一种非接触式超声流量测量装置制造方法及图纸

本申请提供一种非接触式超声流量测量装置

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式超声流量测量装置


[0001]本专利技术涉及一种非接触式超声流量测量装置
。

技术介绍

[0002]超声流量传感器广泛应用于工业流量测量，针对医疗行业中的仪器设备同样有流量测量的需求，如
ECMO、
血液透析
、CP
旁路和
CAVH
手术，对患者外部进行体外血流测量
。
用于这一目的的测量通常需要非接触式，且管道多为小管径软管
。
[0003]目前工业上的非接触式超声流量传感器通常利用紧固带将超声换能器准确定位在硬质管道外壁，该方法普遍适用于管内径大于
20mm
的情况
。
而针对上述目的的软管材质，特别是小管径管道
(
内径小于
20mm)
，紧固带的松紧程度会导致管道变形量难以确定，进而无法保证超声换能器的安装精度
。
[0004]因此，需要一种非接触式超声流量测量装置，特别是在小管径的软管下，能使换能器的相对位置不受管道变形量影响
。
进一步的可根据换能器间的相对位置来构造出
Z
法
、X
法及
V
法等不同模式进行管道中流量的测量
。
还需要一种可以使这样的基于时间测量的流量传感器具有低声衰减和高信噪比的非接触式超声流量测量装置
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术针对小管径软管管道提供了一种非接触式超声流量测量装置，能够准确定位超声换能器，提高了超声换能器的安装精度，与此同时提升超声接收信号强度
。
本专利技术的技术方案如下：
[0006]根据本专利技术的非接触式超声流量测量装置是一种非接触式超声流量测量装置，其超声换能器非接触式的测量管道中流体的流量，所述非接触式超声流量测量装置包括：第一超声换能器元件，其用于发射或者接受超声波信号；声楔材料，其被构造为传播从所述第一超声波元件发射出的超声波信号并且包括相对于超声波的传播方向倾斜；耦合介质，其被用于保证声波能够良好的渗透到各层介质；第二超声换能器元件，其用于接受或者发射超声波信号；固定构件，其被构造为使所述管与所述声楔材料紧密接触；
[0007]在非接触式超声流量测量装置中，耦合介质包括与第一超声换能器元件接触，并使从第一超声换能器元件的第一发射面发射的超声波经由耦合介质，传播到声楔材料，并且耦合介质包括与管道接触，并使经由声楔材料的超声波经由管道接触，并传播至声楔材料
。
其中耦合介质与声楔材料
、
管道材料三者声阻抗相差在5％以内
。
[0008]在非接触式超声流量测量装置中，通过固定构件使顶部声楔结构和底部声楔结构充分挤压，进而使管道与耦合介质和声楔材料充分接触
。
在该状态下，从第一超声换能器元件发出的超声波经由声楔材料以及耦合介质并经过管道通过管道中所流流体
。
通过耦合介质使经过流体的超声波经由声楔材料再被发送到第二超声换能器元件
。
此外，可从第二超声换能器元件发出的超声波经由声楔材料以及耦合介质并经过管道通过管道中所流流体
。
通过耦合介质使经过流体的超声波经由声楔材料再被发送到第一超声换能器元件
。
[0009]其中固定构件是锁扣结构，其被构造为使得顶部声楔结构与底部声楔结构充分挤压，进而使所述声楔材料与所述管充分接触
。
其中锁扣构件为不锈钢材质
。
[0010]在非接触式超声流量测量装置中，声楔材料主要包括顶部声楔结构和底部声楔结构两部分，通过固定构件将顶部声楔结构和底部声楔结构相固定进而使管道与耦合介质和声楔材料充分接触
。
并且顶部
、
底部的声楔结构便于非接触式管道流量测量的安装
。
[0011]在底部声楔结构上有四个换能器定位孔，第一超声换能器元件以及第二超声换能器元件通过耦合介质并安装于定位孔中，使换能器间的相对位置确定，避免了软管下使用紧固带从而导致管道变形量难以确定，无法保证超声换能器安装精度的问题
