[发明专利]一种基于工程力学的流量计

说明书

本发明公开了一种基于工程力学的流量计，包括流量检测装置和数据采集系统，所述数据采集系统一端与流量检测装置连接，所述流量检测装置包括中间直管、左弯管、右弯管、超声换能器A和超声换能器B，所述左弯管和右弯管分别设置在中间直管的左右两端，且在左弯管与中间直管左端的连接处设置有连接头A，所述右弯管与中间直管右端的连接处设置有连接头B，所述超声换能器A和超声换能器B分别设置在连接头A、连接头B的外侧，且超声换能器A和超声换能器B设置在同一水平线上，解决了超声波在传播过程中的折射衰减和波束偏移的问题，能够实现高精度、高效率流体测量的功能，保证了测量结果的准确可靠。

技术领域

本发明涉及工程力学技术领域，具体为一种基于工程力学的流量计。

背景技术

工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域，是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科，工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中，是解决工程实际问题的重要基础，其最基础的部分包括静力学和材料力学。

基于工程力学解决工程实际问题时，常需要用到流量计，流量计按照目前最流行、最广泛的分类法，可分为：差压式流量计、涡街流量计、涡轮流量计、浮子流量计、数字靶式流量计、电磁流量计和超声波流量计，每种流量计都有各自的特点和适用范围，其中，超声波流量计作为近年来发展起来的一种新型流量测量仪表，由于具有无压损、口径越大准确度越高、可在已有管道上安装、多声道可适应复杂流场等诸多优势，在工程力学流量测量领域发挥着越来越重要的作用。

结合附图4，传统超声波流量计为“Z”型结构，在充满液体的管路外壁外侧设置两个成夹角的收发一体式超声换能器，分别测量两个超声换能器之间超声波的正向传播时间和逆向传播时间，可计算出超声传播时间差，从而根据流体流量公式换算成流体的流量。

对于小管径流体流量测量，如果使用“Z”型流量计结构则存在明显不足：

(1)如果小管径的直径d小于10mm，因超声波传播路径l为故超声波传播时间就非常小，为纳秒级以下，以测量精度为1％测算，则流量计系统的时间分辨率必须为几百皮秒，这样对超声波流量计测量系统的设计要求就非常高,不易实现；

(2)超声波在液体和管壁界面传播时,夹角对其折射波强度衰减影响很大，在液体流速过大时,超声波信号存在波束偏移现象，相应接收换能器所接收的超声信号衰减明显，不利于高精度测量。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种基于工程力学的流量计，能够实现高精度、高效率流体测量的功能，保证了测量结果的准确可靠，且能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于工程力学的流量计，包括流量检测装置和数据采集系统，所述数据采集系统一端与流量检测装置连接，所述流量检测装置包括中间直管、左弯管、右弯管、超声换能器A和超声换能器B，所述左弯管和右弯管分别设置在中间直管的左右两端，且在左弯管与中间直管左端的连接处设置有连接头A，所述右弯管与中间直管右端的连接处设置有连接头B，所述超声换能器A和超声换能器B分别设置在连接头A、连接头B的外侧，且超声换能器A和超声换能器B设置在同一水平线上。

进一步地，所述数据采集系统包括A/D芯片和ARM处理器，所述ARM处理器一端与A/D芯片连接，另一端依次通过D/A转换电路、驱动电路与超声换能器A连接，所述超声换能器B一端通过放大电路与A/D芯片连接。

进一步地，所述放大电路与超声换能器B之间设置有有源带通滤波电路。