[发明专利]超声波气体传感器

摘要

本发明公开了一种超声波气体传感器，包括：一个用以容纳待测气体的由密闭空心管构成的气室，二个超声波换能器分别安装在气室的两端，空心管两端分别形成大管径段用以安装超声波换能器，空心管中间部分的管径则小于两端的大管径段而形成小管径段，空心管两端的侧壁上分别设置有一个通气口；还包括一个气体测量控制系统，气体测量控制系统能选择性地激励任一个超声波换能器发出给定频率的多脉冲超声波信号、并能对二个相向传播时间进行处理；两个超声波换能器之间的管道等效横截面积不大于以超声波波长为直径的圆面积的四分之一；本发明的优点是能对超低流量气体的流量和气体成分进行准确检测，大大拓宽了超声波气体传感器的应用范围。

主权项

1.超声波气体传感器，包括：一个用以容纳待测气体的密闭的气室，所述气室包括一根两端封闭的空心管，空心管两端分别形成大管径段用以安装超声波换能器，空心管中间部分的管径则小于两端的大管径段而形成小管径段，第一超声波换能器和第二超声波换能器以设定的距离分别安装在气室的两端，在靠近空心管两端的侧壁上分别设置有一个通气口，待测气体能从一个通气口进入气室，并从另一个通气口流出气室；还包括一个气体测量控制系统，所述气体测量控制系统包括：分别连到二个超声波换能器并能选择性激励一个超声波换能器发出超声波、而另一个超声波换能器接收超声波的切换开关网络，一个连到切换开关网络的微处理器，连到切换开关网络和微处理器的发射电路和接收处理电路；微处理器通过发射电路和切换开关网络激励第一超声波换能器发出给定频率的第一声波，第一声波穿过气室内的待测气体，第二超声波换能器则接收到该第一声波信号，从第一声波开始发射到被接收的时间为第一传播时间；然后，等第一声波在气室内经过阻尼振荡消失以后，微处理器通过发射电路和切换开关网络激励第二超声波换能器发出与第一声波同样频率同样脉冲数的第二声波，第二声波穿过气室内的待测气体，第一超声波换能器则接收到该第二声波信号，从第二声波开始发射到被接收的时间为第二传播时间；微处理器根据第一传播时间和第二传播时间来测算出气体的流量和／或待测气体中气体组成的含量；其特征在于：所述的第一声波和第二声波均为多脉冲声波，而且第一声波和第二声波在穿过气室时分别会在气室内形成驻波；两个超声波换能器之间的管道等效横截面积不大于以第一声波波长为直径的圆面积的四分之一；并且，当小管径段横截面积不大于超声波换能器的发射端面积的四分之一时，空心管两端的大管径段分别通过一个喇叭形体平滑过渡到空心管中间的小管径段；喇叭形体的内表面为能反射声波的内表面。