一种超声波气体计量装置的制作方法

本技术涉及一种超声波气体计量装置，属于计量仪表。

背景技术：

1、现有技术的燃气表，其计量原理是：在管道两侧斜向设置两组超声波发射和接收装置，首先从上游传感器向下发送超声波到下游传感器，并测出超声波的飞行时间t1，其次下游传感器向上发送超声波到上游传感器，并测出超声波的飞行时间t2；由于燃气的流动影响两个飞行时间，使得两个飞行时间不同，通过设定的公式可以得出燃气的速率，从而可以计算出燃气的流量。但，现在处于试验阶段的超声波计量表，由于采集燃气参数的流道的结构和参数等的限制，其体积还是较大，如有的厂家采用l型或u型管道，这两种类型管道体积较大，成本较高。为了提高测量精度，通常需要提高超声波在管道中的行程（距离），以增大t1与t2的差值，获得更高的测量精度。故现有技术中，大部分厂家采用传感器直接对射式流道，或者在流道内加入多层隔板，如此则增加了流道的成本，增加了燃气表组装工序，且若有一层隔板损坏则会严重影响计量精度。对于体积较小的小型家用燃气表，在体积一定的情况下，要通过增加超声波在管道中的行程（距离）来提高测量精度，就比较困难一些。采用反射式流道，即通过流道壁反射超声波，可以增加超声波在管道中的行程。这种反射式流道对于流场内气流的均匀一致性要求比较高，流场内的气流不稳定、均匀性不一致时，容易出现反射信号被吹偏、滞后的现象，会对测量精度带来很大影响，降低测量准确性。为了调整流场内的气流，现有技术中大多采用在计量流道内设置整流片的方式对进入计量流道内的气流进行整流。但这种计量单元结构，由于流道内设置了整流片，整流片会对超声波发生器的信号遮挡和衰减，影响计量精度，并且这种计量单元结构对于整流片的安装精度及计量管道的制造精度要求都比较高，整流片安装不到位或者整流片出现变形等均会影响测量精度，这增加了制造难度和加工难度，生产成本也较高；此外，这种计量单元结构整流片安装需要，计量管道与超声波发生器的安装部分为分体式结构，两者需要分别注塑成型，工艺性不好，不易安装。另外，现有技术中采用反射式流道的计量单元结构，两个超声波发生器基本都是采用对称式设置，而燃气表在使用过程中，超声波在传输过程中，受气流影响，往往会使超声波的反射路径发生偏移，会有少部分甚至较大部分的超声波不能反射到接收的超声波发生器的接收范围而不能被接收，影响了测量精度，降低了测量的准确性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种结构简单、能够有效降低超声波发生器反射信号的吹偏、滞后现象的超声波气体计量装置。

2、本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种超声波气体计量装置，包括横截面为矩形的计量管道、设置在所述计量管道上的上游超声波发生器和下游超声波发生器、用于固定计量单元模组板的模组板固定支架，上游超声波发生器和下游超声波发生器在所述计量管道上呈v型反射结构布置，其特征是：所述计量管道与超声波发生器的安装部一体成型，所述计量管道内部不设置整流结构，所述计量管道的前端口可拆卸地连接有整流网，上游超声波发生器的提前角δ为45°-70°，下游超声波发生器的反射角α为45°-70°，且提前角与反射角的差值为1°-5°。

3、本实用新型中， 计量管道内部不设置整流结构，计量管道内的气体流场均匀一致性通过设置在计量管道的前端口的整流网实现，通过前置的整流网可对进入计量管道内的气体进行整流，可将紊乱的气流整流成均匀一致的稳流流场，可有效改善流场的均匀一致性，同时，由于计量管道内不设置整流结构，可以降低超声波发生器的信号被遮挡衰减，并且这种结构便于计量管道与超声波发生器的安装部一体成型，可提高计量单元组装一致性，有利于提高计量精度，并降低了加工、装配难度，提高了生产效率，并且一体式结构，结构尺寸稳定，变化幅度小，有助于稳定的流体数学模型建立。两个超声波换能器采用不对称式安装，且将提前角与反射角的差值控制在1°-5°，可以有效解决超声波信号传输过程中发生偏移的现象，提高信号采集的稳定性，从而保证计量精度，提高计量准确性。

4、进一步的，为提高计量精度，上游超声波发生器的提前角δ大于下游超声波发生器的反射角α。

5、进一步的，为提高整流网的整流效果，所述整流网包括整流网本体，所述整流网本体上对应于所述计量管道的前端口的位置设有与其一体成型的栅格网，所述栅格网包括若干横向平行布置并间隔均匀的横向筋和若干竖向平行布置并间隔均匀的竖向筋，所述横向筋和所述竖向筋形成十字网格结构，所述横向筋和所述竖向筋间形成有若干整流孔。通过由格栅网形成的间隔均匀的整流孔，可将紊乱的气流整流成均匀一致的稳流流场，可以有效改善内部流场的均匀一致性，使内部流场均匀，且流动稳定性较好，能够有效提高计量精度。

