CN104061972B - 一种超声波液体流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波液体流量测量装置，属于液体流量检测技术领域，意在提供一种能改变主声束周边发散波的反射和衍射传播方向，减小发散波被超声波探头吸收，并能够堆放一定量沉积物，不会产生漫反射，进而能大大提高液体流量测量精度的一种超声波液体流量测量装置。包括测量直管和超声波发射接收器，超声波发射接收器的左探头固定在测量直管内的左端，超声波发射接收器的右探头固定在测量直管内的右端，在测量直管的两端之间的内壁上设有等腰三角形螺纹。本发明主要用在液体流量检测技术中。

Description

一种超声波液体流量测量装置

技术领域

本发明涉及液体流量检测技术领域，尤其涉及一种超声波液体流量测量装置。

背景技术

目前，在暖气用户端口的超声波液体流量测量装置中，测量直管的内壁面是光滑面，如图2所示，在测量直管的前、后两端头处，各有一个超声波发射接收器的超声波探头，两个超声波发射接收器的的超声波探头在测量直管内，呈轴向相向布置，并相隔一段规定距离，同时互为发射和接收对方的超声波主声束。一个探头发射的超声波主声束经过测量直管的轴向到达另外一个探头接收，超声波主声束顺流和逆流传播存在时间差，通过测量时间差就可以计算出该测量直管内暖气供热水的流量值。这种形状构造的超声波流量测量装置的不利技术问题是：一是由于在其中一个超声波探头发出的主声束周边，仍带有少量的发散波，并以圆锥台形状向前发射，这些发散波不免有部分被射在光滑面的管腔内壁面上，并经反射和衍射后又被对面的另一个超声波探头所吸收，而这些双向的发散波，其发散波的声程与主声束的声程不同，发散波和主声束对时间差的测量存在影响，所以发散波就会影响液体流量的测量精度。二是由于供暖水中不免有些杂质，时间久了会在测量直管的管腔内壁下面上沉积，这会就将呈“O”型的管腔改变成了呈“D”型的管腔，虽然从“O”型管腔到“D”型管腔所变化的量很小，但发散波经过此杂质沉积处所产生的反射波或衍射波，与先前调试设定好的波型会有差异，加上测量直管的内壁面是光滑面，就会出现测量直管内壁光洁度的差异，把反射变成漫反射，这些都会影响测量仪的精度。中国专利公开号102116777A，公开日2011年7月6日，公开了一种有压管道液体流动速度及液体流量的超声波测量方法,该超声波测量方法的特点是采用双向同时测量法消除超声波在不同液体里传播速度的变化对测量精度的误差影响；测量方法的步骤:1)同时测量各声路的Ti 1、Ti2；2)计算各声路上的线平均流速:3)将各声路上的流速对测量断面进行积分,即可得到通过测量断面的流量。不足之处在于，这种液体流量的超声波测量方法，一是在两个超声波探头的主声束周边有大量的双向发散波，该双向发散波会影响液体流量的测量精度。二是时间久了水中杂质会沉积在测量直管的下管腔内壁面上，让O型的管腔变成了D型的管腔，发散波经过D型管腔所产生的反射波或衍射波，与发散波经过O型管腔所产生的反射波或衍射波调试设定好的波型会有差异，再加上测量直管的内壁面是光滑面，就会出现测量直管内壁光洁度的差异，把反射变成漫反射，这些都会影响测量仪的精度。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的光滑内壁式测量直管的一个超声波探头的主声束周边产生的发散波，该发散波会有一部分被射在光滑面的管腔内壁面上，并经反射和衍射后又被对面的另一个超声波探头所吸收，而这些被吸收的发散波会影响液体流量的测量精度问题，以及现有技术的光滑内壁式测量直管时间久了会在测量直管的下管腔内壁面上形成沉积物，沉积物让O型的管腔变成了D型的管腔，发散波经过D型管腔所产生的反射波或衍射波波形与最初经过O型管腔所产生的反射波或衍射波波形之间是有波形差异的，再加上测量直管的内壁面是光滑面，杂质就会出现测量直管内壁光洁度的差异，把反射变成了漫反射，沉积物出现的波形差异以及漫反射也会影响液体流量的测量精度问题，提供一种能改变主声束周边发散波的反射和衍射传播方向，减小发散波被超声波探头吸收，并能够堆放一定量沉积物，不会产生漫反射，进而能大大提高液体流量测量精度的一种超声波液体流量测量装置。

