具有带可旋转的接受器和肘状连接器的换能器组件的超声波流量计

摘要

一种用于测量流体通过管路流动的超声波流量计。在实施方式中，流量计包括筒管件，筒管件包括通孔和延伸至通孔的换能器端口。此外，流量计包括设置在换能器端口中的换能器组件。换能器组件包括包含压电元件的压电容器。此外，换能器组件包括包含变压器的变压器容器。变压器容器联接于压电容器。更进一步地，换能器组件包括联接于变压器容器的接受器容器。接受器容器包括接受器壳体和共轴地设置在接受器壳体内的接受器。接受器电联接于变压器。而且，接受器可以相对于接受器壳体在第一位置和第二位置之间转动。

权利要求

1.一种用于测量流体通过管路流动的超声波流量计，包括：筒管件，所述筒管件包括通孔和从所述筒管件的外表面延伸至所述通孔的换能器端口；

设置在所述换能器端口中的换能器组件，其中，所述换能器组件具有中心轴线，靠近所述筒管件的所述通孔的第一端部，以及远离所述筒管件的所述通孔的第二端部；

其中，所述换能器组件包括：

邻近所述换能器组件的所述第一端部轴向地定位的压电容器，其中，所述压电容器包括压电元件；

联接至所述压电容器的变压器容器，其中，所述变压器容器包括变压器；

邻近所述换能器组件的所述第二端部轴向地定位的接受器容器，其中，所述接受器容器联接于所述变压器容器；

其中，所述变压器容器轴向地定位在所述接受器容器和所述压电容器之间；

其中，所述接受器容器包括接受器壳体和共轴地设置在所述接受器壳体内的接受器，其中，所述接受器电联接于所述变压器；以及其中，所述接受器能够相对于所述接受器壳体在第一位置和第二位置之间转动。

2.根据权利要求1所述的流量计，其中，所述第一位置和所述第二位置关于所述中心轴线分开至少360°。

3.根据权利要求1所述的流量计，还包括：

电联接件；

联接于所述筒管件的外部的电子器件包；以及

在所述电联接件和所述电子器件包之间延伸的电缆，其中，所述电缆在所述电子器件包和所述压电元件之间进行数据通信；

其中，所述电联接件具有直接连接于所述接受器的第一端部和直接连接于所述电缆的第二端部。

4.根据权利要求3所述的流量计，其中，所述电联接件是推-拉90°肘状件。

5.根据权利要求3所述的流量计，其中，所述电联接件的端部包括同轴连接器；以及其中，所述接受器包括与所述电联接件的所述同轴连接器接合的同轴连接器。

6.根据权利要求1所述的流量计，其中，所述接受器容器还包括：固定器，所述固定器共轴地设置在所述接受器壳体内，其中，所述固定器具有第一端部和与所述第一端部轴向相对的第二端部，其中，所述固定器包括轴向地设置在所述固定器的所述第一端部和所述固定器的所述第二端部之间的细长形贯通槽缝；

保持器，所述保持器共轴地设置在所述固定器内，其中，所述保持器的外表面包括周向延伸的凹槽；

其中，所述接受器共轴地设置在所述保持器内；

球状件，所述球状件设置在所述固定器的所述贯通槽缝中并且至少部分地延伸至所述保持器中的所述凹槽内。

7.根据权利要求6所述的流量计，其中，所述凹槽是由在横截面图中为凹形弯曲的表面限定的螺旋形凹槽。

8.根据权利要求7所述的流量计，其中，所述保持器具有第一端部和与所述第一端部轴向相对的第二端部，其中，所述螺旋形凹槽具有第一端部和第二端部，并且其中，所述螺旋形凹槽的所述第一端部比所述螺旋形凹槽的所述第二端部轴向更靠近所述保持器的所述第一端部定位。

9.根据权利要求6所述的流量计，其中，所述保持器和所述接受器相对于所述接受器壳体和所述固定器自由转动。

10.根据权利要求9所述的流量计，其中，所述接受器以螺纹连接的方式接合所述保持器，并且所述保持器滑动地接合所述固定器。

11.根据权利要求6所述的流量计，还包括在所述接受器壳体和所述固定器之间的键接合，其中，所述键接合限制所述固定器相对于所述接受器壳体围绕所述中心轴线转动。

12.根据权利要求11所述的流量计，其中，所述接受器壳体具有第一端部，与所述接受器壳体的第一端部轴向相对的第二端部，以及从所述接受器壳体的所述第一端部延伸至所述接受器壳体的所述第二端部的通孔；

