超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數的確定方法
2023-08-09 23:03:26 2
專利名稱：超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數的確定方法
技術領域：
本發明涉及超聲波熱量表結構技術領域，具體地說是一種三維多反射聲道的時差法超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數的確定方法。
背景技術：
時差法超聲波熱量表是目前應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或兩側的超聲波換能器交替發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，經二次儀表數學運算後得出流量值及熱量值。 基於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，利用流速分布修正係數K對聲道上的線平均流速進行修正。K係數為超聲波聲道上流體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係數與超聲波傳播聲道的設置方式及流體雷諾數和溫度的變化有關。現有市場的熱量表多採用單聲道傳播方式，換能器的安裝位置和聲波傳播路徑一般採用平行式、Z型、V型及W型，這四種換能器安裝位置所形成均是經過管道軸線的聲程， 均需要根據流體雷諾數和溫度的變化進行K係數的修正補償，否則難於實現在流量和溫度較大變化範圍內流量值及熱量值的合格測量精度，尤其小流量下的測量精度更低，不能達到產品標準的要求，嚴重時甚至無法正常使用。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提出一種三維多反射聲道超聲波熱量表體及其三維反射面位置參數的確定方法，用於實現無需進行流速分布係數K值和溫度變化的修正補償，即可在較大流量和溫度變化範圍內通過二次儀表對時差法進行數學運算，獲得流量值及熱量值較高的測量精度的目的。本發明的技術措施是
一種超聲波熱量表表體，包括一用於進行流量測量的水平放置的測量管，以及分別用於向測量管內流動液體發射或接收超聲波的兩個換能器，其中兩個換能器固定在測量管管體頂部的管壁上，其特徵在於所述測量管為方形管道，測量管底面內壁上設有兩個位置分別與兩個換能器相對應的三維反射面，測量管的兩個側面內壁以及頂面內壁上分別設有一個反射壁面，使用於發射超聲波的換能器發射的超聲波依次經過三維反射面、側壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側壁反射壁面、另一三維發射面的反射後進入用於接收超聲波的換能器。本發明通過上述結構，即在方形管道流量測量管的下部，採用由三維坐標設置的相對於發射或接收換能器的兩個三維反射面，其與流動方向的左側、右側及上部的三個充分光滑反射壁面，構成三維空間多次反射聲道，此聲道可使超聲波換能器發射或接收的超聲波信號，由傳統單聲道經過管道軸線的傳播聲程發展到多維面傳播聲程，實現超聲波全方位掃描方形管道內流體全部流通空間，從而減少流速分布的畸變影響，無需進行流量分則用點法式獲得表示三維反射面4的空間平面方程，即將A，B，C代入下式(1)中
權利要求
1.一種超聲波熱量表表體，包括一用於進行流量測量的水平放置的測量管，以及分別用於向測量管內流動液體發射或接收超聲波的兩個換能器，其中兩個換能器固定在測量管管體頂部的管壁上，其特徵在於所述測量管為方形管道，測量管底面內壁上設有兩個位置分別與兩個換能器相對應的三維反射面，測量管的兩個側面內壁以及頂面內壁上分別設有一個反射壁面，使用於發射超聲波的換能器發射的超聲波依次經過三維反射面、側壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側壁反射壁面、另一三維發射面的反射後進入用於接收超聲波的換能器。
2.一種根據權利要求1所述的超聲波熱量表表體的三維反射面位置參數的確定方法， 其特徵在於包括以下步驟；步驟1 建立三維反射面空間平面方程的數學模型，以方形管道中用於發射或接收超聲波的換能器的超聲波中心聲道和位置與該換能器相對應的三維反射面的交點為原點0 Utl，Y0, Z0),以該換能器的發射或接收聲道線與其反射聲道線的夾角的角平分線ON為該三維反射面的法線，設N點的坐標為N(A、B、C)，則N(A、B、C)點為法線ON與流體流向方向的左側反射壁面的交點，設L為發射或接收換能器的中心距，M和N分別為矩形管道橫截面邊長，即
全文摘要
本發明涉及超聲波熱量表結構技術領域，具體地說是一種三維多反射聲道的時差法超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數的確定方法，其特徵在於所述測量管為方形管道，測量管底面內壁上設有兩個位置分別與兩個換能器相對應的三維反射面，測量管的兩個側面內壁以及頂面內壁上分別設有一個反射壁面，使用於發射超聲波的換能器發射的超聲波依次經過三維反射面、側壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側壁反射壁面、另一三維發射面的反射後進入用於接收超聲波的換能器，本發明與傳統技術相比，可實現超聲波全方位掃描方形管道內流體全部流通空間，無需流速分布和溫度變化的修正，即可測得精度較高的流量及熱量。
文檔編號G01K17/06GK102322980SQ201110257689
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者張憲偉, 李書鋒, 李寧寧, 王興海, 王傑禮, 陶濤 申請人:山東貝特智聯表計有限公司