超声波测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种超声波测量仪。目的在于，改善层流与湍流之间的过渡范围，而且与不同湍流源相关的计量学影响的修复可以对流动产生作用。该超声波测量仪包括：带有管状流动区段的外壳，限定测量区段的测量插件被插入在所述流动区段中；以及两个超声波传感器，其被布置在外壳侧上并配设有在所述测量插件上布置的反射器，在所述流动区段中放置插件，该插件位于所述测量插件的上游、影响流动并包括抵靠在所述流动区段的内周界上的外环和将环横截面细分成多个侧向密封的开口的多个叶片，所述叶片中的至少一些不与所述流动区段的纵向轴线平行，并且叶片尺寸保持不变。有益效果在于：更为稳定地过渡，其在后续处理过程中能够被更好地校正。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超声波测量仪，其包括具有管状流动区段的外壳，限定测量区段的测量插件被插入在该流动区段中；两个超声波传感器，其被布置在外壳侧上并配设有在所述测量插件上布置的反射器。
技术介绍
通常也称作超声波流量计的这种超声波测量仪用于确定流动介质(一般为流体介质、主要是水)的流动速率。这种超声波测量仪通常包括近似管状的外壳以及相应的管状流动区段，该管状流动区段从入口开始经过外壳一直延伸到出口。限定测量区段的测量插件在固定位置引入到管状流动区段中，实际的测量在测量区段内执行。这通过两个超声波传感器完成，这两个超声波传感器被布置在外壳侧上并配设有反射器，各反射器相对于测量区段的纵向轴线成45°角地定位于测量插件上。两个超声波传感器以其测量轴垂直于测量区段的纵向轴线地对齐。两个超声波传感器例如作为发射器和接收器交替地操作，还可以的是将仅一个作为发射器、另一个作为接收器操作。发射的超声波传感器朝为其配设的反射器的方向发射其信号，该反射器将该超声波信号平行于纵向轴线地反射到测量区段中。受流体影响的信号接着由第二反射器朝接收的超声波传感器的方向反射而离开测量区段，信号在该接收的超声波传感器中被收集并随后由下游的电子评估单元进行处理以确定流动速率。这种超声波测量仪的操作原则上是已知的。待测量的流体(也就是水)例如流动通过流动区段和测量区段。在此需区分两种类型的流动，具体而言即层流和湍流。随着渐增的流动速率或者渐增的流动速度，从一种流动过渡到另一种流动。对于超声波测量仪，当在超声波测量仪的特征曲线上存在直接突变时，也就是在从层流过渡到湍流或从湍流过渡到层流时，在流动中的这种变化产生不利影响，测量信号在特征曲线上呈现相对急剧的突变，这由两种速度分布之间的剧烈过渡产生。在特征曲线上的这种突变不能利用数学方法精确地校正。另外，在特征曲线上的这种突变还可变化为使得，通常其随着温度和来流条件的变化而将整个测量范围移动百分之几。也就是，在利用已知超声波测量仪的流动变化的范围内，测量精度仅可较为困难地通过下游信号处理得到补偿。由基于叶轮操作的常规的流动速率测量仪已知的是使用整流器，其作为流动传感器上游的独立部件被安装在管道中，或者直接集成在流动速率测量仪的外壳中。在此要从根本上区分两个操作原理。第一种类型的整流器主要用于抑制涡流，因此主要包括薄壁板或管束。第二种类型的整流器试图通过流动通道的急剧收缩建立限定的、物理上理想的流型。两种类型的整流器通常不会改变被流动通过的部件的小空间内的流动方向，也就是，部件流动的流动矢量总是沿着平行于管状轴线的轴向方向指向。在所述类型的超声波测量仪的情况下使用这种整流器不能改善层流与湍流之间的过渡范围，而且与不同湍流源相关的计量学影响的修复对流动产生的作用可以忽略不计。也就是，这种整流器不能用于解决在该超声波测量仪的情况下出现的与特征曲线中的突变相关的问题，而该突变由流动变化给出的两种速度分布之间的过渡产生。