其中，所述接受器壳体的径向内表面包括平面平坦部；

其中，所述固定器的外表面包括与所述接受器壳体的所述内表面的所述平面平坦部接合的平面平坦部。

13.根据权利要求1所述的流量计，还包括：

联接于所述接受器容器和所述变压器容器的圆筒形间隔件，其中，所述间隔件轴向地定位在所述接受器容器和所述变压器容器之间；

其中，所述间隔件具有靠近所述变压器容器的第一端部，远离所述变压器容器的第二端部，从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的径向外表面，以及从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的通孔。

14.根据权利要求13所述的流量计，其中，所述变压器容器包括具有远离所述间隔件的第一端部和靠近所述间隔件的第二端部的变压器壳体；

其中，所述间隔件的所述第一端部以螺纹连接的方式接合所述变压器壳体的所述第二端部。

15.根据权利要求13所述的流量计，其中，所述间隔件的径向外表面包括靠近所述间隔件的所述第一端部的环状凸缘；

其中，所述变压器容器包括具有远离所述间隔件的第一端部和靠近所述间隔件的第二端部的变压器壳体；

其中，所述变压器壳体的径向外表面包括在所述变压器壳体的所述第二端部处的凹口；

其中，所述间隔件的所述环状凸缘抵接所述变压器壳体的所述第二端部；并且其中，所述间隔件的所述环状凸缘的一部分弯曲至所述变压器壳体的所述凹口内。

16.根据权利要求13所述的流量计，其中，所述接受器壳体具有靠近所述间隔件的第一端部和远离所述间隔件的第二端部；

其中，所述接受器壳体的所述第一端部以螺纹连接的方式接合所述间隔件的所述第二端部。

17.根据权利要求13所述的流量计，其中，所述间隔件的径向外表面包括在所述间隔件的所述第二端部处的凹口；

其中，所述接受器壳体具有靠近所述间隔件的第一端部和远离所述间隔件的第二端部；

其中，所述接受器壳体的径向外表面包括在所述接受器壳体的所述第一端部处的环状凸缘；

其中，所述间隔件的所述第二端部抵接所述接受器壳体的所述环状凸缘；并且其中，所述接受器壳体的所述环状凸缘的一部分弯曲至所述间隔件的所述凹口内。

18.一种用于测量流体通过管路流动的超声波流量计，包括：筒管件，所述筒管件包括通孔和从所述筒管件的外表面延伸至所述通孔的换能器端口；

设置在所述换能器端口中的换能器组件，其中，所述换能器组件具有中心轴线，靠近所述筒管件的所述通孔的第一端部和远离所述筒管件的所述通孔的第二端部；

其中，所述换能器组件包括：

邻近所述换能器组件的所述第一端部轴向地定位的压电容器，其中，所述压电容器包括压电元件；

联接至所述压电容器的变压器容器，其中，所述变压器容器包括变压器；

邻近所述换能器组件的所述第二端部轴向地定位的接受器容器，其中，所述接受器容器联接于所述变压器容器；

其中，所述变压器容器轴向地定位于所述接受器容器和所述压电容器之间；

联接于所述接受器容器和所述变压器容器的至少一个圆筒形间隔件，其中，所述间隔件轴向地定位在所述接受器容器和所述变压器容器之间。

19.根据权利要求18所述的流量计，其中，所述间隔件具有靠近所述变压器容器的第一端部，远离所述变压器容器的第二端部，从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的径向外表面，以及从所述间隔件的所述第一端部延伸至所述间隔件的所述第二端部的通孔；

其中，所述变压器容器包括从远离所述间隔件的第一端部轴向地延伸至靠近所述间隔件的第二端部的变压器壳体；

其中，所述间隔件的所述第一端部以螺纹连接的方式接合所述变压器壳体的所述第二端部。

20.根据权利要求18所述的流量计，其中，所述间隔件具有靠近所述变压器容器的第一端部和远离所述变压器容器的第二端部，从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的径向外表面，以及从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的通孔；

其中，所述间隔件的径向外表面包括靠近所述间隔件的所述第一端部的环状凸缘；

其中，所述变压器容器包括具有远离所述间隔件的第一端部和靠近所述间隔件的第二端部的变压器壳体；

其中，所述变压器壳体的径向外表面包括在所述变压器壳体的所述第二端部处的凹口；

其中，所述间隔件的所述环状凸缘抵接所述变压器壳体的所述第二端部；并且其中，所述间隔件的所述环状凸缘的一部分弯曲至所述变压器壳体的所述凹口内。

21.根据权利要求20所述的流量计，其中，所述间隔件的所述径向外表面还包括在所述间隔件的所述第二端部处的至少一个平面平坦部。

22.根据权利要求18所述的流量计，其中，所述间隔件具有靠近所述变压器容器的第一端部，远离所述变压器容器的第二端部，从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的径向外表面，以及从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的通孔；

