抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段制造技術

本實用新型專利技術公開了一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于所述測量管段是由中間的扁形直管段以及扁形直管段兩端的喇叭形連接管段組成，所述扁形直管段兩端與喇叭形連接管段弧形過渡連接；扁形直管段上至少設有一組偶數對且該組偶數對中心線相交叉的超聲波換能器組，超聲波換能器組有效的消除了超聲波測試時的垂直于流體流動方向的分速度干擾，由于扁形直管段截面積相對表體口徑面積變小，使超聲波換能器的有效采樣截面占比增加，并強制調整流體進入喇叭形連接管各個方向的偏心流動和旋轉流動，增強了抗干擾能力；具有結構新穎、抗干擾性能優異、能實現適應各種復雜工況、方便安裝、精確測量流體流速、提高測量精度等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及流體計量器具，具體地說是一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段。
技術介紹
目前，在基于超聲波為載體的流量測量方面，主要是通過一對或者多對超聲波換能器放置在被測管道的兩端來實現，超聲波流量傳感器是利用超聲波在液體中傳播的原理，通過測得聲波的順向、逆向的傳播速度差而計算出流體的流速，再由集成在PCB板芯片中積分公式計算出流量，上述是穩定流體的理想情況，然而流量計實際應用時，因流量計前端的復雜情況，如有彎管、變徑、閥門、換熱器、分水器等的影響，難以得到相對穩定的理想流體通過流量計，不穩定流體使測量的數據的準確性受到影響。為了消除影響，得到相對穩定的流體，有的在傳感器的入口處安裝穩流器，但是因為受表體長度的影響所起到的穩流作用也非常之小；有的測量管道內的進行縮徑，對于徑向旋轉的流動，穩流效果并不明顯。另外，在各種儀表的使用過程中，通常會在儀表的前端安裝過濾器，以防止流體中雜質干擾測量，同時也是出于對整個管路的保護，但在安裝過濾器后水的流態會發生變化，從而導致測量精度下降。因此，通常的流量計量儀表都要求表前保持10倍儀表標稱口徑長度的直管段，以減小前端器件對流量測量的影響。常用流體在系統運行中，管路比摩阻隨流速增大而增大，考慮到整個系統的運行，液體經濟流速為2m/s以下，通徑儀表最佳測量區域為流體流速0.5m/s-8m/s（甚至10m/s以上），而實際工況中常見0.1m/s-0.7m/s的流速卻位于儀表的亞準確區域，最佳測量范圍與實際使用的流量范圍相差較大。
技術實現思路
本技術的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種結構新穎、抗干擾性能優異、能實現適應各種復雜工況、方便安裝、精確測量流體流速、提高測量精度的超聲流量傳感器的測量管段。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于所述測量管段是由中間的扁形直管段以及扁形直管段兩端的喇叭形連接管段組成，所述扁形直管段兩端與喇叭形連接管段弧形過渡連接，所述扁形直管段上至少設有一組偶數對且該組偶數對中心線相交叉的超聲波換能器組，通過超聲波換能器組能有效的消除了超聲波測試時的垂直于流體流動方向的分速度干擾，由于扁形直管段截面積相對表體口徑面積變小，使偶數對的超聲波換能器的有效采樣截面占比增加，并強制調整流體進入喇叭形結構各個方向的偏心流動和旋轉流動，增強了抗干擾能力，解決了在圓口形的流量傳感器中，需要安裝更多的換能器來采集更全面的信號數據，才能準確的消除如換熱器這種特殊的干擾器件的干擾的實質性不足。本技術中的相鄰的超聲波換能器組可設置在扁形直管段的同一縱切層面上，也可以設置在扁形直管段的不同縱切層面上，所述超聲波換能器組縱切層面間距不超過30mm，以利于通過兩兩匹配的超聲波換能器組的采樣，進行數據處理，抵消不穩定水流的干擾。根據管段口徑可設置多組換能器組，不同換能器組距離可為100mm-400mm，不同組合的間距小于100mm，則增加換能器的用量，提高成本并增大換能器的故障率；經過實測，不同組合的間距大于400mm則不能有效反映儀表內部的一些特殊流動狀態，造成準確度的降低。本技術所述扁形直管段的上平面和下平面的間距是兩側面間距的25%-90%，所述扁形直管段的兩側面可以為平面，也可以為弧形面；通過扁形直管段調節了儀表的最佳測速區間，使儀表更加符合實際的應用工況；由于扁形直管和換能器組兩者的結合一方面降低了換能器的配置數量，一方面減小了扁腔的縮小比例，達到了控制制造成本（少量的換能器）與使用成本（低壓損）的完美平衡。