專利名稱：防污物沉積的超聲波流量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種用超聲波原理測量循環系統內循環介質的流量和質 量,尤其是適用于在渾濁污物介質環境下使用。
背景技術：
眾所周知，超聲波流量傳感器主要由殼腔體和換能器組成。其中， 一對換能 器按一定間距固定在殼體腔內。當循環介質流經流量計時，在外部電路作用下， 通過換能器的傳感測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度之差來反映流體的流 速，從而測量出流量、質量。
上述原理在流量計的結構設上可分為三種形式 一是X型結構,這種結構設 計特征是進水端的換能器與被測介質流動方向上形成了一個夾角,實踐證明，這 個夾角對換能器而言是一個污垢沉積區，當流經腔體的循環介質含有泥、垢等污 物時,根據流體力學和"合力"原理可知，這些污物,不能被"主流介質"全部沖刷 帶走,而是其中的一些污物被沉積在這個夾角沉積區內，這樣日積月累污物沉積 的越來越多，從而將嚴重影響換能器對信號的發射與接收，造成計不準確。二是 n型結構，這種結構的設計特征是:流經腔體的介質可直接沖刷著換能器,避免 了圬物沉積區。但其缺點是機械加工難度大，浪費原材料資源和勞動力，性能資 源比低。以上兩種結構通常稱為"對射"方式。三是折射(亦稱返射)方式，這 種結構的特征是換能器在發射與接收信號時不能"直接交流"，而是各自要通 過一個"鏡面"將發射或接收的信號折射到另一個鏡面上，通過該鏡面，再返射
到另一個換能器上,其優點是沒有污物沉積區，使用材料資源少，結構簡單，易加工生產。但其缺點是:①通過鏡面折射后的信號將發生衰減，導致信號減弱,影 響計量精度；②鏡面的安裝需要一個支架給予固定，由于結構原因這個支架在 殼體腔內不可避免的對被測介質中的線狀物(如頭發絲、安裝過程使用的麻絲、 生料帶等)有掛、纏、卡現象。當這些線狀物被纏在支架上后將隨介質的流動對 殼體內的水場產生水紋、水波和氣泡，從而嚴重影響著水場變化，造成計量不準 確；(1)由于鏡面在殼體腔內是與介質流方向呈45°角狀態的斜面,這個斜面易附 著泥垢物，使本來因"折射"就造成信號損失的情況下，又因附著泥、污物而增 加了信號的衰減，從而影響計量精度。
實用新型內容
為了克服以上三種弊病，本實用新型提供一種新型流量傳感器(基表)，①該 新型在結構上避免了圬物沉積區，也避免了線性污物對水場的影響，所以該新型 不僅能在被測量介質質量好的情況下正常工作，而且能在被測量介質質量臟、 濁、混等惡劣環境下工作，以達到精確測量和長期使用的目的；②由于該新型有 防污物功能，所以在實際使用中不需要加裝過濾器,從而減少了進戶壓損，有利 提高采暖質量；(D該新型結構簡單，易生產加工，節省原材料，同時降低產品成 本。
本實用新型適用于單片機做電子配套使用下的超聲波的任意口徑的基表。 通過大量實驗和長時間的的質量運行，本實用新型可靠度達100%，各項技術
指標符合中華人民共和國計量檢定規程Jj6225-2001的要求。 本實用新型在解決技術時所采用的技術方案是
①避免污物沉積區
將兩只換能器分別封裝在兩個特別設計的獨立支架上。然后將這兩個支架 在殼體頂面的水平面上按一定間距(間距大小與流量口徑相關)用插入方式密封且固定在殼體腔的中心線上,兩只換能器在腔體中沿介質流動方向"面面相對" 形成對射狀態，并且其發射接收面與介質流動方向垂直，尤其是在周邊方向.上 (向上方向除外)與腔體內壁的間距留有足夠于介質流動和污物雜質通過的空 間，介質流從殼體腔的入口至出口橫跨兩只換能器而過。這樣被測介質中的圬物 就不會附著沉積在換能器的發射接收面上，對換能器而言，這種設計結構沒有污 物沉積區，即污物沒有留存地，隨介質流全部被帶出殼體腔，從而確保了聲波信 號疋常發射、接收的傳送質量。
②特殊的換能器支架結構，避免了線性污物對水場的干擾，保障了聲波信號的傳 送質量。
A在進水口端的獨立支架上，在受介質流正沖擊的面上設計為一個圓錐形曲
面，這樣， 一方面當被測介質進入表體腔后，在錐形曲面的作用下，使流動介質與 換能器支架不產生"撞擊"性水花、氣泡,從而保障了聲波信號在傳送過程中不 受干擾性影響。與此同時，這種圓錐形曲面能保障介質中的線性雜物不被卡、掛、 纏在支架上，.避免因此而產生水場波紋、擾流、氣泡等現象的發生，保障了信號
