超声波流量计传感器组件及其系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种超声波流量计传感器组件及其系统。示例性实施例中的至少一些实施例是包括如下部件的系统：筒管零件，其限定外表面、中央通道和从该外表面延伸到该中央通道的传感器端口；以及传感器组件，其耦合到该传感器端口。该传感器组件包括：过渡元件，其耦合到该筒管零件，该过渡元件具有布置在传感器端口内的第一端和位于该外表面外部的第二端；具有压电元件的压电模块，该压电模块直接耦合到过渡元件的第一端并且该压电模块布置在该外表面内；变换器模块，其中布置有变换器，该变换器模块直接耦合到过渡元件的第二端并且该变换器模块布置在该外表面外部；以及电导体，其布置在通过该过渡元件的通道内，该电导体将变换器耦合到压电元件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

超声波流量计传感器组件及其系统
技术介绍
在将碳氢化合物从地下提取出来后，流体流(例如，原油、天然气)经由管线从ー个地方传输到另ー个地方。期望精确地获知在管线中流动的流体的量，并且当流体转手或“密闭输送”时要求特定的精度。超声波流量计可用于测量在管线中流动的流体的量，并且超声波流量计具有足以在密闭输送中使用的精度。在大容积天然气管线中，在一天中，气体在密闭输送点处的“转手”价值可总计达一百万美元或更多。为此，制造商尝试制造如下超声波仪表，该超声波仪表不仅非常精确，而且就故障之间的平均时间较长而言也是可靠的。因而，増加超声波仪表的可靠性和/或減少超声波仪表发生故障之后的检修和修理时间的任何进步将在市场中提供竞争优势。
技术实现思路
本技术的目的之ー是提供一种超声波流量计传感器组件及其系统，以增加超声波仪表的可靠性和/或減少超声波仪表发生故障之后的检修和修理时间。本技术涉及ー种系统，所述系统包括卷筒零件，所述卷筒零件限定外表面、中央通道和传感器端ロ，所述传感器端ロ从所述外表面延伸到所述中央通道；传感器组件，所述传感器组件耦合到所述传感器端ロ。所述传感器组件包括过渡元件，所述过渡元件耦合到所述卷筒零件，所述过渡元件具有布置在所述传感器端ロ内的第一端和位于所述外表面外部的第二端；压电模块，所述压电模块具有压电元件，所述压电模块直接耦合到所述过渡元件的所述第一端并且所述压电模块布置在所述外表面内；变换器模块，在所述变换器模块中布置有变换器，所述变换器模块直接耦合到所述过渡元件的所述第二端并且所述变换器模块布置在所述外表面外部；以及电导体，所述电导体布置在通过所述过渡元件的通道内，所述电导体将所述变换器耦合到所述压电元件。本技术另外涉及ー种传感器组件，所述传感器组件包括耦合构件、压电模块、变换器模块和电导体。所述耦合构件包括第一端，所述第一端具有第一埋头孔 ，第二端，所述第二端与所述第一端相对，所述第二端具有第二埋头孔；第一电针，所述第一电针布置在所述第一埋头孔内；第二电针，所述第二电针布置在所述第二埋头孔内，所述第二电针电耦合到所述第一电针；以及凸缘部，所述凸缘部布置在所述第一端与所述第二端之间，所述凸缘部构造为将所述传感器组件耦合到超声波仪表的筒管零件的外表面，所述凸缘部限定垂直于所述耦合构件的中心轴线的平面。所述压电模块具有压电元件，所述压电模块至少部分地布置在所述第一埋头孔内，并且所述压电模块整个位于所述平面的第一侧上。在所述变换器模块中布置有变换器，所述变换器模块至少部分地布置在所述第二埋头孔内，并且所述变换器模块整个位于所述平面的与所述第一侧相对的第二侧上。所述电导体布置在通过所述耦合构件的通道内，所述电导体将所述变换器耦合到所述压电元件。本技术还涉及一种系统，所述系统包括用于容纳流动的受测流体的装置；传感器组件。