本发明专利技术公开了一种基于微流道的超声波流量计，属于流体流量测量技术领域。本发明专利技术装置包括管道腔室、微流道组件、超声波换能器和信息采集处理模块；所述管道腔室包括进料腔、出料腔；所述微流道数量为多个，呈线性对称排列，焊接在微流道基座上；所述超声换能器的数量为微流道数量的一半，同一对超声换能器分别位于微流道的上下游位置，处在微流道的同一轴线上且换能器端头互相相对。所述的信息采集处理模块包括信息采集与信号处理模块，所述的信息采集模块包括温度、压力传感器、超声换能器，所述的信息处理模块主要为单片机和LED显示屏。本发明专利技术装置在竖直方向上检测流体流量，结构简单，安装方便，适用性广，检测精度高。
An ultrasonic flowmeter based on Microchannel
【技术实现步骤摘要】
一种基于微流道的超声波流量计
本专利技术属于流体流量测量
，具体涉及一种基于微流道的超声波流量计。
技术介绍
超声波流量计是一种利用流体对声波的作用来测量流体流速的装置。超声波在管道外壁入射后，经过流体传播时，受到流体流速、管道直径等一些因素的影响而表现出特殊的性质变化。通过对这些特性的分析和利用之后，从而计算出管道内流体的流量大小。超声波流量计具有非接触式测量、性价比高、适应性强、灵敏度高、安装方便、寿命长等特点。近些年来，超声波流量计广泛应用在石油、化工、水电等工业领域。传统的超声波流量计一般由超声波发射接收器、流通管道、密封装置、电路板等部分组成。传统超声波流量计通常在流速较大、管径较大的条件下使用。近些年来，已有不少研究人员对超声波流量计进行改进，如中国专利申请CN110285861A的超声波流量计在传统超声波流量计的基础上，对流体腔进行改进，将圆形管道逐步压缩成长方形管道，减小流体流通面积，虽然该装置在一定程度上提高了检测精度，但是该装置只有一个检测单元，无法实现大流量检测。再如中国专利申请CN108934177A的超声波流量计简化了传统超声流量计，以较简的结构完成了流体流量的测量，但是该流量计容易出现流体在管道内部分布不均，管道内气液两相共存的现象，而且该专利进行超声波测量时使用的测量管道直径较大，超声波行程长，易产生信号衰减，容易产生测量误差。现有的超声波流量计存在准确性难以保证、长行程声波信号衰减、检测装置难以拆卸且清洗困难、检测单元少效率低等问题，因此急需针对流体流量的大小设计适应性更好、检测精度更高的超声波流量计。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于微流道的超声波流量计，所述超声波流量计进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽；所述进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽顺次连接；所述微流道组件包含多个微流道，所述微流道上设有超声波换能器，所述出料缓冲槽上设有出料腔。在本专利技术的一种实施方式中，所述微流道组件由微流道上基座、微流道、微流道下基座顺次连接；所述微流道上基座、微流道下基座的尺寸结构相同，均为外螺纹结构，基座内部含有多个通孔，微流道通过焊接连接在微流道上基座、微流道下基座的通孔上；所述接管、出料缓冲槽的连接端为内螺纹结构，分别连接于微流道上基座、微流道下基座。在本专利技术的一种实施方式中，所述进料缓冲槽为圆柱状，两端均为开口结构，一端与进料腔连接，另一端与缓冲板连接；所述缓冲板设于接管内部，所述接管为圆柱中空结构，所述缓冲板为圆柱形结构，缓冲板内部含有20个相同尺寸的通孔，用于流体通过；在缓冲板横截面上，所述通孔中的16个呈4×4的正方形排列，另外4个通孔对称分布于正方形四边中心的一侧。在本专利技术的一种实施方式中，所述进料腔的横截面为圆形，进料腔内设有温度以及压力传感器。在本专利技术的一种实施方式中，所述进料缓冲槽的圆柱外壁上设有矩形区域，所述矩形区域的内壁上连接有单片机，所述单片机设有AD模块(模拟量输入模块)；所述进料缓冲槽的圆柱外壁上还设有凹槽，所述凹槽中设有LED显示屏，所述LED显示屏为曲面屏，固定于凹槽中；所述LED显示屏与单片机相连，用于显示所测管道内流量、温度信息数据；所述的单片机设有无线数据收发装置，用于将所测信息数据通过网络远程发送给客户端并显示，所述客户端为PC端或者手机端。在本专利技术的一种实施方式中，所述缓冲槽外壁上还设有USB接口和microUSB接口，所述USB接口用于导出所测管道内流量、温度信息数据，所述microUSB接口用于将单片机程序烧录至单片机内。在本专利技术的一种实施方式中，所述的微流道由橡胶层与金属层构成，橡胶层为外层，覆盖在金属层之上。在本专利技术的一种实施方式中，所述微流道设有上游MEMS超声波换能器、下游MEMS超声波换能器，所述上游MEMS超声波换能器、下游MEMS超声波换能器上分别设有上游超声波换能器电极板、下游超声波换能器电极板，所述上游超声波换能器电极板、下游超声波换能器电极板分别连接上游超声波换能器数据传输线、下游超声波换能器数据传输线的一端，上游超声波换能器数据传输线、下游超声波换能器数据传输线的另一端通过导线连接在单片机上AD模块的端口通道上。