[发明专利]插入式超声波流量计、流量测量系统及方法

权利要求书

1.一种插入式超声波流量计，应用于管道，其特征在于，包括主插杆，所述主插杆插入所述管道内的一端具有间隔对称设置的第一分支部和第二分支部，所述第一分支部和所述第二分支部分别设置在所述管道的上游和下游，所述第一分支部上设置有第一超声波换能器，所述第二分支部上设置有与所述第一超声波换能器的位置对应的第二超声波换能器。

2.根据权利要求1所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述第一分支部在所述管道内的不同高度上还设置有多个超声波换能器，所述第二分支部上还设置有与所述第一分支部上的多个超声波换能器数量相同且位置对应的多个超声波换能器，所述第一分支部和所述第二分支部上位置对应的每两个超声波换能器构成一个超声波声道，每个所述超声波声道所在的直线与所述管道的中心轴线平行。

3.根据权利要求1所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述第一分支部上设置有与所述第一超声波换能器位于不同高度的第一声反射镜，所述第二分支部上设置有与所述第一声反射镜位于同一高度的第二声反射镜，所述第一声反射镜和所述第二声反射镜的连线与所述管道的中心轴线位于同一平面内，

由所述第一超声波换能器发出的超声波信号经所述第一声反射镜的反射面反射并入射到所述第二声反射镜的反射面上，再由所述第二声反射镜的反射面反射到达所述第二超声波换能器，

由所述第二超声波换能器发出的超声波信号经所述第二声反射镜的反射面反射并入射到所述第一声反射镜的反射面上，再由所述第一声反射镜的反射面反射到达所述第一超声波换能器。

4.根据权利要求3所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述第一分支部和所述第二分支部的不同高度处还设置有多组超声波换能器与声反射镜结构，

每组所述超声波换能器与声反射镜结构中，由一个超声波换能器发出的超声波信号经过两个声反射镜到达与其对应的另一个超声波换能器。

5.根据权利要求1所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述主插杆通过链接法兰固定安装在所述管道上。

6.根据权利要求1所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述主插杆上设置有轴向指示线，所述轴向指示线与所述管道的中心轴线平行。

7.根据权利要求1所述的插入式超声波流量计，其特征在于，所述主插杆上设置有刻度或卡槽，以控制控制所述主插杆在所述管道内的插入深度。

8.一种流量测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的插入式超声波流量计、时差测量单元、参考时钟单元、MCU微处理器、LCD/Buttons显示及按键单元、INTF接口单元、DL外部数据存储单元、RTC实时时钟单元以及PMU电池管理单元，

所述时差测量单元和所述MCU微处理器分别与所述插入式超声波流量计连接，

所述参考时钟单元和所述MCU微处理器分别与所述时差测量单元连接，

所述LCD/Buttons显示及按键单元、所述INTF接口单元、所述DL外部数据存储单元、所述RTC实时时钟单元以及所述PMU电池管理单元分别与所述MCU微处理器连接，

所述时差测量单元的传感器接入端还设置有多声道转换开关。

9.根据权利要求8所述的流量测量系统，其特征在于，还包括温度传感器、压力传感器、温度测量单元TMP和压力测量单元P，

所述温度传感器设置于所述插入式超声波流量计的主插杆上，所述温度测量单元TMP和所述时差测量单元连接，

所述压力传感器设置于所述插入式超声波流量计的主插杆上，所述压力测量单元P和所述MCU微处理器连接。

10.一种流量测量方法，应用于权利要求8至9任一项所述的流量测量系统，其特征在于，所述方法包括：

获取超声波信号从上游到下游的传播时间tdn以及超声波信号从下游到上游的传播时间tup；

获取tdn和tup之间的传播时间差dt；

获取超声波信号从上游到下游或超声波信号从下游到上游的传播路径长度L，并计算

换能器处的点流速V＝L/(tup*tdn)*dt，

管道断面平均流速Va＝Ki*Kp*V，

管道流量Q＝π*R²*Va，

其中，Kp为流速剖面系数，Kc为仪器标定系数，R为管道内半径。