本发明为达到上述目的所采用的具体技术方案是：

一种超声波液体流量测量装置，包括测量直管，还包括左超声波发射接收器和右超声波发射接收器，在测量直管上设有左孔和右孔，并且左孔的中心线、右孔的中心线和测量直管的中心线在同一个导波平面内；在左孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有左反射机构，左反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且左反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线右端与左反射机构的反射面夹角为45度；在右孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有右反射机构，右反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且右反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线左端与右反射机构的反射面夹角为45度；在左孔内设有左超声波发射接收器的左探头，在右孔内设有右超声波发射接收器的右探头，左探头的中心线与左孔的中心线重合，右探头的中心线与右孔的中心线重合；在左反射机构和右反射机构之间的测量直管的内管壁上设有等腰三角形螺纹，所述等腰三角形螺纹的夹角为30至90度，所述等腰三角形螺纹的螺纹高度为1至3毫米，所述等腰三角形螺纹的螺纹间距为0.5至3毫米。左探头发射的超声波主声束经过左反射机构反射到右反射机构，然后又从右反射机构反射到右探头，右探头就接收到左探头发射的超声波主声束。同理，左探头就接收到右探头发射的超声波主声束。而右探头收的超声波主声束和左探头收到的超声波主声束在水流中传播的方向始终是相反的，即存在超声波主声束的顺流传播和逆流传播。然而超声波主声束的顺流传播和逆流传播存在时间差，通过测量时间差就能计算出该测量直管内水的流量值。由于超声波传播受到测量直管内壁的影响，经过左反射机构或者右反射机构反射后的超声波主声束会在超声波主声束的周边产生发散波，该发散波到达测量直管内壁上的等腰三角形螺纹上面时，等腰三角形螺纹会改变发散波的反射和衍射后的传播方向，经反射和衍射后，该发散波不会反射到右反射机构或者左反射机构上，该发散波也就不会被对面的左探头或者右探头所吸收，保证了左超声波发射接收器和右超声波发射接收器得到较为纯粹的超声波主声束，进而保证了发散波不会影响液体流量的测量精度，使本方案的液体流量测量精度更高。等腰三角形螺纹之间的沟槽能够堆放沉积到沟槽内的沉积物，沟槽装沉积物就不会让O型的管腔变成D型的管腔，就不会让发散波所产生的反射波或衍射波的波形发生变化，始终保持发散波的传播方向不变，始终保持发散波不会传播到右反射机构或者左反射机构上，让发散波不会被左探头或者右探头所吸收，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。我们的测量方法是用测量直管中轴线上的水的线流速度代表整个测量直管面的流量来计算的。这种结构在整个流量值测量范围内，最大流量值与线流速度的比值和最小流量值与线流速度的比值是相等的，从而使本方案的液体流量测量精度更高。等腰三角形螺纹的夹角为30度至90度，这种度数的螺纹夹角，更能够改变发散波的传播方向，降低发散波漫反射的出现，从而保证液体流量测量精度。等腰三角形螺纹的螺纹高度为1至3毫米，这种高度的螺纹不仅能够堆放一定量的沉积物，而且对改变发散波的传播方向较为显著，让经反射和衍射后的发散波不会被超声波探头所吸收，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。等腰三角形螺纹的螺纹间距在0.5至3毫米，使得等腰三角形螺纹的刀口均与左探头和右探头之间传播的超声波主声束垂直，从而减少超声波主声束在左探头和右探头之间传播时发散波的产生，发散波少了，干扰就少了，从而保证在左探头和右探头收到的是纯粹的超声波主声束，进而能大大提高液体流量测量精度。

