[发明专利]一种超声波流量计

说明书

本发明公开了一种超声波流量计，包括用于构成气体流道和声路通道的模组主体、用于气体整流的导流片、用于辅助固定导流片的导流片挡板、用于发射和接收超声波的换能器、用于换能器定位和固定的换能器压盖、计算控制模块电路板、电路板固定框以及出气管；安装在模组主体上下游的两只换能器的装配方向与气体流道构成36.87度夹角，且二者相互对射。本发明一种超声波流量计结构紧凑，安装方便，在气表内安装表现出良好的适装性，采用对射的方式检测流体的流速，超声波多径现象的产生信号干扰相较于反射方式流量计大为减少，提高了计量精度，而且相较于反射方式信号衰减大大减少，可以有效减少计量模组的能耗。

技术领域

本发明涉及燃气计量技术领域，更具体地说，涉及一种超声波流量计。

背景技术

超声波流量计(超声波燃气表)是一种不同于传统气体流量计的新型燃气表，其工作原理是：采用时差法原理来测量特定流道内的燃气流速，即通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时速度之差来反映流体的流速；因时差法声速随流体温度变化带来的误差影响较小，同时，电子技术的发展已经达到了时差测量的工程要求，应用会越来越广泛。

现有的超声波流量计中，通常采用一对换能器(即一对超声波传感器)来发射和接收超声波信号，利用时间差计算燃气的流速；现有技术中，所述一对换能器在流量计内通常采用斜对射、反射或双反射的方式进行布置，以便相互配合，例如，中国专利CN103270396 A公开的一种超声波流量计，采用反射的方式设置换能器。

然而，现有的超声波流量计通常还存在一些不足：1、反射及双反射方式存在信号衰减大，导致信噪比差，从而使得干扰和能耗变大，有待改进；2、反射及双反射方式更容易引起声波多径问题，噪声和漂移影响大，时差测量干扰变大，测量精度变差，也要改进；3、斜对射布置换能器时，流体的流动方向与声道(即超声波的传播方向)存在夹角，又由于换能器安装结构原因，必存在主流道外的安装窝内声程问题。

因此，对现有的超声波流量计进行合适的算法和结构优化就非常有必要了。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种超声波流量计，其具体技术方案如下：

一种超声波流量计，包括用于构成气体流道和声路通道的模组主体、用于气体整流的导流片、用于辅助固定导流片的导流片挡板、用于发射和接收超声波的换能器、用于换能器定位和固定的换能器压盖、计算控制模块电路板、电路板固定框以及出气管；

模组主体包括气体流道、声路通道，若将气体的流动方向定义为前方，则气体流道包括位于后部的整流罩段、位于中间的主流道段以及位于前部的出气管连接套，主流道段的截面为矩形，其左右两内侧壁上对应各开设有数条间距均匀布置的导流片安装卡槽，数片导流片上下安装在导流片安装卡槽内，在主流道段内形成供气体流通的矩形流道阵列，导流片挡板安装在主流道段的尾部；声路通道一体化安装在气体流道上，其中段与主流道段相交且呈夹角设置，声路通道的两头分别为截面呈矩形的换能器安装窝，换能器安装窝的外端部依次设置有换能器安装座、换能器压盖安装座；出气管连接套通过出气管扣与出气管相连接，实现出气管的轴向锁定，二者的连接处同时使用O型密封圈作密封；

电路板固定框扣装在模组主体上，计算控制模块电路板安装在电路板固定框内；安装在模组主体上下游的换能器安装座上的两只换能器分别与计算控制模块电路板用信号线相连，且分别各由一只安装在对应换能器压盖安装座上的换能器压盖作轴向及周向的定位和固定；上下游两换能器的装配方向与气体流道构成36.87度夹角，且二者相互对射；计算控制模块电路板根据上下游两换能器之间的超声波的传播时间、气温和气压来计算气体的流量。

本发明一种超声波流量计结构紧凑，安装方便，在气表内安装表现出良好的适装性，采用对射的方式检测流体的流速，超声波多径现象的产生信号干扰相较于反射方式流量计大为减少，提高了计量精度，而且相较于反射方式信号衰减大大减少，可以有效减少计量模组的能耗。

优选地，整流罩段的断面设计为变矩形截面缩口，角部有变半径倒圆。