[发明专利]带有嵌入式反射体的矮立柱型流量传感器

说明书

技术领域

本实发明是涉及一种用超声波原理测量循环系统内循环介质流量的传感器，尤其是适用于在被测介质浑浊、污物含量多的环境下使用。

背景技术

超声波流量传感器主要由传感器外壳、换能器和内部塑料支架等组成。其中，一对换能器按一定间距固定在传感器外壳上。当循环介质流经流量传感器时，在外部电路作用下，通过换能器的传感信号测量超声波脉冲顺水流和逆水流速度之差来计算循环介质的流速，从而测量出流量、质量。

超声波流量传感器按反射方式主要分为U型反射和W型放射。

U型反射方式：这种结构的设计特征是换能器安装在流量传感器上表面的两个安装孔内，因为这两个换能器在发射与接收信号时不能“直接交流”，而是要在流量传感器腔体内安装一个塑料支架，在这个塑料支架垂直与换能器的位置上分别安装了一个反射镜片，超声波信号通过这两个镜片进行间接发射或接收。这种方式的优点是：没有污物沉积区，结构简单，易加工生产；其缺点是：反射镜片的安装需要一个支架给予固定，由于结构原因这个支架在壳体腔内不可避免的对循环介质中的线状物(如头发丝、安装过程使用的麻丝、生料带等)有挂、缠、卡现象。当这些线状物被缠在支架上，将随介质的流动对腔体内的水场产生水纹和气泡，从而严重影响着水场变化，造成计量不准确。

W型反射方式，这种结构的特征是①在流量传感器上表面以45°角的方式倾斜安装了两个换能器，②流量传感器腔体内部整体设计为四方孔型，超声波信号通过四方孔的顶部和底部平面进行间接发射或接收。这种方式的优点是流量传感器腔体内是直通型，没有塑料支架，不会对循环介质中的线状物有挂、缠、卡现象，且压力损失小；其缺点是受换能器反射角度的制约，不可避免的造成了换能器底平面与四方孔顶平面之间有一个空间距离，在实际使用中这个空间距离会出现存积空气亦即产生气泡现象，这种现象对超声信号的衰减是致命的，从而造成计量不准确。

发明内容

本发明提供一种带有嵌入式反射体的矮立柱型流量传感器，以解决①U型反射方式挂、卡、缠杂质，②W型反射方式存积空气，腔内底部反射平面容易淤积杂质导致信号衰减的弊病。

本发明提供的带有嵌入式反射体的矮立柱型流量传感器，包括传感器外壳，一对超声波换能器，一个嵌入式的反射体，以及两个矮立柱，矮立柱安装在传感器腔内垂直于换能器的底面上。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

①嵌入式反射体的设计

本发明在传感器外壳上表面设计为等距离分布的三个圆形直通孔，靠近传感器进水端和出水端的直通孔用于安装超声波信号的发射/接收装置---超声波换能器；中间的直通孔安装一个嵌入式圆柱型反射体，该反射体的底部设计为光滑的平面，且该平面与两个换能器的底平面处在同一水平面上。

②带有小倾角的矮立柱设计

在传感器腔内底面上，垂直于两个换能器安装孔的圆心处分别设计了一个圆形盲孔，所述的矮立柱安装在孔内。矮立柱总体高度设计为低于传感器内部直通腔的中心轴线。靠近传感器进水端口的矮立柱的背水面设计为一个小于45度角的小倾角光滑斜面；靠近传感器出水端口的矮立柱的迎水面设计为相同角度的小倾角光滑斜面。为了保证超声波信号传导的有效性，此处小倾角的角度视传感器的规格，由两个换能器安装孔的间距而定，倾角的顶角部分可以根据装配定位的需要横切成一个小平面。

③喇叭口式的流体过渡腔设计

为了提高传感器的测量精度，将传感器进水端口和出水端口以及两个矮立柱之间都设计为圆形直通腔。矮立柱之间的直通腔跟进、出水端口处的直通腔处在同一轴线上，且该直通腔的直径小于进、出水端口处直通腔的直径；在两个不同直径相交接的部位设计为一定长度的喇叭口过渡腔。

④感温原件安装孔的设计

在嵌入式反射体的顶部圆心处设计一个盲孔，在该盲孔内可以封装一个感温原件，用于给外部电路开发提供便利。

本发明的有益效果、效益是：矮立柱与嵌入式反射体的创新设计，使传感器腔内没有可活动部件，增大了腔内空间，这样就提高了传感器的测量精准度与稳定性，降低了传感器的压力损失，延长了传感器的使用寿命。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明外壳的立体图。

图2是本发明外壳的纵剖面图。

图3是本发明的纵剖面图。

图4是本发明矮立柱的立体图。

图5是本发明矮立柱的纵剖面图。

图6是本发明嵌入式反射体的立体图。

图7是本发明嵌入式反射体的纵剖面图。