超聲波熱能表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種超聲波熱能表。超聲波熱能表包括：第一管體，第一管體具有用于輸送待計(jì)量流體的流路管道和分別與流路管道相連通的第一進(jìn)出口和第二進(jìn)出口；兩個(gè)超聲波收發(fā)器，設(shè)置在流路管道的內(nèi)部，兩個(gè)超聲波收發(fā)器沿流路管道的軸向間隔設(shè)置；兩個(gè)反射元件，設(shè)置在流路管道的內(nèi)部，其中，兩個(gè)反射元件與兩個(gè)超聲波收發(fā)器一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波經(jīng)兩個(gè)反射元件反射之后被另一個(gè)超聲波收發(fā)器接收。本實(shí)用新型的超聲波熱能表的結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小。
【專利說(shuō)明】
超聲波熱能表
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及流量計(jì)量領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種超聲波熱能表。
【背景技術(shù)】
[0002] 為節(jié)約采暖成本及降低能耗，中國(guó)北方地區(qū)冬季供暖系統(tǒng)管網(wǎng)中水流通常具有水 質(zhì)低及高溫度變化范圍的特點(diǎn)。針對(duì)供暖管網(wǎng)中熱水流量測(cè)量，采用現(xiàn)有技術(shù)的葉輪式流 量計(jì)通常由于水質(zhì)較低且含有雜質(zhì)等因素，容易造成管網(wǎng)堵塞。此外，由于水溫變化范圍較 大，溫度給流量測(cè)量帶來(lái)的影響也不易消除，加之葉輪式流量計(jì)自身的壓損較大，不利于節(jié) 能降耗。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種超聲波熱能表，該超聲波熱能表的結(jié)構(gòu)緊 湊、體積較小。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種超聲波熱能表，超聲波熱能表包括:第 一管體，第一管體具有用于輸送待計(jì)量流體的流路管道和分別與流路管道相連通的第一進(jìn) 出口和第二進(jìn)出口；兩個(gè)超聲波收發(fā)器，設(shè)置在流路管道的內(nèi)部，兩個(gè)超聲波收發(fā)器沿流路 管道的軸向間隔設(shè)置;兩個(gè)反射元件，設(shè)置在流路管道的內(nèi)部，其中，兩個(gè)反射元件與兩個(gè) 超聲波收發(fā)器一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波經(jīng)兩個(gè)反射元件反射之后被 另一個(gè)超聲波收發(fā)器接收。
[0005] 進(jìn)一步地，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波在兩個(gè)反射元件之間的傳播路徑與流 路管道的中屯、軸線平行或者重合。
[0006] 進(jìn)一步地，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波分別經(jīng)兩個(gè)反射元件反射后被另一個(gè) 超聲波收發(fā)器接收W使超聲波在流路管道內(nèi)形成N型傳播路徑。
[0007] 進(jìn)一步地，兩個(gè)超聲波收發(fā)器在流路管道的軸向上錯(cuò)位設(shè)置，且兩個(gè)超聲波收發(fā) 器在流路管道的周向上間隔設(shè)置。
[000引進(jìn)一步地，兩個(gè)反射元件在流路管道的軸向上錯(cuò)位設(shè)置，且兩個(gè)反射元件在流路 管道的周向上間隔設(shè)置，其中，反射元件與超聲波收發(fā)器沿流路管道的周向間隔設(shè)置。
[0009] 進(jìn)一步地，兩個(gè)超聲波收發(fā)器相對(duì)于流路管道的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè) 反射元件相對(duì)于流路管道的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置。
[0010] 進(jìn)一步地，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波與一個(gè)反射元件的反射面之間具有第 一入射夾角〇,另一個(gè)超聲波收發(fā)器接收的超聲波與另一個(gè)反射元件的反射面之間具有第 ^入射夾角0。
[0011] 進(jìn)一步地，第一入射夾角α和第二入射夾角肚勻?yàn)?5°。
