可如下:V:流体速度;M:超声波反射次数;D:管径;θ:超声波信号和流体之间的夹角;Tup:下游超声波探头发射信号到上游的时间;Tdown:上游超声波探头发射信号到下游的时间;ΔT=Tup–Tdown。流体的流速在管内的不同位置是不同的,其管中央的流速要比靠近管壁的流速快。流体在管道中的流速分布可以用流速截面分布图表示。通过对流量计的设置,并考虑流速的截面分布影响,从而可以计算出平均流速,再根据管道的截面积得出流体的体积流量。体积流量的计算公式为:体积流量(Q)=平均流速(v)×管道截面积(A)同样也可以计算出质量流量和重量流量:质量流量(M)=介质密度(ρ)×体积流量(Q)=介质密度(ρ)×平均流速(v)×管道截面积(A);重量流量(G)=介质重度(γ)×体积流量(Q)=介质密度(ρ)×重力加速度(g)×体积流量(Q)=重力加速度(g)×质量流量(M)需要说明的是,上述工作原理及公式仅仅是为了描述
技术介绍
,本技术并不限于上述流体流速、流量的计算公式。现有技术的超声波探头中的压电晶片的角度是固定不可调的,也就导致了超声波流量计中两探头的超声波信号的入射角是固定不变的,进而导致在测量过程中需调整探头间距才能适用于不同管径流量的测量,如图4或图5所示。而如果探头的角度不变,探头之间间距又不变的话,超声波流量计的可测管径将是唯一的,这样将大大增加了测量的难度及局限性。目前的超声波流量测量分为通用式和固定式两种,通用式的超声波测量通常需要输入管径的各类参数,调整探头间距,过程相对繁琐,容易出错;固定式测量是针对某种特定管径大小、材质专用的,应用范围小,限制性大。两种方式在一定程度上都限制了超声波测量的应用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种超声波流量计的探头及包含该探头的超声波流量计,克服现有技术固定式安装的唯一性和局限性的缺陷。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种超声波流量计的探头,包括可转动的旋转块;所述旋转块上安装有压电晶片,所述压电晶片用于发射或接收超声波。所述超声波流量计的探头还包括旋转标识器,用于标示所述旋转块转动的位置。所述旋转标识器是角度标识盘、角度显示器或信号指示灯。所述超声波流量计的探头还包括传动机构,所述传动机构连接所述旋转块,并可以带动所述旋转块转动。所述传动机构是电机。所述超声波流量计的探头还包括固定块,所述旋转块嵌入所述固定块内。所述旋转块和所述固定块采用有机玻璃、聚醚酰亚胺或聚氯乙烯制成。本技术还提供一种超声波流量计,包括第一超声波探头和第二超声波探头,所述第一超声波探头和第二超声波探头为如权利要求1至7任一项所述的超声波流量计的探头:所述第一超声波探头,用于发射超声波信号,并接收所述第二超声波探头发射的超声波信号;所述第二超声波探头,用于发射超声波信号,并接收所述第一超声波探头发射的超声波信号;通过转动所述第一超声波探头的旋转块,以改变所述第一超声波探头中压电晶片的角度,并通过转动所述第二超声波探头的旋转块,以改变所述第二超声波探头中压电晶片的角度,使所述第一超声波探头可接收到所述第二超声波探头发射的超声波信号,所述第二超声波探头可接收到所述第一超声波探头发射的超声波信号。所述超声波流量计还包括联动装置,用于连接所述第一超声波探头和所述第二超声波探头,当所述第一超声波探头的旋转块转动时,通过所述联动装置带动所述第二超声波探头的旋转块转动。所述联动装置是齿轮机构、曲柄机构、蜗轮蜗杆机构或者带轮。所述超声波流量计的第一超声波探头的旋转块和第二超声波探头的旋转块向相反的方向转动相同的角度。所述超声波流量计还包括处理器,所述处理器与所述第一超声波探头和第二超声波探头相连。所述处理器控制所述超声波流量计的第一超声波探头和第二超声波探头发射超声波信号,并控制所述第一超声波探头和第二超声波探头分别接收所述第二超声波探头和第一超声波探头发射的超声波信号;所述处理器控制所述第一超声波探头的旋转块转动,并控制所述第二超声波探头的旋转块转动;所述处理器还依据所述第一超声波探头和所述第二超声波探头接收超声波信号的时间差计算流量值。所述处理器控制所述联动装置,当所述处理器控制所述第一超声波探头的旋转块转动时,通过所述联动装置带动所述第二超声波探头的旋转块转动。所述超声波流量计还包括存储器,所述存储器用于存储不同管道口径与所述压电晶片角度的关系表。所述超声波流量计根据所述关系表确定所述管道口径所需的压电晶片角度;所述第一超声波探头的旋转块和所述第二超声波探头的旋转块转动所述角度。所述超声波流量计还包括管径测量模块,所述管径测量模块与所述处理器相连,用于测量所述管道的管径。