[发明专利]一种超声波流量计

说明书

本发明提供了一种超声波流量计，包括超声波传感器、一次性流体管路以及与超声波传感器电连接的超声波流量测量电路和软件系统，其中，一次性流体管路包括管路主体和两个流体接口，管路主体包括依次连接的管段一、管段二和管段三，管段一和管段三均与管段二垂直，管段一和管段三与管段二连接处的转角部位具有反射面管壁，管段一和管段三的自由端封闭，两个自由端端部的表面为两个耦合界面，超声波传感器在耦合界面上与一次性流体管路耦合连接，超声波传感内部设置的超声波换能器发射的超声波信号能够穿过耦合界面传播至一次性流体管路内。本发明的使用可以保证待测液体的清洁，能有效避免测量过程产生交叉污染，并提高测量精度和可重复性。

技术领域

本发明涉及超声波流量检测技术领域，特别涉及一种超声波流量计。

背景技术

超声波流量计通常利用压电材料的压电效应，采用适当的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振动。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，经压电元件变为电能，以便检测。根据信号检测的原理，目前超声波流量计主要采用时差法和多普勒法两种类型。多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流速测量。时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传播时传播时间之差来反映流体的流速，超声波传播方向可以与管路有一定的角度也可以完全同轴。

随着生物制药和医疗器械产业的发展，越来越多的生产对卫生洁净程度要求很高，比如化学品的纯化和分离、生物反应容器的进液排液过程、色谱法分离过程中的酸碱平衡控制、血透仪中的血液药液流速监控等领域，在这些领域中使用传统的超声波流量计可能会造成交叉污染的风险且操作复杂。

而且在很多生物、制药、医疗器械应用当中，需测液体种类较多，密度、声速变化范围很大，由此引起的超声波折射角变化会造成测量误差增大，超声波流量计测量精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波流量计，以解决现有技术中超声波流量测量误差大、操作困难、可重复性低以及测量过程中容易造成交叉污染的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超声波流量计，包括：

超声波传感器，内部设置有超声波换能器，用于发射和接收超声波信号；

一次性流体管路，包括U型的管路主体和两个流体接口，所述管路主体包括依次连接的管段一、管段二和管段三，所述管段一和所述管段三均与所述管段二垂直，所述管段一与所述管段二连接处的转角部位、所述管段三与所述管段二连接处的转角部位均具有用于反射所述超声波信号的反射面管壁，所述管段一和所述管段三的自由端封闭，在接近所述管段一的自由端的侧壁上设有一个所述流体接口作为流体入口，在接近所述管段三的自由端的侧壁上设有另一个所述流体接口作为流体出口；

所述管段一和所述管段三的自由端端部的表面为两个耦合界面，所述超声波传感器在所述耦合界面上与所述一次性流体管路耦合连接，所述超声波换能器发射的超声波信号能够穿过所述耦合界面传播至所述一次性流体管路内；

超声波流量测量电路和软件系统，与所述超声波传感器电连接，用于根据所述超声波换能器接收到的超声波信号测量流体流速。

可选的，所述超声波换能器的数量为1个，设置在所述超声波传感器内与第一耦合界面相对的位置，所述第一耦合界面为所述管段一的自由端端部的表面；或者，

所述超声波换能器的数量为2个，相邻设置在所述超声波传感器内与所述第一耦合界面相对的位置；或者，

所述超声波换能器的数量为2个，分别设置在所述超声波传感器内与所述第一耦合界面和第二耦合界面相对的位置，所述第二耦合界面为所述管段三的自由端端部的表面。

可选的，所述一次性流体管路与所述超声波传感器在所述耦合界面的连接处之间还设有声学耦合材料。