。
底部声楔结构上的四个定位孔成对角分布，两相对定位孔与管道成一定的角度
。
通过将超声换能器元件分别放置在不同的定位孔可构造出
Z
法
、X
法及
V
法等不同模式进行测量
。
此外，底部声楔结构被构造为方形凹槽，使得软管管道被充分挤压，挤压前后管道横截面比值范围为
1:1.3
～
1:2
，进而使管道与耦合介质和声楔材料充分接触，从而减少声衰减，提高接收信号的信噪比
。
并且声楔材料与耦合介质
、
管道材料三者声阻抗相差在5％以内
。
[0012]基于从第一超声换能器元件发射超声波传输到第二超声换能器元件所用的传输时间以及从第二超声换能器元件发射超声波传输到第一超声换能器元件所用的传输时间的时间差来计算在管中流动的流体的流量
。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0014]解决了在小管径软管下，使用紧固带从而导致管道变形量难以确定，无法保证超声换能器安装精度的问题
。
同时进一步的可根据换能器间的相对位置来构造出
Z
法
、X
法及
V
法等不同模式进行管道中流量的测量
。
同时通过声楔材料的结构设计，使测量装置具有较低的声衰减，从而提高超声波接收信号的信噪比
。
附图说明
[0015]图1‑
a
是根据本专利技术实施例提供的
X
法安装的流量传感器的立体示意图
。
[0016]图1‑
b
是根据本专利技术实施例提供的
X
法安装的俯视图
。
[0017]图2是根据本专利技术实施例提供的
X
法安装的侧视图
。
[0018]图3‑
a
是根据本专利技术实施例提供的
V
法安装的流量传感器的立体示意图
。
[0019]图3‑
b
是根据本专利技术实施例提供的
V
法安装的俯视图
。
[0020]图4是根据本专利技术实施例提供的
Z
法安装的流量传感器的立体示意图
。
[0021]图5‑
a
是管道未进行挤压的接收信号图
。
[0022]图5‑
b
是管道挤压后的接收信号图
。
[0023]附图标记：1‑
第一超声换能器元件；2‑
声楔材料；3‑
耦合介质；4‑
第二超声换能器元件；5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非接触式超声流量测量装置，其测量在管中流动的流体的流量，所述非接触式超声流量测量装置包括：第一超声换能器元件，其用于发射或者接受超声波信号；声楔材料，其被构造为传播从所述第一超声波元件发射出的超声波信号并且包括相对于超声波的传播方向倾斜；耦合介质，其被用于保证声波能够良好的渗透到各层介质；第二超声换能器元件，其用于接受或者发射超声波信号；固定构件，其被构造为使所述管与所述声楔材料紧密接触
。2.
根据权利要求1所述的耦合介质，其特征在于，所述耦合介质包括与上述第一超声换能器元件接触并为使从所述第一超声换能器元件的所述第一发射面发射的超声波经由所述耦合介质传播到上述声楔材料，并且，所述耦合介质包括与所述管接触并为使经由所述声楔材料的超声波经由所述管接触并传播至声楔材料
。3.
根据权利要求1所述的耦合介质，其特征在于，所述耦合介质与所述声楔材料
、
所述管材料三者声阻抗相差在5％以内
。4.
根据权利要求1所述的管，其特征在于，所述管材料与所述耦合介质
、
所述声楔材料三者声阻抗相差在5％以内
。5.
根据权利要求1所述的声楔材料，其特征在于，所述声楔材料与所述耦合介质
、
所述管材料三者声阻抗相差在5％以内
。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丹丹，樊毫军，徐英，陈学永，郑梓萌，王茂森，武满满，
申请(专利权)人：天津大学温州安全应急研究院，
类型：发明
国别省市：