一種超聲波流量傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種超聲波流量傳感器，包括流量腔體（20），流量腔體（20）設(shè)有入口（21）和出口（22），在流量腔體（20）的入口端設(shè)有第一電子超聲波換能器（40）和第一超聲波反射鏡（50），在流量腔體（20）的出口端設(shè)有第二電子超聲波換能器（41）和第二超聲波反射鏡（51），第一電子超聲波換能器（40）傳送的超聲波依次經(jīng)過(guò)第一超聲波反射鏡（50）、內(nèi)流管道（30）以及第二超聲波反射鏡（51）被第二電子超聲波換能器（41）接收，所述內(nèi)流管道（30）設(shè)有消除寄生多模分散波束的齒狀內(nèi)表面（31）。本實(shí)用新型由于在內(nèi)流管道設(shè)有消除寄生多模分散波束的齒狀內(nèi)表面，抑制了寄生多模超聲波，大大增加了測(cè)量精度和可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超聲波流量傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超聲波流量傳感器，尤其是涉及一種用于測(cè)量液體和氣體介質(zhì)平均流速的超聲波流量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波流量傳感器是依靠超聲波換能器，其基于換能器發(fā)射機(jī)發(fā)射出超聲波傳送到相應(yīng)接收器的傳送時(shí)間，取決于液體流速和超聲波傳播方向的原則，測(cè)量液體或氣體媒介的平均流速。通常使用一對(duì)換能器，分別安裝在上游和下游。各換能器可用作發(fā)射機(jī)也可用作接收器。一個(gè)超聲波脈沖從上游換能器傳送到下游換能器。第二個(gè)超聲波脈沖從下游換能器傳送到上游換能器。電子控制儀精確測(cè)量各方向的傳送時(shí)間。兩個(gè)傳送時(shí)間的數(shù)值差與流速成正比。然后用于計(jì)算流體平均流速。
[0003]以下三要素是客戶(hù)選擇適合其應(yīng)用的超聲波流量傳感器時(shí)，最重要的標(biāo)準(zhǔn):(1)測(cè)量精度；(2)測(cè)量可靠性；以及(3)購(gòu)置成本。大多數(shù)客戶(hù)會(huì)選擇高測(cè)量精度和可靠性及低購(gòu)置成本的超聲波流量傳感器。
[0004]超聲波流量傳感器的測(cè)量精度和可靠性主要受以下因素影響:(1)待測(cè)流體流速；(2)流速分布均勻性；(3)所測(cè)超聲波信號(hào)強(qiáng)度；以及(4)內(nèi)反射產(chǎn)生的寄生多模聲波。
[0005]流速、流速分布均勻性和超聲波信號(hào)強(qiáng)度對(duì)超聲波流量傳感器的測(cè)量精度和可靠性有積極影響。更快流速、更少干擾、更好流速分布均勻性和更強(qiáng)超聲波信號(hào)，可產(chǎn)生更高的測(cè)量精度和更好的可靠性。另一方面，內(nèi)反射產(chǎn)生的寄生多模聲波對(duì)測(cè)量精度和可靠性具有消極影響。寄生多模聲波越強(qiáng)，測(cè)量精度和可靠性越低。
[0006]此外，超聲波流量傳感器的購(gòu)置成本取決于初始產(chǎn)品價(jià)格和產(chǎn)品的壽命周期。具有競(jìng)爭(zhēng)力的超聲波流量傳感器必須易于生產(chǎn)、便于組裝、并在其壽命周期中能保持性能穩(wěn)定。這就要求超聲波流量傳感器，必須盡可能簡(jiǎn)單，并有最少個(gè)數(shù)的組件和零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種超聲波流量傳感器，其解決的技術(shù)問(wèn)題是電子超聲波換能器產(chǎn)生的寄生多模分散波束無(wú)法進(jìn)行消除，影響了測(cè)量精度。
[0008]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下方案:
[0009]一種超聲波流量傳感器，包括流量腔體(20)，流量腔體(20)設(shè)有入口(21)和出口(22)，在流量腔體(20)的入口端設(shè)有第一電子超聲波換能器(40)和第一超聲波反射鏡(50)，在流量腔體(20)的出口端設(shè)有第二電子超聲波換能器(41)和第二超聲波反射鏡