本技術在使用時，一般不需要表前直管段，在表前有半開閥門等極度不正常的干擾部件時，也僅需要3倍儀表標稱口徑長度的直管段，即可保證測量的精度和準確度，也可在本結構的兩端加法蘭或螺紋，形成儀表的表體，再配合安裝換能器和電器元件組成超聲波流量傳感器。國標要求流體流經特定標準干擾器件后，再流過10倍儀表標稱口徑長度的直管段后進入超聲波流量傳感器，超聲波流量傳感器的測量準確度誤差不得大于正常使用情況誤差限的2倍。本技術流體流經標準干擾器件、彎管、連續彎管、變徑管、分水器、閥門等干擾源后直接進入本技術的測量管段，測量流量準確度滿足了正常誤差限要求；流體流經節流板、換熱器、堵塞的過濾器等特殊干擾源后直接進入本技術的測量管段，測量流量準確度能夠滿足正常誤差限的2倍要求；流體流經節流板、閥門、換熱器、過濾器等特殊干擾源后，流過3倍儀表標稱口徑長度的直管段進入本技術的測量管段，本技術的測量管段的測量準確度誤差還能夠滿足正常誤差限的要求。大大優于常見流量測量儀表的抗干擾能力。本技術的有益效果是：由于測量管段采用扁形直管段，對前方干擾源引發的不均勻流動起到了很好的調整作用，并通過偶數對的換能器的布局，使得采樣信號數據簡單易處理，處理時，只需將每兩個對應聲道信號數值簡單的平均，就能有效的消除扁形直管段無法完全消除的不規則流動的干擾，具有結構新穎、抗干擾性能優異、能實現適應各種復雜工況、方便安裝、精確測量流體流速、提高測量精度等優點。附圖說明圖1是本技術的一種2聲道鑄造管段結構示意圖。圖2是圖1的剖視圖。圖3是本技術的另一種4聲道焊接管段結構示意圖。圖4是圖2的剖視圖。附圖標記：扁形直管段1、喇叭形連接管2、超聲波換能器3-1、3-2、6-1、6-2、6-3、6-4、上平面（上鋼板）4、下平面（下鋼板）5、圓管9。具體實施方式：下面結合附圖對本技術的結構作進一步描述：如附圖1所示，一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于所述測量管段是由中間的扁形直管段1以及扁形直管段1兩端的喇叭形連接管2段組成，所述扁形直管段1兩端與喇叭形連接管段2弧形過渡連接，所述扁形直管段1上至少設有一組中心線相交叉的偶數對超聲波換能器組3-1、3-2，超聲波換能器組3-1、3-2有效的消除了超聲波測試時的垂直于流體流動方向的分速度干擾，由于扁形直管段截面積相對表體口徑面積變小，使偶數對的超聲波換能器3-1、3-2的有效采樣截面占比增加，并強制調整進入喇叭形連接管2各個方向的偏心流動流體和旋轉流動流體，增強了抗干擾能力，解決了在圓形通徑流量傳感器中，需要安裝更多的換能器來采集更全面的信號數據，才能準確的消除如換熱器這種特殊的干擾器件的干擾的實質性不足，所述每對超聲波換能器是由扁形直管段兩側的同一中心線的兩個超聲波換能器構成，此為現有技術。本技術中的相鄰的超聲波換能器組6-1、6-2或6-3、6-4可設置在扁形直管段1的同一縱切層面上，如附圖3所示；也可以設置在扁形直管段的不同縱切層面上，所述超聲波換能器組6-1和6-2以及6-3和6-4的縱切層面間距不超過30mm，如附圖4所示，以利于通過兩兩匹配的超聲波換能器組的采樣，進行數據處理，抵消不穩定流體流動的干擾。本技術所述扁形直管段1的上平面4和下平面5的間距是兩側面間距的25%-90%，所述扁形直管段1的兩側面可以為平面，也可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于所述測量管段是由中間的扁形直管段以及扁形直管段兩端的喇叭形連接管段組成，所述扁形直管段兩端與喇叭形連接管段弧形過渡連接，所述扁形直管段上至少設有一組偶數對且該組偶數對中心線相交叉的超聲波換能器組。

【技術特征摘要】
1.一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于所述測量管段是由中間的扁形直管段以及扁形直管段兩端的喇叭形連接管段組成，所述扁形直管段兩端與喇叭形連接管段弧形過渡連接，所述扁形直管段上至少設有一組偶數對且該組偶數對中心線相交叉的超聲波換能器組。
2.根據權利要求1所述的一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于相鄰的超聲波換能器組設置在扁形直管段的同一縱切層面上。
3.根據權利要求1所述的一種抗干擾的超聲流量傳感器的測量管段，其特征在于相鄰的超聲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡榮魁，姜曉峰，王曉春，
申請(專利權)人：威海市天罡儀表股份有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37