專利名稱：中低壓小口徑氣體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
中低壓小口徑氣體流量計(jì)，涉及超聲波氣體流量計(jì)的制造技術(shù)，用于對(duì)氣體流量 進(jìn)行檢測，尤其適用于對(duì)微小流速下的氣體流量進(jìn)行檢測。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高，對(duì)天然氣、煤氣等各種氣體產(chǎn)品的 使用與日俱增，特別是大量的工業(yè)用戶和商業(yè)用戶，出于企業(yè)成本的控制要求，于是對(duì)小流 量小口徑(DN25mm至DNSOmm)的氣體計(jì)量檢測儀表的精確計(jì)量要求也越來越高。氣體流量 的精確計(jì)量，對(duì)于節(jié)約能源、節(jié)約生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品利用率均具有重要意義。目前，國內(nèi)外常用的中低壓小口徑氣體流量計(jì)(主要分布在DN25至DN80)有渦 輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、電磁感應(yīng)流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、羅 茨流量計(jì)等，由于這類氣體流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)短截的結(jié)構(gòu)，使得這類氣體流量計(jì)對(duì)氣體流量計(jì)量 的準(zhǔn)確度等級(jí)多為1.0級(jí)以下，測量范圍較小(量程比小，一般都在5 1至20 1)，而且 都無法做到對(duì)小流速狀態(tài)下的氣體進(jìn)行流量檢測計(jì)量。另外，受流場的影響，這類氣體流量 計(jì)在結(jié)構(gòu)上都需安裝長度不一的直管段來提高對(duì)氣體流量的測量精度，以增大量程比，否 則無法進(jìn)行檢測，并且直管段的安裝使得小口徑氣體流量計(jì)在檢測安裝要求上受到了一定 的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有小口徑氣體流量計(jì)的不足，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)新穎，構(gòu)造合理的超聲 測量短截和高精度超聲測量單元相結(jié)合，能夠達(dá)到從小于0. 5m3/h起步計(jì)量的大量程、高精 度的中低壓小口徑氣體流量計(jì)。本發(fā)明小口徑超聲氣體流量計(jì)由超聲測量短截和超聲測量單元兩部分構(gòu)成。超聲 測量短截的兩端為滯止腔，在滯止腔內(nèi)設(shè)置穩(wěn)流器，使得對(duì)進(jìn)入這一腔體內(nèi)的氣體能夠起 到遲滯和穩(wěn)定氣體的作用。穩(wěn)流器的前端為斜面超聲波反射板，其后端部為橢圓形。針對(duì) 斜面超聲波反射板的部位，在垂直超聲測量短截的上下兩側(cè)固定置有超聲換能器座，超聲 換能器固定安裝在超聲換能器座內(nèi)，通過上下兩側(cè)垂直安裝超聲換能器，使得平行于流場 的超聲波聲程相同。在超聲測量短截中，兩滯止腔之間測量段的內(nèi)徑要小于滯止腔的內(nèi)徑， 通過減小測量段的直徑來提高雷諾數(shù)，兩超聲換能器的直徑與測量段的內(nèi)徑保持相當(dāng)，使 所測量氣體的流速是測量段內(nèi)徑的面速度。本發(fā)明小口徑氣體流量計(jì)采用由單片機(jī)，寬帶發(fā)射/接收單元，信號(hào)動(dòng)態(tài)自動(dòng)幅 度控制單元，低零漂放大器，零電平信號(hào)檢查單元，計(jì)時(shí)電路，計(jì)時(shí)門單元和超高頻、高穩(wěn)定 時(shí)標(biāo)單元構(gòu)成的高精度超聲測量單元。超聲測量單元通過超聲換能器對(duì)氣體進(jìn)行測量，寬 帶發(fā)射/接收單元，并通過信號(hào)動(dòng)態(tài)自動(dòng)幅度控制單元，將所接收到的超聲信號(hào)幅度控制 在規(guī)定的幅值范圍內(nèi)，經(jīng)高增益、低零漂的信號(hào)放大器單元送入零電平信號(hào)檢測單元，檢測 出過零電平的接收信號(hào)，再由計(jì)時(shí)門單元配以> IOOMHz的高時(shí)標(biāo)，測量出的聲波傳播的時(shí)間，經(jīng)多次測量后平均，使得測量精度大幅度提高，聲時(shí)測量精度優(yōu)于0. Ins,從而保證本發(fā) 明中低壓小口徑超聲氣體流量計(jì)全量程的測量精度達(dá)0.5級(jí)，量程比優(yōu)于80 1，達(dá)到了高 精度測量的要求。本發(fā)明的特點(diǎn)在于由于本發(fā)明的氣體流量計(jì)超聲測量短截上不設(shè)直管段，結(jié)構(gòu) 新穎，而是在超聲測量短截內(nèi)設(shè)置了滯止腔和穩(wěn)流器，這樣可使進(jìn)入測量短截的氣體得到 滯止和穩(wěn)定，起到內(nèi)部具有流場整流的功能。減小測量段的直徑，可以改善雷諾數(shù)，垂直設(shè) 置超聲換能器并使超聲換能器的直徑與測量段的直徑保持相當(dāng)，將氣體的遲滯、穩(wěn)流，換能 器的直徑、雷諾數(shù)諸因素有機(jī)地結(jié)合了起來，通過超聲測量短截與高精度超聲測量單元的 結(jié)合，使得本發(fā)明中低壓小口徑超聲氣體流量計(jì)的聲波檢測面積達(dá)到了需測面積的25%以 上，全量程的測量精度達(dá)0.5級(jí)，量程比優(yōu)于80 1，達(dá)到高精度氣體流量測量儀表的標(biāo)準(zhǔn)， 而且彌補(bǔ)了超聲氣體流量計(jì)只用于大口徑大流量而對(duì)小口徑小流量難于高精度計(jì)量的缺 點(diǎn)ο