技术实现思路
因此，本技术的目的是阐述一种超声波测量仪，其关于上述缺陷进行改进。也就是，本技术的目的在于，提供一种超声波测量仪，改善层流与湍流之间的过渡范围，而且与不同湍流源相关的计量学影响的修复可以对流动产生作用。为了解决该问题，本技术提供一种超声波测量仪，包括带有管状流动区段的外壳，限定测量区段的测量插件被插入在所述流动区段中；以及两个超声波传感器，其被布置在外壳侧上并配设有在所述测量插件上布置的反射器，在所述流动区段中放置插件，该插件位于所述测量插件的上游、影响流动并包括抵靠在所述流动区段的内周界上的外环和将环横截面细分成多个侧向密封的开口的多个叶片，所述叶片中的至少一些不与所述流动区段的纵向轴线平行，并且叶片尺寸保持不变。在本技术的超声波测量仪中使用插件，该插件以特定的方式被构造，该插件的任务并非精确地使流动近似成物理理想状态，相反而是意在即使在低流速时也尽可能多地引入湍流和漩涡情况，并且最重要的是在湍流和层流之间的过渡范围内引入。因此，该插件用于故意在流体中形成湍流，为此目的，关于开口和叶片的结构提供特定的几何结构。该插件包括抵靠在流动区段的内环上的外环，使得该插件最后垂直于入流轴线定位。由外环限定的环横截面被多个叶片细分成供流体流动通过的多个侧向密封的开口，也就是，在此同样形成多个单个的分量流。然而，开口或其壁面并未被设计成提供整流(利用已知的整流器通常就是这样)，以便逼近物理理想状态，如在此已知的那样。而是，界定开口的至少一些叶片壁面并未精确地被布置成平行于流动区段的纵向轴线，也就是，该至少一些叶片壁面相对于流动区段的纵向轴线成除了 180°以外的角度，从而流动通过的分量流体积被驱使相对于流动的纵向轴线经历偏转。这借助于下述事实而实现通过使叶片尺寸保持不变，叶片以及因而其承载流体的端面是倾斜的，也就是，不与流动区段的纵向轴线平行。由于多个这种开口中的一个或多个叶片壁面以合适的方式被设定为与流动的纵向轴线成一定角度，因此通过叶片横截面并因而通过总的流动横截面形成多个单个的偏转的分量体积流，从而在插件下游的流动全部变成湍流，这因此意味着在流动区段内存在湍流情况。因此基本上广生限定的无秩序状态。目前已揭示，基于该故意引起湍流的区段，在两种速度分布之间(抛物线或矩形)不再存在任何突跃的过渡，其如在开头所述那样通常作为特征曲线上的突变而变得直接可见，并且不能用数学方式精确校正。相反，本技术的有益效果在于更为稳定地过渡，其在后续处理过程中能够被更好地校正。也就是，流动变化因其能够被校正而不再对测量精度具有不利影响。再次，温度的任何变化或入流状态的变化由于故意产生湍流而不再具有任何不利影响。根据本技术，当沿着流动的纵向方向观看时，叶片尺寸或叶片宽度保持相同，因而总体倾斜的定位导致对应于相邻开口并相对于流动的纵向轴线倾斜的两个叶片壁面。当每一个开口的至少一个叶片总是不与所述流动区段的纵向轴线平行时，在此满足需要。然而，在开口具有矩形几何结构的情况下，优选设置两个倾斜的叶片和两个另外的平行叶片，从而确保横截面面积沿着开口的纵向方向不变，这将在下文中分析。当所述开口具有矩形的横截面时，优选当所述开口具有正方形的横截面时，已证实插件在开口的几何结构方面具有极为有利的结构。在此，沿着开口的纵向方向观看的横截面面积基本不能变化，也有可能或者可替代地，该横截面面积发生变化，也就是，尽管优选面积不变，但由于倾斜的叶片而存在横截面面积的一些增大或减小。