一种插入式超声波气体流量计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种插入式超声波气体流量计，包括使用时插入待测气体管路中的换能器固定架，在换能器固定架上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，还包括使用时布置在待测气体管路的与所述超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，在静速容器上布置用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器。本实用新型专利技术所提供的气体流量计实现对超声波传播速度的在线检测，保证静速容器中的气体和气体管路中的待测气体始终处于同一状态下，提高了测量的准确度，便于应用在各种环境下的气体流量的测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于气体流量测量
，具体涉及一种插入式超声波气体流量计。
技术介绍
常用的超声波流量计根据由超声波换能器组成的测量结构的不同可分为外贴式超声波流量计、管段式超声波流量计及插入式超声波流量计，其中，外贴式超声波流量计安装超声波换能器无需管道断流，但是对于管道材质要求较高，如果管道锈蚀严重或衬里或管道内有间隙等问题时，外贴式超声波流量计是无法正常测量的。管段式超声波流量计是将超声波换能器与气体管路组成一体，但需要切开管段安装换能器，无法实现不断流安装测量，而插入式超声波流量计则可以直接插入待测气体管路中，实现对流体流量的直接测量。在授权公告号为CN20204892U的中国技术专利说明书中公开了一种插入式超声波气体流量计机构，其同样是根据时差法超声波测量原理工作的，这种气体流量计包括用于插入气体管路中的换能器固定架，在换能器固定架上设有两相对布置的超声波换能器，两个超声波换能器呈收发一体结构，且交替地对应作为发射和接收元件，两个超声波换能器组成用于在气体管路中测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组。上述的气体流量计中的超声波换能器组沿气体管路的轴向布置，而在实际测量时，气体流量计还可以呈与气体管路轴向倾斜相交的对射结构或呈V型反射结构沿气体管路轴向布置。但是不论采用那种布置形式，最终都需要确定超声波在流体介质中的传播速度Cf。而超声波在流体介质中的传播速度Cf超声波速度受到各种环境因素的影响，包括待测气体组分、温度、压力等，在常见的环境因素中，温度对超声波速度的影响是最严重的，而压力对超声波速度也有比较重要的影响。所以必须进行各种补偿计算才能得出计算出超声波在流体介质中的传播速度Cf，比如，在空气中，温度对超声波声速的影响可按照公式Cair = 331. 45+0. 61t (t摄氏温度)计算,而压力对声速的影响可根据公式v = -Jkp / /7 (v是声波在待测气体中的速度，k是待测气体绝热系数，P是待测气体压强，P是待测气体密度)来衡量。而待测气体组分对超声波在流体介质中的传播速度Cf的影响目前仅仅通过超声波流量装置自身还无法实现，只能通过现场标定来解决，而气体管路中的待测气体组分是变化的，这样对超声波气体流量计实现准确测量带来了很大的难度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种插入式超声波气体流量计，以解决现有技术中的插入式气体流量计测量时仍然需要针对各种环境因素进行补偿计算才能得出真实的超声波在待测气体中的传播速度Cf而影响测量精度的技术问题。为实现上述目的，本技术所提供的插入式超声波气体流量计的技术方案是插入式超声波气体流量计，包括使用时插入待测气体管路中的换能器固定架，在换能器固定架上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，所述的气体流量计还包括使用时布置在待测气体管路的与所述超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，在静速容器上布置用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器。所述的静速容器为使用时插入气体管路中的静速管，该静速管具有直管段，所述静速容器上的超声波换能器布置在所述直管段上，所述静速管上还具有使用时朝向气体管路中待测气体流动的下游方向的管壁，管壁上开设有供待测气体自由扩散至静速管中的扩散口。所述的静速管的直管段沿竖直方向延伸，静速管还具有与固连在所述直管段下端并与该直管段形成弯折布局的弯折管段，所述换能器固定架固连在所述静速管的弯折管段上。所述的静速管上的超声波换能器在静速管的直管段的轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。所述的静速管上的超声波换能器在静速管的直管段的轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替地对应作为发射和接收元件。