[实用新型]一种超声波气体流量测量装置

说明书

本实用新型公开了一种超声波气体流量测量装置。其包括壳体，壳体上设置有进气口和出气口，壳体内设置有超声波流量测量管路，其特征是：在所述壳体内还设置有气流漫反射装置，所述气流漫反射装置包括气流三维漫反射结构和气流导向结构，所述气流三维漫反射结构由若干个三维漫反射曲面单元阵列形成，所述三维漫反射曲面单元的表面形成为气流三维漫反射曲面，所述气流导向结构与壳体上的进气口连接，所述气流导向结构具有出气口，所述气流导向结构的出气口的二维口径面与所述气流三维漫反射结构的气流三维漫反射曲面之间具有一定的距离且形成有一定的夹角使得由所述气流导向结构的出气口流出的气流能喷射至所述气流三维漫反射结构的气流三维漫反射曲面。

技术领域

本实用新型涉及一种超声波气体流量测量装置，属于超声波测量技术领域。

背景技术

超声波燃气表或超声波流量计是目前广泛应用的一种超声波气体流量测量装置。由于受超声波燃气表或超声波流量计结构尺寸所限，燃气进入表的腔室后产生入射冲击、腔壁及组件的反射，经入射和反射混合过程后，会在腔室和流量测量部件内造成涡流、湍流、层流等现象，气流均匀度差，这增加了计量软件流量算法的难度，影响了计量的稳定性和计量精度，尤其是在大流量情况下对计量稳定性和计量精度的影响更为突出。此外，现有的超声波燃气表或超声波流量计的流量测量管路中气流的密度分布规律是：中间层最密集，随着偏离中间层的距离增大，气流密度会不断降低，靠近管壁处气流密度最低，即形成层流分布，由于结构的局限性通常其层流对称性不好，这也增加了计量软件流量算法的难度，影响了计量精度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种能够提高腔室和流量测量管路内的气流分布均匀度、能够提高计量稳定性和计量精度的超声波气体流量测量装置。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种超声波气体流量测量装置，包括壳体，所述壳体上设置有进气口和出气口，所述壳体内设置有超声波流量测量管路，其特征是：在所述壳体内还设置有气流漫反射装置，所述气流漫反射装置包括气流三维漫反射结构和气流导向结构，所述气流三维漫反射结构由若干个三维漫反射曲面单元阵列形成，所述三维漫反射曲面单元的表面形成为气流三维漫反射曲面，所述气流导向结构与壳体上的进气口连接，所述气流导向结构具有出气口，所述气流导向结构的出气口的二维口径面与所述气流三维漫反射结构的气流三维漫反射曲面之间具有一定的距离且形成有一定的夹角使得由所述气流导向结构的出气口流出的气流能喷射至所述气流三维漫反射结构的气流三维漫反射曲面。

本实用新型中，通过设置气流漫反射装置，由进气口流入并通过气流导向结构流出的气体喷射至气流三维漫反射结构的气流三维漫反射曲面上，通过气流漫反射曲面的反射作用使得进入壳体内及流量测量管路的气流分布的均匀度得到改善，气流分布趋于均匀。

本实用新型中的气流导向结构的出气口的二维口径面可视为气源波阵面，气源波阵面可视为由许许多多个气源单元所构成的二维气元阵列，气源单元简称为气元。气流三维漫反射结构的三维漫反射曲面可视为由许多个三维漫反射曲面单元构成的漫反射阵列。如附图1所示，取构成二维气元阵列的气元为ds。每个三维漫反射曲面单元可视为由许多个法向不同的二维平面反射元da所构成。

根据几何光学原理、Snell反射定理和Huygens原理，对于单个气元ds发出的气流照射到二维平面反射元da上后，θi＝θr，由于二维平面反射元da的法向不同，即θi不同，所产生的反射方向不同，如附图2所示。

其中，为平面反射元的单位法向矢量，θi为气元发出气流束的入射角，θr为气流束经过平面反射元的反射角。由附图2可看出，在相同气元的情况下，由于平面反射元的法向不同，反射后的气流方向就不同。

由于构成三维漫反射曲面单元的二维平面反射元da的法向不平行，从而导致其反射方向并不平行，呈现出反射的多方向性，如附图3所示。