一种超声波水表的制作方法

1.本发明涉及管道流量测量技术领域，具体涉及一种超声波水表。


背景技术：

2.超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步计算出水的流量的一种新式水表。
3.现有技术中的超声波水表通常为管段式，即发送、接收超声波声束的两个换能器均设置于待测量管段的管体内壁，以测量对应管段的流量。其中，超声波水表中两个换能器发送、接收超声波声束的传播路径为测量路径。
4.当测量路径在竖直面内时，即两个换能器中的一者设置于管体底部，而随着超声波水表的使用，或者待测量管段内流通有含有杂质的污水时，管体底部便会出现水垢或沉积杂质，覆盖在管体底部的换能器的上方，导致超声波水表测量精度降低；当测量路径在水平面内时，两个换能器均未设置于管体底部，虽然能够避免水垢或杂质覆盖，但在待测量管段的流量较低，水平面位于管体的中轴水平面之下时，测量路径便无法通过水体，即无法正常测量对应管段的流量。
5.因此，如何提供一种既能避免水垢或杂质覆盖，又能在流量较低时正常测量的超声波水表，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种既能避免水垢或杂质覆盖，又能在流量较低时正常测量的超声波水表。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种超声波水表，用于测量待测管段内的液体流量，所述超声波水表包括基体和安装座，所述基体为能够安装于所述待测管段的管状结构，所述安装座为能够插装于所述基体内部的管状结构，所述基体和所述安装座能够周向限位在第一位置或第二位置；所述安装座在所述第一位置和所述第二位置存在周向夹角，所述周向夹角在45～135度之间；所述安装座的周壁设有至少一对相对应的换能器，各对所述换能器能够相互发射、接收超声波声束以测量所述待测管段内的液体流量。
8.采用如上结构，安装座能够在第一位置和第二位置之间转换，即安装座整体能够旋转45～135度，使设置于安装座内各对换能器的位置也随之改变，当待测管段内水平面高于中轴水平面时，测量路径能够水平设置防止水垢或杂质覆盖；当待测管段内水平面低于中轴水平面时，测量路径能够竖直设置以正常测量。
9.可选地，所述基体和所述安装座通过若干定位块和对应的定位槽限位固定，所述安装座的外壁和所述基体的内壁，一者突出设置有若干所述定位块，另一者设有若干所述定位槽；或者，所述基体的外壁和所述安装座的外壁设有若干相对应的法兰盘，所述基体和所述安装座能够通过对应的所述法兰盘限位固定。
10.可选地，所述周向夹角为90度。
11.可选地，至少一对所述换能器沿所述安装座的中心对称设置，二者同轴线设置，且发射、接收端相对设置；和/或，所述安装座周壁的中部还设有反射片，至少一对所述换能器与所述反射片径向相对设置，该对所述换能器的发射、接收端均朝向所述反射片，且任一者发射出的超声波声束均能够经所述反射片反射至另一者的发射、接收端。
12.可选地，各所述换能器均通过固定件安装于所述安装座的周壁，所述固定件中部设有与所述换能器配合的安装孔，并贯穿固定于所述安装座的周壁。
13.可选地，还包括表头，所述表头固定于所述基体的外壁，其能够通过信号线分别电气连接各所述换能器，接收并显示所述待测管段内的液体流量信号。
14.可选地，所述安装座轴向两端的侧沿均向周向外侧延伸形成延伸部，两所述延伸部、所述安装座的外壁和所述基体的内壁之间形成有预留空间，各所述换能器的所述信号线能够设置于所述预留空间内。
15.可选地，所述基体与所述表头的连接位置贯穿设有信号孔，各所述换能器的所述信号线能够经预留空间、所述信号孔进入所述表头。
16.可选地，所述安装座包括第一半管和第二半管，所述第一半管和所述第二半管的两个侧端面能够对应固定以拼合为所述安装座。
17.可选地，所述基体的外壁还设有若干连接部，所述基体能够通过各所述连接部与所述待测管段相固定；和/或，所述基体的外壁底部还设有若干支脚；和/或，所述安装座在进水端设置有导流管。
