[发明专利]一种非满管流量测量装置及其实现方法

权利要求书

1.一种非满管流量测量装置，其特征在于：包括光发射源（1）、点阵光信号接收区（4）、流速测量机构和空气检测机构，空气检测机构包括顶部超声波传感器（7）和底部超声波传感器（8），点阵光信号接收区（4）由接收器组成，流速测量机构是在管道不同水平面分布的多组超声波传感器进行流速测量；

所述光发射源（1）嵌入在管段的左下侧，光发射源（1）的内侧接触到管段内部的液体，经过管段内部的水位线（5）的高低将光线进行折射；

所述光发射源（1）随着水位线（5）的高度上升，折射点会逐渐右移，折射之后的光线定位于管段的右上角点阵光信号接收区（4）；

所述光发射源（1）的光在固定液体中有固定的入射角（2）和折射角（3），当光发射源（1）发出光线时，经过水位线（5）折射，折射后的光线按照不同的角度发射到管段右上角点阵光信号接收区（4）；

当在低水位的时候，光发射源（1）经过水平面将光通过入射角（2）折射到低水位线以上按照折射角（3）进行发射，发射到点阵光信号接收区（4），点阵光信号接收区（4）接收到的光照强度转换成电信号值，根据电信号的大小可以确定折射角度并通过几何计算，针对不同的管段内径推导出液面高度。

2.如权利要求1所述的一种非满管流量测量装置，其特征在于：所述点阵光信号接收区（4）在管段右上角的一小部分区域内，按照矩阵的形式均匀排列若干个光敏电阻颗粒，以接收光发射源折射之后的光照强度。

3.如权利要求2所述的一种非满管流量测量装置，其特征在于：所述点阵光信号接收区（4）由若干个回路组成，回路数量≥20，每个回路都有5个及以上光敏电阻颗粒并联，接收不同角度的折射光线。

4.如权利要求2所述的一种非满管流量测量装置，其特征在于：所述顶部超声波传感器（7）和底部超声波传感器（8）分别嵌入在超声波流量计管段装置的最上边与最下边。

5.一种非满管流量测量装置的实现方法，其特征在于：所述实现方法应用于如权利要求1-4中任意一权利要求所述的非满管流量测量装置中，实现方法包括管段是否满管判断步骤：

当管道内部的液体非满管时，底部超声波传感器（8）发射的超声信号通过空气时严重衰减，顶部超声波传感器（7）根据接收的信号判断是否有空气进入管段，顶部超声波传感器（7）检测不到信号判定此时非满管。

6.如权利要求5所述的一种非满管流量测量装置的实现方法，其特征在于：所述实现方法还包括计算得出流量的信息步骤：

光发射源发射光线，光线在液体内部经过水平面发射到空气中，根据光的传播，经过不同介质时会发生折射现象，入射角与折射角的位置根据介质的液面高度而发生变化，当管段内部的水平面变化时，入射点随之变化，入射角与折射角在管段内相同的介质内角度是不变的，从而折射点会根据入射点的不同而折射到点阵光信号接收区不同的位置，接收到光信号的点后，其中光敏电阻的阻值是随着光照强度的增加而减小，对光信号的电压值进行分析计算，进而得到该高水位线时流量的信息。

7.如权利要求5所述的一种非满管流量测量装置的实现方法，其特征在于：所述实现方法还包括根据液位高低计算出相应的流量步骤：

通过流速检测机构中的超声波传感器，可以得出液体中的流速信息，不同平面的超声波流速检测组，可以组合并计算出相应的流量模型，进而得出流量信息，液位必须高于最低水平位一组的超声波传感器才能进一步的计算出流量数据。