[0012] 進(jìn)一步地，流路管道包括第一管段和分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在第一管段兩端的兩個(gè)第二管 段，其中，第一管段的內(nèi)徑小于第二管段的內(nèi)徑，兩個(gè)反射元件分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)第二管 段內(nèi)部。
[0013] 進(jìn)一步地，反射元件包括反射面和與反射面連接的素流部。
[0014] 進(jìn)一步地，超聲波熱能表還包括設(shè)置在流路管道的管壁上的兩個(gè)第一安裝通孔， 第一安裝通孔與流路管道的內(nèi)部連通，兩個(gè)第一安裝通孔分別與兩個(gè)超聲波收發(fā)器一一對(duì) 應(yīng)設(shè)置。
[0015] 進(jìn)一步地，超聲波熱能表還包括:傳播時(shí)間計(jì)量部件，用于計(jì)量?jī)蓚€(gè)超聲波收發(fā)器 之間的超聲波傳播時(shí)間；流量計(jì)算部件，根據(jù)傳播時(shí)間計(jì)量部件傳遞的信號(hào)計(jì)算待計(jì)量流 體的流量。
[0016] 應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，由于超聲波收發(fā)器和反射元件均設(shè)置在流路管道的 內(nèi)部，可W使整個(gè)超聲波熱能表的結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積較小;進(jìn)一步地，與現(xiàn)有技術(shù)中采用 葉輪式流量計(jì)測(cè)量相比，超聲波熱能表壓損小，具有測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用 新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。 在附圖中：
[0018] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3a示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為O.OSmVh時(shí)位于流路管道中屯、 軸線上的流體的速度分布圖；
[0021] 圖3b示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為2.5m3/h時(shí)位于流路管道中屯、 軸線上的流體的速度分布圖；
[0022] 圖4a示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為0.05m3 A時(shí)一個(gè)方向的縱截面 上的流場(chǎng)分布示意圖；
[0023] 圖4b示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為0.05m3 A時(shí)另一個(gè)方向的縱截 面上的流場(chǎng)分布示意圖；
[0024] 圖5a示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為2.5mVh時(shí)一個(gè)方向的縱截面 上的流場(chǎng)分布示意圖；
[0025] 圖5b示出了圖2的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為2.5m3/h時(shí)另一個(gè)方向的縱截 面上的流場(chǎng)分布示意圖；W及
[0026] 圖6示出了圖2的超聲波熱能表在不同流量范圍及溫度變化條件下進(jìn)行測(cè)量的測(cè) 量結(jié)果及精度的示意圖。
[0027] 其中，上述附圖包括W下附圖標(biāo)記：
[00巧]10、第一管體；1、流路管道；11、第一管段；12、第二管段；13、第一進(jìn)出口； 14、第二 進(jìn)出口； 15、第一安裝通孔；16、第二安裝通孔；17、定位柱;2、超聲波收發(fā)器;20、第二管體； 3、反射元件;31、反射面;32、素流部。
【具體實(shí)施方式】
[0029]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可W相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0030] 本實(shí)用新型及本實(shí)用新型的實(shí)施例中，流體是按照?qǐng)D2所示從左向右流動(dòng)的。