傳送不受其干擾；在出水口端的獨立支架上，在受介質流沖擊的背面同樣設計 為一個圓錐形曲面，這樣能保障生產檢測時不干擾下端表的水場。
B在進水口端的獨立支架上，在受介質流正沖擊的背面上封裝著一只換能 器，該換能器的發射接收面設計為凸出(向介質流方向延伸)該"背面"若干 尺寸，這樣能避免介質進入表體腔后，因支架柱體的"遮擋"而在支架背"流" 近區域造成水場不均勻分布而影響信號的正常傳送質量。
本實用新型的有益效果、效益是(一)該新型產品本身適應國情水質，可永久
運行使用，壽命長、性能i介格比高，所謂以一當十，降低后期運行成本，間接
的為國家節約了資源；(二)該新型產品本身用的銅材較少，直接為國家節約資源；(三)該新型產品在使用中，不需安裝過濾器，為國家節省資源；(四)由
于不需安裝過濾器所以進戶壓損減小，最終減小甚至避免了系統二次設備投資， 為國家節省經費，甚至外匯。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。
圖l是本實用新型的縱剖面圖
圖2是本實用新型的立體圖3是本實用新型換能器支架的立體圖-
圖4是本實用新型換能器支架的剖面圖-
圖中，1流量計外殼、2換能器、3換能器支架、4進水口端安裝換能器支 架圓孔、5出水口端安裝換能器支架圓孔。
具體實施方式
將換能器2封裝在如圖4所示的換能器支架3上，封裝好 后如圖3所示，將封裝好換能器的一個支架安裝在流量計外殼1的上面圓孔5 內，使支架的圓錐面正對著流量計的進水口方向，將封裝好的另一個支架安裝 在圓孔6內，使圓錐面正對著流量計的出水口方向，即兩只換能器在腔體中沿 介質流動方向"面面相對"形成對射狀態；這樣，當循環介質流經流量計時， 在外部電路作用下，通過換能器的感器測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度 之差來反映流體的流速，從而測量出流量、質量。
權利要求1、一種防污物沉積的超聲波流量傳感器，是由流量計外殼、換能器組成的，其特征在于先將兩只換能器分別封裝在兩個特別設計的獨立支架上，然后將這兩個支架從流量計外殼上面的圓孔中插入，并使一個支架的圓錐型尖端對著流量計的進水口端，另一個支架的圓錐型尖端對著流量計的出水口端，這樣兩只換能器在腔體中沿介質流動方向面面相對形成對射狀態，并且其發射接收面與介質流動方向垂直，尤其是在周邊方向上與腔體內壁的間距留有足夠于介質流動和污物雜質通過的空間---向上方向除外，介質流從殼體腔的入口至出口橫跨兩只換能器而過。
2、 根據權利要求1所述的防污物沉積的超聲波流量傳感器，其特征在于 在進水口端的獨立支架上，在受介質流正向沖擊的面上設計為一個圓錐形曲面。
3、 根據權利要求1所述的防污物沉積的超聲波流量傳感器，其特征在于 在進水口端的獨立支架上，在受介質流正沖擊的背面上封裝著一只換能器，該 換能器的發射接收面設計為凸出該背面一定尺寸---向介質流方向延伸。
4、 根據權利要求1所述的防污物沉積的超聲波流量傳感器，其特征在于 在出水口端的獨立支架上，在受介質流沖擊的背面同樣設計為--個圓錐形曲面。
專利摘要一種防污物沉積的超聲波流量傳感器是將兩只換能器分別封裝在兩個特別設計的獨立支架上。然后將這兩個支架在殼體頂面的水平面上按一定間距(間距大小與流量口徑相關)用插入方式密封且固定在殼體腔的中心線上，兩只換能器在腔體中沿介質流動方向“面面相對”形成對射狀態，并且其發射接收面與介質流動方向垂直，尤其是在周邊方向上(向上方向除外)與腔體內壁的間距留有足夠于介質流動和污物雜質通過的空間，介質流從殼體腔的入口至出口橫跨兩只換能器而過，當循環介質流經流量計時，在外部電路作用下，通過換能器的感器測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度之差來反映流體的流速，從而測量出流量、質量。
文檔編號G01P5/00GK201225906SQ200820009680
公開日2009年4月22日 申請日期2008年3月28日 優先權日2008年3月28日
發明者姜福敏, 段桂利, 許兆福 申請人:威海米特智能儀表有限公司