超声波测量装置的测量方法_2

文档序号:8297483阅读:来源:国知局
压电元件,如电致伸缩的压电晶体及磁致伸缩的镍铁铝合金。
[0029]在一个实施例中,在具体的测量过程为:信号控制元件向第一换能元件1020发送第一电信号,并获取第一电信号的发送时间,第一换能元件1020将所述第一电信号转换为第一超声波信号向待测通道发送,第二换能元件1030接收所述第一超声波信号并将所述第一超声波信号转换为第一接收信号,向所述信号控制元件发送,所述信号控制元件接收所述第一接收信号,并获取所述第一接收信号的接收时间。信号控制元件向第二换能元件1030发送第二电信号,并获取第二电信号的发送时间,第二换能元件1030将所述第二电信号转换为第二超声波信号向待测通道发送,第一换能元件1020接收所述第二超声波信号并将所述第二超声波信号转换为第二接收信号,向所述信号控制元件发送,所述信号控制元件接收所述第二接收信号,并获取所述第二接收信号的接收时间。所述信号控制元件将第一电信号的发送时间、第一接收信号的接收时间、第二电信号的发送时间、第二电信号的发送时间向所述测量处理元件发送,所述测量处理元件根据时差发测量规则,将第一电信号的发送时间、第一接收信号的接收时间、第二电信号的发送时间、第二电信号的发送时间转换为所测量。
[0030]优选地,所测量可为管道中的液体或气体流量。
[0031]在其他实施方式中,超声波测量装置可基于频差法测量原理、相差法测量原理等进行流量或其他待测量的测量。
[0032]更进一步地,本实施方式所述超声波测量装置还可包括测量显示器1090、第一信号线和1070和第二信号线1080,所述测量处理元件通过第二信号线1080将所测量向测量显示器1090传输。所述信号控制元件通过第一信号线1070连接第二换能元件1030。所述测量显示器1090包括显示模块1091,用于显示所测量的具体数值。
[0033]本实施方式所述的超声波测量装置向外传输测量所得的具体数值,无需将传感器感测到的第一接收信号或第二接收信号(模拟信号)向其他处理设备输送,避免利用导线输送感测到的第一接收信号或第二接收信号时受干扰而影响测量结果,用于测量管道中的液体或气体流量时,能有效提高测量精度。
[0034]在另一个实施例中,超声波测量装置还可包括测量管道1040,测量管道1040的侧壁上包括两个安装口,所述主测量传感器安装在第一安装口,所述从测量传感器安装在第二安装口。
[0035]进一步地,超声波测量装置还可包括安装在测量管道1040内的第一反射元件1051和第二反射元件1052,第一反射元件1051与第一换能元件1020的夹角为45度,第二反射元件1052与第二换能元件的夹角1030为135度。第一反射元件1051和第二反射元件1052对超声波信号进行反射,以使超声波信号向第一换能元件1020或第二换能元件1030传输。
[0036]请参阅图2,图2是本发明的超声波测量装置的测量方法中超声波测量装置第二实施方式的结构示意图。
[0037]本实施方式的所述超声波测量装置与第一实施方式的区别在于,信号控制元件2000可包括电信号生成单元2010、计时单元2020和控制单元2030,控制单元2030分别与计时单元2020和电信号生成单元2010连接,电信号生成单元2010分别与所述第一换能元件和所述第二换能元件连接。
[0038]本实施方式,通过时差法进行相应测量。
[0039]其中,电信号生成单元2010可为信号源。
[0040]当所述主测量传感器作为超声波发送端时,控制元件2030控制电信号生成单元2010与所述第一换能元件间接通,向所述第一换能元件发送第一电信号,并向计时单元2020发送触发信号,开始计时,所述第一换能元件将所述第一电信号转换为第一超声波信号向待测通道发送。所述第二换能元件接收所述第一超声波信号,将所述第一超声波信号转换为第一接收信号,向控制单元2030发送,控制单元2030接收所述第一接收信号后向计时单元2020发送触发信号,终止计时,从计时单元2020获取与接收到所述第一接收信号对应的第一信号参数(第一电信信号向第一换能元件发送的发送时间以及控制单元2030接收第一接收信号的接收时间)。
