[实用新型]一种DN15口径换能器立柱固定对射式超声波水表

说明书

本实用新型隶属于流量计量设备的技术领域，具体为一种DN15口径换能器立柱固定对射式超声波水表，旨在解决现有技术即对射式超声波DN15水表存在的管内水流间隙过小、采用变径转换接头而导致计量量程比低以及与超声波水表技术发展的最优化解决方案六项原则间的差距，通过在外管体内两端设置超声波换能器的换能器固定柱，并对换能器固定柱进行上、下高度和方向定位，由此在流量计外管体内形成了一双对射式换能器，对超声波基表管体采用黄铜/不锈钢一体化锻造/铸造工艺制造，使换能器与管体内侧的水流间隙方便杂质通过；在给定的超声波水表直通管长度下，使本实用新型具有计量量程比最大化、始动流量最小化、测量高精度和批量生产高度一致性的特点。

技术领域

本实用新型隶属超声波流量计量设备的技术领域，具体涉及一种DN15口径换能器立柱固定对射式超声波水表。

背景技术

按照实际应用所需，流体计量行业或场合期待兼容各口径规格范围、低压损、高精度、高可靠性、无磨损器件、耐久性及经济性的标准流量计量器具。目前，在世界范围内全电子流量计量应用最广的为电磁流量计以及后起之秀的超声波流量计。

超声波流量计是伴随其时差计时芯片（2012～2017年，国际上AMS、D-FLOW、TI等公司先后推出了较先进的时差计时芯片，目前，其分辨率都已达到5～10ps，完全满足了水计量应用需求）的技术突破而崛起的。对比电磁流量计，超声波流量计是通过时差数字信号进行采样的（而电磁流量计则是通过模拟信号采样）。以水表为例，它具有突出的技术优势：更小的始动流量（如可测量流速0.8～1mm/s的液体）、更宽的量程比、能以声波主动测量过程时差、换算成流体流速及温度并同步对所计量的体积变化进行补偿（对此，电磁流量计需要安装温度计）、大口径多声道具有更高精度及安全性（电磁流量计只有一对线圈和相应电极，有故障即得报废）、可测量各种低粘度液体（而电磁流量计则不能测量低电导率液体，如纯净水），另外，对于燃气等气体亦可测量/计量（而电磁流量计则不能测量气体流量）。

那么，超声波水表的升级改进的技术发展方向与原则该如何界定，通常，流量计的主要性能指标为计量精度和量程比，计量精度为流量计流量计量值与流量实际值之比，提高流体流动稳定性和批量生产一致性是决定精度的重要条件；量程比为在流量计计量精度保证之下，常用流量与最小流量之比，体现了可精确计量的范围，增大超声波换能器间的有效距离是提高量程比的必要条件。显然，计量精度越高、量程比越大，则流量计的计量性能就越好。

近几年，计量行业对于超声波流量计的实践应用有较大的提升。超声波流量计的构成，除了时差积算电路，还有换能器、换能器安装方式及流道结构等，前者性能决定着可测流量的最小量值，后者整体架构决定着超声波流量计的综合性能和品质。以超声波水表为例，特别是按照水表新标准的约束，业内明确了技术发展方向，其最优化的解决方案应遵循以下原则，归纳如下：

(1)声程最大化原则：为使超声波水表具有大的量程比，对于超声波水表，特别是应用最普遍的DN15口径，应采用超声波换能器之间声程最大化模式。因为对水表而言，大量程比是贸易结算极其重要的指标，也是水表最主要的技术指标，要使得超声波水表具有大量程比，就应将超声波水表的两个换能器间距连线在主管内水流方向的投影距离最大化，以获得较大的量程比及更小的始动流量，（对于水表，国标于2018年将量程比或称流量比的最大值提升至R=1000）。

对此，通过理论分析，可得出超声波流量计计量品质的结论：

在水计量领域，量程比定义为，其中，为对应某管径下的常用流量，它是一个给定值；为满足一定计量精度要求的最小流量（比如二级流量计的计量精度为±5%）。