所述传感器组件包括用于耦合的装置，将所述传感器组件耦合到所述用于容纳的装置；用于产生声能的装置，所述用于产生的装置耦合到所述用于耦合的装置；用于封装用于阻抗匹配的装置的装置，所述用于封装的装置直接耦合到所述用于耦合的装置，并且所述用于阻抗匹配的装置电耦合到所述用于产生的装置；所述用于耦合的装置设计并构造为使得所述用于封装的装置位于所述用于容纳的装置的外表面外部。本技术的超声波流量计传感器组件及其系统能够导致由阻抗匹配变换器导致的传感器组件的故障之间的平均时间增加了 ；減少检修由阻抗匹配变换器故障导致的传感器组件的故障所需的时间量；并且減少修理由阻抗匹配变换器的故障导致的传感器故障所需的时间量。附图说明现在将參照附图对示例性实施例进行详细描述，在附图中图I示出了根据本技术的实施例的超声波仪表；图2示出了根据本技术的实施例的超声波流量计的横截面俯视图，其中图2大致沿图I的线2-2截取；图3示出了根据本技术的实施例的端部正视图；图4示出了根据本技术的实施例的局部俯视图；图5示出了根据本技术的实施例的筒管零件的透视图；图6示出了根据本技术的实施例的传感器组件的横截面正视图；图7示出了根据本技术的实施例的压电模块的横截面正视图；图8示出了根据本技术的实施例的耦合构件的横截面正视图；图9示出了根据本技术的实施例的传感器保持构件和传感器模块的分解横截面正视图；图10示出了根据本技术的实施例的传感器组件以及敷设电缆的分解视图；图11示出了根据本技术的实施例的传感器端口中的传感器组件的横截面俯视图；以及图12示出了根据本技术的实施例的方法。符号和术语遍及下文的描述和权利要求使用特定术语来指示具体的系统部件。如本领域中的技术人员将认识的，超声波仪表制造公司可用不同的名称来指示某部件。此文献无意对名称不同而非功能不同的部件进行区分。在下文的讨论中以及在权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，因而应理解为意指“包括，但不限于...”。此外，术语“耦合”或“连接”意欲指示间接或直接的连接。因而，如果第一装置耦合到第二装置，则该连接可通过直接连接或者通过经由其它装置和连接件的间接连接。具体实施方式下文的讨论涉及本技术的多个实施例。尽管这些实施例中的ー个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释为或以其它方式用作限制包括权利要求在内的本公开的范围。此外，本领域中的技术人员将理解的是下文的描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意味着此实施例是示例性的，而无意暗示包括权利要求在内的本公开的保护范围受限于此实施例。图I示出了根据至少一些实施例的超声波仪表100。具体地，该超声波仪表包括限定中央通道104的仪表本体或筒管零件102。筒管零件102设计并构造为耦合到承载流体的管线，使得在该管线中流动的流体同样行进通过中央通道104。当流体行进通过中央通道104时，超声波仪表100測量流量(因此，流体可称为受测流体)。图I中的示例性筒管零件102构造为通过法兰106耦合到管线(未示出)；然而，用以将筒管零件102耦合到管线的任何合适的系统都可等效地使用(例如，焊接连接)。为了测量仪表内的流体流量，超声波仪表100使用多个传感器组件。在图I的视图中，五个这样的传感器组件108、110、112、116和120处在全视图或部分视图中。传感器组件是成对的(例如，传感器组件108和110)，如将在下文更多地讨论的。此外，每个传感器组件电耦合到示例性地容纳在外壳124中的电子控制器件。更具体地，每个传感器组件通过各自的电缆126耦合到外壳124中的电子控制器件。图2示出了大致沿图I的线2-2截取的超声波流量计100的横截面俯视图。筒管零件102具有预定尺寸并且限定了中央通道104，受测流体流过该中央通道104。