流體聲速測量裝置的製作方法

2023-04-25 11:17:26 1

專利名稱：流體聲速測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量流體聲速的設備，尤其涉及一種高溫高壓的流體聲速測
量裝置。
背景技術：
目前，實驗室觀測單相、多相共存流體聲速的方法主要有三種共振幹涉法、相位 比較法、時差法。其中，時差法具有測量裝置簡單、溫度和壓力等實驗條件容易建立、測量和 數據計算過程簡單的特點，是實驗室常用的一種方法。時差法測量聲速的原理是波的運動 學理論，即速度ν為聲波在被測對象內的走行距離L與走行時間At的比值。實驗測量時 可採用脈衝透射法、脈衝反射法測量走行距離L和走行時間△ t計算得到流體的聲速，以脈 衝透射法最為常用。現在使用的脈衝透射法測量流體聲速的裝置，一般採取固定探頭間距L測量聲波 在測試流體中的走時At (聲波總的走行時間t減去聲波在探頭內走行的時間t0——零時) 的方式來實現。其中，零時to是聲波在壓電陶瓷前的保護鋼壁(為承受較高的壓力並解決 密封問題，常有一定的厚度)中走行的時間。實施測量時，零時to與流體的溫度、壓力有 關，所以流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時零時刻度及與測量條件一致及其 重要。目前，應用現有的流體聲速測量裝置測量流體聲速時，零時to的刻度有以下問題① 裝置建立前，若現有的刻度方法做零時刻度，由於標準樣的幾何尺寸特徵、溫度、壓力條件 與流體測試情況存在差異，無法保證刻度和測量條件的一致性；②裝置建立(探頭間距固 定)後，無法使用現有的刻度方法做零時刻度；③若使用已知聲速的流體來刻度零時，在測 試未知聲速流體前還需要做一些工作以便排除先前刻度用流體的幹擾，工作量增加，也無 法完全保證刻度和測量條件的一致性。可見，現行的流體聲速脈衝透射測量方法和裝置很 難實現零時刻度以及刻度和測量條件的一致性，流體聲速脈衝透射測量方法和裝置存在瑕 疵，測量精度並不理想。

實用新型內容本實用新型針對現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單，操作方便，保證零時刻 度和測量條件能保持一致，能有效提高脈衝透射法測量流體聲速的精度，特別是提高高溫 高壓流體聲速的測量精度的流體聲速測量裝置。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是流體聲速測量裝置，包括流體夾 持器和聲波脈衝發射裝置，所述流體夾持器包括設置在殼體內的流體測量室，所述殼體一 側設有與流體測量室相連通的流體入口，所述殼體一端設有固定探頭，所述固定探頭的一 端對應設有移動探頭，所述移動探頭固定設置在活塞上，所述殼體內設有恆壓艙，所述恆壓 艙與所述流體測量室通過管道連通，所述活塞上設有位移傳感器，所述流體測量室和恆壓 艙外設有溫度控制器。所述溫度控制器包括電加熱套和設置在流體測量室內的溫度傳感器。[0007]採用了上述技術方案後，本實用新型取得的有益效果是本實用新型不僅能夠施 加和監測流體的溫度、壓力，還具備如下優點探頭間距可調、可測，由於可測量多種間距， 從而提高了監測流體聲速的測量精度；通過增加溫度控制器可以控制探頭間距變化時流體 的溫度，而通過與流體測量室相連通的恆壓艙可以使流體測量室內的壓力保持不變，這樣 使流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時零時刻度與測量條件保持一致，從而提 高了高溫高壓流體聲速的測量精度。

