本发明涉及超声气体流量计量领域，具体涉及一种基于超声波原理的流道结构及气体流量计量表。
背景技术：
气体流量计量表(简称流量计)作为计量气体体积数量的计量器具，可以直观的显示流过管道的气体流量，使用起来非常方便，近年来得到迅速普及。
根据测试需求不同，同领域技术人员主要通过改进及优化超声波气体流量计流道结构，以提高测量精度。专利文献jp2012103087a提出一种v型流道结构，专利文献cn103471671b提出一种n型流道结构，专利文献cn103471672a提出一种w型流道结构，这三种流道结构应用较普及，但共性的缺陷是两个超声波换能器之间的有效距离相对较短，v型、n型、w型气室的横截面为方形，截面积相对较大，被测气流流速相对较低，会降低测量精度；专利文献ep2759808a1提出一种超声燃气表对射型流道结构，此种结构一定程度可消除传统的v型、w型和n型流道结构超声波信号损失较大的影响，气室结构为圆形，可克服方形流道结构截面积较大，被测气体流速低的缺点，缺陷在于超声波换能器位于流道中，会导致流场不均匀，故在进出气口增加了叶片式整流件对流场进行整流，该叶片式整流件安装方式相对复杂，对流体不经过扩散腔而直接进入流道结构或扩散腔空间不足的情况，整流效果不理想。
技术实现要素：
本发明提供一种基于超声波原理的流道结构及包含该基于超声波原理的流道结构的气体流量计量表，包括整流罩、内管组件及第三组件，通过整流罩及内管组件的引流，使位于第一、第二超声波换能器之间的气流更加平稳，提高了测量精度。
第一方面：
本发明公开了一种基于超声波原理的流道结构，包括一容纳被测气体的腔体，所述腔体两端开口，分别为第一开口和第二开口，所述腔体包括：被设置于所述腔体的一端的进气口；
一整流罩，
一内管组件；
及一被设置于所述腔体的另一端的出气口，
所述出气口为所述腔体的第二开口。
进一步地，所述整流罩位于所述第一开口处，所述整流罩包括第一超声波换能器安装槽、第一环形挡板及第一圆环，所述第一超声波换能器安装槽内设有第一超声波换能器，所述第一超声波换能器安装槽与所述第一圆环通过所述第一环形挡板相连接，所述第一环形挡板的内径等于所述第一超声波换能器安装槽的外径，所述第一圆环的外径小于所述腔体的内径；
所述内管组件包括一内管和第二环形挡板，所述内管的进气端延伸至第一圆环内以接收从所述整流罩进入的被测气体，第二环形挡板被设置于靠近所述内管出气端的管壁上，所述第二环形挡板的外径等于所述腔体的内径，所述内管组件通过第二环形挡板安装在腔体内；
在所述出气口处内设有第三组件，所述第三组件包括一第二超声波换能器安装槽、一第三圆环和若干支柱，所述第二超声波换能器安装槽内设有第二超声波换能器，所述第二超声波换能器安装槽通过若干个所述支柱与所述第三圆环相连接，所述第三圆环的外径等于所述腔体的内径。
进一步地，所述第一超声波换能器、所述内管以及所述第二超声波换能器的中心位于同一直线上。
进一步地，所述第一超声波换能器安装槽与所述第一圆环及第一环形挡板为一体成型结构。
进一步地，所述内管进气端向外弯曲并且保持一定的弧度，所述内管进气端向外弯曲弧度的外切面与所述内管进气方向的夹角小于或等于45°。
进一步地，所述内管横截面为圆形。
进一步地，所述内管组件还包括一第二圆环，所述内管与所述第二圆环通过所述第二环形挡板相连接，所述内管与所述腔体通过所述第二圆环相连接。
进一步地，在靠近所述出气口一侧的所述腔体内壁沿圆周方向设置了一环形凹槽，以形成所述第二圆环和所述第三圆环的安装位。
进一步地，在所述环形凹槽上与所述第二圆环以及所述第三圆环相对的位置设置了凹槽，所述凹槽位于所述环形凹槽的底部，同时在所述第二圆环和所述第三圆环上相对应的位置设置了凸起，通过所述凹槽和所述凸起的配合以实现所述第二圆环和所述第三圆环的在圆周方向的相对固定。
进一步地，所述第三圆环的厚度和外径均与所述第二圆环相同。
进一步地，所述进气口为所述腔体的第一开口，所述第一环形挡板的外径小于所述腔体的内径，所述整流罩通过设置于其表面的若干支柱与所述腔体固定连接。
进一步地，所述进气口位于所述腔体的管壁上，并且所述进气口的中心线与所述腔体的第一开口的中心线相交，所述第一环形挡板的外径等于所述腔体的内径，所述整流罩通过所述第一环形挡板与所述腔体进行固定连接。