(51),第一電子超聲波換能器(4 0 )傳送的超聲波依次經(jīng)過(guò)第一超聲波反射鏡(5 0 )、內(nèi)流管道(30)以及第二超聲波反射鏡(51)被第二電子超聲波換能器(41)接收，所述內(nèi)流管道(30 )設(shè)有消除寄生多模分散波束的齒狀內(nèi)表面(31)。
[0010]進(jìn)一步，第一超聲波反射鏡(50)和/或第二超聲波反射鏡(51)設(shè)有水平頂面(500)或凸頂面(501)。[0011]進(jìn)一步，第一超聲波反射鏡(50)通過(guò)第一反射鏡支撐夾具(60)固定在流量腔體(20)內(nèi)壁上。
[0012]進(jìn)一步，第二超聲波反射鏡(51)通過(guò)第二反射鏡支撐夾具(61)固定在流量腔體(20)內(nèi)壁上。
[0013]該超聲波流量傳感器與傳統(tǒng)超聲波流量傳感器相比，具有以下有益效果:
[0014](I)本實(shí)用新型由于在內(nèi)流管道設(shè)有消除寄生多模分散波束的齒狀內(nèi)表面，齒狀內(nèi)表面不但減少了從湍流區(qū)到層流區(qū)的流量轉(zhuǎn)變點(diǎn)，還抑制了寄生多模超聲波，大大增加了測(cè)量精度和可靠性。
[0015](2)本實(shí)用新型由于超聲波反射鏡帶有水平頂面或凸頂面，而不是凹面，可以起到防止顆粒物沉積在鏡面上的作用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1:本實(shí)用新型超聲波流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2:本實(shí)用新型超聲波流量傳感器的工作原理圖；
[0018]圖3:本實(shí)用新型超聲波流量傳感器的超聲波反射鏡第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4:本實(shí)用新型超聲波流量傳感器的超聲波反射鏡第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0021]10—超聲波流量傳感器；20—流量腔體；21—入口 ；22—出口 ；30—內(nèi)流管道；31一齒狀內(nèi)表面；40—第一電子超聲波換能器；41一第二電子超聲波換能器；50—第一超聲波反射鏡；51—第二超聲波反射鏡；60—第一反射鏡支撐夾具；61—第二反射鏡支撐夾具；80—主測(cè)量波束；81—寄生多模分散波束。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合圖1和圖4,對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型超聲波流量傳感器10包括流量腔體20，流量腔體20 —側(cè)設(shè)有入口 21，另一側(cè)設(shè)有出口 22，液體或氣體媒介流過(guò)入口或出口。內(nèi)流管道30具有粗糙表面或齒狀內(nèi)表面31，其不但減少了從湍流區(qū)到層流區(qū)的流量轉(zhuǎn)變，還抑制了寄生多模超聲波。一對(duì)第一電子超聲波換能器40和第二電子超聲波換能器41用于傳送和接收超聲波信號(hào)。第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51用于引導(dǎo)超聲波從一個(gè)換能器到另一個(gè)換能器；第一反射鏡支撐夾具60和第二反射鏡支撐夾具61使反射鏡與內(nèi)流管道30中心線(xiàn)對(duì)齊。一反射鏡支撐夾具60和第二反射鏡支撐夾具61固定第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51與內(nèi)流管道30入口或出口間的距離，從而在維持超聲波信號(hào)強(qiáng)度的同時(shí)，最小化反射鏡對(duì)內(nèi)流管道內(nèi)流量的干擾。
[0024]如圖2所示，本實(shí)用新型超聲波流量傳感器工作原理如下:
[0025]第一電子超聲波換能器40傳送的超聲波，包括兩個(gè)部分:主測(cè)量波束80和寄生多模分散波束81。主測(cè)量波束80穿過(guò)內(nèi)流管道30，而不與內(nèi)流管道30的齒狀內(nèi)表面31相交。經(jīng)過(guò)第二超聲波反射鏡51反射，其到達(dá)接收器，即第二電子超聲波換能器41。
