本申请公开了一种非满管流量测量装置及其实现方法，包括光发射源、点阵光信号接收区、流速测量机构和空气检测机构，空气检测机构包括顶部超声波传感器和底部超声波传感器，其中点阵光信号接收区由接收器组成。所述实现方法包括管段是否满管判断步骤、计算得出流量的信息步骤和根据液位高低计算出相应的流量步骤。具有以下优点：采用的技术为超声波测量技术和光源定位检测技术，光源定位检测技术是根据固定光源通过水面的折射及接收光强度的接收器来检测液位，并进一步的计算出流量的流通面积来计算流量的。来计算流量的。来计算流量的。
【技术实现步骤摘要】
一种非满管流量测量装置及其实现方法
[0001]本专利技术属于测量
，尤其涉及液体流量测量的非满管流量测量装置。
技术介绍
[0002]在计量技术中，一般流过流量计的液体是要求满管的，流量计是计量仪器设备的重要组成部分，流量计在各领域中得到了广泛的应用，并推动和支持国民经济的不断发展。但是很多流量计单从外观看不出内部液体是否充满管段，可能导致流量测量的准确度下降，尤其是在非满管流量流过时，流体在管道中占的比例，直接影响计量的准确性。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种非满管流量测量装置，弥补了现有流量计非满管测量流量的不足，采用的技术为超声波测量技术和光源定位检测技术，光源定位检测技术是根据固定光源通过水面的折射及接收光强度的接收器来检测液位，并进一步的计算出流量的流通面积来计算流量的。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种非满管流量测量装置，包括光发射源、点阵光信号接收区、流速测量机构和空气检测机构，空气检测机构包括顶部超声波传感器和底部超声波传感器，其中点阵光信号接收区由接收器组成，流速测量机构是在管道不同水平面分布的多组超声波传感器进行流速测量；当在低水位的时候，光发射源经过水平面将光通过入射角折射到低水位线以上按照折射角进行发射，发射到点阵光信号接收区，点阵光信号接收区接收到的光照强度转换成电信号值，根据电信号的大小可以确定折射角度并通过几何计算，针对不同的管段内径推导出液面高度。
[0005]进一步的，所述光发射源嵌入在管段的左下侧，光发射源的内侧接触到管段内部的液体，经过管段内部的水位线的高低将光线进行折射。
[0006]进一步的，所述光发射源随着水位线的高度上升，折射点会逐渐右移，折射之后的光线定位于管段的右上角点阵光信号接收区。
[0007]进一步的，所述光发射源的光在固定液体中有固定的入射角和折射角，当光发射源发出光线时，经过水位线折射，折射后的光线按照不同的角度发射到管段右上角点阵光信号接收区。
[0008]进一步的，所述点阵光信号接收区在管段右上角的一小部分区域内，按照矩阵的形式均匀排列若干个光敏电阻颗粒，以接收光发射源折射之后的光照强度。
[0009]进一步的，所述点阵光信号接收区由若干个回路组成，回路数量≥20，每个回路都有5个及以上光敏电阻颗粒并联，接收不同角度的折射光线。
[0010]进一步的，所述顶部超声波传感器和底部超声波传感器分别嵌入在超声波流量计管段装置的最上边与最下边。
[0011]一种非满管流量测量装置的实现方法，实现方法包括管段是否满管判断步骤：当管道内部的液体非满管时，底部超声波传感器发射的超声信号通过空气时严重衰减，顶部超声波传感器根据接收的信号判断是否有空气进入管段，顶部超声波传感器检测不到信号判定此时非满管。
[0012]进一步的，所述实现方法还包括计算得出流量的信息步骤：光发射源发射光线，光线在液体内部经过水平面发射到空气中，根据光的传播，经过不同介质时会发生折射现象，入射角与折射角的位置根据介质的液面高度而发生变化，当管段内部的水平面变化时，入射点随之变化，入射角与折射角在管段内相同的介质内角度是不变的，从而折射点会根据入射点的不同而折射到点阵光信号接收区不同的位置，接收到光信号的点后，其中光敏电阻的阻值是随着光照强度的增加而减小，对光信号的电压值进行分析计算，进而得到该高水位线时流量的信息。
[0013]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：在管段内非满管的情况下，不至于按照满管的情况继续跑流量，增加了流量计的可靠性，接收器可实时监测非满管的液位，通过超声波流量测量和液位高度，可以进一步计算出非满管情况下的液体流量，为流量测量提供数据支撑。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0015]图1为低水位线时管段内部工作示意图；图2为低水位线时管段内部工作示意图；图3为光信号接收器线路图；图4为水位变化时折射点变化演示图；图5为流速测量机构中超声波流速检测组分层布置示意图；图6为每组两个超声波传感器中45
