超聲波換能器的選取方法、選取系統(tǒng)及超聲波流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流量計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指超聲波換能器的選取方法、選取系統(tǒng)及 安裝有通過(guò)此方法選取的超聲波換能器的超聲波流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波流量計(jì)是以測(cè)量聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的時(shí)間與流量的關(guān)系為原理的。在 超聲波流量計(jì)中，過(guò)大的靜態(tài)時(shí)間差會(huì)降低流量計(jì)的測(cè)量性能。而產(chǎn)生靜態(tài)時(shí)間差的原因 主要在于配對(duì)使用的兩個(gè)換能器的諧振頻率偏差較大。由于換能器涉及多個(gè)基礎(chǔ)及交叉學(xué) 科，且制造工序復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù)中，基本采用的方案是要求換能器廠家控制好產(chǎn)品的批次一 致性，保證流量計(jì)配對(duì)使用的兩只換能器性能參數(shù)接近，盡量避免流量計(jì)靜態(tài)時(shí)間差偏大 的問(wèn)題出現(xiàn)。由于換能器廠家生產(chǎn)工藝的批次差異性必然存在，無(wú)法保證每批次換能器的 性能參數(shù)高度一致。如果流量計(jì)上配對(duì)使用的兩只換能器性能差異較大，則會(huì)產(chǎn)生較大的 靜態(tài)時(shí)間差，嚴(yán)重影響流量計(jì)整機(jī)測(cè)量性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單又高效的超聲波換能器的選取方法， 以保證超聲波流量計(jì)具有較小的靜態(tài)時(shí)間差，進(jìn)而保證測(cè)量性能的穩(wěn)定。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種超聲波換能器的選取方法，包括 如下步驟：
[0005] Sl :從多個(gè)超聲波換能器中選取兩個(gè)超聲波換能器；
[0006] S2 :分別測(cè)試兩個(gè)所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0007] S3 :根據(jù)諧振頻率fsl和fs2計(jì)算偏差率Δ t ;
[0008] S4 :如果所述偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則選用Sl中的兩個(gè)超聲波換能器安裝 于超聲波流量計(jì)內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，重復(fù)步驟Sl。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本方法選取的兩個(gè)配對(duì)使用的超聲波換能器的諧振頻率的 偏差量小，根據(jù)公式（4)可以推導(dǎo)出，靜態(tài)時(shí)間差A(yù)t越?。贿@樣超聲波流量計(jì)的測(cè)量約穩(wěn) 定性能。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0011] 進(jìn)一步，所述S3包括：
[0012] 根據(jù)下式計(jì)算所述偏差率；
[0013] At = (fsl-fs2)/fs ；
[0014] 其中，Δ t為偏差率，fsl為第一個(gè)超聲波換能器的諧振頻率，fs2為第二個(gè)超聲波 換能器的諧振頻率，fs為fal和fs2中較大的一個(gè)。
[0015] 進(jìn)一步，所述S2還包括阻抗分析儀，所述諧振頻率由所述阻抗分析儀測(cè)試得出。
[0016] 優(yōu)選的，預(yù)設(shè)的閾值范圍為0-1%。。
[0017] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單又高效的超聲波換能器的選取系統(tǒng)， 以保證超聲波流量計(jì)具有較小的靜態(tài)時(shí)間差，進(jìn)而保證測(cè)量性能的穩(wěn)定。
[0018] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種超聲波換能器的選取系統(tǒng)，包 括：
[0019] 選取模塊，用于從多個(gè)超聲波換能器中選取兩個(gè)超聲波換能器；
[0020] 測(cè)試模塊，用于測(cè)試兩個(gè)所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0021] 計(jì)算模塊，用于計(jì)算諧振頻率fsl和fs2偏差率Δ t ;
[0022] 判斷模塊，用于判斷所述偏差率是否在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，如果偏差率在預(yù)設(shè)的 閾值范圍內(nèi)，則選用所述選取模塊中選取的兩個(gè)所述超聲波換能器安裝于超聲波流量計(jì) 內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則再?gòu)亩鄠€(gè)超聲波換能器中選取兩個(gè)超聲波換能 器直至偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案公開(kāi)的一種聲波換能器的選取系統(tǒng)與上述一種 超聲波換能器的選取方法所起到的效果相同，因此不再贅述。
[0024] 進(jìn)一步，所述計(jì)算模塊包括：
[0025] 根據(jù)下式計(jì)算所述偏差率；
[0026] At = (fsl-fs2)/fs ；
[0027] 其中，Δ t為偏差率，fsl為第一個(gè)超聲波換能器的諧振頻率，fs2為第二個(gè)超聲波 換能器的諧振頻率，fs為fal和fs2中較大的一個(gè)。
[0028] 進(jìn)一步，所述測(cè)試模塊還包括阻抗分析儀，所述諧振頻率由所述阻抗分析儀測(cè)試 得出。
[0029] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)的閾值范圍為0-1 %。
[0030] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量性能穩(wěn)定的超聲波流量計(jì)。
[0031] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種超聲波流量計(jì)，所述超聲波流量 計(jì)內(nèi)設(shè)置有上述任一技術(shù)方案所述的超聲波換能器。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案公開(kāi)的一種超聲波流量計(jì)與上述一種超聲波換 能器的選取方法所起到的效果相同，因此不再贅述。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為本發(fā)明一種超聲波換能器的選取方法流程圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明一種超聲波換能器的選取系統(tǒng)示意圖；
[0035] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0036] 1、選取模塊，2、測(cè)試模塊，3、計(jì)算模塊，4、判斷模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0038] 如圖1所示，一種超聲波換能器的選取方法，包括如下步驟：
[0039] Sl :從多個(gè)超聲波換能器中選取兩個(gè)超聲波換能器；
[0040] S2 :分別測(cè)試兩個(gè)所述超聲波換能器的諧振頻率fsl和fs2 ;
[0041 ] S3 :根據(jù)諧振頻率fsi和fs2計(jì)算偏差率Δ t ;
[0042] S4 :如果所述偏差率在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則選用SI中的兩個(gè)超聲波換能器安裝 于超聲波流量計(jì)內(nèi)；如果偏差率不在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，重復(fù)步驟Sl。
[0043] 通常認(rèn)為聲波在流體中的實(shí)際傳播速度是由介質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)下聲波的傳播速度 (Cf)和流體軸向平均流速（vj在聲波傳播方向上的分量組成。如圖1所示，順流和逆流傳 播時(shí)間與各量之間的關(guān)系由公式（1)和公式（2)可知：
[0046] 其中，tup為聲波在流體中逆流傳播時(shí)間，t d_為聲波在流體中順流傳播時(shí)間，
[0047] L為聲道長(zhǎng)度，％為換能器A發(fā)出超聲波在靜止流體中的傳播速度，c。為換能器 B發(fā)出超聲波在靜止流體中的傳播速度，Vn為流體的軸線平均速度，Φ為聲道夾角。
[0048] 理想情況下，當(dāng)超聲流量計(jì)管道內(nèi)的介質(zhì)流速Vni為0時(shí)，