[0031] 如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種超聲波熱能表。超聲波熱能表包括第一 管體10、兩個(gè)超聲波收發(fā)器2和兩個(gè)反射元件3。第一管體10具有用于輸送待計(jì)量流體的流 路管道1和分別與流路管道1相連通的第一進(jìn)出口 13和第二進(jìn)出口 14;兩個(gè)超聲波收發(fā)器2 設(shè)置在流路管道1的內(nèi)部，兩個(gè)超聲波收發(fā)器2沿流路管道1的軸向間隔設(shè)置;兩個(gè)反射元件 3設(shè)置在流路管道1的內(nèi)部，兩個(gè)反射元件3與兩個(gè)超聲波收發(fā)器2-一對(duì)應(yīng)設(shè)置，一個(gè)超聲 波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波經(jīng)兩個(gè)反射元件3反射之后被另一個(gè)超聲波收發(fā)器2接收。
[0032] 上述設(shè)置中，由于超聲波收發(fā)器2和反射元件3均設(shè)置在流路管道1的內(nèi)部，可W使 整個(gè)超聲波熱能表的結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積較小。
[0033] 優(yōu)選地，兩個(gè)反射元件3與兩個(gè)超聲波收發(fā)器2-一對(duì)應(yīng)設(shè)置，一個(gè)超聲波收發(fā)器2 發(fā)射的超聲波在兩個(gè)反射元件3之間的傳播路徑與流路管道1的中屯、軸線重合。
[0034] 通過(guò)上述設(shè)置，由于一個(gè)超聲波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波在兩個(gè)反射元件3之間的傳 播路徑與流路管道1的中屯、軸線重合，使得流路管道1內(nèi)的流場(chǎng)變化更加順楊，有利于獲得 更加平穩(wěn)的流場(chǎng)分布，而且位于中屯、線上的流體的流速最大，對(duì)應(yīng)的順、逆流時(shí)間差也最 大，而時(shí)間差越大越有利于測(cè)量，從而提局了超聲波熱能表的測(cè)量精度，進(jìn)而提局了超聲波 熱能表的測(cè)量精度和測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0035] 如圖1所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，超聲波熱能表還包括設(shè)置在流路管道1的管 壁上且與流路管道1的內(nèi)部連通的兩個(gè)第一安裝通孔15,兩個(gè)第一安裝通孔15分別與兩個(gè) 超聲波收發(fā)器2--對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0036] 如圖1所示，超聲波熱能表還包括設(shè)置在流路管道1上的兩個(gè)第二安裝通孔16,兩 個(gè)反射元件3分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)第二安裝通孔16的內(nèi)部。
[0037] 通過(guò)將超聲波收發(fā)器2設(shè)置在第一安裝通孔15內(nèi)部，反射元件3設(shè)置在第二安裝通 孔16內(nèi)，可W使整個(gè)超聲波熱能表的結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積較小。
[0038] 如圖1所示，超聲波熱能表還包括設(shè)置在第一管體10外壁上的定位柱17。具體地， 定位柱17為兩個(gè)。顯示模塊和控制器集成為一個(gè)模塊化的整體結(jié)構(gòu)，且該整體結(jié)構(gòu)通過(guò)定 位柱支撐在第一管體10上。
[0039] 如圖1所示，超聲波熱能表還包括第二管體20和溫度傳感器。第二管體20相對(duì)于第 一管體10傾斜設(shè)置;溫度傳感器設(shè)置在第二管體20內(nèi)W測(cè)試待測(cè)流體的溫度。
[0040] 如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，兩個(gè)超聲波收發(fā)器2相對(duì)于流路管道1的中屯、 軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置，即兩個(gè)超聲波收發(fā)器2分別置于流路管道1上下游的兩側(cè);兩個(gè)反射 元件3相對(duì)于流路管道1的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置且兩個(gè)反射元件3分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè) 超聲波收發(fā)器2的對(duì)立側(cè)。
[0041] -個(gè)超聲波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波分別經(jīng)兩個(gè)反射元件3反射后被另一個(gè)超聲波 收發(fā)器2接收W使超聲波在流路管道1內(nèi)形成N型傳播路徑。