[0026]寄生多模分散波束81路徑完全不同于主測(cè)量波束80路徑。其在入口處首次撞擊齒狀內(nèi)表面31，并在內(nèi)流管道30內(nèi)多次被齒狀內(nèi)表面31反射。若齒狀內(nèi)表面31是一個(gè)光滑表面，寄生多模分散波束81在離開(kāi)內(nèi)流管道30出口后，將與主測(cè)量波束80結(jié)合，由第二超聲波反射鏡51反射，到達(dá)第二電子超聲波換能器41處。最終出現(xiàn)在第二電子超聲波換能器41的電子信號(hào)內(nèi)，影響測(cè)量的精度。但是，本實(shí)用新型采用齒狀內(nèi)表面31具有適當(dāng)粗糙度的粗糙表面，寄生多模分散波束81在被內(nèi)流管道30內(nèi)多次反射后，將完全被齒狀內(nèi)表面31吸收。其不會(huì)到達(dá)第二超聲波反射鏡51和超聲波換能器41處。結(jié)果是其不會(huì)出現(xiàn)在超聲波換能器41的電子信號(hào)內(nèi)，使得測(cè)量精度進(jìn)一步得到提高。
[0027]此外，齒狀內(nèi)表面31在內(nèi)流管道30的分布特征如下:內(nèi)流管道30入口端的齒數(shù)量和高度都大于位于內(nèi)流管道30出口端的齒數(shù)量和高度，有利于進(jìn)一步消減寄生多模分散波束81。
[0028]如圖3和圖4所示，第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51由不銹鋼或涂有薄金屬薄膜層的塑料制成。第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51帶有水平頂面500或凸頂面501。于現(xiàn)有技術(shù)中使用的凹頂面相比，水平頂面500和凸頂面501具有防止顆粒物在鏡面沉積的優(yōu)勢(shì)，從而防止了超聲波信號(hào)強(qiáng)度的降低。此外，于帶有凹頂面的反射鏡相比，帶有凸頂面的第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51對(duì)內(nèi)流管道30內(nèi)的流量產(chǎn)生較小干擾。為避免彎曲導(dǎo)致的重大超聲速發(fā)散，第一超聲波反射鏡50和第二超聲波反射鏡51的彎曲度保持足夠小。
[0029]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性的描述，顯然本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波流量傳感器，包括流量腔體(20)，流量腔體(20)設(shè)有入口(21)和出口(22)，在流量腔體(20)的入口端設(shè)有第一電子超聲波換能器(40)和第一超聲波反射鏡(50)，在流量腔體(20)的出口端設(shè)有第二電子超聲波換能器(41)和第二超聲波反射鏡(51),第一電子超聲波換能器(4 O )傳送的超聲波依次經(jīng)過(guò)第一超聲波反射鏡(5 O )、內(nèi)流管道(30)以及第二超聲波反射鏡(51)被第二電子超聲波換能器(41)接收，其特征在于:所述內(nèi)流管道(30)設(shè)有消除寄生多模分散波束的齒狀內(nèi)表面(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波流量傳感器，其特征在于:第一超聲波反射鏡(50)和/或第二超聲波反射鏡(51)設(shè)有水平頂面(500)或凸頂面(501)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超聲波流量傳感器，其特征在于:第一超聲波反射鏡(50)通過(guò)第一反射鏡支撐夾具(60)固定在流量腔體(20)內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超聲波流量傳感器，其特征在于:第二超聲波反射鏡(51)通過(guò)第二反射鏡支撐夾具(61)固定在流量腔體(20)內(nèi)壁上。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK203502065SQ201320630921
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】沈暢 申請(qǐng)人:成都聲立德克技術(shù)有限公司