[发明专利]塑料制的超声波测量段和相应的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料制的超声波测量段及其制造方法和一种用于超声 波测量的测量方法。

背景技术

发展了渡越时间差法作为工业应用中确定流量最重要的方法。这种渡越 时间差法利用了下列事实：超声波信号的传播速度与该超声波在其中传播的 那种介质的流动速度有关。相应地，超声波信号逆流动方向比沿流动方向运 动得慢。通过使用两个超声波转换器或传感器用尽可能一致的传递函数实施 技术转换。为了确定渡越时间差，一个超声波脉冲通过介质沿流动方向发送， 第二个脉冲沿反方向发送。在这里两个传感器作为发送器和接收器轮流工 作。

由现有技术、由一些专利和专利申请已知许多以上述原理工作的实施方 案。

用塑料制的许多已知的测量器具采用测量所需的超声波转换器的一种 所谓共线的布局，也就是说这些超声波转换器彼此直接对置。其结果是，流 动导引不可能是直线，而例如必须在具有共线布局的测量室内U形地耦合， 以及由此不可能制成可脱模的压铸模。确切地说它必须由两个或多个部分组 成并焊接在一起。例如WO-A1-94/21989建议了这种方案，其中测量段设计 成U形。其缺点在于必须将多个部分焊接在一起，从而必然导致在测量段内 有一些焊缝。它形成一些不希望的微粒截留部位。

由DE-A1-3941544已知一种超声波测量器具，其中超声波在两个信号 转换器之间通过“W”形射线路径。声波首先在管子下壁上反射，然后在上 壁上，以及最后重新在管子下壁上反射。部分声波通过一个只在管子下壁上 单次反射的路径。这些声波被安置在下壁上的阻尼器减弱。

EP-B1-0521855介绍了一种类似的流量计，然而反射面是弯曲的，所以 声波聚焦。管子下壁有一个在聚焦面之间的散焦反射面。在这里部分按“V” 形路径通过测量管的声波被阻尼。但采取这些措施的同时也使声信号被流量 计强烈阻尼，以及接收信号转换器获得的是一个弱的信号，它被按“V”形 路径通过管的声波叠加。若信号转换器接收一个弱的信号，则它对干扰敏感。 这里不仅是指机械噪声而且是指电磁噪声。

在EP-A1-0538930中表示了一种测量管，它的壁在横截面内成椭圆形。 在椭圆的焦点上设超声波发送器和超声波接收器。在测量管中心沿纵向延伸 一个构成障碍的插件，它有一种型面，这种型面或同样设计为椭圆，或有一 个朝流动方向变尖的椭圆形。借助此插件应防止超声波从发送器直接到达接 收器，没有在测量管的壁上反射。超声波发送器和超声波接收器设在测量管 的轴向中心线上。

这些已知的为了能倾斜或V形地通过测量段测量的结构，由于塑料特 性和所要求的测量精度，因而不能使用。

所述传统结构的另一个缺点是，倾向于截留泡沫和微粒。尤其在前言列 举的一些文件中存在一些陷窝或角落，在那里可能聚集泡沫和微粒并因而使 测量出错。与此同时，许多对流动技术不利的有角的入口由于污染倾向于堵 塞。

发明内容

本发明的目的是创造一种超声波测量段和一种测量流量的方法，它能避 免以上列举的缺点，以及在超声波测量段内没有会使流量测量出错的截留泡 沫或微粒的坑窝。

本发明的目的是创造一种超声波测量段和一种测量流量的方法，其中排 除测量信号中的干扰。

本发明另一个目的是创造一种超声波测量段的制造方法，采用这种方法 可以用一种塑料通过压铸一体地制成整体式的超声波测量段，没有内部焊缝 或其它截留泡沫或微粒的坑窝。

上述目的首先通过一种塑料制的超声波测量段达到，它使用于测量流体 的流量，其中，它有两个沿流体的流动方向隔开距离的超声波发送和接收转 换器，以及其中，声波在发送和接收转换器之间可通过至少两个反射器呈Z 字形地被导引；所述测量段由塑料一体地制成以及所述反射器处于所述通道 壁的斜面上，其中，所述测量段设计成阶梯状的通道形式并且所述超声波测 量段的安设有反射器的壁具有一个半径。

按照本发明的超声波测量段可有利地用聚四氟乙烯制造，或用压铸法制 造。按照一种有利的设计，所述反射器由金属、空气或塑料组成。所述反射 器可处于测量段内侧或外侧，或压铸在测量段的壁内。在所述测量段上优选 安置一个温度测量传感器。