[0042] 通過(guò)上述設(shè)置，由于兩個(gè)反射元件3相對(duì)于流路管道1的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè) 置，從而使得流路管道1內(nèi)流場(chǎng)變化更加順楊，有利于在兩個(gè)反射元件3之間的管路中獲得 更加穩(wěn)定的流場(chǎng)分布，有利于測(cè)量，提高測(cè)量精度，且不易堵塞。
[0043] 具體地，本實(shí)施例的具有N型傳播路徑的聲道反射有利于流場(chǎng)相對(duì)于流路管道1的 中屯、軸線的對(duì)稱性，所W位于流路管道1中屯、軸線上的流場(chǎng)更平穩(wěn)。本實(shí)用新型的實(shí)施例避 免了傳統(tǒng)的u型反射聲道使得流場(chǎng)向流路管道1 一側(cè)發(fā)生偏移的現(xiàn)象。
[0044] 具體地，N型傳播路徑由Ξ段聲程L1、L2和L3組成。其中，Ll=L3=10mm，L2 = 72mm。 其中，L1為其中一個(gè)超聲波收發(fā)器2發(fā)出的超聲波傳播至反射元件3的反射面之間的距離； L2為超聲波由一個(gè)反射元件3傳播至另一個(gè)反射元件3的傳播距離;L3為超聲波由反射元件 3的反射面?zhèn)鞑ブ亮硪粋€(gè)超聲波收發(fā)器2的距離。
[0045] 如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，一個(gè)超聲波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波與一個(gè)反 射元件3的反射面之間具有第一入射夾角α，另一個(gè)超聲波收發(fā)器2接收的超聲波與另一個(gè) 反射元件3的反射面之間具有第二入射夾角β。
[0046] 具體地，第一入射夾角α和第二入射夾角肚勻?yàn)?5°。
[0047] 通過(guò)上述設(shè)置，超聲波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波在兩個(gè)反射元件3之間的傳播路徑與 流路管道1的中屯、軸線重合，由于中屯、軸線上的流場(chǎng)較平穩(wěn)，在中屯、軸線上的流速最大，所 W對(duì)應(yīng)的順逆流條件下的時(shí)間差也最大，時(shí)間差越大越有利于測(cè)量。
[004引如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，流路管道1包括第一管段11和分別對(duì)應(yīng)設(shè)置 在第一管段11兩端的兩個(gè)第二管段12,其中，第一管段11的內(nèi)徑小于第二管段12的內(nèi)徑，兩 個(gè)反射元件3分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)第二管段12內(nèi)部。
[0049] 通過(guò)上述設(shè)置，對(duì)流路管道1進(jìn)行縮徑設(shè)計(jì)，可W提高超聲波熱能表的測(cè)量精度。
[0050] 具體地，可W將第一管段11的內(nèi)徑D1設(shè)置為20mm，將第二管段12的內(nèi)徑D2設(shè)置為 14mm。根據(jù)流體在流路管道1中流動(dòng)時(shí)的連續(xù)性特性(質(zhì)量守恒特性），縮徑后的流路管道1 橫截面減小，流體流通第二管段12的橫截面的平均流速將增大，L2路徑上的流體流速也將 增加，在相同流量條件下縮徑后順逆流超聲波傳播信號(hào)之間的時(shí)間差將增大，有利于提高 測(cè)量精度。
[0051] 同樣的，還可W將該N型傳播路徑應(yīng)用于其他大管徑時(shí)差式超聲波熱能表的設(shè)計(jì) 中。
[0052] 如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，反射元件3包括反射面31和與反射面31連接 的素流部32。
[0053] 其中，素流部32為半球體。將素流部32設(shè)置為半球體主要起導(dǎo)流作用，讓流體流經(jīng) 該部分管體時(shí)更流楊，有利于穩(wěn)定流場(chǎng)及減小壓力損失。
[0054] 本實(shí)用新型的超聲波熱能表還包括傳播時(shí)間計(jì)量部件和流量計(jì)算部件。傳播時(shí)間 計(jì)量部件用于計(jì)量?jī)蓚€(gè)超聲波收發(fā)器之間的超聲波傳播時(shí)間;流量計(jì)算部件根據(jù)傳播時(shí)間 計(jì)量部件傳遞的信號(hào)計(jì)算待計(jì)量流體的流量。
[0055] 圖3a示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為0.05m3/h時(shí)位于 流路管道中屯、軸線上的流體的速度分布圖；圖3b示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的 待測(cè)流體流量為2.5m3A時(shí)位于流路管道中屯、軸線上的流體的速度分布圖。
