四聲道超聲波熱量表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四聲道超聲波熱量表，包括管體，管體的壁上設(shè)有八個(gè)安裝口，每個(gè)安裝口分別安裝有超聲波換能器，八個(gè)超聲波換能器兩兩相對(duì)分別構(gòu)成一個(gè)聲道，四個(gè)聲道中每?jī)蓚€(gè)聲道的軸線相互平行、長(zhǎng)度相等并對(duì)稱分布在管體的軸線的兩側(cè)，且兩個(gè)聲道的軸線距所述管體的軸線的距離相等。將換能器布置在符合流場(chǎng)速度分布規(guī)律的截面上，這樣就可以大大減輕與流量計(jì)配套的計(jì)算儀對(duì)測(cè)量誤差的修正難度，使得最終計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確；提高了超聲波熱量表對(duì)不同來流的適應(yīng)性、穩(wěn)定性，降低了安裝要求。
【專利說明】四聲道超聲波熱量表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波熱量表，尤其涉及一種四聲道超聲波熱量表。
【背景技術(shù)】
[0002]常見多聲道的聲道布置方式是比較簡(jiǎn)單的均分平行或者沿圓周分布集中交叉到軸線上一點(diǎn)，就是把圓管的截面在直徑方向上等分，聲道之間的距離為DN/U+1)，這種布置方式不符合流體流動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)于安裝環(huán)境不好的場(chǎng)合適應(yīng)能力不好，尤其是上游存在較多的彎頭、閥門等阻力件的情況下，測(cè)量腔內(nèi)的流速分布發(fā)生畸變，導(dǎo)致測(cè)量精度有明顯的下降，效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量精度和穩(wěn)定性高、對(duì)流體適應(yīng)性優(yōu)良的四聲道超聲波熱量表。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明的四聲道超聲波熱量表，包括管體，所述管體的壁上設(shè)有八個(gè)安裝口，每個(gè)安裝口分別安裝有超聲波換能器，八個(gè)超聲波換能器兩兩相對(duì)分別構(gòu)成一個(gè)聲道，四個(gè)聲道中每?jī)蓚€(gè)聲道的軸線相互平行、長(zhǎng)度相等并對(duì)稱分布在所述管體的軸線的兩側(cè)，且兩個(gè)聲道的軸線距所述管體的軸線的距離相等。
[0006]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的四聲道超聲波熱量表，由于管體的壁上設(shè)有八個(gè)安裝口，每個(gè)安裝口分別安裝有超聲波換能器，八個(gè)超聲波換能器兩兩相對(duì)分別構(gòu)成一個(gè)聲道，四個(gè)聲道中每?jī)蓚€(gè)聲道的軸線相互平行、長(zhǎng)度相等并對(duì)稱分布在所述管體的軸線的兩側(cè)，且兩個(gè)聲道的軸線距所述管體的軸線的距離相等，這樣就可以大大減輕與流量計(jì)配套的計(jì)算儀對(duì)測(cè)量誤差的修正難度，使得最終計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確；另外由于超聲波傳播路徑經(jīng)過管體橫截面的不同部位，這樣最終測(cè)到的流速實(shí)際是管體橫截面不同位置流速的加權(quán)平均值，更加接近實(shí)際平均流速，使得測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確也更穩(wěn)定。同時(shí)本設(shè)計(jì)提供了分析計(jì)算的功能，即使流速分布發(fā)生偏移、畸變也能滿足熱量表流量計(jì)的精度要求，提高了超聲波熱量表對(duì)不同來流的適應(yīng)性、穩(wěn)定性，降低了安裝要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1a為本發(fā)明實(shí)施例一的四聲道超聲波熱量表的側(cè)面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0008]圖1b為本發(fā)明實(shí)施例一的四聲道超聲波熱量表的端面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0009]圖2a為本發(fā)明實(shí)施例二的四聲道超聲波熱量表的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2b為本發(fā)明實(shí)施例二的四聲道超聲波熱量表的端面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖3a為本發(fā)明實(shí)施例三的四聲道超聲波熱量表的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3b為本發(fā)明實(shí)施例三的四聲道超聲波熱量表的端面結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0014]本發(fā)明的四聲道超聲波熱量表，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0015]包括管體，所述管體的壁上設(shè)有八個(gè)安裝口，每個(gè)安裝口分別安裝有超聲波換能器，八個(gè)超聲波換能器兩兩相對(duì)分別構(gòu)成一個(gè)聲道，四個(gè)聲道中每?jī)蓚€(gè)聲道的軸線相互平行、長(zhǎng)度相等并對(duì)稱分布在所述管體的軸線的兩側(cè)，且兩個(gè)聲道的軸線距所述管體的軸線的距離相等。 [0016]從所述管體的端面看，每個(gè)換能器凸入管道內(nèi)腔1/3~1/4。
[0017]所述安裝口處的管體上焊接有換能器安裝座，所述超聲波換能器與所述換能器安裝座之間同軸安裝。
[0018]所述管體的兩端分別裝有法蘭，所述管體的內(nèi)徑小于所述法蘭的口部直徑。
[0019]所述法蘭自口部向內(nèi)設(shè)有錐度縮徑。
[0020]本發(fā)明的四聲道超聲波熱量表，將換能器布置在符合流場(chǎng)速度分布規(guī)律的截面上，這樣就可以大大減輕與流量計(jì)配套的計(jì)算儀對(duì)測(cè)量誤差的修正難度，使得最終計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確；另外由于超聲波傳播路徑經(jīng)過管體橫截面的不同部位，這樣最終測(cè)到的流速實(shí)際是管體橫截面不同位置流速的加權(quán)平均值，更加接近實(shí)際平均流速，使得測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確也更穩(wěn)定。同時(shí)通過分析計(jì)算的功能，即使流速分布發(fā)生偏移、畸變也能滿足熱量表流量計(jì)的精度要求，提高了超聲波熱量表對(duì)不同來流的適應(yīng)性、穩(wěn)定性，降低了安裝要求。
[0021]聲道之間的距離兩兩相等，符合流體力學(xué)的函數(shù)關(guān)系，換能器與管體之間形成的凹坑體積與換能器凸出管體內(nèi)壁體積達(dá)到平衡，滿足產(chǎn)生的擾流作用較小，同時(shí)氣泡不會(huì)留存在換能器表面，對(duì)計(jì)量精度不產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0022]換能器安裝座經(jīng)過精密加工后，插在管體上焊接，工藝簡(jiǎn)單、成本低，保證每個(gè)聲道的長(zhǎng)度、角度一致。
[0023]為了提高測(cè)量范圍，提升小流量的測(cè)量精度，將管件上換能器安裝部位的內(nèi)徑縮小，以提高小流量時(shí)的流速，配合電子線路的計(jì)時(shí)以提高測(cè)量精度。同時(shí)兼顧管體的壓損，法蘭口部與縮徑處采用錐度過渡連接。
[0024]由于聲道的數(shù)量較多，且位置符合流場(chǎng)分布的規(guī)律，所以給每個(gè)聲道的測(cè)量結(jié)果賦以特定的加權(quán)值，通過實(shí)測(cè)的聲道流速計(jì)算、比較，可以實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)狀態(tài)的準(zhǔn)確的判斷、分析，從而得到一個(gè)精確的結(jié)果。同時(shí)通過對(duì)每個(gè)聲道實(shí)測(cè)流速值的分析，能夠準(zhǔn)確判斷換能器有無故障。一旦某一個(gè)聲道發(fā)生故障了，可以舍棄這個(gè)聲道的測(cè)量值，通過加權(quán)計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)正常測(cè)量，而不會(huì)導(dǎo)致精度明顯下降或者不能使用。
Ict1-t)
[0025]御)

4
V?wg = ZWn Vn

η—I
[0026]式中:
[0027]Vn----是每個(gè)聲道的流速實(shí)測(cè)值；
[0028]Vavg----是平均流速；[0029]Wn——是每個(gè)聲道的加權(quán)值。
[0030]具體實(shí)施例:
[0031]如圖1a至圖3b所示，在管體上精密加工八個(gè)斜孔，其中兩兩同軸；以斜孔為基礎(chǔ)，在鋼管上焊接八個(gè)換能器安裝座；再將法蘭焊接在管體的兩頭；將超聲波換能器組件裝入其中，蓋上換能器壓蓋。
[0032]從所述管體的端面看，A換能器與B換能器同軸并且相對(duì)，C換能器與D換能器同軸并且相對(duì)；E換能器與F換能器同軸并且相對(duì)，G換能器與H換能器同軸并且相對(duì)；四個(gè)聲道的信號(hào)相互獨(dú)立，處在要求的位置上。