附圖是本實用新型流體夾持器的結構示意圖。
具體實施方式
如附圖所示，流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈衝發射裝置。其它為已 知技術，不同之處在於流體夾持器包括設置在殼體內的流體測量室1，流體測量室1整體 為一中空的圓柱體壓力室，在殼體的一側設有與流體測量室1相連通的流體入口 2，在殼體 一端設有固定探頭3，在固定探頭3的一端對應設有移動探頭4，移動探頭4固定設置在活 塞5上，通過這種結構可以利用液壓驅動活塞5來調整移動探頭4與固定探頭3之間的間 距，便於測量探頭間的多種間距，從而確定各種測量數據，提高了測量精度。在殼體內設有恆壓艙6，恆壓艙6與流體測量室1通過管道連通，當活塞5在液壓 作用下運動時即移動探頭4移動時，固定探頭3與移動探頭4之間的間距變小或增大時，流 體測量室1內的流體壓縮或膨脹，體積相應地縮小或變大，從而壓力也相應地變大或縮小， 這種情況下，流體測量室1內的流體通過管道進入恆壓艙6可以使恆壓艙6的容積增大或 減小而平衡，從而使流體測量室1內的流體壓力保持不變，從而使測量條件保持不變，提高 了測量精度。在活塞5上設有位移傳感器7，這樣可以用活塞5上的位移傳感器7來記錄活塞5 的位移量，從而便於測量間距距離，使用簡單方便。在流體測量室1和恆壓艙6外設有溫度控制器，其中，溫度控制器包括電加熱套8 和設置在流體測量室1內的溫度傳感器9，由於流體測量室1和恆壓艙6之間的流體是連通 的，當固定探頭3與移動探頭4之間的間距變化時，通過溫度傳感器9對溫度進行測量，使 電加熱套8對流體進行加熱，從而使流體測量室1內流體的溫度基本不變，這樣使測量條件 保持不變，尤其是高溫高壓流體聲速測量時零時刻度與測量條件保持一致，從而提高了高 溫高壓流體聲速的測量精度。使用時，通過活塞5使固定探頭3與移動探頭4對接，記錄位移傳感器7的讀數； 通過液壓泵、電加熱套等裝置建立流體聲速測試所需的溫度、壓力條件，用壓力表、溫度傳 感器實時監測流體溫度、壓力變化；操縱活塞5至某一探頭間距11，11通過位移傳感器7計 算得到，讀聲波到達時刻tl ；依次增加探頭間距Ii並記錄對應聲波走時ti (i > = 3)，並繪 制聲波走時與探頭間距交會圖，線性擬合聲波走時與聲學探頭間距，截距即為零時，斜率的 倒數即為流體聲速。波走時與探頭間距交會圖為已知技術，在此不再贅述。本實用新型不局限於上述具體實施方式
，從上述啟示出發，所想到的其它替換結 構均屬於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈衝發射裝置，所述流體夾持器包括設 置在殼體內的流體測量室，所述殼體一側設有與流體測量室相連通的流體入口，其特徵在 於所述殼體一端設有固定探頭，所述固定探頭的一端對應設有移動探頭，所述移動探頭固 定設置在活塞上，所述殼體內設有恆壓艙，所述恆壓艙與所述流體測量室通過管道連通，所 述活塞上設有位移傳感器，所述流體測量室和恆壓艙外設有溫度控制器。
2.根據權利要求1所述的流體聲速測量裝置，其特徵在於所述溫度控制器包括電加 熱套和設置在流體測量室內的溫度傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種流體聲速測量裝置，屬於聲速測量設備，包括流體夾持器和聲波脈衝發射裝置，流體夾持器包括設置在殼體內的流體測量室殼體一側設有與流體測量室相連通的流體入口，殼體一端設有固定探頭，固定探頭的一端對應設有移動探頭，移動探頭固定設置在活塞上，殼體內設有恆壓艙，恆壓艙與流體測量室通過管道連通，活塞上設有位移傳感器，流體測量室和恆壓艙外設有溫度控制器。本實用新型不僅能夠施加和監測流體的溫度、壓力，而且探頭間距可調、可測，可以使控制探頭間距變化時流體的溫度和壓力保持不變，這樣使高溫高壓流體聲速測量時零時刻度與測量條件保持一致，提高了高溫高壓流體聲速的測量精度。
文檔編號G01H5/00GK201926495SQ201120014378
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者李峰弼, 楊龍, 韓學輝 申請人:中國石油大學(華東)