[0056] 在圖3a和圖3b中，橫坐標(biāo)均表示超聲波傳播的有效聲程L2對(duì)應(yīng)的不同位置，縱坐 標(biāo)均為流速。通過(guò)對(duì)比圖3a和圖3b可W發(fā)現(xiàn)，隨著流體流量的增加，N型傳播路徑的有效聲 程L2上的速度分布變化更加平滑。
[0057] 由于根據(jù)超聲波收發(fā)器2發(fā)射的超聲波順流傳播（即依次沿路徑L1、L2和L3傳播） 與逆流傳播的時(shí)間差獲得的流體流速為超聲波傳播路徑上的流體平均流速，為進(jìn)一步獲得 流路管道內(nèi)流體流量需將超聲波傳播路徑上的流體平均流速修正為流路管道1橫截面上的 流體平均流速，超聲波傳播路徑上流體速度分布越平滑將越有助于管道截面上流體平均流 速的修正。
[0058] 圖4a示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為O.OSmVh時(shí)一個(gè) 方向的縱截面上的流場(chǎng)分布示意圖；圖4b示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的待測(cè)流 體流量為0. 〇5m3A時(shí)另一個(gè)方向的縱截面上的流場(chǎng)分布示意圖。
[0059] 在圖4a中，橫坐標(biāo)表示超聲波傳播的有效聲程L2對(duì)應(yīng)的不同位置，縱坐標(biāo)表示流 路管道水平剖面的不同位置;在圖4b中，橫坐標(biāo)表示超聲波傳播的有效聲程L2對(duì)應(yīng)的不同 位置，縱坐標(biāo)表示流路管道垂直剖面的不同位置。在圖4a和圖4b中，不同顏色均表示不同的 流速。
[0060] 如圖4a所示，具體地，X表示流路管道1的中屯、軸線所在的水平平面內(nèi)的流體對(duì)應(yīng) 的不同位置。當(dāng)待測(cè)流體W〇.〇5m3/h的流量通過(guò)上述的超聲波熱能表后，位于兩個(gè)反射元 件3之間的水平平面內(nèi)的流體的流速較大、流場(chǎng)較平穩(wěn)，具體地，流速大于等于0.08m/s且小 于等于0.12m/s;而位于左側(cè)的反射元件3上游的流體的流速較小，流速小于等于0.08m/s， 同樣地，位于右側(cè)的反射元件3的下游的流體的流速也較小，流速小于0.08m/s。
[0061] 如圖4b所示，具體地，X表示流路管道1的中屯、軸線所在的豎直平面內(nèi)的流體對(duì)應(yīng) 的不同位置。當(dāng)待測(cè)流體W〇.〇5m3/h的流量通過(guò)上述的超聲波熱能表后，當(dāng)0.24m < X < 0.28m時(shí)，位于兩個(gè)反射元件3之間的豎直平面內(nèi)的流體的流速較大、流場(chǎng)較平穩(wěn)，流速為大 于等于0.1 m/s且小于等于0.12m/s;位于左側(cè)反射元件3上游的流體的流速較小，流場(chǎng)變化 較大，流速在[-0.04,0.08]范圍內(nèi)變化；同樣地，位于右側(cè)反射元件3的下游的流體的流速 也較小，流速均小于0. 〇8m/s。
[0062] 同理，圖5a示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的待測(cè)流體流量為2.5mVh時(shí) 一個(gè)方向的縱截面上的流場(chǎng)分布示意圖；圖化示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表的待 測(cè)流體流量為2.5m3A時(shí)另一個(gè)方向的縱截面上的流場(chǎng)分布示意圖。
[0063] 在圖5a和圖5b中，橫坐標(biāo)均表示超聲波傳播的有效聲程L2對(duì)應(yīng)的不同位置;不同 之處在于，在圖5a中，縱坐標(biāo)表示流路管道水平剖面的不同位置，在圖4b中，縱坐標(biāo)表示流 路管道垂直剖面的不同位置。在圖5a和圖化中，不同顏色均表示不同的流速。
[0064] 如圖5a所示，具體地，X表示流路管道1的中屯、軸線所在的水平平面內(nèi)的流體對(duì)應(yīng) 的不同位置。當(dāng)待測(cè)流體W2.5m3A的流量通過(guò)上述的超聲波熱能表后，位于兩個(gè)反射元件 3之間的水平平面內(nèi)的流體的流速較大、流場(chǎng)較平穩(wěn)。具體地，當(dāng)0.235m含X含0.28m時(shí)，位于 兩個(gè)反射元件3之間的水平平面內(nèi)的流體的流速大于等于5m/s且小于等于6m/s，且流場(chǎng)較 平穩(wěn)；而位于左側(cè)的反射元件3上游的流體的流速較?。魉傩∮诘扔?m/s)，流場(chǎng)變化較 大；同樣地，位于右側(cè)的反射元件3的下游的流體的流速也較小(流速小于等于4m/s)。
