[实用新型]带超声波声速传感器的音速喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带超声波声速传感器的音速喷嘴，尤其是涉及一种用于各种工况下在音速范围内的尾气、空气等多种气体在管道内流量的精确计量。

背景技术

目前音速喷嘴流量的精确计量，随工况不同自动精确修正方式为仅对温度和气体压力两个因素进行修正。但实际上混合气体的成分、气体湿度等对测量偏差也有很大的影响，故流量的测量精度受到限制。

发明内容

本实用新型的目的针对上述现状，为了解决气流在音速范围内随工况变化自动精确修正测量偏差的问题，而提供一种带超声波声速传感器的音速喷嘴，本实用新型可排除任何干扰因素，实现对各种工况下的尾气、空气等多种混合气体在音速状态下的精确计量。

本实用新型的技术方案为：

带超声波声速传感器的音速喷嘴，由音速喷嘴和超声波声速传感器组成，其特征在于：将超声波声速传感器入口接入音速喷嘴的进气口或出气口的管道旁路。

所述的音速喷嘴为柱状音速喷嘴，两端管路连接为法兰连接。音速喷嘴采用现有的设计原理。

所述的超声波声速传感器为内置时差式超声波声速传感器，由气室、2个探头和电路组成，由管道回成气室，2个探头与电路连接成回路，2个探头置于气室内，电路直接从市场购买得到，超声波声速传感器的设计原理为现有成熟技术。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：由于本实用新型是由音速喷嘴和超声波声速传感器组成，在音速喷嘴部分的设计技术标准，符合国际标准IS09300的规定。而超声波声速传感器用来直接测量音速喷嘴的喉部气流的临界速度，可排除混合气的温度、压力、成分、湿度等因素的影响，解决气流在音速范围内随工况变化自动精确修正测量偏差的问题，使流量的测量精度得到提高。两部分的结合使用是该喷嘴的创新点，因此它具有如下特点：

1、直接排除相应干扰因素，解决气流在音速范围内随工况变化自动精确修正测量偏差的问题，在不同工况下使用，可确保测量精度。

2、在音速状态下均能精确测量气体流量，工作量程不受限制。

3、在相同工作状态下，具有精度高、性能稳定、使用方便、寿命长、便于维护，便于系统监控等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为音速喷嘴原理示意图。

图3为音速喷嘴喉部的流速特性曲线图。

图4为内置时差式超声波声速传感器原理图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型由超声波声速传感器S和音速喷嘴P两个部分组成，将超声波声速传感器通过旁路管道连接到音速喷嘴的出气口的管道旁路来取样，取样完成后可测得喉部气流的临界速度V(m/S)，已知音速喷嘴P的喉部直径D(mm)，即可知音速喷嘴P流量Q＝0.25πVD²(ml/s)。

所述的音速喷嘴为柱状音速喷嘴，两端管路连接为法兰连接。音速喷嘴采用现有的设计原理。

所述的超声波声速传感器为内置时差式超声波声速传感器，由气室、2个探头和电路组成，由管道回成气室，2个探头与电路连接成回路，2个探头置于气室内，电路直接从市场购买得到，超声波声速传感器的设计原理为现有成熟技术。

图2为音速喷嘴原理示意图。

图中：PA1-音速喷嘴P前的气体绝对压力(N/mm²)

PA2-音速喷嘴P喉部气流的绝对压力(N/mm²)

D-音速喷嘴P的喉部直径(mm)

图3为音速喷嘴喉部的流速特性曲线图，参见附图，当气流经管道流入音速喷嘴P时，流速将在音速喷嘴喉部处局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在音速喷嘴P前后便产生了压力差，这时当PA2/PA1之值由1变化到临界压力比Ukp时，音速喷嘴P的喉部气流的速度由零增加到最大值-音速，超声波声速传感器S就是直接测量音速喷嘴的喉部气流的临界速度，排除相应干扰因素，从而确保音速喷嘴流量的测量精度。

图4为内置时差式超声波声速传感器原理图，参见附图，如果在流通中设置两个超声波探头，他们可以发射超声波又可以接受超声波，一个装在上游，一个装在下游，其距离为L(m)。如图4所示。如设顺流方向的传输时间为t₁(s)，逆流方向的传输时间为t₂(s)，流体静止时的超声波传输速度为c(m/s)，流体流动速度为v(m/s)，则

t₁＝L/(c+v)

t₂＝L/(c-v)