作为优选，所述测量直管由左段管、中段管和右段管组成，且左段管的内腔直径等于右段管的内腔直径，左段管的内腔直径与中段管的内腔直径的比值为1.3:1，并且左段管的中心线、中段管的中心线和右段管的中心线在同一条直线上；所述等腰三角形螺纹设在中段管的整个内管壁上。测量直管内有缩颈，即左段管和右段管的内腔直径一样大，中段管的内腔直径要比左段管的内腔直径小，并且左段管的内腔直径与中段管的内腔直径的比值为1.3:1，例如，左段管的内腔直径为22.1毫米，中段管的内腔直径为17毫米，右段管的内腔直径为22.1毫米。这种结构设计主要是为了让水的流速变快，水的最大流速与水的最小流速之比可以达到100：1。水的流速变快后，会使超声波主声束的顺流传播时间和逆流传播时间的时间差变大，从而使得本方案装置的量程范围变大。时间差变大就增加了本方案装置的测量范围，让本方案装置能够测量水流速度较小的水的流量值。

作为优选，所述测量直管的总长度为160至180毫米，所述中段管的长度为50至80毫米；在左段管和中段管的连接处设有左斜面，在右段管和中段管的连接处设有右斜面，左反射机构的反射面边沿最底端与中段管最左端的水平距离为0.5至1毫米，右反射机构的反射面边沿最底端与中段管最右端的水平距离为0.5至1毫米。这种结构让超声波主声束传播效果最佳，并且超声波主声束产生的发散波最少，易于对发散波进行控制，保证收到纯正的超声波主声束，从而保证本方案的液体流量测量精度更高。另外，这种结构易于制造，成本低廉。这种长度的测量直管，便于超声波主声束的传播采集，也能够有效降低发散波数量的产生，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。

作为优选，所述左反射机构和所述右反射机构均由同一根圆柱切割而成，并且所述圆柱的切割面与所述圆柱的轴心线的夹角为45度角，从而分别得到反射面为椭圆形的椭圆形左反射片和椭圆形右反射片，并且椭圆形左反射片的长半轴和椭圆形右反射片的长半轴均在所述导波平面内，所述椭圆形左反射片的反射面中心和所述椭圆形右反射片的反射面中心均在所述测量直管的中心线上。这种结构保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片周围的水流是对称分布的，对称分布的水流保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度较高。

作为优选，所述左孔和右孔均设在测量直管的正上端；所述支撑机构包括两根分别呈“L”形的支架，其中一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的左端，另一端水平固定在椭圆形左反射片的下表面中心处；另一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的右端，另一端水平固定在椭圆形右反射片的下表面中心处。这种结构让支架一端与水流方向平行，让支架与水流方向垂直的一端远离椭圆形左反射片和椭圆形右反射片，这样能够充分保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片周围的水流对称分布是较高的，较高对称分布的水流更保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度更高。

作为优选，所述左孔和右孔均设在测量直管的正上端；支撑机构包括两根立柱，其中一根立柱的一端竖直固定在椭圆形左反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的左斜面上；另一根立柱的一端竖直固定在椭圆形右反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的右斜面上。这样能够充分保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片左右的水流对称分布是较高的，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，也较大程度保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离左右偏移，能保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度更高。

作为优选，在等腰三角形螺纹的螺纹槽底部设有呈矩形的沉积暗槽。沉积暗槽为矩形，不仅便于堆放更多的沉积物，在保证提高该装置精度的同时，还能延长该装置的使用寿命，降低投入成本。

本发明能达到如下效果：

1、本发明通过在测试管内壁上设置等腰三角形螺纹，让螺纹的刀口外边缘改变主声束周边发散波的反射和衍射传播方向，减小发散波被超声波探头吸收，并让螺纹之间的沟槽堆放一定量沉积物，沉积物低于螺纹时就不会产生漫反射，进而能大大提高液体流量测量精度，延长该装置的使用寿命。