其中，所述接受器容器包括在靠近所述间隔件的第一端部和远离所述间隔件的第二端部之间轴向地延伸的接受器壳体；

其中，所述接受器壳体的第一端部以螺纹连接的方式接合所述间隔件的所述第二端部。

23.根据权利要求18所述的流量计，其中，所述间隔件具有靠近所述变压器容器的第一端部，远离所述变压器容器的第二端部，从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的径向外表面，以及从所述间隔件的所述第一端部轴向地延伸至所述间隔件的所述第二端部的通孔；

其中，所述间隔件的径向外表面包括在所述间隔件的所述第二端部处的凹口；

其中，所述接受器壳体具有靠近所述间隔件的第一端部和远离所述间隔件的第二端部；

其中，所述接受器壳体的径向外表面包括在所述接受器壳体的所述第一端部处的环状凸缘；

其中，所述间隔件的所述第二端部抵接所述接受器壳体的所述环状凸缘；并且，其中，所述接受器壳体的所述环状凸缘的一部分弯曲至所述间隔件的所述凹口内。

24.根据权利要求18所述的流量计，其中，所述至少一个圆筒形间隔件包括第一圆筒形间隔件和第二圆筒形间隔件；

其中，每个所述圆筒形间隔件联接于所述接受器容器和所述变压器容器；并且其中，每个所述圆筒形间隔件轴向地设置在所述接受器容器和所述变压器容器之间。

25.根据权利要求24所述的流量计，其中，所述第一间隔件以螺纹连接的方式接合所述变压器容器和所述第二间隔件，并且其中，所述第二间隔件以螺纹连接的方式接合所述第一间隔件和所述接受器容器。

26.根据权利要求24所述的流量计，其中，所述第一间隔件具有轴向长度，并且所述第二间隔件具有与所述第一间隔件的所述轴向长度不同的轴向长度。

27.一种用于装配超声波流量计的方法，包括：

(a)提供筒管件，所述筒管件包括通孔和从所述筒管件的外表面延伸至所述通孔的换能器端口；

(b)装配换能器组件，所述换能器组件具有中心轴线并且所述换能器组件在第一端部和第二端部之间轴向地延伸，其中，所述换能器组件包括：压电容器，所述压电容器邻近所述换能器组件的所述第一端部轴向地设置，其中，所述压电容器包括压电元件；

接受器容器，所述接受器容器轴向地设置在所述换能器组件的所述第二端部处；

变压器容器，所述变压器容器轴向地设置在所述接受器容器和所述压电容器之间，其中，所述变压器容器包括电联接于所述压电元件的变压器；

(c)将所述换能器组件在所述换能器端口内固定于所述筒管件；

(d)在步骤(c)之后，将电联接件连接于所述接受器容器；以及(e)在步骤(d)之后，使所述电联接件围绕所述中心轴线转动。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括(f)：将所述电联接件联接于电子器件包，所述电子器件包联接于所述筒管件的外部。

29.根据权利要求27所述的方法，还包括：调节所述换能器组件在所述换能器组件的所述第一端部和所述第二端部之间测量的轴向长度。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，调节所述换能器组件的所述轴向长度包括：将圆筒形间隔件联接于所述变压器容器和所述接受器容器，其中，所述间隔件轴向地设置在所述接受器容器和所述变压器容器之间。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，所述换能器组件还包括联接于所述压电容器和所述变压器容器的换能器保持器。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述换能器保持器具有包括第一扩孔的第一端部和包括第二扩孔的第二端部；

其中，所述压电容器安置于所述第一扩孔中，并且所述变压器容器安置于所述第二扩孔中。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述步骤(c)包括将所述换能器保持器拧入所述换能器端口内。

说明书

具有带可旋转的接受器和肘状连接器的换能器组件的超声

波流量计

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2010年1月6日提交的发明名称为“Ultrasonic Flow Meter With Transducer Assembly Having A Rotatable Receptacle and Elbow Connector(具有带可旋转的接受器和肘状连接器的换能器组件的超声波流量计)”的序列号为12/683,049的美国专利申请的优先权，该申请被整体结合在此，作为参考。