附圖是本發(fā)明氣體流量計(jì)實(shí)施例示意圖圖1.是本發(fā)明氣體流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2.是本發(fā)明氣體流量計(jì)檢測電路示意圖，圖中法蘭1，滯止腔2，超聲換能器座3，超聲換能器4，穩(wěn)流器5，測量段6。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明氣體流量計(jì)由超聲換能器由測量短截和超聲測量單元兩部分構(gòu)成。測量短 截為無直管段的短截，它包括法蘭1，滯止腔2，超聲換能器座3，穩(wěn)流器5。法蘭1與滯止腔 2的一端固定連接成一體，穩(wěn)流器5固定設(shè)置在滯止腔2內(nèi)，穩(wěn)流器5的前端為斜面超聲波 反射板，其后端部為橢圓形，以減少對(duì)氣體流動(dòng)的阻力。針對(duì)聲波反射板的部位置，垂直測 量短截的上下兩側(cè)設(shè)置超聲換能器座3，超聲換能器4固定安裝在超聲換能器座3內(nèi)，在兩 滯止腔2之間為測量段6，測量段6的內(nèi)徑小于滯止腔2的內(nèi)徑。本發(fā)明的超聲測量單元由單片機(jī)，寬帶發(fā)射/接收單元，信號(hào)動(dòng)態(tài)自動(dòng)幅度控制 單元，放大器，零電平信號(hào)檢查單元，計(jì)時(shí)電路，計(jì)時(shí)門單元和超高頻、高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)單元由電 路連接構(gòu)成。超聲測量單元與超聲換能器連接，通過超聲換能器對(duì)氣體進(jìn)行測量，寬帶發(fā)射 /接收單元發(fā)射和接收信號(hào)，并通過信號(hào)動(dòng)態(tài)自動(dòng)幅度控制單元，將所接收到的超聲信號(hào)幅 度控制在規(guī)定的幅值范圍內(nèi)，經(jīng)高穩(wěn)定、高增益的信號(hào)放大器單元送入零電平信號(hào)檢測單 元，檢測出過零電平的接收信號(hào)，再由計(jì)時(shí)門單元配以> IOOMHz的高時(shí)標(biāo)，測量出的聲波 傳播的時(shí)間，經(jīng)多次測量后平均，使全量程的測量精度達(dá)0.5級(jí)，量程比優(yōu)于80 1，達(dá)到了 高精度測量的要求。
權(quán)利要求
1.中低壓小口徑氣體流量計(jì)，由超聲測量短截和超聲測量單元兩部分構(gòu)成，其特征在 于法蘭(1)與滯止腔(2)的一端固定連接成一體，穩(wěn)流器(5)固定設(shè)置在滯止腔(2)內(nèi)， 穩(wěn)流器(5)的前端為斜面超聲波反射板，其后端部為橢圓形，超聲換能器座(3)垂直設(shè)置在 針對(duì)穩(wěn)流器(5)前端斜面超聲波反射板部位的超聲測量短截的上下兩側(cè)，超聲換能器(4) 固定安裝在超聲換能器座⑶內(nèi)，在兩滯止腔⑵之間為測量段(6)，測量段(6)的內(nèi)徑小 于滯止腔⑵的內(nèi)徑，超聲換能器⑷與的直徑測量段(6)的內(nèi)徑相當(dāng)；高精度超聲測量單 元由單片機(jī)，寬帶發(fā)射/接收單元，信號(hào)動(dòng)態(tài)自動(dòng)幅度控制單元，放大器，零電平信號(hào)檢查 單元，計(jì)時(shí)電路，計(jì)時(shí)門單元和超高頻、高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)單元由電路連接構(gòu)成，高精度超聲測量 單元與超聲換能器(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量計(jì)，其特征在于其中高精度超聲測量單元中的計(jì) 時(shí)門單元配以彡IOOMHz的高時(shí)標(biāo)。
全文摘要
中低壓小口徑氣體流量計(jì)，涉及超聲波氣體流量計(jì)的制造技術(shù)，用于對(duì)氣體流量進(jìn)行檢測，尤其適用于對(duì)微小流速下的氣體流量進(jìn)行檢測。本發(fā)明氣體流量計(jì)由超聲測量短截和超聲測量單元兩部分構(gòu)成，超聲測量短截包括法蘭(1)，滯止腔(2)，超聲換能器座(3)，穩(wěn)流器(5)。超聲測量單元通過垂直設(shè)置在超聲測量短截上的超聲換能器(4)對(duì)氣體進(jìn)行測量，能夠從小于0.5m3/h起步檢測計(jì)量，且聲波檢測面積達(dá)到了需測面積的25％以上，全量程的測量精度達(dá)0.5％，量程比≥80∶1，達(dá)到了高精度測量的要求。
文檔編號(hào)G01F1/66GK102003984SQ20101029874
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者盧杰, 梁軍汀, 石泓然 申請(qǐng)人:上海維思儀器儀表有限公司