2、本发明能使超声波主声束的顺流传播时间和逆流传播时间的时间差变大，从而使得本发明的量程范围变大。

附图说明

图1是本发明采用支架安装椭圆形左反射片和椭圆形右反射片的一种剖视演示结构示意图。

图2是本发明采用立柱安装椭圆形左反射片和椭圆形右反射片的一种剖视演示结构示意图。

图3是本发明的一种放大剖视演示结构示意图。

图4是现有技术的一种剖视演示结构示意图。

图5是本发明和现有技术的流量修正补偿曲线示意图。

图中：内壁1，椭圆形左反射片2,左探头3,超声波主声束4，等腰三角形螺纹5，测量直管6，右探头7，椭圆形右反射片8,支架9，右段管10，右斜面11，中段管12，左斜面13，左段管14，刀口15，沉积暗槽16，发散波17，衍射波18，反射波19，立柱20。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实例1，一种超声波液体流量测量装置，如图1、图3所示，包括总长度为180毫米的测量直管6，还包括左超声波发射接收器和右超声波发射接收器，在测量直管上设有左孔和右孔，并且左孔的中心线、右孔的中心线和测量直管的中心线在同一个导波平面内；在左孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有左反射机构，左反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且左反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线右端与左反射机构的反射面夹角为45度；在右孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有右反射机构，右反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且右反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线左端与右反射机构的反射面夹角为45度。在左孔内设有左超声波发射接收器的左探头3，在右孔内设有右超声波发射接收器的右探头7，左探头的中心线与左孔的中心线重合，右探头的中心线与右孔的中心线重合。在左反射机构和右反射机构之间的测量直管的内管壁上设有等腰三角形螺纹5，等腰三角形螺纹的夹角为90度，等腰三角形螺纹的螺纹高度为3毫米，等腰三角形螺纹的螺纹间距为3毫米。还在等腰三角形螺纹的螺纹槽底部设有呈矩形的沉积暗槽16。沉积暗槽为矩形，不仅便于堆放更多的沉积物，在保证提高该装置精度的同时，还能延长该装置的使用寿命，降低投入成本。

测量直管由左段管14、中段管12和右段管10组成，其中，左段管的长度为45毫米，中段管的长度为80毫米，右段管的长度为45毫米。左段管的内腔直径等于右段管的内腔直径，左段管的内腔直径与中段管的内腔直径的比值为1.3:1，并且左段管的中心线、中段管的中心线和右段管的中心线在同一条直线上；等腰三角形螺纹设在中段管的整个内管壁上。在本实施例中，左段管的内腔直径为22.1毫米，中段管的内腔直径为17毫米，右段管的内腔直径为22.1毫米。在左段管和中段管的连接处设有左斜面13，左斜面的宽度为5毫米，在右段管和中段管的连接处设有右斜面11，右斜面的宽度为5毫米。在测量直管内有缩颈，即左段管和右段管的内腔直径一样大，中段管的内腔直径要比左段管的内腔直径小，并且左段管的内腔直径与中段管的内腔直径的比值为1.3:1，例如，左段管的内腔直径为22.1毫米，中段管的内腔直径为17毫米，右段管的内腔直径为22.1毫米。这种结构设计主要是为了让水的流速变快，水的最大流速与水的最小流速之比可以达到100：1。水的流速变快后，会使超声波主声束4的顺流传播时间和逆流传播时间的时间差变大，从而使得本方案装置的量程范围变大。时间差变大就增加了本方案装置的测量范围，让本方案装置能够测量水流速度较小的水的流量值。这种结构让超声波主声束传播效果最佳，并且超声波主声束产生的发散波17最少，易于对发散波进行控制，保证收到纯正的超声波主声束，从而保证本方案的液体流量测量精度更高。另外，这种结构易于制造，成本低廉。这种长度的测量直管，便于超声波主声束的传播采集，也能够有效降低发散波数量的产生，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。

