一种全塑结构对射式超声波水表制造技术

本实用新型专利技术隶属于流量计量设备的技术领域，具体涉及一种全塑结构对射式超声波水表，旨在解决现有技术无法同时满足小口径超声波流量计的五项原则

【技术实现步骤摘要】
一种全塑结构对射式超声波水表


[0001]本技术隶属流量计量设备的
，具体涉及一种全塑结构对射式超声波水表
。

技术介绍

[0002]在步入物联网大数据及人工智能与工业自控时代，对于工业及民生水
、
热
、
燃气供给计量领域，由全电子模式流量计逐步取代机械式或机电组合模式流量计，已成不可逆转的大趋势
。
[0003]按照实际应用所需，流体计量行业或场合期待口径规格兼容性好
、
低压损
、
大量程比
、
高精度
、
高可靠性
、
无磨损器件
、
耐久性及经济性好的标准流量计量器具
。
目前，在世界范围内全电子流量计量应用最广的为电磁流量计以及后起之秀超声波流量计
。
[0004]超声波流量计是伴随其时差计时芯片
(2012
～
2017
，国际上
AMS、D
‑
FLOW、TI
等公司先后推出了较先进的时差计时芯片，目前，其分辨率都已达到5～
10ps
，完全满足了流体的计量应用需求
)
的技术突破而崛起的
。
对比电磁流量计，超声波流量计是通过时差数字信号进行采样的
(
电磁流量计则是通过模拟信号采样
)。
以超声波水表为例，它具有突出的技术优势：更小的始动流量
(
如可测量流速
0.8
～
1mm/s
的液体
)、
更宽的量程比
、
能以声波主动测量过程时差，换算成流体流速及温度并同步对所计量的体积变化进行补偿
(
对此，电磁流量计则需要安装温度计
)、
大口径多声道的测量具有更高精度及安全性
(
而电磁流量计只有一对线圈和相应电极，有故障即报废
)、
可测量各种低粘度液体
(
而电磁流量计不能测量低电导率液体，如纯净水
)
，另外，对于燃气等气体亦可测量
/
计量
(
电磁流量计则不能测量气体流量
)。
[0005]超声波流量计的技术改进与升级在迅速推进，形成了其技术发展所遵循的原则
。
通常，流量计的主要性能指标为计量精度和量程比，计量精度为流量计的流量计量值与流量实际值之比，提高流体流动稳定性和批量生产一致性是决定精度的重要条件；量程比为在流量计计量精度的保证之下，常用流量与最小流量之比，体现了可精确计量的范围，增大超声波换能器间的有效距离是提高量程比的必要条件
。
显然，计量精度越高
、
量程比越大，则流量计的计量性能就越好
。
[0006]超声波流量计由四大部分构成，除了时差积算电路，还有换能器
、
换能器安装方式及流道整流结构等，前者时差积算电路性能决定着可测流量的最小量值或分辨率，而后者整体架构决定着超声波流量计的综合性能和品质，例如可决定被测流体的稳定性
、
信号强度
、
量程比及其生产成本等
。
以超声波水表为例，特别是按照新国标
R1000
量程比标准的约束，超声波流量计最优化的解决方案应遵循以下原则：
[0007](
一
)
声程最大化原则：为使超声波流量计具有大的量程比，应使得超声波换能器之间距离，即声程采取最大化模式
。
对流量计而言，大量程比为工业应用和贸易结算极其重要的技术指标，要使得超声波流量计具有大量程比，就应将超声波流量计的两个换能器间距连线在管道内与水流方向的投影距离最大化，这样，可获得较大的量程比及较小的始动
流量
。
[0008]对此，通过理论分析，可推导出超声波流量计两个换能器间的声程与量程比之间的关系
:
[0009]在水计量领域，量程比
R
定义为
R
＝
Q3/Q1，其中，
Q3为对应某管径下的常用流量，它是一个给定值；
Q1为满足一定计量精度要求的最小流量
(
比如二级流量计的计量精度为
±5％
)。
[0010]以下本文经深入分析与推导，得出了一个重要的结论：对通过流量计管路内的流体而言，所计量的始动流量
(
即流量计可感知计量的最小流量
)Q
q
越低
(
对应其流速
V
q
就越低，而
V
q
与超声波流量计的时差芯片分辨率及流量计的管路结构有关
)
，与此对应，
Q1也成比例地对应变低
(
即对应的最小流速
V1就变低
)。
通常，在实际应用中，其经验值是
Q1＝
(5
～
10)Q
q
(Q1随超声波流量计电路及换能器产生总体零漂及流量计管路水阻设计不同而不同
)。
由此，可以导出在某个口径下
(
流过流量计管路的
Q3与
Q1所用的时间间隔相等
)
，量程比
R
与两换能器间距
L
之间的关系为：
[0011][0012]上式中，
Q3为某口径流量计的常用流量，
V3为与
Q3相对应的流量计管路内流体的流速，
Q1为满足一定计量精度要求的最小流量，
V1为与
Q1相对应的流量计管路内流体的流速，对某口径流量计而言，
Q3和
V3为常量
(
选定值
)
，
π
为圆周率，
r
为流量计管路的内半径，
t
为计量用时，
L
为超声波流量计管路内两换能器对射面之间的间距，
α
为两换能器之间连线在流量计管路水流方向的夹角
(
α
为锐角，当
α
＝0时，两换能器连线与水流方向一致，
cos(
α
)
＝
1),k
为与流量计的计量时差
、
声速有关的已知量，
β
为与流量计的计量时差
、
声速有关的已知量，令
β
＝
V3/10k,
为常数，而
V1通过超声波流量计时差公式计算
V
q
得出，即因而，在具体计算时，
V1按照
V1＝
10V
q
代入
。
由上面
R<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全塑结构对射式超声波水表，其特征是
:
包括整体套管
(11)、
电路盒
(13)、
支架
(22)、
嵌件三
(24)、
走线管二
(221)、
换能器
(33)、
信号线
(333)、
外壳上
(41)、
挡圈
(412)、
外壳下
(42)
；所述的换能器
(33)
安装在支架
(22)
上对应的孔三
(230)
中，且换能器与支架间为紧配合；所述的支架
(22)
与整体套管
(11)
相嵌接；所述的走线管二
(221)
与走线管一
(12)
相套接；所述的嵌件三
(24)
与支架上的孔一
(223)
嵌入紧配；另外，所述的外壳上
(41)
套在电路盒
(13)
的外侧，与电路盒间以密封圈一
(43)
密封
、
以凸沿三
(413)
卡住外壳上
(41)
的底面
(131)
拉紧固定；所述的外壳下
(42)
通过凸柱三
(422)
上的凸柱头
(4221)
与整体套管
(11)
上的加强筋
(113)
紧配连接；所述换能器的信号线
(333)
穿过走线管二
(221)、
走线管一
(12)
，从开口
(121)
伸出并与电路板
(52)
电性连接
。2.
根据权利要求1所述一种全塑结构对射式超声波水表，其特征是
:
所述的换能器
(33)
安装在支架
(22)
上对应的孔三
(230)
中，且换能器与支架间为紧配合；进一步，即凸柱四
(331)...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：觉隆传感技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：