专利名称：一种超声波热量表表体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声波热量表，具体地说是一种高精度测量流量值和热量值的方形管道三维多反射声道的超声波热量表表体。
背景技术：
众所周知，时差法超声波热量表是目前应用最广泛的超声波热量表之一，其工作原理是安装在流体管道同侧或两侧的超声波换能器交替发射和接收流体中声波信号，按一定的声波路径传播，测量顺逆流声波传播的时间差，经二次仪表数学运算后得出流量值及热量值。基于时差法测量出的是超声波声道上流体的线平均速度，它不能作为管道横截面积上的面平均流速来计算流体的流量，必须在计算流量时，利用流速分布修正系数K对声道上的线平均流速进行修正。K系数为超声波声道上线平均流速与管道横截面上的流体面平均流速的比值，而K系数与超声波传播声道的设置方式及流体雷诺数和温度的变化有关。现有市场上的热量表多采用单声道传播方式，换能器的安装位置和声波传播路径在同一平面上，一般采用平行式、Z型、V型及W型，这四种方式的换能器安装位置所形成均是经过管道轴线的声程，均需要根据流体雷诺数和温度的变化进行K系数的修正补偿，否则难于实现在流量和温度较大变化范围内测得精度合格的流量值及热量值，尤其小流量下的测量精度更低，不能达到产品标准的要求，严重时甚至无法正常使用。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种可在流量和温度变化范围较大情况下，准确测得流量值和热量值的方形管道三维多反射声道的超声波热量表体。本实用新型的技术措施是一种超声波热量表表体，包括测量管和超声波换能器，测量管两端部的上管壁分别设有超声波换能器，其特征在于测量管内相对超声波换能器设有超声波三维反射板，测量管内两超声波换能器间分别设有两个侧超声波反射板和一个顶超声波反射板，超声波三维反射板、侧超声波反射板和顶超声波反射板分别固定在测量管的内壁上，一侧的超声波换能器发射超声波，超声波依次经过超声波三维反射板、一侧的侧超声波反射板、顶超声波反射板、另一侧的侧超声波反射板、另一超声波三维发射板，最后由另一超声波换能器接收。本实用新型所述的测量管为方形管，超声波三维反射板设在内底面上，侧超声波反射板设在内侧壁上，顶超声波反射板设在内顶壁上。本实用新型所述的超声波三维反射板可以采用为轮廓线为椭圆形的空间平面。本实用新型所述的两个超声波换能器相对应的测量管内底面上分别设有超声波三维反射板或超声波三维反射面。[0010]本实用新型采用由三维坐标设置的相对于发射或接收换能器的两个三维反射板， 其与流动方向的左侧、右侧及顶部的三个光滑反射板，构成三维空间多次反射声道，此声道可使超声波换能器发射或接收的超声波信号，由传统单声道经过管道轴线的传播声程发展到多维面传播声程，实现超声波全方位扫描方形管道内流体全部流通空间，从而减少流速分布的畸变影响，无需进行流量分布系数K值和温度变化的修正，即可在较大流量和温度变化范围内，经过二次仪表对时间差数学运算，获得流量值及热量值较高的测量精度，经 CFD仿真和测试表明，可实现在量程比25 :1情况下以及20°C至85°C温度变化范围内，流量值及热量值的测量精度可控制在1%以内。
附图1是本实用新型的正视图。附图2是本实用新型的左视图。附图3是本实用新型的俯视图。附图标记1方形管道流量测量管，2、3发射或接收超声波换能器，4、5三维反射面，6、7、8方形管道左侧、右侧及顶部三个光滑反射面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。一种超声波热量表表体，包括测量管和超声波换能器，测量管两端部的上管壁分别设有超声波换能器，上述各组成部分的结构与连接方式与现有技术相同，此不赘述，本实用新型的特征在于测量管内相对超声波换能器设有超声波三维反射板，超声波三维反射板为轮廓线为椭圆形的空间平面，两个超声波换能器相对应的测量管内底面上分别设有超声波三维反射板，测量管内两超声波换能器间分别设有两个侧超声波反射板和一个顶超声波反射板，超声波三维反射板、侧超声波反射板和顶超声波反射板分别直接或经支架固定在测量管的内壁上，其超声波的路径为一侧的超声波换能器发射超声波，超声波依次经过正下方的超声波三维反射板、一侧的侧超声波反射板、顶超声波反射板、另一侧的侧超声波反射板、另一超声波三维发射板，最后由另一超声波换能器接收。