左反射机构和右反射机构均由同一根圆柱切割而成，且圆柱的切割面面积为20毫米，并且圆柱的切割面与圆柱的轴心线的夹角为45度角，从而分别得到反射面为椭圆形的椭圆形左反射片2和椭圆形右反射片8，即椭圆形左反射片的反射面面积为20毫米，椭圆形右反射片的反射面面积也为20毫米。并且椭圆形左反射片的长半轴和椭圆形右反射片的长半轴均在导波平面内，椭圆形左反射片的反射面中心和椭圆形右反射片的反射面中心均在测量直管的中心线上。这种结构保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片周围的水流是对称分布的，对称分布的水流保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度较高。左孔和右孔均设在测量直管的正上端；支撑机构包括两根分别呈“L”形的支架9，其中一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的左端，另一端水平固定在椭圆形左反射片的下表面中心处；另一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的右端，另一端水平固定在椭圆形右反射片的下表面中心处。并且椭圆形左反射片的反射面边沿最底端与中段管最左端的水平距离为1毫米，椭圆形右反射片的反射面边沿最底端与中段管最右端的水平距离为1毫米。这种结构让支架一端与水流方向平行，让支架与水流方向垂直的一端远离椭圆形左反射片和椭圆形右反射片，这样能够充分保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片周围的水流对称分布是较高的，较高对称分布的水流更保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度更高。

左探头发射的超声波主声束经过左反射片反射到右反射片，然后又从右反射片反射到右探头，右探头就接收到左探头发射的超声波主声束。同理，左探头就接收到右探头发射的超声波主声束。而右探头收的超声波主声束和左探头收到的超声波主声束在水流中传播的方向始终是相反的，即存在超声波主声束的顺流传播和逆流传播。然而超声波主声束的顺流传播和逆流传播存在时间差，通过测量时间差就能计算出该测量直管内水的流量值。由于超声波传播受到测量直管内壁1的影响，经过左反射片或者右反射片反射后的超声波主声束会在超声波主声束的周边产生发散波，该发散波到达测量直管内壁上的等腰三角形螺纹上面时，等腰三角形螺纹会改变发散波的反射和衍射后的传播方向，经反射和衍射后，该发散波不会反射到右反射片或者左反射片上，该发散波也就不会被对面的左探头或者右探头所吸收，保证了左超声波发射接收器和右超声波发射接收器得到较为纯粹的超声波主声束，进而保证了发散波不会影响液体流量的测量精度，使本方案的液体流量测量精度更高。

等腰三角形螺纹之间的沟槽能够堆放沉积到沟槽内的沉积物，沟槽装沉积物就不会让O型的管腔变成D型的管腔，就不会让发散波所产生的反射波19或衍射波18的波形发生变化，始终保持发散波的传播方向不变，始终保持发散波不会传播到右反射片或者左反射片上，让发散波不会被左探头或者右探头所吸收，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。我们的测量方法是用测量直管中轴线上的水的线流速度代表整个测量直管面的流量来计算的。这种结构在整个流量值测量范围内，最大流量值与线流速度的比值和最小流量值与线流速度的比值是相等的，从而使本方案的液体流量测量精度更高。等腰三角形螺纹的夹角为30度至90度，这种度数的螺纹夹角，更能够改变发散波的传播方向，降低发散波漫反射的出现，从而保证液体流量测量精度。等腰三角形螺纹的螺纹高度为1至3毫米，这种高度的螺纹不仅能够堆放一定量的沉积物，而且对改变发散波的传播方向较为显著，让经反射和衍射后的发散波不会被超声波探头所吸收，保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。等腰三角形螺纹的螺纹间距在0.5至3毫米，使得等腰三角形螺纹的刀口15均与左探头和右探头之间传播的超声波主声束垂直，从而减少超声波主声束在左探头和右探头之间传播时发散波的产生，发散波少了，干扰就少了，从而保证在左探头和右探头收到的是纯粹的超声波主声束，进而能大大提高液体流量测量精度。

