一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置与方法与流程

1.本发明涉及测量及流量测量的技术领域，特别涉及一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置与方法。


背景技术：

2.随着社会的进步，科技技术的发展，超声波测速领域进步尤为明显。现在家庭生活中，对水和气的流量测试还是用接入式的测量装置，而且不同流量范围、不同管径的测量装置也不同。但是，这样的测量装置的装配、更换都是非常不方便，通用型不强，所以急需要有一种拆装方便、测量精准、通用型强的测量液体或气体流量的装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置与方法。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置，包括上壳体和下壳体，所述上壳体内设置有电路控制单元，下壳体左右两端均设置有卡箍与待测管道相连，下壳体底端开设有与其内部相通的测量通道，测量通道位于两个卡箍之间，下壳体内部采用超声波测量v法沿左右水平方向依次设置有超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件，超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件均与电路控制单元通过无线数据传输相连；
6.超声波传感器接收组件包括超声波接收传感器和第一传感器支架，超声波传感器发送组件包括超声波发送传感器和第二传感器支架，第一传感器支架与第二传感器支架两部分的底端均与测量通道上下相对、且与待测管道顶端平行抵接；第二传感器支架通过螺栓固定在下壳体内，卡箍根据待测管道的直径大小进行更换，第一传感器支架前后两侧底端均设置有凸边，下壳体在两个凸边下方沿左右水平方向开设有滑动槽，第一传感器支架顶端设置有限制其移动的限位件。
7.进一步优选为，所述电路控制单元包括控制电板和接线插座，控制电板与超声波传感器接收组件、超声波传感器发送组件无线数据传输，接线插座焊接在控制电板右侧底端，上壳体右侧安装有用于外接线束的防水接头，外接线束通过防水接头进入到上壳体内并与接线插座相连。
8.进一步优选为，上壳体内设置有中间隔板，中间隔板顶端和上壳体底端在边沿错位开设沿边开槽用于相互扣合，中间隔板右侧设置有与接线插座左侧平行抵接的下隔板，上壳体内部设置有与下隔板相对的上隔板，控制电板夹持在上隔板和下隔板中间。
9.进一步优选为，控制电板右侧套设有密封圈，密封圈上下两端分别与上隔板、下隔板相抵紧。
10.进一步优选为，限位件包括位于两个滑动槽上方的两个压板和紧固底座，紧固底座沿左右水平方向设置有多个、并固定安装在下壳体内，紧固底座顶端开设有螺纹孔用于
配合螺栓进行固定，压板与螺纹孔相对的位置开设通孔用于螺栓穿设。
11.进一步优选为，控制电板顶端设置有用于提醒超声波传感器接收组件移动到指定位置的多个指示灯，上壳体顶端与多个指示灯相对的位置对应开设有多个通槽，多个通槽内设置不同颜色的显示镜片。
12.进一步优选为，下壳体底端设置有安装支架，安装支架左右两侧的底端开设有与待测管道相配合的弧形面，安装支架根据待测管道的直径大小进行更换。
13.本技术内容的另外一个目的是提供一种测量液体或气体流量的超声波测流量方法，应用上述的超声波测流量装置，包括电路控制单元、采用超声波测量v法沿左右水平方向依次设置的超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件；通过超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件依照超声波测量v法完成测量，并通过电路控制单元完成计算输出测量数据。
14.综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
15.通过设置超声波接收传感器和超声波发送传感器，采用现有超声波测量v法安装，避免了现有接入式的测量方式，测量更方便和准确；还有安装支架和卡箍根据待测管道的直径大小进行更换，而且超声波传感器接收组件方面可左右移动改变与超声波传感器发送组件的间距以符合超声波测量v法安装要求，应用范围更广，而卡箍的固定方式对于待测管道安装简单方便，整体来说相比于现有接入式的测量装置更易于推广。
附图说明
16.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
17.图1为实施例1的结构示意图；
18.图2为实施例1中超声波测流量装置的展开图；
19.图3为实施例1中上壳体的展开图；
20.图4为实施例1中下壳体的俯视图；
21.图5为实施例1图4除去压板的俯视图；
22.图6为实施例2的原理图。
23.附图标记：1、上壳体；2、下壳体；3、固定底座；4、扣板；5、电路控制单元；51、控制电板；52、接线插座；53、焊接头；6、连接耳边；7、卡箍；8、待测管道；9、防水接头；10、中间隔板；11、沿边开槽；12、下隔板；13、密封圈；14、测量通道；15、超声波接收传感器；16、第一传感器支架；17、超声波发送传感器；18、第二传感器支架；19、螺栓；20、滑动槽；21、压板；22、紧固底座；23、指示灯；24、显示镜片；25、安装支架；26、弧形面。
具体实施方式
24.下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。说明书中的“实施例”或“实施方式”既
可表示一个实施例或一种实施方式，也可表示一些实施例或一些实施方式的情况。
25.本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
26.根据本发明的实施方式，提出了一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置与方法。
27.需要说明的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
28.实施例1：
