專利名稱:一種超聲波熱量表表體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及超聲波熱量表,具體地說是一種高精度測量流量值和熱量值的方形管道三維多反射聲道的超聲波熱量表表體。
背景技術(shù):
眾所周知,時差法超聲波熱量表是目前應(yīng)用最廣泛的超聲波熱量表之一,其工作原理是安裝在流體管道同側(cè)或兩側(cè)的超聲波換能器交替發(fā)射和接收流體中聲波信號,按一定的聲波路徑傳播,測量順逆流聲波傳播的時間差,經(jīng)二次儀表數(shù)學(xué)運(yùn)算后得出流量值及熱量值。基于時差法測量出的是超聲波聲道上流體的線平均速度,它不能作為管道橫截面積上的面平均流速來計算流體的流量,必須在計算流量時,利用流速分布修正系數(shù)K對聲道上的線平均流速進(jìn)行修正。K系數(shù)為超聲波聲道上線平均流速與管道橫截面上的流體面平均流速的比值,而K系數(shù)與超聲波傳播聲道的設(shè)置方式及流體雷諾數(shù)和溫度的變化有關(guān)?,F(xiàn)有市場上的熱量表多采用單聲道傳播方式,換能器的安裝位置和聲波傳播路徑在同一平面上,一般采用平行式、Z型、V型及W型,這四種方式的換能器安裝位置所形成均是經(jīng)過管道軸線的聲程,均需要根據(jù)流體雷諾數(shù)和溫度的變化進(jìn)行K系數(shù)的修正補(bǔ)償,否則難于實(shí)現(xiàn)在流量和溫度較大變化范圍內(nèi)測得精度合格的流量值及熱量值,尤其小流量下的測量精度更低,不能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求,嚴(yán)重時甚至無法正常使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種可在流量和溫度變化范圍較大情況下,準(zhǔn)確測得流量值和熱量值的方形管道三維多反射聲道的超聲波熱量表體。本實(shí)用新型的技術(shù)措施是一種超聲波熱量表表體,包括測量管和超聲波換能器,測量管兩端部的上管壁分別設(shè)有超聲波換能器,其特征在于測量管內(nèi)相對超聲波換能器設(shè)有超聲波三維反射板,測量管內(nèi)兩超聲波換能器間分別設(shè)有兩個側(cè)超聲波反射板和一個頂超聲波反射板,超聲波三維反射板、側(cè)超聲波反射板和頂超聲波反射板分別固定在測量管的內(nèi)壁上,一側(cè)的超聲波換能器發(fā)射超聲波,超聲波依次經(jīng)過超聲波三維反射板、一側(cè)的側(cè)超聲波反射板、頂超聲波反射板、另一側(cè)的側(cè)超聲波反射板、另一超聲波三維發(fā)射板,最后由另一超聲波換能器接收。本實(shí)用新型所述的測量管為方形管,超聲波三維反射板設(shè)在內(nèi)底面上,側(cè)超聲波反射板設(shè)在內(nèi)側(cè)壁上,頂超聲波反射板設(shè)在內(nèi)頂壁上。本實(shí)用新型所述的超聲波三維反射板可以采用為輪廓線為橢圓形的空間平面。本實(shí)用新型所述的兩個超聲波換能器相對應(yīng)的測量管內(nèi)底面上分別設(shè)有超聲波三維反射板或超聲波三維反射面。[0010]本實(shí)用新型采用由三維坐標(biāo)設(shè)置的相對于發(fā)射或接收換能器的兩個三維反射板, 其與流動方向的左側(cè)、右側(cè)及頂部的三個光滑反射板,構(gòu)成三維空間多次反射聲道,此聲道可使超聲波換能器發(fā)射或接收的超聲波信號,由傳統(tǒng)單聲道經(jīng)過管道軸線的傳播聲程發(fā)展到多維面?zhèn)鞑ヂ暢?,?shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間,從而減少流速分布的畸變影響,無需進(jìn)行流量分布系數(shù)K值和溫度變化的修正,即可在較大流量和溫度變化范圍內(nèi),經(jīng)過二次儀表對時間差數(shù)學(xué)運(yùn)算,獲得流量值及熱量值較高的測量精度,經(jīng) CFD仿真和測試表明,可實(shí)現(xiàn)在量程比25 :1情況下以及20°C至85°C溫度變化范圍內(nèi),流量值及熱量值的測量精度可控制在1%以內(nèi)。
附圖1是本實(shí)用新型的正視圖。附圖2是本實(shí)用新型的左視圖。附圖3是本實(shí)用新型的俯視圖。附圖標(biāo)記1方形管道流量測量管,2、3發(fā)射或接收超聲波換能器,4、5三維反射面,6、7、8方形管道左側(cè)、右側(cè)及頂部三個光滑反射面。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。一種超聲波熱量表表體,包括測量管和超聲波換能器,測量管兩端部的上管壁分別設(shè)有超聲波換能器,上述各組成部分的結(jié)構(gòu)與連接方式與現(xiàn)有技術(shù)相同,此不贅述,本實(shí)用新型的特征在于測量管內(nèi)相對超聲波換能器設(shè)有超聲波三維反射板,超聲波三維反射板為輪廓線為橢圓形的空間平面,兩個超聲波換能器相對應(yīng)的測量管內(nèi)底面上分別設(shè)有超聲波三維反射板,測量管內(nèi)兩超聲波換能器間分別設(shè)有兩個側(cè)超聲波反射板和一個頂超聲波反射板,超聲波三維反射板、側(cè)超聲波反射板和頂超聲波反射板分別直接或經(jīng)支架固定在測量管的內(nèi)壁上,其超聲波的路徑為一側(cè)的超聲波換能器發(fā)射超聲波,超聲波依次經(jīng)過正下方的超聲波三維反射板、一側(cè)的側(cè)超聲波反射板、頂超聲波反射板、另一側(cè)的側(cè)超聲波反射板、另一超聲波三維發(fā)射板,最后由另一超聲波換能器接收。