一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构制造技术

本发明专利技术公开了一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构，包括测量细管段，所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段，所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接，所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义：

An arc transition structure on both sides of the measuring section of ultrasonic water meter

【技术实现步骤摘要】
一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构
本专利技术涉及水表，尤其涉及一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构。
技术介绍
超声波流量计是最具发展前景的新技术流量计，其测量原理是依据流体运动对超声波脉冲的信号调制作用，通过检测信号的变化得到流体体积流量。由于超声波流量计测量段内部无障碍物，并且管道的压力损失小，使得与传统流量计相比有许多优势。由于超声波流量计直接测得量为换能器对射线上线的平均速度，需通过流量修正系数换算得到流体体积流量，因此超声波流量计安装条件应为管道内流场充分发展的流动。由于实际安装效应的存在，特别是测量段上游平面弯管、阀门等阻流件等会影响管道内流场分布，导致测量段流场出现非理想分布，从而会降低流量测量准确度。超声波流量计的安装条件是管道内流体流型为轴对称分布，即只存在平行于管道轴线方向的速度，而不存在垂直于轴线方向上的速度分量，也就是测量段流场达到充分发展的直管流动。由于实际应用场合安装效应的存在，很难实现设计的计量准确度。在超声波水表测量段使用缩径可以起到整流的作用，提高流场的稳定性，消除或削弱安装效应的不利影响，实现高精度测量。同时缩径可以有效提高超声波水表对小流量的测量，提高水表的实测范围。使用缩径还可以降低超声波束的声程，降低能耗，提高超声波水表的使用年限。目前超声波水表缩径普遍采用线性缩径，少数采用了维多辛斯基曲线进行缩径。线性缩径即收缩段管径均匀变小，测量段管径保持不变，扩散段管径均匀变大。这种直线缩径形式结构简单，制作难度小，因此被普遍采用。但收缩段与测量段、测量段与扩散段之间不能圆滑过渡，容易产生局部流场扰动，在收缩段容易产生流动分离，造成能量损失和流动脉动增加，流场稳定性相对较差，不利于高精度测量；维多辛斯基曲线方程只与测量段和测量段之前的粗管段内径相关，两段的内径确定则该曲线就随之确定，当使用要求变化但管径不变时，则该曲线无法根据使用要求的变化而做出相应的调整，如需要缩径段前部快速窄缩后段缓慢收缩的场景时，需要更改相应管径或者重新寻找一条适合的曲线，需要耗费相当大的人力物力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够适应不同使用环境的超声波水表的缩径结构。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构，包括测量细管段，所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段，所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接，所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义：其中，R0为所述测量细管段的内管半径，R1为所述粗管段的内管半径，L为扩散段或缩径段的总长，R为扩散段或缩径段中相距粗管段x距离处的点与对称轴的距离，m和n为常数。本曲线函数通过m和n的调整可以生成一系列的曲线，在这一系列的曲线中可以挑选出适应于相应使用场景的曲线，而且曲线的生成是受到缩径段或扩散段的的长度决定的，可以适应不同缩径段或扩散段长度的曲线。相比上述方案更进一步的改进，所述m＜1，n＞1时，所述缩径段和扩散段的两端过渡圆滑而中段较快。相比上述方案更进一步的改进，所述m＝0.4，n＝5时，水流在所述窄缩段处的波动情况和压力损失较小。与现有技术相比，本专利技术的优点是，余弦函数从零开始的半个周期的曲线和缩径段的曲线结构相似度比较高，都是两端斜率小且变化缓慢而中间变化较快；同时余弦函数中引入缩径段和扩散段的长度，使得所述缩径段和扩散段的长度可以根据实际应用场景不同而变化的同时，不用担心过渡曲线不适应该使用场景；通过m和n的变化对曲线进行调整可以获得不同的曲线，如头端过渡快而尾端过渡圆滑、头端和尾端都过渡圆滑等；本专利的曲线过渡相比直线过渡具有过渡圆滑、测量精度高且能根据实际需求进行快速更改的优点。