一种管内流体流速非侵入式测量方法

专利2025-06-01  18


本发明属于管内流体流速测量,具体的说,涉及一种管内流体流速非侵入式测量方法。


背景技术:

1、在许多领域中流体的压力、流速、流量的测量都是很重要的。例如,许多工业过程中需要测量各种管道的压力、流速、流量,以便于适当地控制该工业过程。需要流体测量的其他方面的使用还包括向客户传递产品,诸如石油和水。

2、现有中国专利(申请号:cn202010546447.4)公开了一种流体流量测量装置及其测量方法,所述装置包括:弹性阻力件,其顶部插入流体管道内部,能够在所述流体管道内部流体的作用下发生弹性形变;位移测量器,其用于测量所述弹性阻力件的顶部在流体的作用下因弹性形变而产生的位移量;流量计算器,其与所述位移测量器连接,用于根据所述位移测量器测得的位移量计算所述流体管道内部的流体的流量。在本发明的装置及方法中,解决了现有技术中的流体流量测量装置不能对低流速流量的流体进行流量测量的问题,避免了低流速的流量不能准确测量的问题。

3、上述测量方法在测量过程中需要将测量用的测量组件渗入管道内如弹性阻力件等,而此种测量方法往往需要在管道上开设孔口或插入测量设备,这会对管道造成一定的破坏,可能会影响管道的正常运行和使用寿命,且将弹性阻力件等测量设备插入管道内也可能会改变流体的流动状态,从而影响测量结果的准确性。

4、有鉴于此,特提出本申请。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于弥补现有技术的不足,提供一种管内流体流速非侵入式测量方法,实现无需对管道造成破坏即可对管道内流体流速进行测量的目的。

2、为解决上述技术问题,本发明提供的一种管内流体流速非侵入式测量方法,包括以下步骤:

3、s1、利用安装设备在待测量管道同侧布置相距为l的两个传感器t1、t2,即上游传感器和下游传感器,管道另一侧装有两个超声波接收器r1、r2以分别接收来自上游传感器和下游传感器的超声波信号;

4、s2、当系统工作时,上游传感器和下游传感器发射超声波,超声波经过流体且被流体的流动噪声信号调制后由超声波接收器接收;

5、s3、分别从超声波接收器中提取出与流体流动状态相关的流动噪声信号x(t)和y(t),为确定流体流经距离l的时间,将x(t)和y(t)做互相关运算得到互相关函数:

6、

7、一种安装设备,包括两个相互铰接的定位环,两个所述定位环上分别设有传感器和超声波接收器本体,所述定位环内设有将定位环安装在待测管道上的安装组件,所述安装组件包括转动设在定位环内的传动齿环,所述定位环内转动设有与传动齿环啮合连接的驱动齿轮,所述传动齿环的另一侧同圆心圆周阵列连接有多个抵触块,所述传动齿环上滑动连接有第一连接块,所述第一连接块的一端延伸至定位环的外部并连接有定位板,所述驱动齿轮上连接有驱动驱动齿轮转动的转轴。

8、进一步的,所述定位板的两侧均铰接有夹板,所述定位板的两侧均连接有拉伸弹簧,所述拉伸弹簧的另一端连接在夹板上。

9、进一步的,其中两个所述第一连接块的顶部均连接有安装块,所述传感器和超声波接收器本体分别连接在两个安装块上,所述安装块上连接有缓冲弹簧,所述缓冲弹簧的另一端连接有抵触板。

10、进一步的,所述定位环的一侧连接有避免转轴反转的自锁组件,所述自锁组件内包括连接在定位环上的安装框,所述安装框内连接有第一固定板,所述转轴的一端延伸至安装框的外部,所述第一固定板连接在转轴上,所述安装框上螺纹连接有传动螺栓,所述传动螺栓的另一端转动连接有与第一固定板相抵触的夹块。

11、进一步的,所述夹块上连接有相互对称的两个第一导向杆,所述第一导向杆滑动连接在安装框上,所述安装框上开设有供第一导向杆滑动的滑孔。

12、进一步的,所述定位环的一侧设有卡接组件,所述卡接组件内包括连接在其中一个定位环一侧的固定框和连接在另一个所述定位环上的第二固定板,所述第二固定板上滑动连接有可插接入固定框内的第二连接块,所述第二连接块的一端连接有第一施力板,所述第一施力板上套接有第一压缩弹簧,所述第一压缩弹簧的一端连接在第一施力板上,另一端连接在第二固定板上,所述固定框上滑动连接有限位块,所述限位块的一侧连接有连接杆,所述连接杆的一端延伸至固定框的外部并连接有第二施力板,所述第二施力板上套接有第二压缩弹簧,所述第二压缩弹簧的一端连接在固定框上,另一端连接在第二施力板上。

13、进一步的,所述限位块的顶部连接有第二导向杆,所述第二导向杆的另一端滑动连接在固定框的内壁上,所述固定框上开设有与第二导向杆相适配的连接槽。

14、采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

15、1、本发明中,所测量流体在管道中流动会携带流动噪声信号,超声波由换能器发射经过流体时,流动噪声信号会对超声波信号进行调制,因此,经过流体的超声波会携带流动噪声信号,其中便包括流体流速信号,在超声波互相关测量系统中,换能器接收到携带流动噪声信号的超声波并进行后续信号处理以获取流体流速信号,该设置在测量过程中无需对管道造成破坏,即可完成测量,且在测量时无需将测量仪器放置入待测管道内,不会在测量时对流体流动状态造成影响,从而保证了测量的精准度。

