專利名稱：流體聲速測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明及一種測量流體聲速的設(shè)備，尤其涉及一種高溫高壓的流體聲速測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，實(shí)驗(yàn)室觀測單相、多相共存流體聲速的方法主要有三種共振干涉法、相位比較法、時(shí)差法。其中，時(shí)差法具有測量裝置簡單、溫度和壓力等實(shí)驗(yàn)條件容易建立、測量和數(shù)據(jù)計(jì)算過程簡單的特點(diǎn)，是實(shí)驗(yàn)室常用的一種方法。時(shí)差法測量聲速的原理是波的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，即速度ν為聲波在被測對象內(nèi)的走行距離L與走行時(shí)間At的比值。實(shí)驗(yàn)測量時(shí)可采用脈沖透射法、脈沖反射法測量走行距離L和走行時(shí)間△ t計(jì)算得到流體的聲速，以脈沖透射法最為常用?，F(xiàn)在使用的脈沖透射法測量流體聲速的裝置，一般采取固定探頭間距L測量聲波在測試流體中的走時(shí)At (聲波總的走行時(shí)間t減去聲波在探頭內(nèi)走行的時(shí)間t0——零時(shí)) 的方式來實(shí)現(xiàn)。其中，零時(shí)to是聲波在壓電陶瓷前的保護(hù)鋼壁(為承受較高的壓力并解決密封問題，常有一定的厚度)中走行的時(shí)間。實(shí)施測量時(shí)，零時(shí)to與流體的溫度、壓力有關(guān)，所以流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時(shí)零時(shí)刻度及與測量條件一致及其重要。目前，應(yīng)用現(xiàn)有的流體聲速測量裝置測量流體聲速時(shí)，零時(shí)to的刻度有以下問題① 裝置建立前，若現(xiàn)有的刻度方法做零時(shí)刻度，由于標(biāo)準(zhǔn)樣的幾何尺寸特征、溫度、壓力條件與流體測試情況存在差異，無法保證刻度和測量條件的一致性；②裝置建立(探頭間距固定)后，無法使用現(xiàn)有的刻度方法做零時(shí)刻度；③若使用已知聲速的流體來刻度零時(shí)，在測試未知聲速流體前還需要做一些工作以便排除先前刻度用流體的干擾，工作量增加，也無法完全保證刻度和測量條件的一致性?？梢?，現(xiàn)行的流體聲速脈沖透射測量方法和裝置很難實(shí)現(xiàn)零時(shí)刻度以及刻度和測量條件的一致性，流體聲速脈沖透射測量方法和裝置存在瑕疵，測量精度并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，保證零時(shí)刻度和測量條件能保持一致，能有效提高脈沖透射法測量流體聲速的精度，特別是提高高溫高壓流體聲速的測量精度的流體聲速測量裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈沖發(fā)射裝置，所述流體夾持器包括設(shè)置在殼體內(nèi)的流體測量室，所述殼體一側(cè)設(shè)有與流體測量室相連通的流體入口，所述殼體一端設(shè)有固定探頭，所述固定探頭的一端對應(yīng)設(shè)有移動(dòng)探頭，所述移動(dòng)探頭固定設(shè)置在活塞上，所述殼體內(nèi)設(shè)有恒壓艙，所述恒壓艙與所述流體測量室通過管道連通，所述活塞上設(shè)有位移傳感器，所述流體測量室和恒壓艙外設(shè)有溫度控制器。所述溫度控制器包括電加熱套和設(shè)置在流體測量室內(nèi)的溫度傳感器。
采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明取得的有益效果是不僅能夠施加和監(jiān)測流體的溫度、壓力，還具備如下優(yōu)點(diǎn)探頭間距可調(diào)、可測，由于可測量多種間距，從而提高了監(jiān)測流體聲速的測量精度；通過增加溫度控制器可以控制探頭間距變化時(shí)流體的溫度，而通過與流體測量室相連通的恒壓艙可以使流體測量室內(nèi)的壓力保持不變，這樣使流體的聲速測量特別是高溫高壓流體聲速測量時(shí)零時(shí)刻度與測量條件保持一致，從而提高了高溫高壓流體聲速的測量精度。