[0041]当所述主测量传感器作为超声波接收端时,控制元件2030控制电信号生成单元2010与所述第二换能元件间接通,向所述第二换能元件发送第二电信号,并向计时单元2020发送触发信号,开始计时,所述第二换能元件将所述第二电信号转换为第二超声波信号向待测通道发送。所述第一换能元件接收所述第二超声波信号,将所述第二超声波信号转换为第二接收信号,向控制单元2030发送,控制单元2030接收所述第二接收信号后向计时单元2020发送触发信号,终止计时,从计时单元2020获取与接收到所述第二接收信号对应的第二信号参数。(第二电信信号向第二换能元件发送的发送时间以及控制单元2030接收第二接收信号的接收时间),将所述第一信号参数和所述第二信号参数向所述测量处理元件发送,以使所述测量处理元件时差发测量规则,将所述信号参数转换为所测量(如流量)O
[0042]在一个实施例中,本发明的超声波测量装置可用于探测液体流量,主测量传感器和从测量传感器发送的超声波信号在液体中传播时,液体的流动将使超声波信号传播时间产生微小变化,并且其传播时间的变化正比于液体的流速,其设静止流体中的超声波信号速度为c,流体流动的速度为U,传播距离为L,当主测量传感器发送的超声波信号与流体流动方向一致时(即顺流方向),其传播速度为c+u ;从测量传感器发送的超声波信号与流体流动方向不一致时,传播速度为c-u。在相距为L的两处分别放置主测量传感器Tl和从测量传感器T2。当Tl顺方向,T2逆方向发射超声波时,超声波分别到达Tl和T2所需要的时间为 tl 和 t2,贝丨J tl = L/ (c+u) ;t2 = L/ (c-u)。
[0043]由于在工业管道中,流体的流速比声速小的多,即c?u,因此两者的时间差为▽ t=t2-tl = 2Lu/cc ;由此可知,当声波在流体中的传播速度c已知时,只要测出时间差▽ t即可求出流速U,进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。
[0044]在其他实施方式中,所述电信号可为激励脉冲信号,所述信号参数可为控制单元接收到所述第一接收信号之前向第一换能元件发送的激励脉冲信号的脉冲数、在信号控制元件接收到所述第二接收信号之前向第二换能元件发送的激励脉冲信号的脉冲数。此时,信号控制元件可包括电信号生成单元、计数单元和控制单元。
[0045]图3是本发明超声波测量装置的测量方法的第一实施方式的流程示意图。
[0046]本实施方式所述的测量方法基于图1至图2中所述的超声波测量装置进行测量,可包括以下步骤:
[0047]步骤S301,将所述信号控制元件的第一电信号向所述第一换能元件发送。
[0048]步骤S302,接收所述第二换能元件转换其所接收的第一超声波信号所得的第一接收信号到所述信号控制元件,其中,所述第一超声波信号为所述第一换能元件转换发送。
[0049]步骤S303,获取与接收到所述信号控制元件的第一接收信号对应的第一信号参数。
[0050]步骤S304,将所述信号控制元件的第二电信号向所述第二换能元件发送。
[0051]步骤S305,接收所述第一换能元件转换其所接收的第二超声波信号所得的第二接收信号到所述信号控制元件,其中,所述第二超声波信号由所述第二换能元件转换发送。
[0052]步骤S306,获取与接收到所述信号控制元件的第二接收信号对应的第二信号参数。
[0053]步骤S307,将所述第一信号参数和所述第二信号参数向所述测量处理元件发送,以使所述测量处理元件根据预设的测量规则,将所述第一信号参数和所述第二信号参数转换为所测量。
[0054]本实施方式所述的测量方法,通过主测量传感器中的信号控制元件控制第一换能元件和第二换能元件进行超声波信号的发送、采集和信号参数的获取
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