16、2、本发明中,转动两个定位环将待测管道夹持在两个定位环之间,转动驱动齿轮带动传动齿环转动,传动齿环转动的过程中使滚轮座在传动齿环上滑动,此时受到抵触块的影响带动第一连接块逐渐伸出定位环内使定位板与管道进行抵触,从而使两个定位环固定在管道上,该设置方便对不同管径的管道进行测量。



技术特征:

1.一种管内流体流速非侵入式测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.一种安装设备,适用于权利要求1所述一种管内流体流速非侵入式测量方法,其特征在于,包括两个相互铰接的定位环(1),两个所述定位环(1)上分别设有传感器(2)和超声波接收器本体(3),所述定位环(1)内设有将定位环(1)安装在待测管道上的安装组件(4),所述安装组件(4)包括转动设在定位环(1)内的传动齿环(401),所述定位环(1)内转动设有与传动齿环(401)啮合连接的驱动齿轮(402),所述传动齿环(401)的另一侧同圆心圆周阵列连接有多个抵触块(403),所述传动齿环(401)上滑动连接有第一连接块(405),所述第一连接块(405)的一端延伸至定位环(1)的外部并连接有定位板(406),所述驱动齿轮(402)上连接有驱动驱动齿轮(402)转动的转轴(407)。

3.根据权利要求2所述的一种安装设备,其特征在于,所述定位板(406)的两侧均铰接有夹板(5),所述定位板(406)的两侧均连接有拉伸弹簧(6),所述拉伸弹簧(6)的另一端连接在夹板(5)上。

4.根据权利要求2所述的一种安装设备,其特征在于,其中两个所述第一连接块(405)的顶部均连接有安装块(7),所述传感器(2)和超声波接收器本体(3)分别连接在两个安装块(7)上,所述安装块(7)上连接有缓冲弹簧(8),所述缓冲弹簧(8)的另一端连接有抵触板(9)。

5.根据权利要求2所述的一种安装设备,其特征在于,所述定位环(1)的一侧连接有避免转轴(407)反转的自锁组件(10),所述自锁组件(10)内包括连接在定位环(1)上的安装框(1001),所述安装框(1001)内连接有第一固定板(1002),所述转轴(407)的一端延伸至安装框(1001)的外部,所述第一固定板(1002)连接在转轴(407)上,所述安装框(1001)上螺纹连接有传动螺栓(1004),所述传动螺栓(1004)的另一端转动连接有与第一固定板(1002)相抵触的夹块(1003)。

6.根据权利要求5所述的一种安装设备,其特征在于,所述夹块(1003)上连接有相互对称的两个第一导向杆(11),所述第一导向杆(11)滑动连接在安装框(1001)上,所述安装框(1001)上开设有供第一导向杆(11)滑动的滑孔。

7.根据权利要求2所述的一种安装设备,其特征在于,所述定位环(1)的一侧设有卡接组件(12),所述卡接组件(12)内包括连接在其中一个定位环(1)一侧的固定框(1201)和连接在另一个所述定位环(1)上的第二固定板(1202),所述第二固定板(1202)上滑动连接有可插接入固定框(1201)内的第二连接块(1203),所述第二连接块(1203)的一端连接有第一施力板(1204),所述第一施力板(1204)上套接有第一压缩弹簧(1205),所述第一压缩弹簧(1205)的一端连接在第一施力板(1204)上,另一端连接在第二固定板(1202)上,所述固定框(1201)上滑动连接有限位块(1206),所述限位块(1206)的一侧连接有连接杆(1207),所述连接杆(1207)的一端延伸至固定框(1201)的外部并连接有第二施力板(1208),所述第二施力板(1208)上套接有第二压缩弹簧(1209),所述第二压缩弹簧(1209)的一端连接在固定框(1201)上,另一端连接在第二施力板(1208)上。

8.根据权利要求7所述的一种安装设备,其特征在于,所述限位块(1206)的顶部连接有第二导向杆(13),所述第二导向杆(13)的另一端滑动连接在固定框(1201)的内壁上,所述固定框(1201)上开设有与第二导向杆(13)相适配的连接槽。


技术总结
本发明公开了一种管内流体流速非侵入式测量方法,属于管内流体流速测量技术领域,利用安装设备在待测量管道同侧布置相距为L的两个传感器T1、T2,即上游传感器和下游传感器,本发明中,所测量流体在管道中流动会携带流动噪声信号,超声波由换能器发射经过流体时,流动噪声信号会对超声波信号进行调制,经过流体的超声波会携带流动噪声信号,其中便包括流体流速信号,在超声波互相关测量系统中,换能器接收到携带流动噪声信号的超声波并进行后续信号处理以获取流体流速信号,本发明在测量过程中无需对管道造成破坏,在测量时不会对流体流动状态造成影响,保证了测量的精准度。

技术研发人员:张银锋,王超,郑智鹏
受保护的技术使用者:武汉科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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