[0065] 如圖加所示，具體地，X表示流路管道1的中屯、軸線所在的豎直平面內(nèi)的流體對(duì)應(yīng) 的不同位置。當(dāng)待測(cè)流體W2.5m3A的流量通過(guò)上述的超聲波熱能表后，位于兩個(gè)反射元件 3之間的豎直平面內(nèi)的流體的流速較大、流場(chǎng)較平穩(wěn)。具體地，當(dāng)0.235m < X < 0.285m時(shí)，位 于兩個(gè)反射元件3之間的豎直平面內(nèi)的流體的流速大于等于4m/s且小于等于6m/s，且流場(chǎng) 較平穩(wěn);而位于左側(cè)的反射元件3上游的流體的流速較?。魉傩∮?m/s)，流場(chǎng)變化較大； 同樣地，位于右側(cè)的反射元件3的下游的流體的流速也較小(流速小于等于4m/s)，流場(chǎng)變化 較大。
[0066] 通過(guò)對(duì)比圖4a和圖5a或者對(duì)比圖4b和圖化可W發(fā)現(xiàn)，在反射元件3附近，流路管道 1內(nèi)的流場(chǎng)由于反射元件3的存在發(fā)生劇烈變化，但下游反射元件3附近的流場(chǎng)變化程度要 小于上游區(qū)域。采用具有該N型傳播路徑的超聲波熱能表，從結(jié)構(gòu)上做到了分別位于上游和 下游的反射元件3相對(duì)于流路管道1的中屯、軸線成180度對(duì)稱，有利于獲得更加平穩(wěn)的流場(chǎng) 分布從而提局測(cè)量精度。
[0067] 圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超聲波熱能表在不同流量范圍及溫度變化條件下進(jìn) 行測(cè)量的測(cè)量結(jié)果及精度的示意圖。圖中虛線為超聲波熱能表達(dá)到2級(jí)精度(2%)應(yīng)滿足的 流量誤差上限及下限。
[006引從圖6中可W發(fā)現(xiàn)，當(dāng)待測(cè)流體的流量位于0.025mVh~2.5mVh之間，且溫度分別 為25°C、38°C、50°C、60°C、和80°C時(shí)，利用該超聲波熱能表進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量精度達(dá)到2級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)，因此該超聲波熱能表具有較好的測(cè)量精度，且能夠適應(yīng)較大的流體介質(zhì)溫度變化范圍。
[0069] 表1至表3為本實(shí)用新型的超聲波熱能表與現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表在不同流量 范圍及不同流體溫度下的測(cè)試結(jié)果。
[0070] 表1水溫21°C時(shí)分別利用本實(shí)施例的超聲波熱能表與現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn) 行測(cè)試的測(cè)試結(jié)果
[0071]
[0072] 表2水溫50°C時(shí)分別利用本實(shí)施例的超聲波熱能表與現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn) 行測(cè)試的測(cè)試結(jié)果
[0073]
[0074] 表3水溫50°C時(shí)分別利用本實(shí)施例的超聲波熱能表與現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn) 行測(cè)試的測(cè)試結(jié)果
[0075]
[0076] 表1示出了當(dāng)待測(cè)流量水溫為21°C，待測(cè)流體流量分別為0.05mVh、0.25mVh和 2.5m3/h時(shí)，利用本實(shí)施例的超聲波熱能表和現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試結(jié) 果。
[0077] 如表1所示，在相同的水溫下，待測(cè)流體分別處于不同的流量時(shí)，利用本實(shí)施例的 超聲波熱能表對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值均小于2%，達(dá)到2級(jí)精度要 求。
[0078] 而利用現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量精度（即相對(duì)誤差值)貝。 較大，當(dāng)待測(cè)流體流量為2.5m3 A時(shí)，現(xiàn)慢精度為2.22 % ;當(dāng)待測(cè)流體流量為0.25m3/h，測(cè)量 精度為2.6% ;當(dāng)待測(cè)流體流量為0.05m3/h，測(cè)量精度為5.72%。
[0079] 表2示出了當(dāng)待測(cè)流量水溫為50°C，待測(cè)流體流量分別為0.05mVh、0.25mVh和 2.5m3/h時(shí)，利用本實(shí)施例的超聲波熱能表和現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試結(jié) 果。
