[发明专利]一种大口径塑壳超声波水表及其测试方法

权利要求书

1.一种大口径塑壳超声波水表，包括两端设有法兰的水管（1），其特征在于：包括第一盲槽组，所述第一盲槽组包括在水管圆周面上开设的通过水管管壁与水管内腔隔绝的两个相对设置的盲槽，两盲槽所在的直线为倾斜的直线，盲槽内安装有朝向盲孔孔底的超声波换能器（3），所述超声波换能器还连接有显示控制器（8），所述盲槽包括倾斜开设在水管外圆周面上的盲孔，位于盲孔周向且沿盲孔轴线向远离水管方向延伸的护板。

2.根据权利要求1所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：还包括第二盲槽组，所述第二盲槽组包括在水管圆周面上开设的通过水管管壁与水管内腔隔绝的两个相对设置的盲槽，两盲槽所在的直线与第一盲槽组内两盲槽所在直线的倾斜方向相反，盲槽内安装有朝向盲孔孔底且连接有所述显示控制器（8）的超声波换能器（3）。

3.根据权利要求2所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：第二盲槽组内两盲槽所在的直线与第一盲槽组内两盲槽所在直线与位于水管内的轴线中点相交。

4.根据权利要求1或2所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：所述盲槽内螺纹连接有顶至超声波换能器远离盲孔孔底一面的压帽（2）。

5.根据权利要求1或2所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：所述超声波换能器与盲孔孔底之间还设有耦合剂（4）。

6.根据权利要求1或2所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：所述水管材料为PVCU材质塑料。

7.根据权利要求1或2所述的大口径塑壳超声波水表，其特征在于：同一个盲槽组内的两盲槽所在直线的倾斜角度为45°。

8.一种大口径塑壳超声波水表的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、首先测试超声波在PVCU介质中的信号衰减强度，加工不同厚度的PVCU材质塑料板，并将两个超声波换能器涂有耦合剂一端分别顶至PVCU工程塑料两侧相对的位置，信号发生器调整为输出信号为峰峰值3V～5V的正弦波，频率0.9～1.2MHZ，接入超声波换能器中的发射换能器，用示波器观察超声波换能器中的接收换能器信号强度，计算信号衰减强度；

b、测算不同水温度下超声波在水中的传播速度，用测试工装固定一组换能器，并根据水管中内管径的长度固定好间隔距离后，放置在水中，水放置在可调温的设备中，方便调温，然后给发射换能器输入峰峰值3V～5V，频率0.9～1.2MHZ的方波信号，每次发送5～20个脉冲，每间隔400～600ms发送一次，用示波器两组通道分别检测发射换能器、接收换能器两组信号，测量两组信号的时间差，从而取的传播时间；

根据V=S/T ，计算出超声波在水中传播速度，重复上述试验方法，测试记录不同水温度下超声波在水中的传播速度；

c、测算超声波在PVCU介质中不同温度下放入传播速度，在可调温的试验箱中，用PVCU材质工程塑料加工一圆柱形测试工装，并加工第一盲槽组或第二盲槽组，测量两个盲孔孔底的直线距离为L，将两个放置有耦合剂的超声波换能器分别放置在两个盲槽内，信号发生器输出峰峰值3V～5V，频率0.9～1.2MHZ方波信号，每次发送5～20个脉冲，每间隔400～600ms发送一次，接入发射换能器，用示波器两通道分别检测收发换能器信号，从示波器读取两信号时间差T，从而计算出超声波在PVCU材质塑料中的传播速度，重复上述过程，取得不同温度下的传播速度数值；

d、根据b和c步骤测试的数据，以及折射定律公式sinα/sinβ=C1/C2，选取超声波在20℃温度中PVCU材质传播速度为2388m/s,超声波在20℃水的传播速度为1480m/s,入射角选择为45°，计算得β≈26°，设内径=d，则水平位移w=d*tg26=0.4877d，根据几何原理，两种介质二次折射后角度不变等于45°以DN80水管内径为60mm时，水平位移=0.4877d =29.3mm；

e、根据a、b、c、d测试或推算的数据，以PVCU为材质加工水管，并在水管的盲槽内安装超声波换能器，信号源输入3V～5V，0.9～1.2MHZ 方波信号，每间隔400～600ms发送5～20个方波，用示波器观察接收换能器两端接收信号，信号波形良好，信号强度峰峰值达到400～600ms，满足电路板采样信号需求范围，在不同温度下测试，信号强度衰减基本稳定，证明方案可行。