所述的静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述静速管上的呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管的直管段的轴向一端，在静速管的直管段的轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。本技术的有益效果是本技术所提供的插入式超声波气体流量计使用时插入待测气体的气体管路中，由布置在换能器固定架上的超声波换能器组测出超声波顺流传播时的顺流时间和逆流时间，并在静速容器中测量计算得到超声波在静速容器的待测气体中的传播速度，然后将顺流时间、逆流时间及超声波传播速度带入相应的时差法超声波测量计算方程式中计算得到待测气体的流速，进而得到待测气体流量。本技术所提供的气体流量计包括静速容器，测量时，气体管路中的待测气体自由扩散到静速容器中，静速容器所处的环境因素如气体组分、温度、压力等因素与待测气体的环境因素一致，在静速容器中所测量计算得的超声波传播速度即为超声波在气体管路的待测气体中的传播速度，这样通过在静速容器直接测量超声波在待测气体中的传播速度来消除气体组分、温度、压力等因素的影响，实现自补偿功能，省去现有技术中需要考虑到各种环境因素而做的各种补偿计算。本技术所提供的气体流量计实现对超声波传播速度的在线检测，保证静速容器中的气体和气体管路中的待测气体始终处于同一状态下，提高了测量的准确度，便于应用在各种环境下的气体流量的测量。附图说明图I是本技术所提供的的插入式超声波气体流量计一种实施例的使用状态示意图(图中箭头所示为气体管路中的待测气体流向)。具体实施方式插入式超声波气体流量计的实施例，其结构如图I中所示，包括使用时固定安装在气体管路2上的固定座I和使用时插入待测气体管路中的换能器固定架8，在换能器固定架8上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，此处的超声波换能器组包括两个收发一体、且交替地对应作为发射和接收元件的超声波换能器5，这两个超声波换能器沿气体管路的轴向布置，且两超声波换能器呈与气体管路轴向倾斜相交的对射结构，与现有技术中的插入式超声波气体流量计的不同之处主要在于该超声波气体流量计在固定座I上固连有使用时插入气体管路2的与所述换能器固定架上的超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，该静速容器为静速管6，在静速管6上具有使用时朝向气体管路中待测气体流动的下游方向的管壁，管壁上开设有供待测气体自由扩散至静速管中的扩散口 3。所述静速管6具有沿直线延伸的直管段61，此处的直管段沿竖直方向延伸，在静速管的直管段61上布置有静速管中发射并接收超声波以用于测量超声波传播速度的超声波换能器4，此处的静速管中的超声波换能器4在静速管的直管段的轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。另外，静速管6包括沿竖直方向延伸的直管段61和固连在直管段下端并与直管段形成弯折布局的弯折管段62，为方便在使用时将气体流量计插入气体管路中，所述换能器固定架8固连在所述静速管的弯折管段62的下部。上述实施例所提供的插入式气体流量计在使用时，在待测气体流过气体管路2时，由插入气体管路2的对应管段中的换能器固定架8上的超声波换能器组测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插入式超声波气体流量计，包括使用时插入待测气体管路中的换能器固定架（8），在换能器固定架上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，其特征在于：所述的气体流量计还包括使用时布置在待测气体管路的与所述超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，在静速容器上布置用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器（4）。

【技术特征摘要】
1.一种插入式超声波气体流量计，包括使用时插入待测气体管路中的换能器固定架(8)，在换能器固定架上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，其特征在于所述的气体流量计还包括使用时布置在待测气体管路的与所述超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，在静速容器上布置用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器(4)。2.根据权利要求I所述的插入式超声波气体流量计，其特征在于所述的静速容器为使用时插入气体管路中的静速管，该静速管具有直管段，所述静速容器上的超声波换能器布置在所述直管段上，所述静速管上还具有使用时朝向气体管路中待测气体流动的下游方向的管壁，管壁上开设有供待测气体自由扩散至静速管中的扩散口。3.根据权利要求2所述的插入式超声波气体流量计，其特征在于所述的静速管的直管段沿竖直方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新亚，李震虹，李波，赵彤凯，刘东旭，李宏刚，罗成远，
申请(专利权)人：郑州光力科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：