本实用新型所述的测量管一般为方形管，超声波三维反射板设在内底面上，侧超声波反射板设在内侧壁上，顶超声波反射板设在内顶壁上，则分别称为超声波三维反射面、 侧超声波反射面和顶超声波反射面，如图所示，一种方形管道三维多反射声道超声波热量表表体，包括方型管道流量测量管1，发射或接收超声波换能器2、3，方形管道内下部的两个超声波三维反射面4、5，超声波三维反射面4、5呈曲面状，方形管道内左侧壁、右侧壁上分别设有侧超声波反射面6、7，方形管道内顶壁上设有顶超声波反射面8，侧超声波反射面 6、7和顶超声波反射面8呈平面状。在方形管道流量测量管1的下部，采用由三维坐标设置的相对于发射或接收换能器2、3的两个超声波三维反射板4、5，其与流动方向的左侧、右侧及顶部的三个光滑反射板 6、7、8，构成三维空间多次反射声道。此声道可使超声波换能器发射或接收的超声波信号， 由传统单声道经过管道轴线的传播声程发展到多维面传播声程，实现超声波全方位扫描方形管道内流体全部流通空间，从而减少流速分布的畸变影响，无需进行流量分布系数K值和温度变化的修正，即可在较大流量和温度变化范围内，经二次仪表对时间差数学运算，获得流量值及热量值较高的测量精度。[0021]三维坐标设置的两个三维反射板4、5的空间平均方程，由对应法线的方向角、方向余弦、方向数的位置参数确定。由多反射板形成的多反射声道传播路径，通过方形管道流量测量管1的截面边长和发射或接收超声波换能器2、3的中心距参数确定。方形管道流量测量管1的流通截面积，由流量测量量程及三维多反射声道声程的时间差参数确定。本实用新型采用一种方形管道三维多反射声道的超声波热量表表体，与传统单声道超声波传播路径相比，可实现超声波全方位扫描方形管道内流体全部流通空间，经CFD 仿真和测试表明，能够在较大流量和温度变化范围内，即在量程比25 1情况下以及20°C至 85°C温度变化范围内，流量值及热量值的测量精度可控制在1%以内。
权利要求1.一种超声波热量表表体，包括测量管和超声波换能器，测量管两端部的上管壁分别设有超声波换能器，其特征在于测量管内相对超声波换能器设有超声波三维反射板，测量管内两超声波换能器间分别设有两个侧超声波反射板和一个顶超声波反射板，超声波三维反射板、侧超声波反射板和顶超声波反射板分别固定在测量管的内壁上。
2.根据权利要求1所述的一种超声波热量表表体，其特征在于测量管为方形管，超声波三维反射板设在内底面上，侧超声波反射板设在内侧壁上，顶超声波反射板设在内顶壁上。
3.根据权利要求1或2所述的一种超声波热量表表体，其特征在于超声波三维反射板为轮廓线为椭圆形的空间平面。
4.根据权利要求1或2所述的一种超声波热量表表体，其特征在于两个超声波换能器相对应的测量管内底面上分别设有超声波三维反射板。
专利摘要本实用新型涉及超声波热量表，具体地说是一种超声波热量表表体，其特征在于测量管内相对超声波换能器设有超声波三维反射板，测量管内两超声波换能器间分别设有两个侧超声波反射板和一个顶超声波反射板，超声波三维反射板、侧超声波反射板和顶超声波反射板分别固定在测量管的内壁上，本实用新型采用由三维坐标设置的相对于发射或接收换能器的两个三维反射板，其与流动方向的左侧、右侧及顶部的三个光滑反射板，构成三维空间多次反射声道，使超声波换能器发射或接收的超声波信号发展到多维面传播声程，实现超声波全方位扫描方形管道内流体全部流通空间，获得流量值及热量值较高的测量精度。
文档编号G01K17/00GK202182786SQ20112032697
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者张宪伟, 李书锋, 李宁宁, 王兴海, 王杰礼, 陶涛 申请人:山东二十度节能技术服务有限公司