超声流量计的工作原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种超声流量计。该专利由上海一诺仪表有限公司申请，并于2017年12月8日获得授权公告。

内容说明

本发明实施例涉及流量测量技术领域，尤其涉及超声流量计。

发明背景

作为目前世界上最先进、精确的流量测量仪表之一，超声流量计在石油、石化、化工、制药、造纸、食品和能源等行业工艺过程的检测和贸易交接计量等场合广泛应用，它可以容易地确定管道中的体积流量。

现有的超声流量计，每个换能器既为发射换能器，又为接收换能器，能够沿着介质流动方向与逆向交替的发射与接收超声测量信号，并通过超声流量计变送器进行各个通道顺流和逆流传播时间测量的转换，最终输出测量管道内介质的传播流速及其瞬时流量数据。

但是，现有的超声流量计中，由于换能器的特性存在差异以及安装尺寸存在差距，导致各个通道的声程的不同，加之管道介质的流场的影响，层流、紊流的存在，使得每次测量接收到的回波电信号幅值不同，并且信号强度也不稳定。

发明内容

本发明实施例提供了一种超声流量计，通过在超声流量计变送器中设置程控放大及自动增益控制模，自适应调节回波电信号的幅值，实现了超声回波电信号的精确测量，满足了超声流量计系统测量准确度的要求。

本发明实施例提供了一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，还包括超声流量计变送器，其中，至少一对超声换能器，安装于所述测量管道的管壁上，并与所述超声流量计变送器连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至所述超声流量计变送器；超声流量计变送器包括：程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，程控放大及自动增益控制模块分别与所述控制模块、所述分析模块连接，其中，程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节所述超声换能器接收到的所述回波电信号的幅值；控制模块，用于辅助所述程控放大及自动增益控制模块完成所述回波电信号的两级自适应增益调整；分析模块，用于接收所述程控放大及自动增益控制模块发送的信号，并对信号进行分析，以得到所述测量管道内介质的传播流速及瞬时流量数据。

本发明实施例通过在超声流量计中设置具有程控放大及自动增益控制模块的超声流量计变送器以及测量管道和至少一对超声换能器，使得接收到的回波电信号在被分析模块分析处理之前，能够通过两级自适应增益调整回路，完成幅值的自适应调节，达到了稳定回波电信号幅值的效果，实现了回波电信号的精确测量，满足了超声流量计系统测量准确度的要求。