作为热量计量的计量工具，出厂需进行流量校准，以保证在整个流量范围内，计量都是准确的。其校准方法是取常用流量点，分界流量点，1\3流量点和最小流量点四个流量点作为校准点来校准整个流量范围。根据我们的测试结果，光滑壁面的流量曲线在整个流量范围内，的修正误差偏差特别大，尤其是最小流量点到1\3流量点之间。这样我们实际的修正，保证这两个点事准确的前提下，无论采用哪种拟合方式，中间点的修正误差都跟实际的修正误差偏差比较大。而采用螺纹的基表，在整个流量范围内，修正误差会在5％以内，最小流量点到1\3流量点之间的修正误差偏差是2％。这样经过拟合后，中间点的修正误差肯定会在2％范围内，满足二级表计量精度的要求。

使用时，如图3所示，从左探头3发出的超声波主声束4周围有发散波17，发散波经过等腰三角形螺纹5的刀口15的衍射和反射后分别形成发散波的衍射波18和反射波19，衍射波和反射波的传播方向都发生了改变，其改变如图3所示。改变后使得发散波不会被右探头吸收，从而保证右探头收到的是纯粹的超声波主声束，纯粹的超声波主声束能够大大提高液体流量测量精度。

在现有技术的图4所示的剖视演示结构示意图中，通过光滑内管壁传播后的发散波的衍射波和反射波会直接传播到对面的右探头，被对面的右探头所吸收，发散波被吸收会影响液体流量的测量精度。而在本发明的图1所示的剖视演示结构示意图中，通过等腰三角形螺纹传播后的发散波，发散波在经过等腰三角形螺纹的刀口后发散波的衍射波和反射波发生了传播路径的改变，发散波不会直接传播到对面的右探头，发散波不会被对面的右探头所吸收，因此发散波不会影响液体流量的测量精度，从而保证液体流量的测量精度更高，更可靠。同理，从右探头发出的超声波主声束的工作原理与从左探头发出的超声波主声束的工作原理相同，从而能够大大提高液体流量测量精度。

表1，

表1为测量结果误差修正表。

参见图5所示，在相同的流量范围内，带有等腰三角形螺纹的内管壁误差修正曲线的弧度小(如图5中粗线所示)，而光滑的内管壁误差修正曲线的弧度大(如图5中细线所示)。弧度大，这条线(细线)就是一个相对多阶的函数，多阶的函数拟合处理会较为困难，误差也会变大，进而使得液体流量测量精度变低。相反，弧度小，这条线(粗线)就是一个相对低价的函数，低阶的函数拟合处理会简单许多，误差也会小，进而使得液体流量测量精度高。

实例2，实例2就是把实例1中的支架用立柱来代替，其它结构和实例1相同，参见图2所示。支撑机构采用两根立柱，其中一根立柱的一端竖直固定在椭圆形左反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的左斜面上；另一根立柱20的一端竖直固定在椭圆形右反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的右斜面上。这样能够充分保证经过椭圆形左反射片和椭圆形右反射片左右的水流对称分布是较高的，能完全保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，也较大程度保证在椭圆形左反射片和椭圆形右反射片之间的超声波主声束在转播时不会发生偏离左右偏移，能保证从左探头发出的超声波主声束和从右探头发出的超声波主声束在同一个导波平面内传播，并且传播的路径完全相同，这样，两个相反方向传播的超声波主声束的传播时间之差才能更加反映出水的流速大小，进而使得本方案装置的液体流量测量精度更高。

实例3，实例3就是把实例1中的等腰三角形螺纹采用等腰三角形环纹来代替，其它结构和实例1相同。等腰三角形环纹只是需要在加工等腰三角形环纹的时候，需要把测量直管先分成两半，在每半的内壁上加工相同大小的等腰三角形环纹，加工完后，把两半合起来就在测量直管的内壁上设计成了一道道完整的等腰三角形环纹。等腰三角形环纹的刀口能够完全与测量直管的中心线垂直，这种结构对发散波的传播方向改变易于控制，始终保持发散波的传播方向不会传播到左探头或右探头上，能可靠保证发散波不会影响液体流量的测量精度，从而大大提高液体流量测量精度。