29.一种测量液体或气体流量的超声波测流量装置，参照图1所示，包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2之间通过外沿的固定底座3和扣板4实现连接，上壳体1内设置有电路控制单元5，下壳体2内设置有超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件，上壳体1和下壳体2边沿扣合相连，具体可参照图1所示，下壳体2的左右两侧设置有连接耳边6，两个连接耳边6均配套设有卡箍7与待测管道8相连接，卡箍7是标准件，并且卡箍7可根据待测管道8的直径大小进行更换。
30.参照图2和图3所示，电路控制单元5包括控制电板51和接线插座52，控制电板51与超声波传感器接收组件、超声波传感器发送组件无线数据传输，即超声波传感器接收组件、超声波传感器发送组件无线数据实时检测的数据通过无线数据传输方式发送至控制电板51中，接线插座52焊接在控制电板51右侧底端，具体地，接线插座52顶端设置有两排焊接头53，控制电板51对应设置小孔用于焊接头53穿过、且焊接头53顶端穿出控制电板51顶端，再通过焊接的方式实现接线插座52与控制电板51的固定连接，上壳体1右侧还安装有用于外接线束的防水接头9，防水接头9与上壳体1为可拆卸连接，外接线束通过防水接头9进入到上壳体1内并与接线插座52相连。
31.为了实现防水效果，对应设置了防水结构，上壳体1内设置有中间隔板10，中间隔板10顶端和上壳体1底端在边沿错位开设沿边开槽11用于相互扣合，具体结构可参考图3所示，中间隔板10的右侧设置有与接线插座52左侧平面平行抵接的下隔板12，上壳体1内部顶端设置有与下隔板12相对的上隔板，上隔板与上壳体1内部顶端固定连接，控制电板51夹持在上隔板和下隔板12中间，为了较好的防水密封效果，控制电板51右侧套设有密封圈13，密封圈13上下两端分别与上隔板、下隔板12相抵紧。
32.参照图4和图5所示，壳体底端开设有与其内部相通的测量通道14，测量通道14位于两个卡箍7之间，测量通道14沿左右水平方向开设，超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件沿左右水平方向依次设置在下壳体2内部，超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件的底端均与测量通道14上下相对、且需与待测管道8顶端平行抵接。
33.超声波传感器接收组件包括超声波接收传感器15和第一传感器支架16，超声波传感器发送组件包括超声波发送传感器17和第二传感器支架18，因为超声波接收传感器15和超声波发送传感器17的平行间距是根据待测管道8的管道直径、管道材料、管中物质决定的，卡箍7又可根据待测管道8的直径大小进行更换，根据超声波测量v法安装要求，超声波接收传感器15和超声波发送传感器17的平行间距需可调。
34.在此实施例中，第二传感器支架18通过螺栓19固定在下壳体2内，即无法移动，而
第一传感器支架16可移动；具体地，第一传感器支架16前后两侧底端均设置有凸边，下壳体2在两个凸边下方沿左右水平方向开设有滑动槽20，第一传感器支架16顶端设置有限制其移动的限位件。
35.限位件包括位于两个滑动槽20上方的两个压板21和紧固底座22，紧固底座22沿左右水平方向设置有多个、并固定安装在下壳体2内，在此实施例中，紧固底座22设置有3个，紧固底座22顶端开设有螺纹孔用于配合螺栓19进行固定。
36.控制电板51顶端设置有用于提醒超声波传感器接收组件移动到指定位置的多个指示灯23，在此实施例中，指示灯23设置有两个，上壳体1顶端与两个指示灯23相对的位置对应开设有两个通槽，两个通槽内分别设置不同颜色的显示镜片24，在此实施例中，设置为红色和绿色两个颜色。
37.参照图2所示，为了更好的固定待测管道8，下壳体2底端设置有安装支架25，安装支架25左右两侧的底端开设有与待测管道8相配合的弧形面26，并且安装支架25中部与测量通道14相对的位置中空设置，安装支架25和卡箍7根据待测管道8的直径大小进行更换。
38.实施例2：
39.一种测量液体或气体流量的超声波测流量方法，应用上述超声波测流量装置，包括电路控制单元5、采用超声波测量v法沿左右水平方向依次设置的超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件；通过超声波传感器接收组件和超声波传感器发送组件依照超声波测量v法完成测量，并通过电路控制单元5完成计算输出测量数据。
40.具体原理内容如下：
41.参照图6所示，待测管道8上安装有一对换能器：顺流换能器和逆流换能器，分别对应超声波发送传感器17与超声波接收传感器15，待测管道8直径为d，超声波声程为l(l1 l2)，顺流传播时间为tu，逆流传播时间为td，超声波传播防线与流体方向夹角为θ(θ1≌θ2)，根据速度的叠加原理，在水流速度v的作用下，超声波顺流传播时间要比逆流传播时间短，其时间差可以计算出来。
[0042][0043][0044][0045][0046]
公式4得到的速度v是沿声道方向的线平均速度，由于流体的流速沿管道直径的不均匀分布，线平均速度v并不等于实际的流速，需要乘上流速分布修正系数k，才能得到截面的平均流速，再乘以管道的截面积，得到瞬时流量q。
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指示灯23移动到指定位置亮起具体原理为：
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参照图6所示，确定超声波发送传感器17在左侧位置，控制电板51会计算出顺流超声波声程l1，移动超声波接收传感器15位置，控制电板51会计算出顺流超声波声程l2，则超声波发送传感器17与超声波接收传感器15之间的距离d＝2(l1sinθ1 l2sinθ2)，如果d在设
定的最佳距离范围内，指示灯23就会点亮。
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以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。