[发明专利]一种双向超声波水表

说明书

本发明公开了一种双向超声波水表。包括进水段、出水段和测量段；其特征在于：测量段一端配备一个超声波发生器和一个超声波接收器，另一端配备与超声波发生器相对设置的一个超声波接收器和与超声波接收器相对设置的一个超声波发生器。本发明解决了现有超声波探头的结构复杂且只用于计算流速及流量，不能直接根据两个超声波探头得到的数据进行流速校验以及检测水流的位置为水流中心处导致检测的流速和水流量大于实际值的技术问题。

技术领域

本发明属于超声波水表技术领域，特别是涉及一种双向超声波水表。

背景技术

现有的超声波水表由超声波探头、信号处理单元、显示单元等几部分组成。管道内部署的两个相向的超声波探头同时发射和接收超声波，根据这两个超声波探头接收到超声波的时间差计算出当前的水流速度，再根据段横截面积算出瞬时水流量。现有的超声波水表结构分为V型、W型、X型和Z型，其中V型和W型超声波水表都需要依靠管壁反射，存在信号方向特性差，声波损失较大，计量误差较大；X型超声波水表的声道与水流方向不平行，水流的速度分量会引起较大的计量误差；中国专利CN208140207U中提出一种Z型结构超声波水表段，其超声波声道与水流方向平行，如图1所示。上述超声波水表存在以下问题：(1)两个超声波探头需要同时发射和接收超声波，超声波探头的结构复杂，只用于计算流速及流量，不能直接根据两个超声波探头得到的数据进行流速校验，结构复杂且功能单一；(2)水流中心处水流的速度快，水流边缘处水流的速度慢，现有超声波水表检测水流的位置为水流中心处，导致检测的流速和水流量大于实际值。

为了解决上述超声波水表所存在的问题，提出一种双向超声波水表。

发明内容

本发明针对现有超声波探头的结构复杂且只用于计算流速及流量，不能直接根据两个超声波探头得到的数据进行流速校验以及检测水流的位置为水流中心处导致检测的流速和水流量大于实际值的问题，提出一种双向超声波水表。

本发明的一种双向超声波水表，包括进水段、出水段和测量段；其特征在于：测量段一端配备一个超声波发生器和一个超声波接收器，另一端配备与超声波发生器相对设置的一个超声波接收器和与超声波接收器相对设置的一个超声波发生器；所述超声波发生器产生及发射超声波并记录发射时间，所述超声波接收器接收超声波并记录接收时间；一对超声波发生器和接收器与计量电路连接，另一对超声波发生器和接收器与校验电路连接。

优选的，所述测量段与水流方向平行；所述进水段和出水段分别位于测量段的两侧，且与测量段中空对接；

或所述进水段和出水段位于测量段的同一侧，且与测量段中空对接。

超声波检测水流的位置与水流中心线的平行距离范围为(0,D/2)，其中D为测量段内径；超声波检测水流的位置可调节，调节超声波检测水流位置是依托固定超声波发生器和接收器的装置，调整方式包括沿轴线移动或者螺旋移动，其中轴线或螺旋内嵌或安装在固定超声波发生器和接收器的装置中。

优选的，所述测量段与水流方向交叉；所述测量段连接进水段和出水段；

优选的，还包括在测量段内壁放置反射片；所述超声波发生器发射的超声波被反射片反射后再被超声波接收器接收；所述进水段、出水段和测量段为一体的直线段。

所述计量电路根据超声波发射及接收的时间差以及水流静止时超声波的传播时间计算流速，所述校验电路根据超声波发射及接收的时间差以及水流静止时超声波的传播时间校验流速。

本发明的方法具有的优点是：

(1)两对超声波发生器和接收器反向设置，一对用于计量，另一对用于校验，不但避免增加超声波水表的结构复杂性，而且实现了超声波水表计量的有效校验。

(2)相比传统的超声波水表测量水表管段中间的水流速度(整个水流中间的速度是最快的)导致计量值比实际值偏大，本发明测量的是水表管段中间偏外的水流速度，可以有效减小计量误差。