[0033]工作過程:A換能器、C換能器、E換能器、G換能器能同時(shí)發(fā)射超聲波信號(hào)，或者分時(shí)發(fā)送發(fā)射超聲波信號(hào)；B換能器、D換能器、F換能器、G換能器在發(fā)射超聲波信號(hào)同時(shí)接收。在有水流的流速分布正常、偏移、畸變的工作環(huán)境中，可以得到不同聲道超聲波信號(hào)在靜水和流水中傳播的時(shí)間差，通過加權(quán)以后再平均，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的水流平均速度和流量。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0035]該產(chǎn)品將換能器布置在流場(chǎng)合適的位置，通過CFD計(jì)算與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)合，算出最佳的加權(quán)值，這樣計(jì)算出的平均流速與實(shí)際測(cè)量腔橫截面上水流速度的平均流速基本一致，這樣就可以大大減輕與流量計(jì)配套的計(jì)算儀對(duì)測(cè)量誤差的修正難度，使得最終計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確。另外該設(shè)計(jì)的超聲波傳播路徑經(jīng)過測(cè)量管橫截面的不同部位，這樣最終測(cè)到的流速實(shí)際是測(cè)量腔橫截面不同位置流速的加權(quán)平均值，更加接近實(shí)際平均流速；同時(shí)換能器因擾流和留存氣泡而影響計(jì)量精度的可能性降到最低，使得測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確也更穩(wěn)定。一旦有聲道故障出現(xiàn)時(shí)，可以剔除故障聲道的值，采用加權(quán)的方式進(jìn)行計(jì)算，保持測(cè)量精度。既能起到故障報(bào)警的作用，又能提高熱量表的可靠性。
[0036]實(shí)施例一:
[0037]如圖la、Ib所示，聲道的與管體軸線的距離等同于雙聲道的值，AB聲道與⑶聲道同在一個(gè)平面并交叉，EF聲道與GH聲道同在一個(gè)平面并交叉，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。
[0038]實(shí)施例二:
[0039]如圖2a、2b所示，聲道與管體軸線的距離不等同于雙聲道的值，AB聲道與GH聲道同在各在一個(gè)平面并對(duì)稱，⑶聲道與EF聲道同在一個(gè)平面并對(duì)稱，AB聲道與⑶聲道的間距和⑶聲道與EF聲道的間距不相等。A、C、E、G換能器同在一邊并且相鄰，B、D、F、H換能器同在一邊并且相鄰；在聲道之間距離比較小的情況下，可以把A、C、E、G換能器的安裝座設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，把B、D、F、H換能器的安裝座設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。
[0040]實(shí)施例三:
[0041]如圖3a、3b所示，聲道與管體軸線的距離不等同于雙聲道的值，AB聲道與GH聲道同在各在一個(gè)平面并對(duì)稱，⑶聲道與EF聲道同在一個(gè)平面并對(duì)稱，AB聲道與⑶聲道的間距和⑶聲道與EF聲道的間距不相等。A、C、E、G換能器兩兩同在一邊并且不相鄰，B、D、F、H換能器兩兩同在一邊并且不相鄰；投影到聲道的法向平面上會(huì)交叉。
[0042]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種四聲道超聲波熱量表，包括管體，所述管體的壁上設(shè)有八個(gè)安裝口，每個(gè)安裝口分別安裝有超聲波換能器，其特征在于，八個(gè)超聲波換能器兩兩相對(duì)分別構(gòu)成一個(gè)聲道，四個(gè)聲道中每?jī)蓚€(gè)聲道的軸線相互平行、長(zhǎng)度相等并對(duì)稱分布在所述管體的軸線的兩側(cè)，且兩個(gè)聲道的軸線距所述管體的軸線的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四聲道超聲波熱量表，其特征在于，從所述管體的端面看，每個(gè)換能器凸入管道內(nèi)腔1/3?1/4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙聲道超聲波熱量表，其特征在于，所述安裝口處的管體上焊接有換能器安裝座，所述超聲波換能器與所述換能器安裝座之間同軸安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的四聲道超聲波熱量表，其特征在于，所述管體的兩端分別裝有法蘭，所述管體的內(nèi)徑小于所述法蘭的口部直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四聲道超聲波熱量表，其特征在于，所述法蘭自口部向內(nèi)設(shè)有錐度縮徑。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK103698058SQ201310705234
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】巫軍華, 王兆杰 申請(qǐng)人:合肥瑞納表計(jì)有限公司