附图说明
18.图1是本发明实施例所提供超声波水表安装有反射式换能器时的结构示意图；
19.图2是本发明实施例所提供超声波水表安装有对射式换能器时的结构示意图；
20.图3是本发明实施例所提供超声波水表未安装有安装座时的结构示意图；
21.图4是图1中安装有反射式换能器的安装座的结构示意图；
22.图5是图4中虚线圆圈部分的放大结构示意图；
23.图6是图4中第一半管的结构示意图；
24.图7是图4中第二半管的结构示意图；
25.图8是图2中安装有对射式换能器的安装座的结构示意图；
26.图9是本发明实施例中固定件的结构示意图；
27.图10是本发明实施例中换能器的结构示意图；
28.图11是本发明实施例所提供超声波水表安装有导流管时的结构示意图。
29.图1-11中的附图标记说明如下：
30.1表头、2基体、21第一定位块、22信号孔、23连接部、24支脚、3安装座、31第一定位槽、32第二定位槽、33第一半管、331第二定位块、34第二半管、341第三定位槽、35反射片、36延伸部、361凸块、37导流管、4换能器、5固定件。
具体实施方式
31.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
32.本发明实施例提供一种一种超声波水表，用于测量待测管段内的液体流量，请参考图1-11，超声波水表包括基体2和安装座3，基体2为能够安装于待测管段的管状结构，安装座3为能够插装于基体2内部的管状结构，基体2和安装座3能够周向限位在第一位置或第二位置；安装座3在第一位置和第二位置存在周向夹角，周向夹角在45～135度之间；安装座3的周壁设有至少一对相对应的换能器4，各对换能器4能够相互发射、接收超声波声束以测量待测管段内的液体流量。
33.采用如上结构，安装座3能够在第一位置和第二位置之间转换，即安装座3整体能够相对基体2旋转45～135度，使设置于安装座3内各对换能器4的位置也随之改变，当待测管段内水平面高于中轴水平面时，测量路径能够水平设置防止水垢或杂质覆盖；当待测管段内水平面低于中轴水平面时，测量路径能够竖直设置以正常测量。
34.其中，中轴水平面是指待测管段轴心所在的水平平面；当待测管段内的液体非满管流时，即待测管段的管体内未充满液体，待测管段内水平面即为其内部液体的平均水平面，该平均水平面的高度若高于轴心所在的水平平面，便视为高于中轴水平面，该平均水平面的高度若低于轴心所在的水平平面，便视为第一中轴水平面；当待测管段内的液体为满管流时，即待测管段的管体内充满液体，便视为水平面高于中轴水平面。
35.测量路径是指超声波水表中各对换能器4发送、接收超声波声束的传播路径，当测量路径为水平设置时，即测量路径与中轴水平面的高度相同，若此时待测管段内的液体水平面低于中轴水平面，则测量路径便无法穿过液体以正常测量液体流量；而测量路径竖直设置时，无论液体水平面是否低于中轴水平面，其均能够穿过部分液体，以正常测量液体流量。
36.具体如图1-4所示，基体2和安装座3均为管状结构，且安装座3整体能够插装于基体2的内部，基体2的内径与安装座3的外径相对应。上文所描述的第一位置和第二位置是指基体2与安装座3之间的相对位置，即当二者相对处于第一位置或第二位置的两个角度时，二者均能够限位连接，安装座3在第一位置和第二位置间转换时，安装座3便相对基体2转动与周向夹角相同的角度。
37.周向夹角在45～135度之间，具体可根据实际需要进行选择，本实施例中周向夹角为90度，即当安装座3内存在一对换能器4的测量路径是沿竖直方向设置时，安装座3转换至另一位置后，该对换能器4的测量路径便转动至沿水平方向设置，反之亦同。
38.由于待测管段内的液体水平面高于中轴水平面时，各对换能器4的测量路径水平设置精度较高，待测管段内的液体水平面低于中轴水平面时，各对换能器4的测量路径竖直设置精度较高，故采用本实施例中的周向夹角时，只需将超声波水表内各对换能器4的初始测量路径设置为水平或垂直，其测量精度便较高。