进一步地，所述整流罩还包括第四圆环，所述第一环形挡板的外径小于所述腔体的内径，所述整流罩和所述腔体通过所述第四圆环进行连接，所述第一探头安装槽和所述第四圆环通过若干支柱进行连接。
进一步地，所述内管组件与腔体通过所述第二环形挡板固定连接,所述第二环形挡板与所述腔体一体成型，所述内管被嵌套在所述第二环形挡板的内环中。
进一步地，在靠近所述进气口一侧和所述出气口一侧的所述腔体内壁上均沿圆周方向设置了一环形凹槽，以形成所述第三圆环和所述第四圆环的安装位。
进一步地，在所述环形凹槽上与所述第四圆环和所述第三圆环相对的位置均设置有凹槽，所述凹槽位于所述环形凹槽的底部，同时在所述第四圆环和所述第三圆环上相对应的位置设置了凸起，通过所述凹槽和所述凸起的配合以实现所述第四圆环和所述第三圆环在圆周方向的相对固定。
第二方面：本发明公开了一种气体流量计量表，所述气体流量计量表包括本发明第一方面及其可选实施方式中的任一所述的基于超声波原理的流道结构。
本发明的有益效果:该基于超声波原理的流道结构包括腔体、内管组件和第三组件，采用该基于超声波原理的流道结构克服了v型、w型和n型等流道结构中超声波换能器有效距离短、发射的超声波信号经过反射后会造成一定的信号损失，并且流道的截面积比较大，会降低流道内的气体流速，导致测量精度不高的缺点，通过整流罩及内管组件的引流，使位于超声波换能器之间的气流更加平稳，提高了测量精度。
附图说明
图1是本发明实施例一基于超声波原理的流道结构的横向剖视图；
图2是图1中的整流罩的横向剖视图；
图3是图2的a处放大图；
图4是图1中整流罩的左视图；
图5是图1中内管的横向剖视图；
图6是图5中b处放大图；
图7是图1中第三组件横向剖视图；
图8是本发明实施例一中第三组件的横向剖视图；
图9是本发明实施例二基于超声波原理的流道结构的横向剖视图；
图10是本发明实施例三基于超声波原理的流道结构的横向剖视图。
图中：1、腔体11、凹槽2、进气口3、整流罩31、第一超声波换能器安装槽311、第一超声波换能器32、第一环形挡板33、第一圆环34、第四圆环4、支柱5、内管组件51、内管511、内管进气端52、第二环形挡板53、第二圆环6、出气口7、第三组件71、第二超声波换能器安装槽711、第二超声波换能器72、第三圆环73、凸起8、环形凹槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步描述。
实施例一
请参考图1，本发明公开一种基于超声波原理的流道结构，通常用于氧气流量计量或者麻醉气体流量计量，包括一容纳被测气体的腔体1，所述腔体1两端开口，分别为第一开口和第二开口，并且腔体1横截面一般为圆形设计，腔体1的第一开口，用于供被测气体流入，用作整个腔体1的进气口2，所述进气口2处设有一整流罩3，所述整流罩3用于对被测气体进行缓冲和整流，所述整流罩3包括第一超声波换能器安装槽31，所述第一超声波换能器安装槽31内设有第一超声波换能器311。所述整流罩3还设有第一环形挡板32以及第一圆环33，在本实施例中，所述第一环形挡板32的外径小于所述腔体1的内径，所述第一超声波换能器安装槽31与所述第一圆环33通过所述第一环形挡板32相连并且一体成型，所述第一圆环33的外径小于腔体1的内径，保证了从腔体1的进气口2进入的气体能够通过第一环形挡板32的引流进入第一圆环33与腔体1之间的空间内。
请参考图2和图4，所述第一超声波换能器安装槽31中心与腔体1的中心位于同一直线上，且在本实施例中，第一超声波换能器安装槽31外壁上设置了若干支柱4，支柱4的另一端与腔体1内壁相连接，从而实现整流罩3与腔体1之间的固定。
当然也可以通过在第一圆环33上设置若干支柱来实现整流罩3与腔体1之间的固定。在此不做具体限制。
所述第一环形挡板32的内径等于所述第一超声波换能器安装槽31的外径，能够保证位于第一超声波安装槽31内的第一超声波换能器311发射的超声波信号不被第一环形挡板32所遮挡。
