一种超声波流量计制造技术

本发明专利技术涉及超声波流量计，包括控制模块、计量管段、用于发射和接收超声波的上游换能器和下游换能器，上游换能器和下游换能器分别与控制模块相连，且计量管段内设置有供燃气流通的流道；上游换能器和下游换能器分别沿计量管段的长度方向设置于计量管段的内部，上游换能器与下游换能器相互对射，且超声波信号的传播方向与燃气的流动方向重合，控制模块根据上游换能器与下游换能器之间的超声波的传播时间来计算燃气的流量；本超声波流量计，结构紧凑，采用直对射的方式检测流体的流速，不仅不存在无效声程，从而显著提高计量精度，而且相较于反射方式信号衰减大大减少，可以有效改善微小流量的计量性能，尤其适用于对微小流量进行精确计量。

An ultrasonic flowmeter

【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量计
本专利技术涉及燃气计量
，具体涉及一种超声波流量计。
技术介绍
超声波流量计(超声波燃气表)是一种有别于传统机械膜式流量计及电子膜式流量计的一种新型燃气表，其工作原理是：采用时差法原理来测量燃气流速，即通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时速度之差来反映流体的流速；因时差法声速随流体温度变化带来的误差影响较小，准确度较高，得到广泛应用。现有的超声波流量计中，通常采用一对换能器(即一对超声波传感器)来发射和接收超声波信号，以便利用时间差计算燃气的流速；现有技术中，所述一对换能器在流量计内通常采用斜对射、反射或双反射的方式进行布置，以便相互配合，例如，中国专利CN103270396A公开的一种超声波流量计，采用反射的方式设置换能器，然而，现有的超声波流量计通常还存在一些不足：1、采用斜对射或反射等方式布置换能器时，流体的流动方向与声道(即超声波的传播方向)存在夹角，虽然声程变长，但流体有效流速变快(或看作声速变慢)，而且都存在无效声程，双反射结构无效声程影响尤其严重，严重影响微小流量的计量精度；2、反射及双反射方式存在信号衰减大的问题，接收信号较弱，导致信噪比差，噪声和漂移影响大；往往为提高信号质量，用于发射超声波的换能器通常需要升压发射，从而使得干扰和能耗都变大，导致微小流量计量时的精度较差，亟待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种结构紧凑、计量精度高的超声波流量计，采用直对射的方式沿流道布置一对换能器，使得流体的流动方向与超声波的传播方向重合，不仅不存在无效声程，使得流体的流速可以全速参与流速的计算过程，有利于提高计量精度，而且采用直射方式相较于反射方式信号衰减小的多，可以有效改善微小流量的计量性能。本专利技术所采用的技术方案是：一种超声波流量计，包括控制模块、计量管段、用于发射和接收超声波的上游换能器和下游换能器，所述上游换能器和下游换能器分别与所述控制模块相连，且所述计量管段内设置有供燃气流通的流道；所述上游换能器和下游换能器分别沿所述计量管段的长度方向设置于计量管段的内部，上游换能器与下游换能器相互对射，且超声波信号的传播方向与计量管段内燃气的流动方向重合，控制模块根据上游换能器与下游换能器之间的超声波的传播时间来计算燃气的流量。在本方案中，将上游换能器与下游换能器分别设置于直对射的位置处，使得超声波信号的传播方向可以与计量管段内燃气的流动方向重合或一致，不仅不存在无效声程，使得流体的流速可以全速参与到流速的计算中，从而有利于提高计量精度，而且采用直射方式相较于反射方式信号衰减小的多，可以有效改善微小流量的计量性能，因此，本方案可以有效解决现有超声波流量计中采用斜对射、反射或双反射的方式布置换能器时所存在的问题。为提高计量精度，优选的，所述上游换能器和下游换能器分别设置于计量管段的中心位置处。由于上游换能器和下游换能器分别设置于计量管段的内部，会对燃气的输送造成一定的压损，为尽量减少所述压损，进一步的，在设置所述上游换能器和/或下游换能器的位置处，所述计量管段的流道的横截面直径存在渐变。既可以保证计量管段的有效流通面积基本不变，又可以便实现流道的圆滑过渡，从而有效减少燃气的压损。优选的，所述计量管段包括直管段和设置于直管段两端的上游过渡段和下游过渡段，所述上游换能器和下游换能器分别设置于所述上游过渡段和下游过渡段内，且沿上游过渡段到下游过渡段的方向，所述上游过渡段内流道的横截面面积逐渐减小，所述下游过渡段内流道的横截面面积逐渐增大，所述直管段内流道的横截面面积不变。利用过渡段减少压损，而利用直管段可以准确的计算燃气的流量。优选的，所述上游过渡段和下游过渡段内的流道为半球形结构、半椭圆球形结构、喇叭状结构或圆台形结构。均可以达到减少压损的目的。优选的，所述计量管段为一体成型构件。为便于上游换能器和下游换能器的安装，进一步的，沿所述上游过渡段的圆周方向设置有若干支撑筋，所述上游换能器设置于所述上游过渡段横截面的中心位置处，并固定于所述支撑筋；和/或，沿所述下游过渡段的圆周方向设置有若干支撑筋，所述下游换能器设置于所述下游过渡段横截面的中心位置处，并固定于所述支撑筋。