关于矩形或正方形开口的结构，本技术的特别改进方案提供，所述插件具有多个第一叶片，所述多个第一叶片彼此平行且平行于所述流动区段的纵向轴线延伸，多个第二叶片在所述多个第一叶片之间延伸，所述第二叶片垂直于所述第一叶片以便形成密封的所述开口，并且所述第二叶片中的至少一些不平行于所述流动区段的纵向轴线延伸。因而结果是由垂直于彼此延伸的第一和第二叶片形成栅格结构，第一叶片优选平行于流动方向延伸。由于沿着流动的纵向方向观看第二叶片并不改变其宽度或尺寸，因此第二叶片具有用于两个相邻开口的湍流端面。尽管只有一些第二叶片能够被布置成不平行或者倾斜的，但是以这种方式，根据本技术的有利改进方案提供，所有第二叶片被定位成合适地倾斜，即所有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波测量仪，包括：带有管状流动区段的外壳，限定测量区段的测量插件被插入在所述流动区段中；以及两个超声波传感器，其被布置在外壳侧上并配设有在所述测量插件上布置的反射器，其特征在于，在所述流动区段中放置插件，该插件位于所述测量插件的上游、影响流动并包括抵靠在所述流动区段的内周界上的外环和将环横截面细分成多个侧向密封的开口的多个叶片，所述叶片（15）中的至少一些不与所述流动区段（3）的纵向轴线平行，并且叶片尺寸保持不变。

【技术特征摘要】
2011.08.31 DE 102011112028.21.一种超声波测量仪，包括带有管状流动区段的外壳，限定测量区段的测量插件被插入在所述流动区段中；以及两个超声波传感器，其被布置在外壳侧上并配设有在所述测量插件上布置的反射器，其特征在于，在所述流动区段中放置插件，该插件位于所述测量插件的上游、影响流动并包括抵靠在所述流动区段的内周界上的外环和将环横截面细分成多个侧向密封的开口的多个叶片，所述叶片(15)中的至少一些不与所述流动区段(3)的纵向轴线平行，并且叶片尺寸保持不变。2.根据权利要求1所述的超声波测量仪，其特征在于，每一个开口(16)的至少一个叶片(15)总是不与所述流动区段(3)的纵向轴线平行。3.根据权利要求1或2所述的超声波测量仪，其特征在于，所述开口(16)具有矩形的横截面。4.根据权利要求3所述的超声波测量仪，其特征在于，所述开口(16)具有正方形的横截面。5.根据权利要求3所述的超声波测量仪，其特征在于，所述插件(12)具有多个第一叶片(14)，所述多个第一叶片彼此平行且平行于所述流动区段(3)的纵向轴线延伸，多个第二叶片(15)在所述多个第一叶片之间延伸，所述第二叶片(15)垂直于所述第一叶片(14)以便形成密封的所述开口( 16)，并且所述第二叶片(15)中的至少一些不平行于所述流动区段(3)的纵向轴线延伸。6.根据权利要求5所述的超声波测量仪，其特征在于，所有第二叶片(15)都不平行于所述流动区段(3)的纵向轴线。7.根据权利要求5或6所述的超声波测量仪，其特征在于，存在于两个第一叶片(14)之间的区域中且不平行于所述纵向轴线的至少一些第二叶片(15)相对于所述纵向轴线相似地延伸。8.根据权利要求7所述的超声波测量仪，其特征在于，存在于两个第一叶片(14)之间的区域中且不平行于所述纵向轴线的所有第二叶片(15)相对于所述纵向轴线相似地延伸。9.根据权利要求5或6所述的超声波测量仪，其特征在于，存在于两个第一叶片(14)之间的区域中且不平行于所述纵向轴线的至少一些第二叶片(15)相对于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格特勒，T·霍夫曼，H·克勒默，
申请(专利权)人：液体比重计有限公司，
类型：实用新型
国别省市：