请参考图5、图6，所述腔体1内还设有一内管组件5，所述内管组件5包括一内管51、第二环形挡板52以及第二圆环53。腔体1的第二开口用于供被测气体流出腔体1，用作整个腔体1的出气口6，内管51的中心与腔体1的中心位于同一直线上，在本实施例中，所述内管51的进气端511向外弯曲并且保持一定的弧度，以改善进气气流，使进入内管51的气流更加平稳。所述内管51的进气端511向外弯曲弧度的外切面与所述内管51进气方向的夹角为小于或等于45°。在本实施例中内管进气端511为喇叭状，所述内管51的进气端511向外弯曲弧度的外切面与所述内管51进气方向的夹角为a，a≤45°，当然内管进气端511也可以是直管状，对此不做限定。
内管进气端511延伸至第一圆环33内，且与第一超声波换能器311间保持一定的间距，从而实现与所述整流罩3相连以接收从所述整流罩3进入的被测气体，优选地，在所述内管51的出气端管壁上一体化设置了第二环形挡板52，当然所述内管51的出气端管壁也可以通过粘接等其他方式以实现与第二环形挡板52的连接，在此不做限定。第二环形挡板52与所述第二圆环53相连接，第二环形挡板52与内管51相互连接，从而将内管51外腔体1的进气口2和出气口6分隔开来，进而可以将所述第一圆环33与腔体1之间的被测气体引导至第一圆环33内的空间，并引流至内管51中；同时也可以确保从内管51中流出的被测气体从出气口6流出。
优选地，为了方便安装以及保证第二环形挡板52的密封性，所述内管51、第二环形挡板52以及第二圆环53被设计成一体成型。当然所述内管51、第二环形挡板52以及第二圆环53可以以粘接等方式进行连接，在此不做限定。
请参考图1、2和图3，在靠近出气口6的一侧在腔体1的内壁上沿圆周方向设置了一环形凹槽8，环形凹槽8形成了内管组件5的安装位，防止内管组件5向进气口2方向滑动，凹槽8的径向深度与第二圆环53的厚度相同，使得安装后的内管组件5内壁和腔体1内壁水平对齐，内管51中心与腔体1中心位于同一直线上。
在所述出气口6处设有第三组件7，请参考图7，所述第三组件7包括一第二超声波换能器安装槽71、一第三圆环72以及若干支柱4，在本实施例中，第二超声波换能器安装槽71外壁采用三个支柱4与第三圆环72进行固定，从而实现第三组件7一体成型，第三圆环72的外径等于腔体1的内径，第三组件7通过第三圆环72实现与腔体1的连接，所述第二超声波换能器安装槽71内设有第二超声波换能器711，优选地，所述第三圆环72的外径以及厚度均与第二圆环53相同，保证了第三组件7在内管组件5安装完成之后，也可以顺利安装入腔体1内，且第三圆环72内壁、第二圆环53内壁及腔体1内壁均水平对齐。但对此不做限定。第三圆环72与第二超声波换能器安装槽71之间的空间被三个支柱4分隔成三个出气通道，被测气体经内管51流出之后从三个出气通道中流出至出气口6并最终流出流道外，第二环形挡板52可将流出的气体阻挡，确保其不会回流至进气口2。
请参考图2和图8，为了防止第二圆环53和第三圆环72相对于腔体1在圆周方向滑动，在环形凹槽8上与第二圆环53以及第三圆环72相对的位置设置了凹槽11，凹槽11位于环形凹槽8的底部，同时在第二圆环53和第三圆环72上相对应的位置设置了凸起73，通过凹槽11和凸起73的配合实现了第二圆环53和第三圆环72的在圆周方向的相对固定。
第一超声波换能器311、内管51以及第二超声波换能器711的中心位于同一直线上，因此第一超声波换能器311发射的超声波信号可以在内管51中传播，到达第二超声波换能器711并被第二超声波换能器711接收，同样地，第二超声波换能器711发射的超声波信号也可以在内管51中传播，到达第一超声波换能器311并被第一超声波换能器311接收，从而使第一超声波换能器311和第二超声波换能器711形成对射信号。
基于超声波原理的流道结构还包括一电路板，电路板包括处理芯片，处理芯片用于根据检测结果计算流道内被测气体的流量。
内管51的圆形设计同时能够缩小气室的截面积，提高被测气体的流速。
在基于超声波原理的流道结构内的气体流量检测过程如下：被测气体从所述进气口2进入至腔体1内，随后通过整流罩3引流后进入腔体1与第一圆环33之间的空间，并被第二环形挡板52阻挡后改变气体流动方向，通过第一圆环33与内管51之间的空间进入至内管51中，经过多次改变气流传播方向后进入内管51中的气流变得非常平稳，被测气体从内管51中流出后经过出气口6流出流道外，且由于第二环形挡板52的阻挡，可防止从内管51中流出的气流回流至进气口2。