采用支撑筋固定上游换能器和下游换能器，不仅可以实现牢靠的固定，而且可以尽量减少压损。为便于计量管段的安装和拆卸，进一步的，还包括连接部，所述连接部包括过渡连接段及设置于过渡连接段一端的连接头，所述过渡连接段可拆卸的连接所述下游过渡段，所述连接头设置有外螺纹和/或内螺纹。利用连接头可以方便的连接超声波流量计内的连通管，并可以实现可拆卸连接，便于安装、调试以及后期维护，而利用过渡连接段可拆卸的连接下游过渡段，使得下游换能器可以被设置于下游过渡段与过渡连接段所围成的空间中，既有利于准确的测量流量，又有利于降低压损。为降低压损，进一步的，沿燃气的流动方向，所述过渡连接段内流道的横截面面积逐渐减少。以便与下游过渡段相适配，使得燃气可以圆滑、顺利的通过，从而有利于减少压损。优选的，所述过渡连接段与所述下游过渡段和/或上游过渡段的结构相同。进一步的，还包括具有封闭内部空腔的壳体及连通管，所述壳体设置有进气口和出气口，所述进气口与所述内部空腔相连通，所述控制模块、计量管段及所述连通管分别设置于所述内部空腔中，所述计量管段的一端与所述连通管的一端相连通，所述连通管的另一端与所述出气口相连通。进一步的，还包括控制阀，所述控制阀设置于所述内部空腔中，并与所述进气口相连通，所述控制阀与所述控制模块相连，用于在控制模块的控制下控制进气口的通/断。与现有技术相比，使用本专利技术提供的一种超声波流量计，结构紧凑、设计合理，采用直对射的方式沿流道布置一对换能器，使得流体的流动方向与超声波的传播方向重合，不仅不存在无效声程，使得流体的流速可以全速参与流速的计算过程，从而可以显著提高计量精度，而且本超声波流量计采用直射方式相较于反射方式信号衰减小的多，可以有效改善微小流量的计量性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1中提供的一种超声波流量计中，计量管段的结构示意图。图2为图1的左视图。图3为图1的纵截面剖视图。图4为下游过渡段与过渡连接段连接处的局部示意图。图5为本专利技术实施例1中提供的一种超声波流量计的结构示意图，其中，带单箭头的虚线代表燃气的流动方向，带双箭头的虚线代表超声波信号的传播方向。图中标记说明计量管段100、上游过渡段101、直管段102、下游过渡段103、上游换能器104、下游换能器105、流道106、法兰盘107、通孔108、台阶槽109、支撑筋201、连接孔202、过渡连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波流量计，包括控制模块、计量管段、用于发射和接收超声波的上游换能器和下游换能器，所述上游换能器和下游换能器分别与所述控制模块相连，且所述计量管段内设置有供燃气流通的流道；其特征在于，所述上游换能器和下游换能器分别沿所述计量管段的长度方向设置于计量管段的内部，上游换能器与下游换能器相互对射，且超声波信号的传播方向与计量管段内燃气的流动方向重合，控制模块根据上游换能器与下游换能器之间的超声波的传播时间来计算燃气的流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计，包括控制模块、计量管段、用于发射和接收超声波的上游换能器和下游换能器，所述上游换能器和下游换能器分别与所述控制模块相连，且所述计量管段内设置有供燃气流通的流道；其特征在于，所述上游换能器和下游换能器分别沿所述计量管段的长度方向设置于计量管段的内部，上游换能器与下游换能器相互对射，且超声波信号的传播方向与计量管段内燃气的流动方向重合，控制模块根据上游换能器与下游换能器之间的超声波的传播时间来计算燃气的流量。


2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述上游换能器和下游换能器分别设置于计量管段的中心位置处。


3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，在设置所述上游换能器和/或下游换能器的位置处，所述计量管段的流道的横截面直径存在渐变。


4.根据权利要求3所述的超声波流量计，其特征在于，所述计量管段包括直管段和设置于直管段两端的上游过渡段和下游过渡段，所述上游换能器和下游换能器分别设置于所述上游过渡段和下游过渡段内，且沿上游过渡段到下游过渡段的方向，所述上游过渡段内流道的横截面面积逐渐减小，所述下游过渡段内流道的横截面面积逐渐增大，所述直管段内流道的横截面面积不变。


5.根据权利要求4所述的超声波流量计，其特征在于，所述上游过渡段和下游过渡段内的流道为半球形结构、半椭圆球...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟明，贾忠友，刘义，刘勋，李中华，
申请(专利权)人：成都千嘉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51