一种多声道超声流量计的制作方法

本技术涉及超声流量计，尤其涉及一种多声道超声流量计。

背景技术：

1、目前，气体超声流量计已广泛应用在天然气计量等民生领域，其计量精度、稳定性直接影响贸易计量双方的经济利益，计量偏差带来的经济纠纷也会直接影响经济发展与社会安定。传统的超声流量计，通常采用双换能器配置构成一个对射或反(折)射声道，一个计量周期能够得到上、下游两个测量时间，通过时间差法，推导出气体流速和声速。实际应用环境要复杂得多，温度、压力、组分都将对计量精度与稳定性带来影响；同时，考虑到投资效益，国内绝大多数贸易计量现场都是单台流量计配置，没有串联比对用表；意味着单台流量计的计量结果处于盲盒状态，现场并不知道计量是否准确，只能等待两年检定周期后的复检（recalibration)，才能知道是否存在计量偏差，但何时产生的偏差，现场偏差大小，造成偏差的原因等还是不能明确。

2、气体超声流量计作为智能仪表，可以通过增益、信噪比、声速核查等方式了解超声流量计自身健康状态及测量环境是否发生变化。现实应用环境并非总是处于实验室的理想状态，气流扰动，换能器延迟时间(time delay)都存在不确定性，无论是对射声道还是反射式声道布置，都不能准确测量现场声速，对声速核查造成影响；因此现有智能诊断技术，在缺乏应用现场声速核查这一基础指标情况下，效能将大打折扣。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多声道超声流量计，包括流量计表体，在所述流量计表体的管壁上设置有：

2、至少一个测量层，所述测量层由超声换能器a、超声换能器b和超声换能器c构成v型声道结构；超声换能器a、超声换能器b和超声换能器c均安装在流量计表体上开设有多个换能器安装孔中；

3、所述超声换能器a和超声换能器c以相同的夹角α对称安装于流量计表体的管壁相对两侧，其轴心延长线在对面管壁相交；

4、所述超声换能器b安装于流量计表体的管壁，其轴心延长线与超声换能器a和超声换能器c的端面中心连线相垂直，且在连线中点处相交；

5、所述超声换能器a、超声换能器b和超声换能器c的轴心线处于同一平面内。

6、进一步的，所述测量层的数量为多个，包括至少一个径向测量层和至少一个弦向测量层，平行布置于流量计表体上；

7、所述径向测量层中，超声换能器b的轴心延长线穿过流量计表体的轴心线；

8、所述弦向测量层中，在超声换能器b的轴心延长线与管壁相交位置设置有反射体e，反射体e安装于反射体安装孔中。

9、进一步的，所述夹角α的取值68°；

10、所述超声换能器a和超声换能器c在对面管壁的相交点与超声换能器b端面的中心点重合。

11、进一步的，所述流量计表体的前端设置有导线保护盖a，在流量计表体的后端设置有导线保护盖b，导线保护盖a通过螺栓配合固定螺孔a固定于流量计表体的前端，导线保护盖b通过螺栓配合固定螺孔b固定于流量计表体的后端。

12、进一步的，所述流量计表体上还开设有换能器导线汇总孔、温度传感器安装孔和取压孔；在所述流量计表体上设有流体流动方向标，用于指示流体流动方向。

13、进一步的，所述流量计表体上还设置有垂直换能器安装孔，用于安装垂直方向的超声换能器，垂直换能器安装孔的轴心线与流量计表体的轴心线相互垂直。

14、进一步的，所述超声换能器b安装在垂直换能器安装孔内部，超声换能器b与弦向测量层的反射体e或径向层的管壁，构成垂直于表体轴心的垂直反射声道。

15、进一步的，所述垂直反射声道用于在一个测量周期内获得两个反射时间tbb1和tbb2，进而得到超声换能器b的延迟时间tbd=(2tbb1-tbb2)/2,及介质声速c=2l3/(tbb2-tbb1)。

16、本实用新型的优点在于：

17、1.本实用新型采用超声换能器a、超声换能器b和超声换能器c构成的v型声道结构，三个换能器的轴心线处于同一平面内，形成等边三角形测量布局。这种结构创新使得单个测量周期可获得八个时间测量值，通过多路径测量数据的交叉比对验证，显著提高了气体流速和声速的测量精度。相比传统双换能器对射式结构，提高了测量精度，有效解决了背景技术中因温度、压力、组分变化导致的计量偏差问题。

18、2.本实用新型在流量计表体上平行布置多个测量层，包括至少一个径向测量层和至少一个弦向测量层。其中径向测量层的超声换能器b轴心延长线穿过流量计表体轴心线，可准确测量管道中心流速；弦向测量层在超声换能器b轴心延长线与管壁相交位置设置反射体e，可测量管道边缘流速。这种多层立体测量网络可全面捕捉管道内流场分布，解决了背景技术中单台流量计测量结果为“盲盒”状态的问题，实现了全断面流速精准测量。

19、3.本实用新型将超声换能器a和超声换能器c的安装夹角α优化为68°，这种大夹角设计使换能器端面探入表体内腔的突出深度从传统45°夹角的5.30mm减少至2.81mm，降幅达47%。显著降低了高流速条件下换能器突出部分产生的扰动流，使流量计在0.3-120m/s的宽流速范围内均能保持稳定测量，解决了现有技术中因流动扰动导致的计量不稳定性问题。

20、4.在弦向测量层中，本实用新型在超声换能器b的轴心延长线与管壁相交位置设置反射体e，通过测量超声信号在换能器b与反射体e之间的往返传播时间，可准确计算出现场实际声速。这一设计实现了应用现场声速的实时核查，为智能诊断提供了可靠的基础数据，解决了现有技术中因缺乏准确的现场声速测量导致的声速核查智能诊断效能低下问题。

1.一种多声道超声流量计，包括流量计表体（1），其特征在于，在所述流量计表体（1）的管壁设置有：

2.根据权利要求1所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述测量层的数量为多个，包括至少一个径向测量层和至少一个弦向测量层，平行布置于流量计表体（1）上；

3.根据权利要求1所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述夹角α的取值为68°；

4.根据权利要求1所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述流量计表体（1）的前端设置有导线保护盖a（2），在流量计表体（1）的后端设置有导线保护盖b（6），导线保护盖a（2）通过螺栓配合固定螺孔a（9）固定于流量计表体（1）的前端，导线保护盖b（6）通过螺栓配合固定螺孔b（17）固定于流量计表体（1）的后端。

5.根据权利要求1所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述流量计表体（1）上还开设有换能器导线汇总孔（3）、温度传感器安装孔（4）和取压孔（5）；在所述流量计表体（1）上设有流体流动方向标（11），用于指示流体流动方向。

6.根据权利要求1所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述流量计表体（1）上还设置有垂直换能器安装孔（15），用于安装垂直方向的超声换能器，垂直换能器安装孔（15）的轴心线与流量计表体（1）的轴心线相互垂直。

7.根据权利要求6所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述超声换能器b（13）安装在垂直换能器安装孔（15）内部，超声换能器b（13）与弦向测量层的反射体e或径向层的管壁，构成垂直于表体轴心的垂直反射声道。

8.根据权利要求7所述的一种多声道超声流量计，其特征在于，所述垂直反射声道用于在一个测量周期内获得两个反射时间tbb1和tbb2。