°
对射示意图；图1和图2中：1、光发射源；2、入射角；3、折射角；4、点阵光信号接收区；5、水位线；6、管段；7、顶部超声波传感器；8、底部超声波传感器；图3中，R为光敏电阻颗粒，V1+,V2+，V3+，
……
，VX+为电信号正极，V1
‑
,V2
‑
，V3
‑
，
……
，VX
‑
为电信号测试点；图4中，L1和L2为水位高度，J1和J2是入射点A在L1和L2不同水位时经过折射后到达管壁的接收点。
具体实施方式
[0016]实施例1，如图1和图2所示，一种非满管流量测量装置，包括光发射源1、点阵光信号接收区4和空气检测机构，空气检测机构包括顶部超声波传感器7和底部超声波传感器8，其中点阵光信号接收区由接收器组成。当在低水位的时候，光发射源1经过水平面将光通过入射角2折射到低水位线以上按照折射角3进行发射，发射到点阵光信号接收区4，接收到光信号的点后，对V1
‑
,V2
‑
，V3
‑
，
……
，VX
‑
电信号的测量值进行分析计算，得到相关的液位信
息，其中光敏电阻颗粒的阻值是随着光照强度的增加而减小，进而得到该低水位线时液面高度的信息。
[0017]所述光发射源1嵌入在管段6的左下侧，光发射源1的内侧接触到管段6内部的液体，经过管段6内部的水位线5的高低将光线进行折射；当液面位置不同时，折射点的位置不同。
[0018]如4图所示，当水的高度为L1时，入射点A经过折射后到达管壁J1位，此时通过接收器可以定位到此位置，可计算得出高度L1。当水位高度为L2时，可通过接收器定位到此位置，可计算出来高度为L2，其中L2和L1 的落差h，通过折射定律可知，从介质接触面到接收点J1的折射线与J2的折射光线是平行的。
[0019]所述光发射源1随着水位线5的高度上升，折射点会逐渐右移，折射之后的光线基本定位于管段6的右上角点阵光信号接收区4。
[0020]所述光发射源1的光在固定液体中有固定的入射角2和折射角3，当光发射源1发出光线时，经过水位线5折射，折射后的光线按照不同的角度发射到管段6右上角点阵光信号接收区4。
[0021]入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面,入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角,以θ1和θ2表示。
[0022]折射定律表述为:
①
折射光线在入射面内。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非满管流量测量装置，其特征在于：包括光发射源（1）、点阵光信号接收区（4）、流速测量机构和空气检测机构，空气检测机构包括顶部超声波传感器（7）和底部超声波传感器（8），点阵光信号接收区（4）由接收器组成，流速测量机构是在管道不同水平面分布的多组超声波传感器进行流速测量；所述光发射源（1）嵌入在管段的左下侧，光发射源（1）的内侧接触到管段内部的液体，经过管段内部的水位线（5）的高低将光线进行折射；所述光发射源（1）随着水位线（5）的高度上升，折射点会逐渐右移，折射之后的光线定位于管段的右上角点阵光信号接收区（4）；所述光发射源（1）的光在固定液体中有固定的入射角（2）和折射角（3），当光发射源（1）发出光线时，经过水位线（5）折射，折射后的光线按照不同的角度发射到管段右上角点阵光信号接收区（4）；当在低水位的时候，光发射源（1）经过水平面将光通过入射角（2）折射到低水位线以上按照折射角（3）进行发射，发射到点阵光信号接收区（4），点阵光信号接收区（4）接收到的光照强度转换成电信号值，根据电信号的大小可以确定折射角度并通过几何计算，针对不同的管段内径推导出液面高度。2.如权利要求1所述的一种非满管流量测量装置，其特征在于：所述点阵光信号接收区（4）在管段右上角的一小部分区域内，按照矩阵的形式均匀排列若干个光敏电阻颗粒，以接收光发射源折射之后的光照强度。3.如权利要求2所述的一种非满管流量测量装置，其特征在于：所述点阵光信号接收区（4）由若干个回路组成，回路数量≥20，每个回路都有5个及以上光敏电阻颗粒并联，接收不同角度的折射光线。4.如权利要求2所述的一种非满管流量测...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贵周，尹玉国，薛亭亭，田洪飞，许文凯，姜棋，
申请(专利权)人：山东思达特测控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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