在本专利技术的一种实施方式中，所述上游MEMS超声波换能器、下游MEMS超声波换能器在微流道上同侧或异侧安装，所述上游MEMS超声波换能器、下游MEMS超声波换能器的超声发射方向和微流道轴线方向呈20°～60°夹角。在本专利技术的一种实施方式中，所述多个微流道呈线性排列结构，所述微流道排布关于流量计装置轴线对称，只在轴线一侧的微流道上设置超声波换能器。本专利技术与现有技术相比具备以下优点：本专利技术的超声波流量计将超声波测量与微流道相结合，同时采用缓冲板结构，使微流道内流体几乎始终处于满管状态，可巧妙地将大流量转换为小流量进行测量，有效提高测量精度；设计的多个微流道呈线性对称分布，利用对称性合理减少超声换能器数量，降低生产成本；可通过拆卸螺栓清洗微流道内部结构，为测量结果的精确性提供了保障；利用超声波进行非接触式无损测量，提高测量精度。同时，利用单片机等电气元件，不但提高测量效率，而且便于远程测量与监控。本专利技术优点可以总结为：1)精度高。本专利技术将超声波测量与微流道技术结合，具备二者的优点，同时引入缓冲板可以在大流量测量时起到缓冲作用，将大流量分摊在多个微流道中，大大减小了测量管道直径，提高测量精度。2)成本低。本专利技术充分运用流速的对称性，合理减少超声波换能器个数，降低成本。3)噪声小。微流道外部均包裹一层橡胶材料，吸收超声。可减小由于使用超声波而造成的噪音污染，无需安装隔音防护装置。4)零点稳定。可用于较小流量监测，适用于检测管道网络的泄露。5)远程测量。本专利技术带有无线数据收发装置，适用于远程采集与监控。6)便于清洁。本专利技术的微流道组件可进行拆卸，方便清洗微流道内部，为检测结果的精确性提供了保障，同时也延长了装置的使用寿命。7)检测迅速。本专利技术的检测结果处理均由单片机完成，在保证准确的前提下，方便快捷。附图说明图1为实施例1的超声波流量计整体结构图；图2为实施例1的超声波流量计剖视图；图3为实施例1的缓冲板结构放大图；图4为实施例1的接管与进料缓冲槽连接部放大图；图5为实施例1的微流道下基座与出料缓冲槽连接部放大图；图6(a)为实施例1的异侧超声波换能器安装示意图。图6(b)为实施例1的同侧超声波换能器安装示意图。附图各标记表示如下：1：进料腔；2：进料缓冲槽；3：LED显示屏；4：USB接口；5：接管；6：微流道上基座；7：微流道；701：橡胶层；702：金属层；8：上游MEMS超声波换能器；801：上游超声波换能器数据传输线；802；上游超声波换能器电极板；9：下游MEMS超声波换能器；901：下游超声波换能器数据传输线；902；下游超声波换能器电极板；1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声波流量计，其特征在于，包括：进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽；所述进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽顺次连接；所述微流道组件包含多个微流道，所述微流道上设有超声波换能器，所述出料缓冲槽上设有出料腔。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计，其特征在于，包括：进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽；所述进料腔、进料缓冲槽、接管、微流道组件、出料缓冲槽顺次连接；所述微流道组件包含多个微流道，所述微流道上设有超声波换能器，所述出料缓冲槽上设有出料腔。
2.如权利要求1所述的一种超声波流量计，其特征在于，所述微流道组件由微流道上基座、微流道、微流道下基座顺次连接；所述微流道上基座、微流道下基座的尺寸结构相同，均为外螺纹结构，基座内部含有多个通孔，微流道通过焊接连接在微流道上基座、微流道下基座的通孔上；所述接管、出料缓冲槽的连接端为内螺纹结构，分别连接于微流道上基座、微流道下基座。
3.如权利要求2所述的一种超声波流量计，其特征在于，所述进料缓冲槽为圆柱状，两端均为开口结构，一端与进料腔连接，另一端与缓冲板连接；所述缓冲板设于接管内部，所述接管为圆柱中空结构，所述缓冲板为圆柱形结构，缓冲板内部含有20个相同尺寸的通孔，用于流体通过；在缓冲板横截面上，所述通孔中的16个呈4×4的正方形排列，另外4个通孔对称分布于正方形四边中心的一侧。
4.如权利要求3所述的一种超声波流量计，其特征在于，所述进料腔的横截面为圆形，进料腔内设有温度以及压力传感器。
5.如权利要求4所述的一种超声波流量计，其特征在于，所述进料缓冲槽的圆柱外壁上设有矩形区域，所述矩形区域的内壁上连接有单片机，所述单片机设有AD模块；所述进料缓冲槽的圆柱外壁上还设有凹槽，所述凹槽中设有LED显示屏，所述LED显示屏为曲面屏，固定于凹槽中；所述LED显示屏与单片机相连，用于显示所测管道内流量、...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞建峰，程洋，吴炀，石苑轶，罗远洋，黄铭，李红昌，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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