第一超声波换能器311发射超声波信号，发射的超声波信号进入内管51，并在内管51中顺着气流的方向传播，经过时间t1后超声波信号到达内管51的出口，被第二超声波换能器711接收。
第二超声波换能器711发射超声波信号，发射的超声波信号进入内管51，并在内管51中逆着气流的方向传播，经过时间t2后超声波信号到达内管51的入口，被第一超声波换能器311接收。
处理芯片根据两个超声波换能器之间的距离l、t1和t2可以计算出t1和t2之间的时间差，以及超声波信号在流体中的传播速度。根据内管的截面积及超声波在流体中传播流速，以及t1和t2之间的时间差，可以计算出流过内管的气体流量，即流过流道的气体流量。
实施例二
请参考图9，本发明公开一种基于超声波原理的流道结构，与实施例一公开的一种基于超声波原理的流道结构的区别在于，进气口2的位置不同并且整流罩3的位置及其与腔体1的连接方式不同，在本实施例中进气口2被设置于腔体1的管壁上，并且所述进气口2的中心线与腔体1的第一开口的中心线相交，本实施例优选的示出进气口2的中心线与腔体1的第一开口的中心线垂直，被测气体通过位于腔体1侧壁上的进气口2进入。
整流罩3的第一超声波换能器安装槽31位于腔体1的外部，第一环形挡板32位于腔体1的一开口处，并且其通过第一环形挡板32实现整流罩3与腔体1的连接，第一环形挡板32的外径等于腔体1的内径，并且第一超声波换能器安装槽31以及第一圆环33上均无支柱，整流罩3与腔体1以及第一环形挡板32一体成型，以使从进气口2进入的被测气体通过第一圆环33与腔体1之间的空间流通，被测气体被第二环形挡板52阻隔后改变气体流动方向，并通过第一圆环33与内管51之间的空间流入内管51，并经过内管51后到达第三组件7并最终从出气口6流出流道外。
实施例三
请参考图10，本发明公开一种基于超声波原理的流道结构，与实施例一公开的一种基于超声波原理的流道结构的区别在于，整流罩3和内管组件5的结构及安装方式均不同，在本实施例中，整流罩3与腔体1并非一体成型，整流罩3与腔体1通过圆环进行连接而不是通过支柱进行连接，所述内管51与所述腔体通过所述第二环形挡板52固定连接,或者通过第二圆环53进行连接，在此不做限定。
具体的，内管组件包括内管51和第二环形挡板52，所述第二环形挡板52与所述腔体1一体成型，所述内管51被嵌套在所述第二环形挡板52的内环中，从而实现内管51与腔体1之间的固定。当然内管51与腔体1也可以通过第二圆环53进行连接，在此不做限定。
同时整流罩3还包括一第四圆环34，整流罩3通过第四圆环34与腔体1进行连接，第一超声波换能器安装槽31外壁通过若干支柱4连接第四圆环34，在靠近所述进气口2一侧和所述出气口6一侧的所述腔体1内壁上均沿圆周方向设置了一环形凹槽8，以形成所述第三圆环72和所述第四圆环34的安装位，优选地，所述第四圆环34的外径与所述第三圆环72的外径相同，所述第三圆环72和所述第四圆环34的厚度相同，且与所述环形凹槽8的径向深度相同，因此可保证整流罩3和第三组件7都可以顺利安装入腔体1内，且所述第三圆环72内壁、所述第四圆环34的内壁及腔体1内壁均水平对齐。
同时，在环形凹槽8上与第三圆环72以及第四圆环34相对的位置均设置了凹槽11，同时在第三圆环72以及第四圆环34上相对应的位置设置了凸起73，通过凹槽11和凸起73的配合实现了第三圆环72以及第四圆环34在圆周方向的相对固定。
第二环形挡板52直接固定安装于腔体1上，以使从进气口2进入的被测气体穿过所述第四圆环34和所述第一超声波换能器安装槽31之间的空间后，通过第一圆环33与腔体1之间的空间流通，被测气体被第二环形挡板52阻隔后改变气体流动方向，并通过第一圆环33与内管51之间的空间流入内管51，并经过内管51后到达第三组件7并最终从出气口6流出流道外。
本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。