所述超声波流量计还包括通信模块,所述通信模块与所述处理器相连,用于传输所述超声波流量计测得的流量值。所述超声波流量计还包括显示器,用于显示所述流量值。本技术还提供一种管道流量测量系统,包括如权利要求8至21任一项所述的超声波流量计和监测设备,所述超声波流量计测得的流量值通过通信模块传输至监测设备。所述管道流量测量系统,还包括与所述处理器连接的打印设备。本技术的有益效果在于,提供一种包含有可转动的旋转块的超声波流量计的探头,旋转块上安装有压电晶片,当管道口径不同时,转动旋转块,使得旋转块停留在不同的位置,以改变压电晶片的角度,从而改变压电晶片的超声波入射角,实现固定式安装的通用性,避免传统固定式安装的唯一性和局限性。本技术还提供了使用所述超声波流量计的探头的超声波流量计,超声波流量计包括两个所述超声波探头,当用于不同管径流量测量时,通过转动旋转块,以调整压电晶片的角度,从而改变压电晶片的超声波入射角,实现上游探头发射的信号能被下游探头接收到,下游探头发射的信号也能被上游探头接收到,从而可以实现固定间距的情况下能够测量不同管径的流量,使同一对固定的超声波探头可在不同管径范围内通用,大大增加了超声本文档来自技高网
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一种超声波流量计的探头及包含该探头的超声波流量计

【技术保护点】
一种超声波流量计的探头,其特征在于,包括可转动的旋转块,所述旋转块上安装有压电晶片,所述压电晶片用于发射或接收超声波。

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计的探头,其特征在于,包括可转动的旋转块,所述旋转块上安装有压电晶片,所述压电晶片用于发射或接收超声波。2.如权利要求1所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述超声波流量计的探头还包括旋转标识器,用于标示所述旋转块转动的位置。3.如权利要求2所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述旋转标识器是角度标识盘、角度显示器或信号指示灯。4.如权利要求1所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述超声波流量计的探头还包括传动机构,所述传动机构连接所述旋转块,并可以带动所述旋转块转动。5.如权利要求4所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述传动机构是电机。6.如权利要求1至5任一项所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述超声波流量计的探头还包括固定块,所述旋转块嵌入所述固定块内。7.如权利要求6所述的超声波流量计的探头,其特征在于,所述旋转块和所述固定块是有机玻璃、聚醚酰亚胺或聚氯乙烯的旋转块和固定块。8.一种超声波流量计,其特征在于,包括第一超声波探头和第二超声波探头,所述第一超声波探头和第二超声波探头为如权利要求1至7任一项所述的超声波流量计的探头:所述第一超声波探头,用于发射超声波信号,并接收所述第二超声波探头发射的超声波信号;所述第二超声波探头,用于发射超声波信号,并接收所述第一超声波探头发射的超声波信号;通过转动所述第一超声波探头的旋转块,以改变所述第一超声波探头中压电晶片的角度,并通过转动所述第二超声波探头的旋转块,以改变所述第二超声波探头中压电晶片的角度,使所述第一超声波探头可接收到所述第二超声波探头发射的超声波信号,所述第二超声波探头可接收到所述第一超声波探头发射的超声波信号。9.如权利要求8所述的超声波流量计,其特征在于,所述超声波流量计还包括联动装置,用于连接所述第一超声波探头和所述第二超声波探头,当所述第一超声波探头的旋转块转动时,通过所述联动装置带动所述第二超声波探头的旋转块转动。10.如权利要求9所述的超声波流量计,其特征在于,所述联动装置是齿轮机构、曲柄机构、蜗轮蜗杆机构或者带轮。11.如权利要求8至10任一项所述的超声波流量计,其特征在于,所述超声波流量计的第一超声波探头的旋转块和第二超声波探头的旋转块向相反的方向转动相同的角度。12.如权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖聪吕伟城林胜爽
申请(专利权)人:深圳市建恒测控股份有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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