專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數(shù)的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波熱量表結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種三維多反射聲道的時(shí)差法超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數(shù)的確定方法。
背景技術(shù)：
時(shí)差法超聲波熱量表是目前應(yīng)用最廣泛的超聲波熱量表之一，其工作原理是 安裝在流體管道同側(cè)或兩側(cè)的超聲波換能器交替發(fā)射和接收流體中聲波信號(hào)，按一定的聲波路徑傳播，測(cè)量順逆流聲波傳播的時(shí)間差，經(jīng)二次儀表數(shù)學(xué)運(yùn)算后得出流量值及熱量值。 基于時(shí)差法測(cè)量出的是超聲波聲道上流體的線(xiàn)平均速度，它不能作為管道截面積上的面平均流速來(lái)計(jì)算流體的流量，必須在計(jì)算流量時(shí)，利用流速分布修正系數(shù)K對(duì)聲道上的線(xiàn)平均流速進(jìn)行修正。K系數(shù)為超聲波聲道上流體線(xiàn)平均流速與管道橫截面上的流體面平均流速的比值，而K系數(shù)與超聲波傳播聲道的設(shè)置方式及流體雷諾數(shù)和溫度的變化有關(guān)?，F(xiàn)有市場(chǎng)的熱量表多采用單聲道傳播方式，換能器的安裝位置和聲波傳播路徑一般采用平行式、Z型、V型及W型，這四種換能器安裝位置所形成均是經(jīng)過(guò)管道軸線(xiàn)的聲程， 均需要根據(jù)流體雷諾數(shù)和溫度的變化進(jìn)行K系數(shù)的修正補(bǔ)償，否則難于實(shí)現(xiàn)在流量和溫度較大變化范圍內(nèi)流量值及熱量值的合格測(cè)量精度，尤其小流量下的測(cè)量精度更低，不能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種三維多反射聲道超聲波熱量表體及其三維反射面位置參數(shù)的確定方法，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)需進(jìn)行流速分布系數(shù)K值和溫度變化的修正補(bǔ)償，即可在較大流量和溫度變化范圍內(nèi)通過(guò)二次儀表對(duì)時(shí)差法進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，獲得流量值及熱量值較高的測(cè)量精度的目的。本發(fā)明的技術(shù)措施是
一種超聲波熱量表表體，包括一用于進(jìn)行流量測(cè)量的水平放置的測(cè)量管，以及分別用于向測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)液體發(fā)射或接收超聲波的兩個(gè)換能器，其中兩個(gè)換能器固定在測(cè)量管管體頂部的管壁上，其特征在于所述測(cè)量管為方形管道，測(cè)量管底面內(nèi)壁上設(shè)有兩個(gè)位置分別與兩個(gè)換能器相對(duì)應(yīng)的三維反射面，測(cè)量管的兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁以及頂面內(nèi)壁上分別設(shè)有一個(gè)反射壁面，使用于發(fā)射超聲波的換能器發(fā)射的超聲波依次經(jīng)過(guò)三維反射面、側(cè)壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側(cè)壁反射壁面、另一三維發(fā)射面的反射后進(jìn)入用于接收超聲波的換能器。本發(fā)明通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，即在方形管道流量測(cè)量管的下部，采用由三維坐標(biāo)設(shè)置的相對(duì)于發(fā)射或接收換能器的兩個(gè)三維反射面，其與流動(dòng)方向的左側(cè)、右側(cè)及上部的三個(gè)充分光滑反射壁面，構(gòu)成三維空間多次反射聲道，此聲道可使超聲波換能器發(fā)射或接收的超聲波信號(hào)，由傳統(tǒng)單聲道經(jīng)過(guò)管道軸線(xiàn)的傳播聲程發(fā)展到多維面?zhèn)鞑ヂ暢?，?shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間，從而減少流速分布的畸變影響，無(wú)需進(jìn)行流量分則用點(diǎn)法式獲得表示三維反射面4的空間平面方程，即將A，B，C代入下式(1)中
權(quán)利要求
1.一種超聲波熱量表表體，包括一用于進(jìn)行流量測(cè)量的水平放置的測(cè)量管，以及分別用于向測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)液體發(fā)射或接收超聲波的兩個(gè)換能器，其中兩個(gè)換能器固定在測(cè)量管管體頂部的管壁上，其特征在于所述測(cè)量管為方形管道，測(cè)量管底面內(nèi)壁上設(shè)有兩個(gè)位置分別與兩個(gè)換能器相對(duì)應(yīng)的三維反射面，測(cè)量管的兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁以及頂面內(nèi)壁上分別設(shè)有一個(gè)反射壁面，使用于發(fā)射超聲波的換能器發(fā)射的超聲波依次經(jīng)過(guò)三維反射面、側(cè)壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側(cè)壁反射壁面、另一三維發(fā)射面的反射后進(jìn)入用于接收超聲波的換能器。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表表體的三維反射面位置參數(shù)的確定方法， 其特征在于包括以下步驟；步驟1 建立三維反射面空間平面方程的數(shù)學(xué)模型，以方形管道中用于發(fā)射或接收超聲波的換能器的超聲波中心聲道和位置與該換能器相對(duì)應(yīng)的三維反射面的交點(diǎn)為原點(diǎn)0 Utl，Y0, Z0),以該換能器的發(fā)射或接收聲道線(xiàn)與其反射聲道線(xiàn)的夾角的角平分線(xiàn)ON為該三維反射面的法線(xiàn)，設(shè)N點(diǎn)的坐標(biāo)為N(A、B、C)，則N(A、B、C)點(diǎn)為法線(xiàn)ON與流體流向方向的左側(cè)反射壁面的交點(diǎn)，設(shè)L為發(fā)射或接收換能器的中心距，M和N分別為矩形管道橫截面邊長(zhǎng)，即
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲波熱量表結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種三維多反射聲道的時(shí)差法超聲波熱量表表體及其三維反射面位置參數(shù)的確定方法，其特征在于所述測(cè)量管為方形管道，測(cè)量管底面內(nèi)壁上設(shè)有兩個(gè)位置分別與兩個(gè)換能器相對(duì)應(yīng)的三維反射面，測(cè)量管的兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁以及頂面內(nèi)壁上分別設(shè)有一個(gè)反射壁面，使用于發(fā)射超聲波的換能器發(fā)射的超聲波依次經(jīng)過(guò)三維反射面、側(cè)壁反射壁面、頂壁反射壁面、另一側(cè)壁反射壁面、另一三維發(fā)射面的反射后進(jìn)入用于接收超聲波的換能器，本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可實(shí)現(xiàn)超聲波全方位掃描方形管道內(nèi)流體全部流通空間，無(wú)需流速分布和溫度變化的修正，即可測(cè)得精度較高的流量及熱量。
文檔編號(hào)G01K17/06GK102322980SQ201110257689
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者張憲偉, 李書(shū)鋒, 李寧寧, 王興海, 王杰禮, 陶濤 申請(qǐng)人:山東貝特智聯(lián)表計(jì)有限公司