[0003] 关于联邦政府出资的研究或开发的声明

[0004] 不适用

技术领域

[0005] 各实施方式涉及超声波流量计，并且特别地涉及用在超声波流量计中的换能器组件。

背景技术

[0006] 在从地面上已经移除碳氢化合物之后，流体流(无论液相还是气相)经由管路从一个地方运输至另一地方。理想的是，精确了解流体流中流动的流体的量，并且当流体被转手时或者在“密闭转移”期间，要求特别的精度。然而，即使在不发生密闭转移的地方，也希望得到测量精度，并且在这些情况下，可以使用超声波流量计。

[0007] 超声波流量计包括两个或者更多个换能器组件，每一个均固定于流量计的本体或筒管件中的端口的内部。为了将输送的流体保持在流量计内，端部连接器固定在筒管件中的每个换能器端口的外端部上。因此，筒管件和端部连接器产生压力边界，该压力边界容纳流过流量计的流体。为了测量流过流量计的流体，一对换能器组件沿筒管件的内表面定位，从而使得每个换能器组件面对另一个。每个换能器组件包括压电元件，当交流电作用于第一换能器组件的压电元件时，该压电元件作出如下响应：发射超声波到正输送通过流量计的流体中。当该波射入在第二换能器组件的压电元件上时，该换能器组件作出如下响应：产生电信号。稍后，交流电作用于第二换能器组件的压电元件，并且该压电元件作出如下响应：发射超声波通过流量计中的流体。当该波射入在第一换能器组件的压电元件上时，该换能器组件作出如下响应：产生电信号。以此方式，换能器组件传送和接受往复地穿过流体流的信号。

[0008] 每个换能器组件连接到电缆，该电缆延伸穿过端部连接器至筒管件的外部和远程位置，例如，通常安装至筒管件外部的电子器件基座封围件。电缆将由压电元件产生的信号输送至定位在电子器件基座封围件内的采集板，在采集板处对信号进行处理并且随后用于判定通过流量计的流体的流动速率。

[0009] 当不使用时，换能器组件中的压电元件能够积累电荷。电荷对于执行流量计的维护的人员存在危害。为了降低对于维护人员的危险，每个压电元件通常联接于变压器，该变压器除了下文中讨论的功能之外还为压电元件产生的电荷提供了放电路径。

[0010] 变压器还提供在压电元件和最终接收由压电元件产生的信号的采集装置之间匹配的阻抗。因此，压电元件和变压器是成对的。因此，变压器通常定位在换能器组件内。对于最传统的设计来说，当压电元件或者变压器需要更换时，需将整个换能器组件从筒管件中的端口移除，当移除端部连接器以接近换能器组件时，通常必须不期望地中断通过筒管件的流体流。

[0011] 此外，在许多传统的换能器组件中，换能器组件内的变压器和/或变压器和压电元件之间的电连接件易于暴露在与压电元件所经受的条件相同的条件下。当变压器或者电连接件未设计成用于与压电元件相同的条件时，这种暴露是不良的。例如，通过流量计的流体可能是腐蚀性的。尽管压电元件可以适合腐蚀性条件，但是变压器不适合。在这种环境下，腐蚀性流体可能损坏变压器以及相关的电线。

[0012] 提高给予流体的超声波信号的质量的机构可提高测量精度。而且，(例如，由被测量的流体的腐蚀性导致的)流量计的部件上的磨损、撕裂以及部件的退化能够大大降低装置的寿命，因此期望增加流量计及其部件的耐用性和/或寿命的任何设备、方法或系统。最后，超声波流量计可能会安装在恶劣环境中，因此期望得到能降低维护时间，以及，如果可能，提高性能的任何机构。

发明内容

[0013] 在一个实施方式中通过用于测量流体通过管路流动的超声波流量计来解决本领域中的这些和其他需要。在实施方式中，流量计包括筒管件，该筒管件包括通孔和从筒管件的外表面延伸至通孔的换能器端口。此外，流量计包括设置在换能器端口中的换能器组件。换能器组件具有中心轴线，并且在靠近筒管件的通孔的第一端部和远离筒管件的通孔的第二端部之间延伸。换能器组件包括邻近第一端部轴向地定位的压电容器，其中，压电容器包括压电元件。此外，换能器组件包括轴向地定位在换能器组件的第一端部和第二端部之间的变压器容器。变压器容器包括变压器并且联接于压电容器。更进一步地，换能器组件包括邻近换能器组件的第二端部轴向地定位的接受器容器。接受器容器联接于变压器容器。
而且，接受器容器包括接受器壳体和共轴地设置在接受器壳体内的接受器，其中，接受器电联接于变压器。此外，接受器能够相对于接受器壳体在第一位置和第二位置之间转动。