本发明结构简单，通过在测试管内壁上设置等腰三角形螺纹或腰三角形环纹，让刀口和刀口的外边缘改变超声波主声束周边发散波的反射波和衍射波的传播方向，减小发散波被左探头或右探头吸收，并让螺纹之间的沟槽堆放一定量沉积物，沉积物低于螺纹高度时就不会产生漫反射，进而能大大提高液体流量测量精度，延长该装置的使用寿命。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (2)

1.一种超声波液体流量测量装置，包括测量直管，其特征在于，还包括左超声波发射接收器和右超声波发射接收器，在测量直管上设有左孔和右孔，并且左孔的中心线、右孔的中心线和测量直管的中心线在同一个导波平面内；在左孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有左反射机构，左反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且左反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线右端与左反射机构的反射面夹角为45度；在右孔的中心线和测量直管的中心线的交叉处固定设有右反射机构，右反射机构采用支撑机构固定在测量直管内，并且右反射机构的反射面与导波平面垂直，测量直管的中心线左端与右反射机构的反射面夹角为45度；在左孔内设有左超声波发射接收器的左探头，在右孔内设有右超声波发射接收器的右探头，左探头的中心线与左孔的中心线重合，右探头的中心线与右孔的中心线重合；在左反射机构和右反射机构之间的测量直管的内管壁上设有等腰三角形螺纹，所述等腰三角形螺纹的夹角为30至90度，所述等腰三角形螺纹的螺纹高度为1至3毫米，所述等腰三角形螺纹的螺纹间距为0.5至3毫米；

所述测量直管由左段管、中段管和右段管组成，且左段管的内腔直径等于右段管的内腔直径，左段管的内腔直径与中段管的内腔直径的比值为1.3:1，并且左段管的中心线、中段管的中心线和右段管的中心线在同一条直线上；所述等腰三角形螺纹设在中段管的整个内管壁上；

所述测量直管的总长度为160至180毫米，所述中段管的长度为50至80毫米；在左段管和中段管的连接处设有左斜面，在右段管和中段管的连接处设有右斜面，左反射机构的反射面边沿最底端与中段管最左端的水平距离为0.5至1毫米，右反射机构的反射面边沿最底端与中段管最右端的水平距离为0.5至1毫米；

所述左反射机构和所述右反射机构均由同一根圆柱切割而成，并且所述圆柱的切割面与所述圆柱的轴心线的夹角为45度角，从而分别得到反射面为椭圆形的椭圆形左反射片和椭圆形右反射片，并且椭圆形左反射片的长半轴和椭圆形右反射片的长半轴均在所述导波平面内，所述椭圆形左反射片的反射面中心和所述椭圆形右反射片的反射面中心均在所述测量直管的中心线上；

所述左孔和右孔均设在测量直管的正上端；所述支撑机构包括两根分别呈“L”形的支架，其中一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的左端，另一端水平固定在椭圆形左反射片的下表面中心处；另一根支架的一端竖直固定在测量直管内正下端的右端，另一端水平固定在椭圆形右反射片的下表面中心处；

在等腰三角形螺纹的螺纹槽底部设有呈矩形的沉积暗槽；

等腰三角形螺纹采用等腰三角形环纹来代替；

等腰三角形环纹的刀口能够完全与测量直管的中心线垂直；

左段管的内腔直径为22.1毫米，中段管的内腔直径为17毫米，右段管的内腔直径为22.1毫米。

2.根据权利要求1所述的一种超声波液体流量测量装置，其特征在于，所述左孔和右孔均设在测量直管的正上端；支撑机构包括两根立柱，其中一根立柱的一端竖直固定在椭圆形左反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的左斜面上；另一根立柱的一端竖直固定在椭圆形右反射片的下表面中心处，另一端固定在测量直管内正下端的右斜面上。