6、进一步的，为保证整流效果，所述栅格网的厚度为3-15mm。

7、进一步的，为保证整流效果，所述栅格网的厚度为6mm。

8、进一步的，为便于安装及拆卸，所述整流网与所述计量管道通过卡扣结构连接。

9、进一步的，所述计量管道上设置有卡扣固定部，模组板固定支架通过卡扣固定于计量管道。模组板固定支架与计量管道采用卡扣式连接，可降低计量单元在注塑过程中的工艺难度，同时两者采用分体式结构，能提高计量单元部分的尺寸一致性及节约相关模具开发费用，并且分体式的模组板固定支架，可为后续计量控制板用于扩展升级留有足够改进空间。

10、进一步的，为便于安装，所述计量管道的出口端设置有卡扣，其与出气连接管通过卡扣连接。

11、本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，通过在计量管道前端口设置整流网，可对进入计量管道内的气体进行整流，可将紊乱的气流整流成均匀一致的稳流流场，可有效改善流场的均匀一致性；计量管道内不设置整流结构，可以降低超声波发生器的信号被遮挡衰减；计量管道与超声波发生器的安装部一体成型，可提高计量单元组装一致性，有利于提高计量精度，并降低了加工、装配难度，提高了生产效率，并且一体式结构，结构尺寸稳定，有助于稳定的流体数学模型建立；两个超声波换能器采用不对称式安装，且将提前角与反射角的差值控制在1°-5°，可以有效解决超声波信号传输过程中发生偏移的现象，提高信号采集的稳定性，从而保证计量精度，提高计量准确性。

技术特征：

1.一种超声波气体计量装置，包括横截面为矩形的计量管道（9）、设置在所述计量管道（9）上的上游超声波发生器（3）和下游超声波发生器（8）、用于固定计量单元模组板的模组板固定支架（4），上游超声波发生器（3）和下游超声波发生器（8）在所述计量管道（9）上呈v型反射结构布置，其特征是：所述计量管道（9）与超声波发生器的安装部一体成型，所述计量管道（9）内部不设置整流结构，所述计量管道（9）的前端口可拆卸地连接有整流网（1），上游超声波发生器的提前角δ为45°-70°，下游超声波发生器的反射角α为45°-70°，且提前角与反射角的差值为1°-5°。

2.根据权利要求1所述的超声波气体计量装置，其特征是：上游超声波发生器的提前角δ大于下游超声波发生器的反射角α。

3.根据权利要求1所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述整流网（1）包括整流网本体（11），所述整流网本体（11）上对应于所述计量管道（9）的前端口的位置设有与其一体成型的栅格网，所述栅格网包括若干横向平行布置并间隔均匀的横向筋（12）和若干竖向平行布置并间隔均匀的竖向筋（13），所述横向筋（12）和所述竖向筋（13）形成十字网格结构，所述横向筋（12）和所述竖向筋（13）间形成有若干整流孔（14）。

4.根据权利要求3所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述栅格网的厚度为3-15mm。

5.根据权利要求4所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述栅格网的厚度为6mm。

6.根据权利要求3所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述整流网（1）与所述计量管道（9）通过卡扣结构连接。

7.根据权利要求1所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述计量管道（9）上设置有卡扣固定部（93），模组板固定支架（4）通过卡扣固定于计量管道（9）上。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的超声波气体计量装置，其特征是：所述计量管道（9）的出口端设置有卡扣，其与出气连接管（6）通过卡扣连接。

技术总结
本技术公开了一种超声波气体计量装置。其包括横截面为矩形的计量管道、设置在计量管道上的上游超声波发生器和下游超声波发生器、模组板固定支架，上游超声波发生器和下游超声波发生器在计量管道上呈V型反射结构布置，其特征是：计量管道与超声波发生器的安装部一体成型，计量管道内部不设置整流结构，计量管道的前端口可拆卸地连接有整流网，上游超声波发生器的提前角δ为45°‑70°，下游超声波发生器的反射角α为45°‑70°，且提前角与反射角的差值为1°‑5°。本技术可有效改善计量单元流场的均匀一致性，可以有效解决超声波信号传输过程中发生偏移的现象，提高信号采集的稳定性，从而保证计量精度，提高计量准确性。

技术研发人员：赵金洋,王钦利,胡学斌,牛晓明,苗师源,张广政
受保护的技术使用者：青岛积成电子股份有限公司
技术研发日：20230117
技术公布日：2024/1/12