[实用新型]集流式超声流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及流量检测领域，具体涉及一种集流式超声流量计。

背景技术

石油勘探领域中，经常需要测量流量参数，流量计就是一种常用的流量检测仪器。传统的流量仪器是一种应力式流量计，这种流量计具有测量精度不高的问题，传统应力式流量计的测量精度在满量程范围最多只能到达1％；其次传统应力式流量计由于管径的线性限制要测量大流量就必须增大管径，而增大管径小流量的测量必然不准，甚至于对小流量没有反应，因此量程受限较大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集流式超声流量计，其解决了背景技术中测量精度不高以及量程相对较小的技术问题。

本实用新型一种集流式超声流量计的流量测量简要原理如下：

当声波在液体中平行于液体流动方向传播时，其总的传播速度是静止液体中的声速与液体流速的线性合成，于是在一固定的距离L上，声波顺流传播与逆流传播所用的时间必然不同，测得该时间差及静止液体中的声速，即可推算出流速，并进一步折算成流量。

本实用新型的技术解决方案是：

一种集流式超声流量计，包括外护管、设置与外护管内的电池短节、电路短节以及测量短节，其特殊之处在于：所述测量短节包括按顺流和逆流方向分别设置有两个超声波传感器，两个超声波传感器之间有进水口，测量短节的一端设有出水口，所述电路短节包括与超声波传感器依次连接的放大电路、比较器、鉴相器、AD转换器、单片机以及存储器；所述比较器的比较对象是固定电压；所述电池短节给电路短节及测量短节供电。

上述鉴相器与AD转换器之间还设置滤波器，该滤波器能达到平坦的滤波效果。

上述滤波器为二阶低通滤波器。

上述鉴相器为74AHCT74组成的鉴相器。

上述超声波传感器的探头为固态压铸的探头，而不是一般的充液体(一般为硅油)探头。

上述单片机为PIC16C77单片机，该单片机的性能稳定，是一款经典产品。不但省电而且在运行时不易出错造成死机。

本实用新型的优点在于：

1、结构简单，该井下流量计只包括外护管、电池短节、电路短节、超声测量管、超声探头组成

2、精度高，最高精度可达1‰，从根本上改变了传统应力式流量计测量精度不高的问题，传统应力式流量计的测量精度在满量程范围最多只能到达1％。

3、量程大最大可到1000M³/D，而且小流量的测量不受太大影响。传统应力式流量计由于管径的线性限制要测量大流量就必须增大管径，而增大管径小流量的测量必然不准，甚至于对小流量没有反应，超声流量计的发明从根本上解决了这一问题，最小可测量1M³/D，最大可以测量1000M³/D。

4、电路方面采取74AHCT74组成的鉴相器最高频率可达40MHZ。

5、电路方面还采用了特殊的二阶低通滤波器达到了最平坦的的滤波效果从而保证了流量的连续性和平稳性。

6、在传感器的安装方面采用了最新的超声传感器安装方法(该方法已申报专利)保证了压力损失的最小和注水流量的最大。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型流测量电路部分的原理框图；

具体实施方式

本实用新型的测量管内按顺流及逆流方向分别安装两个超声波传感器，分时交替完成超声波的发射、接收工作，测量流速、声速等相关量，集流式流量计所使用的超声波频率为1.38MHz。

具体的数学原理推导：

设水流的速度为：V_水

声音在水中的传播速度为：V_声

两个超声波传感器之间的距离为：L

传播的时间差为：Δt

显然的：L/(V_声-V_水)-L/(V_声+V_水)＝Δt其中V_声、Δt、L三个量均可以测出，所以V_水很容易便可得到。