[0014] 在另一实施方式中通过用于测量流体通过管路流动的超声波流量计来解决本领域中的这些和其他需要。在实施方式中，流量计包括筒管件，该筒管件包括通孔和从筒管件的外表面延伸至通孔的换能器端口。此外，流量计包括设置在端口中的换能器组件，其中，换能器组件具有中心轴线，并且换能器组件在靠近筒管件的通孔的第一端部和远离筒管件的通孔的第二端部之间轴向地延伸。换能器组件包括邻近第一端部轴向地设置的压电容器，其中，压电容器包括压电元件。此外，换能器组件包括轴向地定位在换能器组件的第一端部和第二端部之间的变压器容器。变压器容器包括变压器并且联接于压电容器。此外，换能器组件包括邻近换能器组件的第二端部轴向地定位的接受器容器。接受器容器联接于变压器容器。而且，换能器组件包括联接于接受器容器和变压器容器的至少一个圆筒形间隔件。间隔件轴向地定位在接受器容器和变压器容器之间。

[0015] 在另一实施方式中通过用于装配超声波流量计的方法来解决本领域中的这些和其他需求。在实施方式中，该方法包括(a)提供筒管件，该筒管件包括通孔和从筒管件的外表面延伸至通孔的换能器端口。此外，该方法包括(b)装配换能器组件，该换能器组件具有中心轴线并且在第一端部和第二端部之间轴向地延伸。换能器组件包括邻近换能器组件的第一端部轴向地设置的压电容器。压电容器包括压电元件。另外，换能器组件包括轴向地设置在换能器组件的第二端部处的接受器容器。此外，换能器组件包括轴向地设置在接受器容器和压电容器之间的变压器容器。变压器容器包括变压器，该变压器电联接于压电元件。更进一步地，该方法包括(c)将换能器组件在换能器端口内固定于筒管件。而且，该方法包括(d)在步骤(c)之后将电联接件联接于接受器容器。此外，该方法包括(e)：在步骤(d)之后使电联接件围绕中心轴线转动。

[0016] 因此，此处所描述的实施方式包括意在解决与既定的现有装置、系统和方法相关的各缺点的特征和优点的结合。对于本领域的技术人员来说，通过参照附图阅读下述详细说明，上文中描述的各特性以及其他特征将显而易见。

附图说明

[0017] 为了详细地说明本发明的示例性实施方式，现在将参照附图，其中：

[0018] 图1A是超声波流量计的实施方式的俯视剖视图；

[0019] 图1B是图1A的流量计的端部；

[0020] 图1C是图1A的流量计的俯视示意图；

[0021] 图2是根据此处所描述的原理的超声波流量计的实施方式的立体图；

[0022] 图3是设置在图2的超声波流量计的换能器端口中的一个内的气体超声波换能器组件的实施方式的局部放大剖视图；

[0023] 图4是图3的气体超声波换能器组件的局部放大剖视图；

[0024] 图5和6是图2的压电容器的放大剖视图；

[0025] 图7和8是图2的变压器容器的放大剖视图；

[0026] 图9是图2的变压器容器间隔件的立体图；

[0027] 图10是图2的接受器容器的分解视图；

[0028] 图11和12是图2的接受器容器的放大剖视图；

[0029] 图13是图2的接受器容器的立体端视图；

[0030] 图14是设置在图2的超声波流量计的换能器端口中的一个内的气体超声波换能器组件的实施方式的局部剖视图；

[0031] 图15是图14的压电容器的放大剖视图；

[0032] 图16是图14的压电容器的端视图；

[0033] 图17是根据此处所描述的原理的超声波流量计的实施方式的剖视图；

[0034] 图18是根据此处所描述的原理的超声波流量计的实施方式的剖视图。

具体实施方式

[0035] 下列讨论涉及本发明的各实施方式。尽管这些实施方式中的一个或者更多个可能会是当前优选的，但所公开的实施方式不应当被解释为或者以其他方式用作限定包括权利要求的本公开的范围。此外，本领域技术人员将会理解，下列说明具有广泛的应用，并且任何实施方式的讨论仅意味着是该实施方式的示例，无意于暗示包括权利要求的本公开的范围被限定于该实施方式。

