專利名稱：一種利用超聲波進行流量測定的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測速裝置，更具體地說，涉及一種利用超聲波進行流量測定的裝置。
背景技術(shù)：
利用超聲波進行測量的主要工作方法采用了“差速法”來測量流量，具體原理是超聲波與水(或者其他流體)一起流動一個時間，而與正常速度相比，就會產(chǎn)生一個時間差來算水流的流速、再用流速乘以管徑，就得到流量，所以叫差速法。這種方法要求嚴格的時序控制，一般超聲波在水中的傳播速度為1500m/s,時序控制電路要以單片機的周期來計算，
一般為10-12秒，毫秒級達不到，在測試裝置上安裝左右兩個TRl和TR2為兩個超聲波換能器，既能發(fā)射又能接受超聲波、TRl發(fā)射脈沖超聲波，經(jīng)流體和反射片和管壁反射后，被TR2接收。一定時間間隔后，由切換開關(guān)切換TR2發(fā)射超聲波，TRl接受。目前超聲波熱表就在采用上述測量裝置和方法來測量流量，進而通過安裝在熱表上的處理系統(tǒng)得到相應(yīng)的熱量，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)稍有偏差和不穩(wěn)定就會帶來影響計量的問題。目前利用超聲波計量的熱表大都先在管道外部組合一套塑料支架，由塑料支架提供用于安裝均勻流速的增速管和超聲波反射片的安裝槽，待超聲波反射片通過安裝槽固定在支架上之后，將塑料支架放入管道內(nèi)通過塑料支架和金屬管道的固定孔進行連接和配合，這一結(jié)構(gòu)在使用中主要存在以下問題(I)目前超聲波熱表采用的超聲波反射片依靠塑料支架支撐固定、對于塑料支架形式復(fù)雜、材料長期受熱變形較大，怕震動，造成了熱表計量的不穩(wěn)定。(2)塑料支架依靠在金屬管道表體上的圓柱緊定釘定位，由于塑料支架孔與金屬管道上的緊定釘之間的定位配合較大，流體流動的脈動現(xiàn)象對塑料支架產(chǎn)生振動現(xiàn)象，導(dǎo)致了測量系統(tǒng)的不穩(wěn)定。(3)塑料支架內(nèi)部還安裝了用于均勻流速的增速管、增速管也采用用塑料材料、長時間運行產(chǎn)生結(jié)垢等問題、造成流體流經(jīng)增所管產(chǎn)生的阻力較大，從而影響流速的穩(wěn)定，造成了超聲測量流不準(zhǔn)確、從而影響測量。(4)如要進行部件更換，需要從金屬管道中取出塑料支架，再更換塑料支架上的增速管或者反射片等部件，給維修和保養(yǎng)帶來不便。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用超聲波進行流量測定的裝置，旨在解決塑料支架變形、塑料和金屬的定位配合較大、反射面的位置精度不高等原因造成的測量精度不穩(wěn)定，解決流體脈動時產(chǎn)生振動，降低增速管進出口的壓降、穩(wěn)定需要增速管內(nèi)的穩(wěn)定流體阻力損失，提高流體計量的可靠性。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種利用超聲波進行流量測定的裝置，包括超聲波反射段、增速管和超聲波換能器，其中所述超聲波換能器設(shè)置在增速管管壁的孔中，當(dāng)所述增速管與超聲波反射段進行斜截面接觸并定位后，所述超聲波換能器的中心與設(shè)置在超聲波反射段上的反射片中心相對應(yīng)；所述超聲波反射段與增速管采用斜截面接觸式整體配合結(jié)構(gòu)，具體來說，增速管的兩端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，超聲波反射段一端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，以使其能夠與增速管兩端的斜面相接觸和定位，可選擇整體的圓柱管然后按照傾斜角45°進行切割形成超聲波反射段和增速管；在所述超聲波反射段的斜面上設(shè)置有超聲波反射片，具體來說可采用焊接(點焊)或者沖壓方式設(shè)置在斜面上。所述增速管外壁的中央上設(shè)置有定位錐孔，用于通過螺釘或者螺栓與外部管道進