一对示例性的传感器组件112和114沿筒管零件102的长度定位。传感器112和114是声收发器，并且更具体地是超声波收发器，意指它们既产生又接收具有大约20千赫兹以上的频率的声信号。声信号可由姆个传感器中的压电兀件产生和接收。为了产生超声波信号，通过正弦信号对压电元件进行电激励，并且压电元件通过振动来响应。压电元件的振动产生声信号，该声信号行进通过受测流体至该对对应的传感器组件。类似地，在受到声信号冲击吋，接收压电元件振动并且产生正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.06.29 US 12/825,7691.一种系统，所述系统包括 筒管零件，所述筒管零件限定外表面、中央通道和传感器端ロ，所述传感器端ロ从所述外表面延伸到所述中央通道；以及 传感器组件，所述传感器组件耦合到所述传感器端ロ ； 其特征是，所述传感器组件包括 过渡元件，所述过渡元件耦合到所述筒管零件，所述过渡元件具有布置在所述传感器端口内的第一端和位于所述外表面外部的第二端； 压电模块，所述压电模块具有压电元件，所述压电模块直接耦合到所述过渡元件的所述第一端并且所述压电模块布置在所述外表面内； 变换器模块，在所述变换器模块中布置有变换器，所述变换器模块直接耦合到所述过渡元件的所述第二端并且所述变换器模块布置在所述外表面外部；以及 电导体，所述电导体布置在通过所述过渡元件的通道内，所述电导体将所述变换器耦合到所述压电元件。2.根据权利要求I所述的系统，其特征是，所述系统进ー步包括 安装元件，所述安装元件直接耦合到所述筒管零件，所述安装元件包括 近端，所述近端布置在所述传感器端ロ内； 远端，所述远端位于所述外表面外部； 通孔，所述通孔从所述远端延伸到所述近端；以及 外表面，所述外表面被密封到所述筒管零件； 其中所述过渡元件至少部分地布置在所述安装元件的所述通孔内，并且所述过渡元件被密封到所述通孔的内径。3.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述变换器模块构造为在所述安装元件被密封到所述筒管零件的同时，并且在所述过渡元件被密封到所述安装元件的同时，所述变换器模块能够从所述过渡元件移除。4.根据权利要求I所述的系统，其特征是，所述传感器组件在所述中央通道与环境压カ之间形成压カ壁垒，并且所述变换器模块构造为能够在不便所述中央通道通过所述传感器端ロ暴露于环境压カ的情况下移除。5.根据权利要求I所述的系统，其特征是，所述传感器组件进一歩包括限定内部容积的保持构件，所述保持构件套入在所述变换器模块之上，使得所述变换器模块位于所述内部容积内。6.根据权利要求I所述的系统，其特征是，所述系统进ー步包括 其中所述压电模块限定中心轴线； 其中所述变换器模块限定中心轴线；并且 其中所述压电模块和所述变换器模块是同轴的。7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述系统进ー步包括 其中所述传感器端ロ限定中心轴线；并且 其中所述压电模块和所述传感器端ロ是同轴的。8.—种传感器组件，其特征是，所述传感器组件包括 耦合构件，所述耦合构件包括第一端，所述第一端具有第一埋头孔； 第二端，所述第二端与所述第一端相対，所述第二端具有第二埋头孔； 第一电针，所述第一电针布置在所述第一埋头孔内； 第二电针，所述第二电针布置在所述第二埋头孔内，所述第二电针电耦合到所述第一电针；以及 凸缘部，所述凸缘部布置在所述第一端与所述第二端之间，所述凸缘部构造为将所述传感器组件耦合到超声波仪表的筒管零件的外表面，所述凸缘部...

【专利技术属性】
技术研发人员：小亨利·C·斯特劳布，蓝迪普·格里维尔，
申请(专利权)人：丹尼尔度量和控制公司，
类型：实用新型
国别省市：