39.可以理解，基体2和安装座3除了可以周向限位在第一位置或第二位置，根据二者的固定方式及结构不同，还可以周向限位于更多数量的位置，使安装座3内的各对换能器4具有更多的位置选择，以进一步适应不同工况，提高超声波水表的测量精度。
40.本实施例中基体2和安装座3通过若干定位块和对应的定位槽限位固定，安装座3的外壁和基体2的内壁，一者突出设置有若干定位块，另一者设有若干定位槽；或者，基体2的外壁和安装座3的外壁设有若干相对应的法兰盘，基体2和安装座3能够通过对应的法兰盘限位固定。
41.具体的，在采用定位块和定位槽限位固定的方式中，如图4和图8所示，本实施例中在安装座3的外壁的端部分别设有两个定位槽，即第一定位槽31和第二定位槽32，在基体2的外壁的端部设置一个定位块，即第一定位块21。当第一定位块21插接于第一定位槽31时，基体2和安装座3即处于第一位置，当第一定位块21插接于第二定位槽32时，基体2和安装座3即处于第二位置，通过不同的插接限位位置以实现在第一位置和第二位置的切换。
42.或者，在采用法兰限位固定的方式中，可以在安装座3和基体2的外壁对应设置法兰盘，两法兰盘在周向设置四个法兰孔，基体2和安装座3通过紧固件穿过四个法兰孔以限位固定，而通过安装座3旋转至不同角度，二者相对应的法兰孔也随之变化，可以实现四个位置的切换。
43.可以理解，基体2与安装座3还可以采用除上文所描述的其他限位固定方式，以实现不同数量、不同角度位置的切换，本发明对此不做限定，只要二者能够实现上述效果即可。
44.另外，本实施例中安装座3的内壁可以仅设置一对换能器4，该对换能器4所测得的流量即为输出值；安装座3也可以设置多对换能器4，各对换能器4所测得的流量平均值即为输出值，该输出值相较于仅采用一对换能器4的输出值精度更高。
45.本实施例中，至少一对换能器4沿安装座3的中心对称设置，且二者同轴线设置，发射、接收端相对设置。换能器4的结构如图10所示，图10中左侧的线状结构即为信号线，换能器4能够通过信号线输出流量信号等；图10中右侧的圆柱形凸起即为换能器4的发射、接收端，换能器4能够从发射、接收端发射、接收超声波声束以测量待测管段内的液体流量。
46.请参考图8，一对换能器4对称设置是指二者分别设置于安装座3内壁径向相对的两侧，二者的连线经过安装座3的轴线，二者分别靠近安装座3的轴向两端，且二者与对应端部之间的距离相同；一对换能器4的发射、接收端相对设置是指二者均朝向安装座3的中心位置，能够相互发射、接收超声波声束。为方便描述，将此设置方式定义为对射式。
47.或者，本实施例中安装座3周壁的中部还设有反射片35，至少一对换能器4与反射片35径向相对设置，该对换能器4的发射、接收端均朝向反射片35，且任一者发射出的超声波声束均能够经反射片35反射至另一者的发射、接收端。
48.请参考图4、6和7，本设置方式中反射片35设置于安装座3周壁的一侧，一对换能器4设置于与反射片35径向相对的另一侧(图7示意出两个用于安装换能器4的固定件5)，两换能器4的发射、接收端均朝向反射片35，二者所发射的超声波声束均能够经过反射片35反射后由另一者接收。为方便描述，将此设置方式定义为反射式。
49.基于上文对射式和放射式的两种换能器4设置方式，在实际应用时可根据待测管段内水质不同、所需测量精度不同以及安装座3的结构不同，选择两种方式中的任意一种进行测量，若安装空间足够，则也可以选择两种方式共同设置，以进一步提高超声波水表的测量精度。
50.本实施例中各换能器4均通过固定件5安装于安装座3的周壁，固定件5中部设有与换能器4配合的安装孔，并贯穿固定于安装座3的周壁。如图9所示，固定件5为环状结构，其能够贯穿并固定于安装座3的周壁，固定方式可以为卡接或过盈配合等，需要注意，由于换能器4能够固定安装于固定件5的内孔，即换能器4与固定件5内孔的同轴设置，故固定件5的设置位置应根据换能器4的安装位置而定，固定件5内孔轴心的设置角度也应根据换能器4