本實(shí)用新型所述的測量管一般為方形管,超聲波三維反射板設(shè)在內(nèi)底面上,側(cè)超聲波反射板設(shè)在內(nèi)側(cè)壁上,頂超聲波反射板設(shè)在內(nèi)頂壁上,則分別稱為超聲波三維反射面、 側(cè)超聲波反射面和頂超聲波反射面,如圖所示,一種方形管道三維多反射聲道超聲波熱量表表體,包括方型管道流量測量管1,發(fā)射或接收超聲波換能器2、3,方形管道內(nèi)下部的兩個超聲波三維反射面4、5,超聲波三維反射面4、5呈曲面狀,方形管道內(nèi)左側(cè)壁、右側(cè)壁上分別設(shè)有側(cè)超聲波反射面6、7,方形管道內(nèi)頂壁上設(shè)有頂超聲波反射面8,側(cè)超聲波反射面 6、7和頂超聲波反射面8呈平面狀。在方形管道流量測量管1的下部,采用由三維坐標(biāo)設(shè)置的相對于發(fā)射或接收換能器2、3的兩個超聲波三維反射板4、5,其與流動方向的左側(cè)、右側(cè)及頂部的三個光滑反射板 6、7、8,構(gòu)成三維空間多次反射聲道。此聲道可使超聲波換能器發(fā)射或接收的超聲波信號, 由傳統(tǒng)單聲道經(jīng)過管道軸線的傳播聲程發(fā)展到多維面?zhèn)鞑ヂ暢?,?shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間,從而減少流速分布的畸變影響,無需進(jìn)行流量分布系數(shù)K值和溫度變化的修正,即可在較大流量和溫度變化范圍內(nèi),經(jīng)二次儀表對時間差數(shù)學(xué)運(yùn)算,獲得流量值及熱量值較高的測量精度。[0021]三維坐標(biāo)設(shè)置的兩個三維反射板4、5的空間平均方程,由對應(yīng)法線的方向角、方向余弦、方向數(shù)的位置參數(shù)確定。由多反射板形成的多反射聲道傳播路徑,通過方形管道流量測量管1的截面邊長和發(fā)射或接收超聲波換能器2、3的中心距參數(shù)確定。方形管道流量測量管1的流通截面積,由流量測量量程及三維多反射聲道聲程的時間差參數(shù)確定。本實(shí)用新型采用一種方形管道三維多反射聲道的超聲波熱量表表體,與傳統(tǒng)單聲道超聲波傳播路徑相比,可實(shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間,經(jīng)CFD 仿真和測試表明,能夠在較大流量和溫度變化范圍內(nèi),即在量程比25 1情況下以及20°C至 85°C溫度變化范圍內(nèi),流量值及熱量值的測量精度可控制在1%以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種超聲波熱量表表體,包括測量管和超聲波換能器,測量管兩端部的上管壁分別設(shè)有超聲波換能器,其特征在于測量管內(nèi)相對超聲波換能器設(shè)有超聲波三維反射板,測量管內(nèi)兩超聲波換能器間分別設(shè)有兩個側(cè)超聲波反射板和一個頂超聲波反射板,超聲波三維反射板、側(cè)超聲波反射板和頂超聲波反射板分別固定在測量管的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波熱量表表體,其特征在于測量管為方形管,超聲波三維反射板設(shè)在內(nèi)底面上,側(cè)超聲波反射板設(shè)在內(nèi)側(cè)壁上,頂超聲波反射板設(shè)在內(nèi)頂壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超聲波熱量表表體,其特征在于超聲波三維反射板為輪廓線為橢圓形的空間平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超聲波熱量表表體,其特征在于兩個超聲波換能器相對應(yīng)的測量管內(nèi)底面上分別設(shè)有超聲波三維反射板。
專利摘要本實(shí)用新型涉及超聲波熱量表,具體地說是一種超聲波熱量表表體,其特征在于測量管內(nèi)相對超聲波換能器設(shè)有超聲波三維反射板,測量管內(nèi)兩超聲波換能器間分別設(shè)有兩個側(cè)超聲波反射板和一個頂超聲波反射板,超聲波三維反射板、側(cè)超聲波反射板和頂超聲波反射板分別固定在測量管的內(nèi)壁上,本實(shí)用新型采用由三維坐標(biāo)設(shè)置的相對于發(fā)射或接收換能器的兩個三維反射板,其與流動方向的左側(cè)、右側(cè)及頂部的三個光滑反射板,構(gòu)成三維空間多次反射聲道,使超聲波換能器發(fā)射或接收的超聲波信號發(fā)展到多維面?zhèn)鞑ヂ暢蹋瑢?shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間,獲得流量值及熱量值較高的測量精度。
文檔編號G01K17/00GK202182786SQ20112032697
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者張憲偉, 李書鋒, 李寧寧, 王興海, 王杰禮, 陶濤 申請人:山東二十度節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司