[0080] 如表2所示，當(dāng)待測(cè)量流體的水溫為50°C，當(dāng)待測(cè)量流體流量分別為0.05m3/h、 0.25m3/h和2.5m3A時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本實(shí)施例的超聲波熱能表對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的 測(cè)量精度的平均值均有所提高。
[0081 ] 表3示出了當(dāng)待測(cè)流量水溫為50°C，待測(cè)流體流量分別為0.03mVh、0.15m3/h和 1.5m3/h時(shí)，分別利用本實(shí)施例的超聲波熱能表和現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn)行測(cè)試的測(cè) 試結(jié)果。
[0082] 通過(guò)對(duì)比表1、表2和表3可W發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型的超聲波熱能表在保證精度達(dá)標(biāo)的 條件下對(duì)流體溫度變化有較好的適應(yīng)性，本實(shí)用新型的超聲波熱能表具有更加優(yōu)越的整體 性能。
[0083] 由于超聲波熱能表的測(cè)量精度較現(xiàn)有技術(shù)有所提高，所W包括超聲波熱能表的測(cè) 量精度也較高。
[0084] 從W上的描述中，可W看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:兩個(gè) 超聲波收發(fā)器相對(duì)于流路管道的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置，即兩個(gè)超聲波收發(fā)器分別置于 流路管道上下游的兩側(cè);兩個(gè)反射元件相對(duì)于流路管道1的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置且兩 個(gè)反射元件分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)超聲波收發(fā)器的對(duì)立側(cè)，一個(gè)超聲波收發(fā)器發(fā)射的超聲波 分別經(jīng)兩個(gè)反射元件反射后被另一個(gè)超聲波收發(fā)器接收W使超聲波在流路管道內(nèi)形成N型 傳播路徑;通過(guò)上述設(shè)置，由于兩個(gè)反射元件相對(duì)于流路管道的中屯、軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置， 從而使得流路管道內(nèi)流場(chǎng)變化更加順楊，有利于在兩個(gè)反射組件之間的管路中獲得更加穩(wěn) 定的流場(chǎng)分布，有利于測(cè)量，提高測(cè)量精度，且不易堵塞。
[0085] W上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可W有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超聲波熱能表，其特征在于，所述超聲波熱能表包括： 第一管體（10)，所述第一管體（10)具有用于輸送待計(jì)量流體的流路管道（1)和分別與 所述流路管道(1)相連通的第一進(jìn)出口（13)和第二進(jìn)出口（14); 兩個(gè)超聲波收發(fā)器(2)，設(shè)置在所述流路管道（1)的內(nèi)部，兩個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)沿 所述流路管道(1)的軸向間隔設(shè)置； 兩個(gè)反射元件（3)，設(shè)置在所述流路管道（1)的內(nèi)部，其中，兩個(gè)所述反射元件(3)與兩 個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)-一對(duì)應(yīng)設(shè)置，一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)發(fā)射的超聲波經(jīng)兩個(gè)所 述反射元件(3)反射之后被另一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)接收。