发射、接收端设置角度而定。
51.本实施例中还包括表头1，表头1固定于基体2的外壁，其能够通过信号线分别电气连接各换能器4，接收并显示待测管段内的液体流量。
52.具体的，本实施例中安装座3轴向两端的侧沿均向周向外侧延伸形成延伸部36，第一定位槽31和第二定位槽32均设置于其中一个延伸部36，两延伸部36、安装座3的外壁和基体2的内壁之间形成有预留空间，各换能器4的信号线能够设置于预留空间内。
53.第一定位槽31和第二定位槽32为设置于同一延伸部36的凹槽结构，其形状与第一定位块21相对应，使第一定位块21能够卡入第一定位槽31或第二定位槽32且无缝隙，对安装座3起到限位作用。
54.各换能器4通过固定件5固定于安装座3后，连接于其后端的连接线即从固定件5内孔的外侧伸出至预留空间内，本实施例中基体2与表头1的连接位置还贯穿设置有信号孔22，如图3所示，各换能器4的连接线便能够经预留空间、信号孔22进入表头1，向表头1传输所测得的待测管段内液体的流量信号，表头1收到该流量信号便能够将其显示，以供工作人员查看。
55.本实施例中未设置第一定位槽31和第二定位槽32的延伸部36的外沿突出设有若干凸块361，安装座3能够通过各凸块361与基体2过盈配合固定。
56.如图4和图5所示，图5即为图4中虚线圆圈部分的放大示意图，本实施例中在延伸部36四个方向的外侧均设有凸块361，当安装座3插装于基体2的内孔时，设有凸块361的延伸部36便会与基体2的内孔壁产生过盈配合，以使安装座3固定的更为牢固。
57.由于安装座3和基体2的材质通常为聚碳酸酯或聚酰胺等，该种材质具有一定的伸缩率，在制造完成后通常与设计尺寸具有微小差异，而采用上述固定方式能够有效减少该微小差异对安装座3与基体2安装造成的影响，使二者能够正常进行安装。
58.本实施例中安装座3包括第一半管33和第二半管34，第一半管33和第二半管34的两个侧端面能够对应固定以拼合为安装座3。
59.如图6、7所示，第一半管33的两个侧端面分别设有三个第二定位块331，第二半管34的两个侧端面与之对应的位置分别设有三个第三定位槽341，第一半管33和第二半管34能够通过各相配合的第二定位块331和第三定位槽341进行插接固定，该种设置方式能够使安装座3在制造时更易脱模。
60.在对射式超声波水表中，每对换能器4中的一者设置于第一半管33，另一者设置于第二半管34；在反射式超声波水表中，反射片35设置于第一半管33，各对换能器4设置于第二半管34，以保证超声波水表的正常使用。
61.上文所描述的第一半管33和第二半管34仅是为了方便表述安装座3的两个部分，二者除去设置于其上的各部件外并无其他实质区别，各第二定位块331和各第三定位槽341也不限于分别设置于第一半管33和第二半管34，该表述不能视为对安装座3的两个部分的结构限定，而且安装座3还可以由其他数量的部分组合而成，第一半管33和第二半管34也可通过定位块和定位槽以外的其他方式进行拼接，本发明对此不做限定。
62.本实施例中基体2的外壁还设有若干连接部23，基体2能够通过各连接部23与待测管段相固定，请参考图1和图2，连接部23为设置于基体2外壁的固定孔，其能够通过螺栓等紧固件穿过固定孔固定于待测管段；本实施例中基体2的外壁底部还设有若干支脚24，若基
体2下方存在能够放置的支撑面，则基体2能够通过若干支脚24支撑于该支撑面，使其更稳定的放置于支撑面。
63.本实施例中安装座3在进水端设置有导流管37，请参考图11，安装座3的进水端即为液体流入的一端，导流管37能够降低液体流入安装座3内时的紊流，减少液体中的气泡等，能够使换能器4发出的超声波声束传输更稳定，以提高超声波水表的测量精度。
64.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。