行固定；然后將兩側(cè)超聲波反射段與增速管兩側(cè)緊密接觸后，并通過固定裝置(如螺母)固定在外部管道中；為進一步實現(xiàn)較好地密封和測量，可選擇在增速管的外壁上設(shè)置凹槽，用于設(shè)置密封圈。所述增速管、超聲波反射段可選用不宜產(chǎn)生結(jié)垢的金屬材料，例如金屬銅、或者不銹鋼材料制作，為進一步防垢的產(chǎn)生，可進一步在換能器端面、超聲波反射片的反射面平面、增速管內(nèi)表面可采用涂料進行涂層，利用涂料的自清潔功能可提高涂料油漆的耐沾污性和自清潔性能防止表面的結(jié)垢、均勻流體在增速管內(nèi)流動，降低阻力，例如納米二氧化鈦涂料、鈦納米聚合物涂料、氟碳漆涂料等進行表面涂層處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(I)增速管和外部管道采用的定位為圓錐孔定位，這樣可以確保與兩端反射段結(jié)合采用圓柱斜截面與管段軸線稱45°夾角，確保管段軸線與該截面中心焦點與換能器中心相交，并垂直。(2)超聲波反射段，與增速管結(jié)合采用圓柱斜截面形式，兩個表面在安裝時接觸并定位，這種定位方式簡單有效，由于定位采用的面接觸，提高了定位的穩(wěn)定性，流體流的震動影響大大減弱。(3)增速管和超聲波反射段采用金屬材料，直接安裝在管道內(nèi)部進行流量測量、不需要塑料支撐架固定，同時采用圓錐形面的緊定釘進行定位和圓柱斜截面結(jié)合的結(jié)構(gòu)，消除了了其他類型圓柱體定位間隙造成、從而使測量系統(tǒng)穩(wěn)定，保證定位的位置精度。(4)利用在超聲波表管段內(nèi)采用納米涂料對換能器和反射片、以及增速管內(nèi)壁進行防護，起到了在這些表面上不容易結(jié)垢的作用，降低了在增速管段內(nèi)流體阻力，從而提高熱表流量的測量精度。(5)在進行更換時，僅僅需要更換相應(yīng)的部件，并保證超聲波反射段、增速管和超聲波換能器的安裝位置精確即可，不需要大面積更換，使得使用維修更加方便。

圖I本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中TRl和TR2為超聲波換能器、I為超聲波反射段、2為表體、3為增速管、4為緊定螺釘、5為密封圈、6為螺母。圖2本實用新型中超聲波反射段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本實用新型中超聲波反射段的立體示意圖。[0023]圖4本實用新型中增速管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5本實用新型中增速管的立體示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。如圖I一5所示，本實用新型的實施例為一種利用超聲波進行流量測定的裝置，包括超聲波反射段I、增速管3、超聲波換能器TRl和TR2，其中超聲波反射段I與增速管3采用斜截 面接觸式整體配合結(jié)構(gòu)，具體來說，增速管3的兩端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，超聲波反射段I 一端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，以使其能夠與增速管兩端的斜面相接觸和定位；在進行制備時可選擇整體的圓柱管然后按照傾斜角45°進行切割形成超聲波反射段I和增速管3 ;在超聲波反射段I的斜面上設(shè)置有超聲波反射片，可采用焊接(點焊)或者沖壓方式設(shè)置在斜面上。在進行安裝使用時，首先利用緊定螺釘將增速管3通過設(shè)置在外壁中央上的定位錐孔與表體(即外部管道)進行安裝固定，然后將左右兩個超聲波反射段通過傾斜角為45°的斜面與增速管兩側(cè)的斜面接觸，并通過固定裝置(如螺母)與外部管道固定；增速管外壁和管道之間通過密封圈進行密封。超聲波換能器TRl和TR2設(shè)置在增速管3管壁的孔中，當(dāng)增速管3與超聲波反射段I進行斜截面接觸并通過螺母進行定位后，所述超聲波換能器的中心與設(shè)置在超聲波反射段上的反射片中心相對應(yīng)，即超聲波換能器的豎直方向中心線與超聲波反射段的斜面之間的夾角為45度，超聲波換能器的豎直方向中心線與反射片法線之間夾角為45度。通過上述設(shè)置，超聲波反射段、增速管和超聲波換能器設(shè)置在計劃測量的外部管道(即表體)之內(nèi)，便可通過超聲波進行管道中流體流量的測試，再利用現(xiàn)有技術(shù)中流量測試和相關(guān)物理量(或者檢測量)的轉(zhuǎn)換換算技術(shù)便可實現(xiàn)對熱量等物理量的測量。為避免水等流體造成的結(jié)垢，可選擇金屬銅、或者不銹鋼材料制作增速管、超聲波反射段。為進一步防垢的產(chǎn)生，可進一步在換能器端面、超聲波反射片的反射面平面、增速管內(nèi)表面可采用涂料進行涂層，利用涂料的自清潔功能可提高涂料油漆的耐沾污性和自清潔性能防止表面的結(jié)垢、均勻流體在增速管內(nèi)流動，降低阻力，可使用杭州萬景新材料有限公司的納米二氧化鈦涂料，或者哈爾濱鑫科科技發(fā)展有限公司的鈦納米聚合物涂料、或者北京城燕佳涂料技術(shù)開發(fā)中心的氟碳漆涂料。