[0036] 在下列说明和权利要求中始终使用既定的术语来表示特定的特征或部件。如本领域的技术人员将理解的，不同的人可能用不同名称指代相同的特征或部件。该文献无意于在名称方面而是在功能方面区别不同的部件或特征。视图不必是按比例绘制的。此处既定的特征和部件可能以放大的比例示出或者在某种程度上是示意性形式的，并且为了清晰和简明的目的可能未示出传统元件的一些细节。

[0037] 在下述的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”是以开放式方式被使用，因此应当解释用于表示“包括，但不限于...”。而且，术语“联接”或“联接于”意在表示间接或直接连接。因此，如果第一装置联接于第二装置，该连接可以通过直接连接，或者通过经由其他装置、部件和连接件的间接连接。此外，如此处所使用的，术语“轴向”和“轴向地”通常表示沿着中心轴线或者平行于中心轴线(例如，本体或端口的中心轴线)，而术语“径向”和“径向地”通常表示垂直于中心轴线。例如，轴向距离指的是沿着中心轴线或者平行于中心轴线测量的距离，径向距离表示垂直于中心轴线测量的距离。

[0038] 图1A和1B示出了超声波流量计10的实施方式，以说明各部件和关系。适于放置在管路的区段之间的筒管件11具有预定的尺寸并且限定测量的流体(例如，气体和/或液体)通过其流动的中央通道。所图示的一对换能器12和13和它们各自的壳体14和16沿着筒管件11的长度定位。换能器12和13是声学收发机，并且更具体地超声波收发机，从而意味着它们都产生和接收具有高于大约20千赫的频率的声能。声能可以由每个换能器中的压电元件产生和接收。为了产生声学信号，通过正弦信号电力地激励压电元件，并且其以振动作为响应。压电元件的振动产生声学信号，该声学信号行进穿过测量的流体至换能器对中的相对应的换能器。类似地，当被声能(即，声学信号和其他嗓声信号)击穿时，接收压电元件振动并产生正弦电信号，该正弦电信号由与流量计相关联的电子器件检测、数字化和分析。

[0039] 有时称为“弦(chord)”的路径17存在于图示的换能器12和13之间，与中心线20成角度θ。“弦”17的长度为换能器12的面和换能器13的面之间的距离。点18和19限定由换能器12和13产生的声学信号进入和离开流动通过筒管件11(即，至筒管件孔的入口)的流体的位置。换能器12和13的位置可以由角度θ、测量的在换能器12和13之间的第一长度L、对应于点18和19之间的轴向距离的第二长度X和对应于管内部直径的第三长度“d”限定。在大多数情况下，距离d、X和L是在流量计的制造过程中被精确地确定。
此外，例如12和13的换能器通常放置在分别距点18和19特定的距离处，而与流量计的尺寸(即，筒管件的尺寸)无关。诸如自然气体之类的流体以速度分布图23在方向22上流动。速度矢量24-29图示出通过筒管件11的气体速度朝向中心线20增加。

[0040] 起初，下游换能器12产生声学信号，该声学信号传播通过筒管件11中的流体，并且然后射入到上游换能器13并且由上游换能器13检测。短时间(几毫秒)之后，上游换能器13产生返回声学信号，该返回声学信号向回传播穿过筒管件11中的流体，并且然后射入到下游换能器12并且由下游换能器12检测。因此，换能器12和13沿弦路径17利用信号30进行“投掷和捕捉”。在操作期间，该序列可为每分钟出现数千次。

[0041] 换能器12和13之间的声学信号30的通行时间部分地取决于声学信号30是关于流体流向上游还是向下游行进。声学信号向下游行进的通行时间(即，在与流体流相同的方向上)小于向上游(即，在与流体流相反的方向上)行进的通行时间。向上游和向下游的通行时间能够用于计算沿信号路径的平均速度以及测量的流体中的声音的速度。

[0042] 超声波流量计能够具有一个或者更多个声学信号路径。图1B图示了超声波流量计10的一个端部的正视图。如图1B所示，超声波流量计10实际包括在筒管件11内的不同水平面处的四条弦路径A、B、C和D。每条弦路径A-D对应于交替地作为发射器和接收器运行的换能器对。还示出了控制电子器件包或封围件40，该封围件40控制电子器件获取并处理来自四条弦路径A-D的数据。图1B中视图所隐藏的是对应于弦路径A-D的四对换能器。