附图说明图1为本专利技术的缩径段的结构示意图。图2为当m＝1，n＝1时的缩径段曲线渐变速率的变化图。图3为当m＝1，n＝1时的缩径段示意图。图4、图5和图6分别为m＝1时，n＝0.5、1.5和2时的缩径段示意图。图7为m＝1时，n＝0.5、1.5和2时，渐变系数的变化图。图8、图9、图10分别为n＝1时，m＝0.5、1.5和2时的缩径段示意图。图11为n＝1时，m＝0.5、1.5和2时，渐变系数的变化图。图12为m＝0.4，n＝5时，本专利技术的缩径段和扩散段的结构。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。图12为一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构，包括测量细管段，所述测量细管段的侧壁上设置有斜向突起的安装台，所述安装台用于安装换能器，所述换能器用于对测量细管段内的水流就行超声波检测以获得管内的流量。所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段，所述粗管段的直径比测量细管段的直径小。所述粗管段用于和水表两端的水管相接。所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接过渡。所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义：其中，R0为所述测量细管段的管内半径，R1为所述粗管段的管内半径，L为扩散段或缩径段的总长，R为扩散段或缩径段中相距粗管段x距离处的点与对称轴的距离，m和n为可以常数可以根据需要进行变更。R0、R1、L由超声波水表的内部结构所决定，而m和n根据超声波检测传感器或算法对缩径段和扩散段的过渡结构的要求进行相应选择。在该曲线方程中：m为余弦函数中轴向比例的指数，因此m控制过渡结构轴向方向上的渐变速率；n的大小控制了的大小，影响(R1-R0)的大小，因此n控制半径方向上的渐变速率。通过调节系数n和m的大小，可以得到一系列的具有不同渐变速率的过渡曲线。本曲线函数通过m和n的调整可以生成一系列的曲线，在这一系列的曲线中可以挑选出适应于相应使用场景的曲线，而且曲线的生成是受到缩径段或扩散段的的长度决定的，可以适应不同缩径段或扩散段长度的曲线。令渐变系数为了表达系数m、n的取值对渐变系数的作用，以下举例展示系数m、n对于圆弧过渡曲线的影响。因缩径段和扩散段的结构相互对称，下文仅探讨m和n对于缩径段的影响。当m＝1，n＝1时，缩径由R1渐变到R0的过渡曲线的渐变系数如图2示。系数m＝1，n＝1时对应的缩径样式如图3所示。其中系数n控制渐变系数在径向方向上的变化速率。当n＜1时，渐变系数α在起始端(R1端)变化速率加快，在结束端(R0端)变化速率减慢。当m＝1，n＝0.5时的缩径样式如图4所示。这种缩径在结束端的变化较为缓慢，过渡更为平滑，适合于超声波测量对起始端流场湍动不敏感的情况。当n大于1的时候，渐变系数α在起始端(R1端)变化速率较慢，即过渡更加细腻顺滑，在结束端(R0端)变化速率略有加快。系数n越大时这种趋势就越明显。当m＝1，n＝1.5时，缩径形式如图5所示，这种缩径在起始端的渐变速率较慢，过渡平滑，而在结束端变化较快。这种缩径适合于超声波测量对缩径段的结束端流场湍动不敏感的情况。当m＝1，n＝2时，缩径形式如图6所示。较之n＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构，包括测量细管段，所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段，所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接，其特征在于，所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义：

【技术特征摘要】
1.一种超声波水表测量段两侧的圆弧过渡结构，包括测量细管段，所述测量细管段的两侧分别连接有粗管段，所述测量细管段的两侧分别通过缩径段和扩散段与粗管段相接，其特征在于，所述扩散段和缩径段的横截面曲线由以下方程定义：其中，R0为所述测量细管段的内管半径，R1为所述粗管段的内管半径，L为扩散段或缩径段的总长，R为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国祯，
申请(专利权)人：宁波水表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33