在完成涂層之后進行晾干，然后將測量裝置按照上述結(jié)構(gòu)關(guān)系安裝到需要進行流體流量測試的流體管道中，然后利用現(xiàn)有技術(shù)中使用的流量、溫度傳感器和測試模塊以實現(xiàn)對流體流量、熱量交換進行準(zhǔn)確測量，具體可進一步參考的現(xiàn)有技術(shù)如下中國專利“超聲波熱量表”(申請?zhí)?00820227818. 7、申請日2008年12月I日、授權(quán)公告日2009年11月4日)在管件中間隔設(shè)置第一超聲波傳感器和第二超聲波傳感器，將傳感器輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號后經(jīng)測流模塊傳送到控制與顯示模塊的CPU中。中國專利“整體式超聲波熱能表”(申請?zhí)?00710158779. X、申請日2007年12月10日、授權(quán)公告日2010年9月29日)實施例部分記載了采用超聲波測量流量，并通過流量計算熱量的公式和原理。[0035]中國專利“超聲波熱能表”(申請?zhí)?00720044459. 7、申請日2007年9月30日、授權(quán)公告日2008年8月6日)通過采集外部溫度和超聲波流量信號，經(jīng)過模數(shù)電路、超低功耗微處理器、低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)及采用超大規(guī)模集成電路涉及，單片機內(nèi)部程序自控控制計算，把用戶所用的信息通過LCD全中文顯示出來。由于采用上述結(jié)構(gòu)和安裝方式，避免了傳統(tǒng)塑料支架結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，提高了定位的穩(wěn)定性和精度，流體流的震動影響大大減弱，消除了圓柱體定位的間隙、降低了在增速管段內(nèi)流體阻力，從而使測量系統(tǒng)穩(wěn)定和精度提高；在進行更換時，，不需要大面積更換，使得使用維修更加方便。以上對本實用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種利用超聲波進行流量測定的裝置，包括超聲波反射段、增速管和超聲波換能器，其特征在于，其中 所述超聲波換能器設(shè)置在增速管管壁的孔中；所述超聲波換能器的豎直方向中心線與超聲波反射段的斜面之間的夾角為45度，超聲波換能器的豎直方向中心線與反射片法線之間夾角為45度； 所述增速管的兩端設(shè)置成傾斜角為45°的斜面，所述增速管的兩側(cè)分別設(shè)置有一端設(shè)置成傾斜角為45°斜面的超聲波反射段； 在所述超聲波反射段的斜面上設(shè)置有超聲波反射片； 所述增速管外壁的中央上設(shè)置有定位錐孔，通過螺釘或者螺栓與外部管道進行固定；所述超聲波反射段通過固定裝置固定在管道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用超聲波進行流量測定的裝置，其特征在于，在所述超聲波反射段的斜面上采用焊接或者沖壓方式設(shè)置超聲波反射片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用超聲波進行流量測定的裝置，其特征在于，在增速管的外壁上設(shè)置凹槽，所述凹槽中設(shè)置密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用超聲波進行流量測定的裝置，其特征在于，在換能器端面、超聲波反射片的反射面平面、增速管內(nèi)表面設(shè)置有納米二氧化鈦涂料涂層、鈦納米聚合物涂料涂層或者氟碳漆涂料涂層。
專利摘要本實用新型公開利用超聲波進行流量測定的裝置，包括超聲波反射段、增速管和超聲波換能器，所述超聲波換能器設(shè)置在增速管管壁的孔中，當(dāng)所述增速管與超聲波反射段進行斜截面接觸并定位后，所述超聲波換能器的中心與設(shè)置在超聲波反射段上的反射片中心相對應(yīng)；所述超聲波反射段與增速管采用斜截面接觸式整體配合結(jié)構(gòu)；所述增速管外壁的中央上設(shè)置有定位錐孔；然后將兩側(cè)超聲波反射段與增速管兩側(cè)緊密接觸后，固定在外部管道中。本實用新型旨在解決塑料支架變形、塑料和金屬的定位配合較大、反射面的位置精度不高等原因造成的測量精度不穩(wěn)定，解決流體脈動時產(chǎn)生振動，降低增速管進出口的壓降、穩(wěn)定增速管內(nèi)的穩(wěn)定流體阻力損失，提高流體計量可靠性。
文檔編號G01F1/66GK202582623SQ201220250348
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者柳志明, 劉羅庚 申請人:天津鷗翼科技發(fā)展有限公司