[发明专利]一种测量管道流体流速的装置及测量方法

权利要求书

1.一种采用双向高阶声学谐振原理测量管道流体流速的装置，包括声学谐振部分（1）、电学谐振部分（2）、换能器和数字微音器，这四个部分共同实现连续双频双向正弦谐振，其特征在于：

所述声学谐振部分（1）包括细长管道（11）以及安装在所述细长管道（11）两端的正向驻波管（127）和逆向驻波管（128）；所述细长管道（11）从第一正向频率波腹点（123）穿过所述正向驻波管（127），从第一逆向频率波腹点（124）穿过逆向驻波管（128）；

所述电学谐振部分（2）包括前端放大模块（5）、滤波选模模块（6）、自动增益控制模块（7）和推挽式功率放大模块（8），所述数字微音器的输出信号连接至所述前端放大模块（5），所述推挽式功率放大模块（8）的输出直接驱动所述换能器；

所述换能器包括正向换能器（121）和逆向换能器（122），所述数字微音器包括正向数字微音器（126）和逆向数字微音器（125）；

所述正向驻波管（127）的一端安装所述正向换能器（121），且所述正向驻波管（127）中产生的声波传播方向与所述细长管道（11）中流体流动方向（133）一致；

所述正向驻波管（127）上还安装所述逆向数字微音器（125），所述逆向数字微音器（125）位于正向频率波节点（129）和第二逆向频率波腹点（130）的重合点；

所述逆向驻波管（128）的一端安装所述逆向换能器（122），且所述逆向驻波管（128）中产生的声波传播方向与所述的流体流动方向（133）相反；

所述逆向驻波管（128）还安装所述正向数字微音器（126），所述正向数字微音器（126）位于逆向频率波节点（131）和第二正向频率波腹点（132）的重合点。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述细长管道（11）与所述正向驻波管（127）、所述逆向驻波管（128）相交位置的侧壁上均匀地开设八个长条形小槽，方便声波进出所述细长管道（11）。

3.一种采用权利要求1或2所述装置测量管道流体流速的方法，其特征在于，通过电学谐振部分（2）对声学谐振部分（1）产生的高阶谐振频率进行筛选，使得正、逆向谐振回路以不同阶次的谐振频率进行连续正弦谐振，利用所述驻波管（127、128）内不同频率波节、波腹位置不同的声学特性来抑制本管声源发出的声波，使得数字微音器（126、125）接收到来自远处的弱信号，降低两个谐振回路的互相干扰，从而实现双向回路同时工作，通过测量正、逆向谐振频率差，消除温度对测量结果的影响，实时计算流速变化。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述数字微音器将正弦声信号转换为正弦电信号，经过所述前端放大模块（5）处理进入所述滤波选模模块（6），选择不同的高阶谐振频率，所述自动增益控制模块（7）使得正弦电信号具有稳定的幅值，调理后的正弦电信号经过比较电路变为占空比可调的方波信号，以此控制所述推挽式功率放大模块（8）输出类似正弦波的高压信号驱动所述换能器（121、122），将电信号转换为声信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述正向换能器（121）产生的声波会在所述正向驻波管（127）中形成稳定驻波，并在所述第一正向频率波腹点（123）处的正向声波幅值最大，所述正向声波通过所述细长管道（11）传播至所述逆向驻波管（128），并在所述逆向驻波管（128）中形成稳定驻波；

所述逆向换能器（122）产生的声波会在所述逆向驻波管（128）中形成稳定驻波，并在所述第一逆向频率波腹点（124）处的逆向声波幅值最大，所述逆向声波通过所述细长管道（11）传播至所述正向驻波管（127），并在所述正向驻波管（127）中形成稳定驻波；

所述正向声波在所述正向数字微音器（126）处的幅值最大，所述逆向声波在此处幅值近似为零；

所述逆向声波在所述逆向数字微音器（125）处的幅值最大，所述正向声波在此处幅值近似为零。