[0043] 通过参照图1C可以更容易地理解四对换能器的布置。该四对换能器端口安装在筒管件11上。每对换能器端口对应于图1B中的单条弦路径。第一对换能器端口14和15包括换能器12和13(图1A)。换能器安装成与筒管件11的中心线20成非垂直的角度θ。另一对换能器端口34和35(在视图中仅部分可见)和相关的换能器安装成使得其弦路径相对于换能器端口14和15的弦路径松散地形成“X”形状。类似地，换能器端口38和39平行于换能器端口34和35但是在不同的高度(即，管和流量计筒管件中的不同径向位置)安置。图1C中未明确地示出第四对换能器和换能器端口。将图1B和1C联系在一起，这些对换能器布置成使得对应于弦A和B的上部两对换能器形成“X”形状，对应于弦C和D的下部两对换能器也形成“X”形状。在每条弦A-D处确定流体的流动速度，以获得弦的流动速度，并且将弦的流动速度组合，以确定整个管中的平均流动速度。根据平均流动速度可确定在筒管件以及因此管路中流动的流体的量。

[0044] 现在参照图2和3，分别示出了用于测量管路中流体的流动速率的超声波流量计100的立体图和局部剖视图。超声波流量计100包括本体或筒管件105、多个气体超声波换能器组件200、从每个超声波换能器组件200延伸至联接于筒管件105的顶部的电子器件包
40的电线或电缆125、和可移除的电缆覆盖件120。

[0045] 筒管件105是用于超声波流量计100的壳体并且构造用于安置在管路的区段之间。筒管件105具有中心轴线110并且包括第一或者入口端部105a、第二或者出口端部105b、在端部105a、105b之间延伸的流体流动通道或通孔130、和从筒管件105的外表面延伸至通孔130的多个换能器端口165。在该实施方式中，端部105a、b每一个均包括凸缘，该凸缘在管路的单独的管区段之间端对端地轴向地联接筒管件105。水平基准面111穿过中心轴线110并且大体上将筒管件105分成上半体和下半体。

[0046] 如图2中最佳示出的，筒管件105还包括沿其外周大体上竖直地延伸的多个换能器凸起部135。每个凸起部135定位成使得其与两个竖直间隔的换能器端口165的径向外端部165b相交。每条电缆125在凸起部135中的一个内从换能器组件200中的一个延伸至电子器件包40。因为两个换能器端口165与每个凸起部135相交，所以两条电缆125在每个凸起部135内竖直地延伸。

[0047] 每个换能器凸起部135还包括凹入面140、侧部145、150和侧部凹槽155、160。面140和侧部145、150限定凹腔175，电缆125被容纳在凹腔175之间。侧部凹槽155、160分别沿侧部145、150的表面延伸，它们彼此面对面并且面向凹腔175。在电缆125设置在换能器凸起部135的凹腔175内的情况下，将横向侧部覆盖件120插入凹槽155、160内并且滑动地向前通过凹槽155、160，由此覆盖电缆125并且保护它们使其不受筒管件105的外部环境影响。在2007年6月15日提交的发明名称为“Cable Cover for an Ultrasonic Flow Meter(用于超声波流量计的电缆覆盖件)”的美国专利申请序列号11/763,783中公开了适合的覆盖件的示例，为此，其被整体结合在此，作为参考。

[0048] 在一些实施方式中，筒管件105是铸件，其中加工有换能器端口165。凹腔175也由机械加工工艺至理想的尺寸而产生。面140的宽度大于换能器端口165的直径。凹腔175的深度足以允许侧部凹槽155、160加工在换能器凸起部135的侧部145、150和凹腔175本身内，并且足以容纳电缆125。在某些实施方式中，侧部凹槽155、160是具有方形角部的三面凹槽。在另一实施方式中，侧部凹槽155、160可以是仅具有两个侧部的半燕尾凹槽，其中，第一侧部平行于换能器凸起部135的面140并且第二侧部定向成与第一侧部的夹角小于90度。此外，在侧部凹槽155、160是半燕尾凹槽的实施方式中，侧部145、150相对于面
140的角度可以小于或大于90度。

[0049] 如图3最佳示出的，一个换能器组件200设置在每个换能器端口165内。每个换能器端口165具有中心轴线166并且每个换能器端口165从在通孔130处的径向内部(相对于轴线110)或第一端部165a至筒管件105的外表面处的径向外部(相对于轴线110)或第二端部165b延伸穿过筒管件105。在该实施方式中，每个换能器端口165是大体上水平的。换言之，每个换能器端口165的中心轴线166位于大体上平行于基准平面111的平面中。尽管每个换能器端口165的中心轴线166的突出部可以不必与筒管件105的中心轴线110相交，但为了简化的目的，可相对于轴线110描述各个特征和部件的径向位置，通常理解为：“径向内部”(相对于轴线110)指的是大致靠近轴线110和孔130的位置，并且“径向外部”(相对于轴线110)指的是大致远离轴线110和孔130的位置。