附圖是本發(fā)明流體夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈沖發(fā)射裝置。其它為已知技術(shù)，不同之處在于流體夾持器包括設(shè)置在殼體內(nèi)的流體測量室1，流體測量室1整體為一中空的圓柱體壓力室，在殼體的一側(cè)設(shè)有與流體測量室1相連通的流體入口 2，在殼體一端設(shè)有固定探頭3，在固定探頭3的一端對應(yīng)設(shè)有移動(dòng)探頭4，移動(dòng)探頭4固定設(shè)置在活塞5上，通過這種結(jié)構(gòu)可以利用液壓驅(qū)動(dòng)活塞5來調(diào)整移動(dòng)探頭4與固定探頭3之間的間距，便于測量探頭間的多種間距，從而確定各種測量數(shù)據(jù)，提高了測量精度。在殼體內(nèi)設(shè)有恒壓艙6，恒壓艙6與流體測量室1通過管道連通，當(dāng)活塞5在液壓作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)即移動(dòng)探頭4移動(dòng)時(shí)，固定探頭3與移動(dòng)探頭4之間的間距變小或增大時(shí)，流體測量室1內(nèi)的流體壓縮或膨脹，體積相應(yīng)地縮小或變大，從而壓力也相應(yīng)地變大或縮小， 這種情況下，流體測量室1內(nèi)的流體通過管道進(jìn)入恒壓艙6可以使恒壓艙6的容積增大或減小而平衡，從而使流體測量室1內(nèi)的流體壓力保持不變，從而使測量條件保持不變，提高了測量精度。在活塞5上設(shè)有位移傳感器7，這樣可以用活塞5上的位移傳感器7來記錄活塞5 的位移量，從而便于測量間距距離，使用簡單方便。在流體測量室1和恒壓艙6外設(shè)有溫度控制器，其中，溫度控制器包括電加熱套8 和設(shè)置在流體測量室1內(nèi)的溫度傳感器9，由于流體測量室1和恒壓艙6之間的流體是連通的，當(dāng)固定探頭3與移動(dòng)探頭4之間的間距變化時(shí)，通過溫度傳感器9對溫度進(jìn)行測量，使電加熱套8對流體進(jìn)行加熱，從而使流體測量室1內(nèi)流體的溫度基本不變，這樣使測量條件保持不變，尤其是高溫高壓流體聲速測量時(shí)零時(shí)刻度與測量條件保持一致，從而提高了高溫高壓流體聲速的測量精度。使用時(shí)，通過活塞5使固定探頭3與移動(dòng)探頭4對接，記錄位移傳感器7的讀數(shù)； 通過液壓泵、電加熱套等裝置建立流體聲速測試所需的溫度、壓力條件，用壓力表、溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測流體溫度、壓力變化；操縱活塞5至某一探頭間距11，11通過位移傳感器7計(jì)算得到，讀聲波到達(dá)時(shí)刻tl ；依次增加探頭間距Ii并記錄對應(yīng)聲波走時(shí)ti (i > = 3)，并繪制聲波走時(shí)與探頭間距交會(huì)圖，線性擬合聲波走時(shí)與聲學(xué)探頭間距，截距即為零時(shí)，斜率的倒數(shù)即為流體聲速。波走時(shí)與探頭間距交會(huì)圖為已知技術(shù)，在此不再贅述。本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式
，從上述啟示出發(fā)，所想到的其它替換結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.流體聲速測量裝置，包括流體夾持器和聲波脈沖發(fā)射裝置，所述流體夾持器包括設(shè)置在殼體內(nèi)的流體測量室，所述殼體一側(cè)設(shè)有與流體測量室相連通的流體入口，其特征在于所述殼體一端設(shè)有固定探頭，所述固定探頭的一端對應(yīng)設(shè)有移動(dòng)探頭，所述移動(dòng)探頭固定設(shè)置在活塞上，所述殼體內(nèi)設(shè)有恒壓艙，所述恒壓艙與所述流體測量室通過管道連通，所述活塞上設(shè)有位移傳感器，所述流體測量室和恒壓艙外設(shè)有溫度控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體聲速測量裝置，其特征在于所述溫度控制器包括電加熱套和設(shè)置在流體測量室內(nèi)的溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體聲速測量裝置，屬于聲速測量設(shè)備，包括流體夾持器和聲波脈沖發(fā)射裝置，流體夾持器包括設(shè)置在殼體內(nèi)的流體測量室殼體一側(cè)設(shè)有與流體測量室相連通的流體入口，殼體一端設(shè)有固定探頭，固定探頭的一端對應(yīng)設(shè)有移動(dòng)探頭，移動(dòng)探頭固定設(shè)置在活塞上，殼體內(nèi)設(shè)有恒壓艙，恒壓艙與流體測量室通過管道連通，活塞上設(shè)有位移傳感器，流體測量室和恒壓艙外設(shè)有溫度控制器。本發(fā)明不僅能夠施加和監(jiān)測流體的溫度、壓力，而且探頭間距可調(diào)、可測，可以使控制探頭間距變化時(shí)流體的溫度和壓力保持不變，這樣使高溫高壓流體聲速測量時(shí)零時(shí)刻度與測量條件保持一致，提高了高溫高壓流體聲速的測量精度。
文檔編號(hào)G01H5/00GK102589671SQ201110009958
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者李峰弼, 楊龍, 韓學(xué)輝 申請人:中國石油大學(xué)(華東)