超聲波換能器的選取方法、選取系統(tǒng)及超聲波流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流量計的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指超聲波換能器的選取方法、選取系統(tǒng)及 安裝有通過此方法選取的超聲波換能器的超聲波流量計。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波流量計是以測量聲波在流動介質(zhì)中傳播的時間與流量的關(guān)系為原理的。在 超聲波流量計中，過大的靜態(tài)時間差會降低流量計的測量性能。而產(chǎn)生靜態(tài)時間差的原因 主要在于配對使用的兩個換能器的諧振頻率偏差較大。由于換能器涉及多個基礎(chǔ)及交叉學(xué) 科，且制造工序復(fù)雜。現(xiàn)有技術(shù)中，基本采用的方案是要求換能器廠家控制好產(chǎn)品的批次一 致性，保證流量計配對使用的兩只換能器性能參數(shù)接近，盡量避免流量計靜態(tài)時間差偏大 的問題出現(xiàn)。由于換能器廠家生產(chǎn)工藝的批次差異性必然存在，無法保證每批次換能器的 性能參數(shù)高度一致。如果流量計上配對使用的兩只換能器性能差異較大，則會產(chǎn)生較大的 靜態(tài)時間差，嚴(yán)重影響流量計整機測量性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單又高效的超聲波換能器的選取方法， 以保證超聲波流量計具有較小的靜態(tài)時間差，進(jìn)而保證測量性能的穩(wěn)定。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種超聲波換能器的選取方法，包括 如下步驟：
[0005] Sl :從多個超聲波換能器中選取兩個超聲波換能器；
[0006] S2 :分別測試兩個所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0007] S3 :根據(jù)諧振頻率fsl和fs2計算偏差率Δ t ;
[0008] S4 :如果所述偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則選用Sl中的兩個超聲波換能器安裝 于超聲波流量計內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，重復(fù)步驟Sl。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本方法選取的兩個配對使用的超聲波換能器的諧振頻率的 偏差量小，根據(jù)公式（4)可以推導(dǎo)出，靜態(tài)時間差A(yù)t越小；這樣超聲波流量計的測量約穩(wěn) 定性能。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0011] 進(jìn)一步，所述S3包括：
[0012] 根據(jù)下式計算所述偏差率；
[0013] At = (fsl-fs2)/fs ；
[0014] 其中，Δ t為偏差率，fsl為第一個超聲波換能器的諧振頻率，fs2為第二個超聲波 換能器的諧振頻率，fs為fal和fs2中較大的一個。
[0015] 進(jìn)一步，所述S2還包括阻抗分析儀，所述諧振頻率由所述阻抗分析儀測試得出。
[0016] 優(yōu)選的，預(yù)設(shè)的閾值范圍為0-1%。。
[0017] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單又高效的超聲波換能器的選取系統(tǒng)， 以保證超聲波流量計具有較小的靜態(tài)時間差，進(jìn)而保證測量性能的穩(wěn)定。
[0018] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種超聲波換能器的選取系統(tǒng)，包 括：
[0019] 選取模塊，用于從多個超聲波換能器中選取兩個超聲波換能器；
[0020] 測試模塊，用于測試兩個所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0021] 計算模塊，用于計算諧振頻率fsl和fs2偏差率Δ t ;
[0022] 判斷模塊，用于判斷所述偏差率是否在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，如果偏差率在預(yù)設(shè)的 閾值范圍內(nèi)，則選用所述選取模塊中選取的兩個所述超聲波換能器安裝于超聲波流量計 內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則再從多個超聲波換能器中選取兩個超聲波換能 器直至偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案公開的一種聲波換能器的選取系統(tǒng)與上述一種 超聲波換能器的選取方法所起到的效果相同，因此不再贅述。
[0024] 進(jìn)一步，所述計算模塊包括：
[0025] 根據(jù)下式計算所述偏差率；
[0026] At = (fsl-fs2)/fs ；
[0027] 其中，Δ t為偏差率，fsl為第一個超聲波換能器的諧振頻率，fs2為第二個超聲波 換能器的諧振頻率，fs為fal和fs2中較大的一個。
[0028] 進(jìn)一步，所述測試模塊還包括阻抗分析儀，所述諧振頻率由所述阻抗分析儀測試 得出。
[0029] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)的閾值范圍為0-1 %。
[0030] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量性能穩(wěn)定的超聲波流量計。
[0031] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種超聲波流量計，所述超聲波流量 計內(nèi)設(shè)置有上述任一技術(shù)方案所述的超聲波換能器。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案公開的一種超聲波流量計與上述一種超聲波換 能器的選取方法所起到的效果相同，因此不再贅述。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明一種超聲波換能器的選取方法流程圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明一種超聲波換能器的選取系統(tǒng)示意圖；
[0035] 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：
[0036] 1、選取模塊，2、測試模塊，3、計算模塊，4、判斷模塊。
【具體實施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0038] 如圖1所示，一種超聲波換能器的選取方法，包括如下步驟：
[0039] Sl :從多個超聲波換能器中選取兩個超聲波換能器；
[0040] S2 :分別測試兩個所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0041 ] S3 :根據(jù)諧振頻率fsi和fs2計算偏差率Δ t ;
[0042] S4 :如果所述偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則選用SI中的兩個超聲波換能器安裝 于超聲波流量計內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，重復(fù)步驟Sl。
[0043] 通常認(rèn)為聲波在流體中的實際傳播速度是由介質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)下聲波的傳播速度 (Cf)和流體軸向平均流速（vj在聲波傳播方向上的分量組成。如圖1所示，順流和逆流傳 播時間與各量之間的關(guān)系由公式（1)和公式（2)可知：
[0046] 其中，tup為聲波在流體中逆流傳播時間，t d_為聲波在流體中順流傳播時間，
[0047] L為聲道長度，％為換能器A發(fā)出超聲波在靜止流體中的傳播速度，c。為換能器 B發(fā)出超聲波在靜止流體中的傳播速度，Vn為流體的軸線平均速度，Φ為聲道夾角。
[0048] 理想情況下，當(dāng)超聲流量計管道內(nèi)的介質(zhì)流速Vni為0時，