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱能表，其特征在于，一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)發(fā)射 的超聲波在兩個(gè)所述反射元件(3)之間的傳播路徑與所述流路管道（1)的中心軸線平行或 者重合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波熱能表，其特征在于，一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)發(fā)射 的超聲波分別經(jīng)兩個(gè)所述反射元件(3)反射后被另一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)接收以使所 述超聲波在所述流路管道(1)內(nèi)形成N型傳播路徑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波熱能表，其特征在于，兩個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)在所 述流路管道（1)的軸向上錯(cuò)位設(shè)置，且兩個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)在所述流路管道（1)的周 向上間隔設(shè)置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波熱能表，其特征在于，兩個(gè)所述反射元件(3)在所述流 路管道（1)的軸向上錯(cuò)位設(shè)置，且兩個(gè)所述反射元件（3)在所述流路管道（1)的周向上間隔 設(shè)置，其中，所述反射元件（3)與所述超聲波收發(fā)器(2)沿所述流路管道（1)的周向間隔設(shè) 置。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波熱能表，其特征在于，兩個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)相對(duì) 于所述流路管道(1)的中心軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)所述反射元件(3)相對(duì)于所述流路管 道(1)的中心軸線呈180°對(duì)稱設(shè)置。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波熱能表，其特征在于，一個(gè)所述超聲波收發(fā)器(2)發(fā)射 的超聲波與一個(gè)所述反射元件(3)的反射面之間具有第一入射夾角α，另一個(gè)所述超聲波收 發(fā)器(2)接收的超聲波與另一個(gè)所述反射元件(3)的反射面之間具有第二入射夾角β。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波熱能表，其特征在于，所述第一入射夾角α和所述第二 入射夾角β均為45°。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的超聲波熱能表，其特征在于，所述流路管道（1)包 括第一管段（11)和分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述第一管段（11)兩端的兩個(gè)第二管段（12)，其中，所 述第一管段（11)的內(nèi)徑小于所述第二管段（12)的內(nèi)徑，兩個(gè)所述反射元件(3)分別對(duì)應(yīng)設(shè) 置在兩個(gè)所述第二管段(12)內(nèi)部。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的超聲波熱能表，其特征在于，所述反射元件(3) 包括反射面(31)和與所述反射面(31)連接的紊流部(32)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的超聲波熱能表，其特征在于，所述超聲波熱能表 還包括設(shè)置在所述流路管道（1)的管壁上的兩個(gè)第一安裝通孔（15)，所述第一安裝通孔 (15)與所述流路管道（1)的內(nèi)部連通，兩個(gè)所述第一安裝通孔（15)分別與兩個(gè)所述超聲波 收發(fā)器(2)-一對(duì)應(yīng)設(shè)置。12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的超聲波熱能表，其特征在于，所述超聲波熱能表 還包括： 傳播時(shí)間計(jì)量部件，用于計(jì)量所述兩個(gè)超聲波收發(fā)器之間的超聲波傳播時(shí)間； 流量計(jì)算部件，根據(jù)所述傳播時(shí)間計(jì)量部件傳遞的信號(hào)計(jì)算待計(jì)量流體的流量。
【文檔編號(hào)】G01K17/06GK205449335SQ201521097798
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日
【發(fā)明人】彭黎輝, 杉時(shí)夫
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 東京計(jì)裝株式會(huì)社