[发明专利]非接触式超声波水流流速计及非接触式流速检测方法

权利要求书

1.一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：包括超声波换能器、电子线路和流量显示累计系统；

超声波换能器，包括超声波发射换能器和超声波接收器，超声波发射换能器用于将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，超声波接收器用于接收超声波信号，并发送到电子线路；

电子线路，包括发射单元、接收单元、信号处理单元，所述的接收单元用于接收超声波接收器发送的超声波信号并将其发送到信号处理单元进行信号处理，所述的发射单元将信号处理单元处理的信号发送到流量显示累计系统；

流量显示累计系统，用于显示流量数据信息，将信号处理单元处理的信息进行显示和积算，并存储信息。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的超声波换能器为压电换能器，所述的超声波发射换能器采用逆压电效应，所述的超声波接收器采用压电效应。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的压电换能器为锆钛酸铅制成。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的超声波换能器为圆形薄片，沿厚度震动。

5.根据权利要求4所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的圆形薄片的直径大于其厚度的10倍。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的超声波发射换能器和超声波接收器外部分别设置有声楔形成探头结构，所述的声楔固定连接在待检测管道外壁上。

7.根据权利要求6所述的一种非接触式超声波水流流速计，其特征在于：所述的声楔为有机玻璃制成。

8.一种非接触式流速检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：积算水流平均速度：利用速度面积法，由雷达水流测速仪检测水面流速并传输到主机，计算流速修正系数K，测出水平平均速度，并通过液位计提供的数据得出水流断面面积，最后计算出流量，发送到信号处理单元；

S2：安装超声波换能器：将超声波发射换能器和超声波接收器分别按照一定距离附着在待检测管道外壁上，利用两次声程的V法，四次声程的W法，或者采用声波直接穿过被测管路的相对安装的Z法，记录超声波在超声波发射换能器和超声波接收器之间传播的时间，计算时间差值；

S3：计算流速：步骤S2得到的时间差值与流体的流速成正比，利用如下公式计算流速。

9.θ为声束与液体流动方向的夹角；

M为声束在液体的直线传播次数；

D为管道内径；

Tup为声束在正方向上的传播时间；

Tdown为声束在逆方向上的传播时间ΔT=Tup–Tdown。