CN201926495U - 流体声速测量装置 - Google Patents

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韩学辉
李峰弼
杨龙
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Abstract

本实用新型公开了一种流体声速测量装置，属于声速测量设备，包括流体夹持器和声波脉冲发射装置，流体夹持器包括设置在壳体内的流体测量室壳体一侧设有与流体测量室相连通的流体入口，壳体一端设有固定探头，固定探头的一端对应设有移动探头，移动探头固定设置在活塞上，壳体内设有恒压舱，恒压舱与流体测量室通过管道连通，活塞上设有位移传感器，流体测量室和恒压舱外设有温度控制器。本实用新型不仅能够施加和监测流体的温度、压力，而且探头间距可调、可测，可以使控制探头间距变化时流体的温度和压力保持不变，这样使高温高压流体声速测量时零时刻度与测量条件保持一致，提高了高温高压流体声速的测量精度。

Description

流体声速测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量流体声速的设备，尤其涉及一种高温高压的流体声速测量装置。
背景技术
目前，实验室观测单相、多相共存流体声速的方法主要有三种：共振干涉法、相位比较法、时差法。其中，时差法具有测量装置简单、温度和压力等实验条件容易建立、测量和数据计算过程简单的特点，是实验室常用的一种方法。时差法测量声速的原理是波的运动学理论，即：速度v为声波在被测对象内的走行距离L与走行时间Δt的比值。实验测量时可采用脉冲透射法、脉冲反射法测量走行距离L和走行时间Δt计算得到流体的声速，以脉冲透射法最为常用。
现在使用的脉冲透射法测量流体声速的装置，一般采取固定探头间距L测量声波在测试流体中的走时Δt(声波总的走行时间t减去声波在探头内走行的时间t0——零时)的方式来实现。其中，零时t0是声波在压电陶瓷前的保护钢壁(为承受较高的压力并解决密封问题，常有一定的厚度)中走行的时间。实施测量时，零时t0与流体的温度、压力有关，所以流体的声速测量特别是高温高压流体声速测量时零时刻度及与测量条件一致及其重要。目前，应用现有的流体声速测量装置测量流体声速时，零时t0的刻度有以下问题：①装置建立前，若现有的刻度方法做零时刻度，由于标准样的几何尺寸特征、温度、压力条件与流体测试情况存在差异，无法保证刻度和测量条件的一致性；②装置建立(探头间距固定)后，无法使用现有的刻度方法做零时刻度；③若使用已知声速的流体来刻度零时，在测试未知声速流体前还需要做一些工作以便排除先前刻度用流体的干扰，工作量增加，也无法完全保证刻度和测量条件的一致性。可见，现行的流体声速脉冲透射测量方法和装置很难实现零时刻度以及刻度和测量条件的一致性，流体声速脉冲透射测量方法和装置存在瑕疵，测量精度并不理想。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，操作方便，保证零时刻度和测量条件能保持一致，能有效提高脉冲透射法测量流体声速的精度，特别是提高高温高压流体声速的测量精度的流体声速测量装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：流体声速测量装置，包括流体夹持器和声波脉冲发射装置，所述流体夹持器包括设置在壳体内的流体测量室，所述壳体一侧设有与流体测量室相连通的流体入口，所述壳体一端设有固定探头，所述固定探头的一端对应设有移动探头，所述移动探头固定设置在活塞上，所述壳体内设有恒压舱，所述恒压舱与所述流体测量室通过管道连通，所述活塞上设有位移传感器，所述流体测量室和恒压舱外设有温度控制器。
所述温度控制器包括电加热套和设置在流体测量室内的温度传感器。
采用了上述技术方案后，本实用新型取得的有益效果是：本实用新型不仅能够施加和监测流体的温度、压力，还具备如下优点：探头间距可调、可测，由于可测量多种间距，从而提高了监测流体声速的测量精度；通过增加温度控制器可以控制探头间距变化时流体的温度，而通过与流体测量室相连通的恒压舱可以使流体测量室内的压力保持不变，这样使流体的声速测量特别是高温高压流体声速测量时零时刻度与测量条件保持一致，从而提高了高温高压流体声速的测量精度。
附图说明
附图是本实用新型流体夹持器的结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，流体声速测量装置，包括流体夹持器和声波脉冲发射装置。其它为已知技术，不同之处在于：流体夹持器包括设置在壳体内的流体测量室1，流体测量室1整体为一中空的圆柱体压力室，在壳体的一侧设有与流体测量室1相连通的流体入口2，在壳体一端设有固定探头3，在固定探头3的一端对应设有移动探头4，移动探头4固定设置在活塞5上，通过这种结构可以利用液压驱动活塞5来调整移动探头4与固定探头3之间的间距，便于测量探头间的多种间距，从而确定各种测量数据，提高了测量精度。
在壳体内设有恒压舱6，恒压舱6与流体测量室1通过管道连通，当活塞5在液压作用下运动时即移动探头4移动时，固定探头3与移动探头4之间的间距变小或增大时，流体测量室1内的流体压缩或膨胀，体积相应地缩小或变大，从而压力也相应地变大或缩小，这种情况下，流体测量室1内的流体通过管道进入恒压舱6可以使恒压舱6的容积增大或减小而平衡，从而使流体测量室1内的流体压力保持不变，从而使测量条件保持不变，提高了测量精度。
在活塞5上设有位移传感器7，这样可以用活塞5上的位移传感器7来记录活塞5的位移量，从而便于测量间距距离，使用简单方便。
在流体测量室1和恒压舱6外设有温度控制器，其中，温度控制器包括电加热套8和设置在流体测量室1内的温度传感器9，由于流体测量室1和恒压舱6之间的流体是连通的，当固定探头3与移动探头4之间的间距变化时，通过温度传感器9对温度进行测量，使电加热套8对流体进行加热，从而使流体测量室1内流体的温度基本不变，这样使测量条件保持不变，尤其是高温高压流体声速测量时零时刻度与测量条件保持一致，从而提高了高温高压流体声速的测量精度。
使用时，通过活塞5使固定探头3与移动探头4对接，记录位移传感器7的读数；通过液压泵、电加热套等装置建立流体声速测试所需的温度、压力条件，用压力表、温度传感器实时监测流体温度、压力变化；操纵活塞5至某一探头间距l1，l1通过位移传感器7计算得到，读声波到达时刻t1；依次增加探头间距li并记录对应声波走时ti(i＞＝3)，并绘制声波走时与探头间距交会图，线性拟合声波走时与声学探头间距，截距即为零时，斜率的倒数即为流体声速。波走时与探头间距交会图为已知技术，在此不再赘述。
本实用新型不局限于上述具体实施方式，从上述启示出发，所想到的其它替换结构均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.流体声速测量装置，包括流体夹持器和声波脉冲发射装置，所述流体夹持器包括设置在壳体内的流体测量室，所述壳体一侧设有与流体测量室相连通的流体入口，其特征在于：所述壳体一端设有固定探头，所述固定探头的一端对应设有移动探头，所述移动探头固定设置在活塞上，所述壳体内设有恒压舱，所述恒压舱与所述流体测量室通过管道连通，所述活塞上设有位移传感器，所述流体测量室和恒压舱外设有温度控制器。
2.根据权利要求1所述的流体声速测量装置，其特征在于：所述温度控制器包括电加热套和设置在流体测量室内的温度传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102589671A (zh) * 2011-01-11 2012-07-18 中国石油大学(华东) 流体声速测量装置
CN106153173A (zh) * 2016-06-16 2016-11-23 北京海卓同创科技有限公司 一种水中声速测量方法及装置

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