[发明专利]基于超声波反射信号的流速测量装置及测量方法

权利要求书

1.基于超声波反射信号的流速测量装置，其特征在于：包括测杆，所述测杆底端安装有具有超声波发射和接收功能的第一探头，在第一探头周围设有第一反射探头和第二反射探头，第一反射探头和第二反射探头通过连接杆与测杆连接，第一探头与信号处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声波反射信号的流速测量装置，其特征在于：所述第一探头、第一反射探头和第二反射探头的下部均为圆柱切面，第一探头、第一反射探头和第二反射探头的圆柱切面位于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的基于超声波反射信号的流速测量装置，其特征在于：所述第一反射探头和第二反射探头距离第一探头的距离相同。

4.根据权利要求1所述的基于超声波反射信号的流速测量装置，其特征在于：所述测杆为空心圆柱，直径为6～8mm，材质为不锈钢材质。

5.一种如权利要求3所述的基于超声波反射信号的流速测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将第一探头安装在测杆下方，第一反射探头和第二反射探头通过连接杆安装在测杆上，第一探头、第一反射探头和第二反射探头与信号处理单元信号连接，第一反射探头和第二反射探头与第一探头的距离为Δs；

2)采用烧杯盛一定容量待测水流，将测量装置置于静止水流中，获取超声波在水流中的传播速度；

$v_0=\frac{2\mathrm{\Δ}s}{\mathrm{\Δ}t}$

其中Δt为第一探头发射到接收第一反射探头反射超声波所需时间；

3)将测量装置布置于流速待测点，信号处理单元检测第一探头发射超声波到接收第一反射探头反射超声波的时间为Δt₁，信号处理单元检测第一探头发射超声波到接收第二反射探头反射超声波的时间为Δt₂；v_x是水流流速沿X方向的流速、v_y是水流流速沿Y方向的流速，X方向为第一探头的中心指向第一反射探头的方向，Y方向为第一探头的中心指向第二反射探头的方向；

${\mathrm{\Δt}}_1=\frac{\mathrm{\Δ}s}{v_0-v_x}+\frac{\mathrm{\Δ}s}{v_0+v_x}$

${\mathrm{\Δt}}_2=\frac{\mathrm{\Δ}s}{v_0-v_y}+\frac{\mathrm{\Δ}s}{v_0+v_y}$

则对应测点流速为：

$v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}.$