[0050] 每个换能器端口165的内表面包括在端部165a、b之间的环状肩部167和轴向地(相对于轴线166)定位在肩部167和第一端部165a之间的内螺纹169。如下文将更详细地描述的，肩部167帮助将换能器组件200定位在端口165内，螺纹169接合换能器组件200上的配合螺纹，由此以螺纹连接的方式将换能器组件200联接于端口165和筒管件105。

[0051] 再次参照图2和3，在使用中，流体流动通过管路和通孔130。换能器组件200发出往复地穿过通孔130中的流体流的声学信号。具体地，换能器组件200定位成使得从一个换能器组件200行进至另一个的声学信号与流动通过流量计100的流体在相对于中心线110成锐角处相交。电子器件包40联接于筒管件105的顶部，提供动力给换能器组件200，并且经由在它们之间延伸的电缆125接收来自换能器组件200的信号。当收到来自换能器组件200的信号时，电子器件包对信号进行处理，以判定通过流量计100的通孔130的产品的流体流动速率。

[0052] 现在参照图3，气体超声波换能器组件200共轴地设置在端口165内并且从通孔130延伸至凸起部135的凹腔175。由此，换能器组件200具有中心或者纵向轴线205，当换能器组件200在端口165内联接于筒管件105时，该中心或纵向轴线205与端口165的中心轴线166大体上一致。从筒管件105的通孔130径向向外移动，换能器组件200包括压电容器210、换能器保持器230、变压器容器250、多个变压器容器间隔件270、接受器容器
300和电联接件290。压电容器210、换能器保持器230、变压器容器250、变压器容器间隔件
270、接受器容器300端对端地轴向联接并且相对于轴线166、205共轴地定向。由此，压电容器210、换能器保持器230、变压器容器250、变压器容器间隔件270和接受器容器300的每一个具有与轴线205、166大体上一致的中心轴线。为了简洁的目的，轴线166、205在此处用于限定换能器组件200的各特征和部件的轴向位置，应当理解，每个单独的部件在装配到换能器组件200内时具有与轴线205大体上一致的中心轴线，并且当安装在端口165中时具有与轴线166大体上一致的中心轴线。

[0053] 现在参照图3-6，压电容器210具有靠近孔130的径向内部(相对于轴线110)或者第一端部210a，远离孔130的径向外部(相对于轴线110)或者第二端部210b，并且包括本体或者壳体211、压电元件212、配合层214和电连接器216。在图3-5中，压电容器210示出为具有配合层214(例如，在配合层214安装之后)，在图6中，示出了无配合层214的压电容器210(例如，在包括配合层214之前)。

[0054] 壳体211在端部210a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸，并且因此，还可以描述为具有分别地与端部210a、b大体上一致的第一和第二端部211a、b。压电容器210和壳体211的第一端部210a、211a分别地轴向(相对于轴线166、205)延伸至孔130并且暴露于在通孔130内流动的流体。此外，壳体211的第一端部211a包括扩孔213，扩孔213从第一端部211a轴向地(相对于轴线205)延伸。压电元件212靠近第一端部211a和孔130共轴地设置在扩孔213中。压电元件212是压电材料，该压电材料响应于施加的机械应力产生电势，并且响应于施加的电场产生机械应力和/或应变。更具体地，压电元件212响应于声学信号产生电势和相关的电流，并且响应于施加的电势和相关的电流产生声学信号。通常，压电元件212可包括任何适合的压电材料，例如，压电晶体或陶瓷。然而，在该实施方式中，压电元件212是压电晶体。

[0055] 配合层214填充扩孔213的剩余部分并且完全环绕或者包裹压电元件212。配合层(例如，配合层214)可包括任何适合的材料，例如，塑料、金属、玻璃、陶瓷、环氧树脂、粉末填充环氧树脂、橡胶或者粉末填充橡胶。在该实施方式中，配合层214包括环氧树脂，该环氧树脂以流体的形式注入到扩孔213内并且围绕或者覆盖压电元件212并允许固化和硬化。与配合层(例如，配合层214)的材料无关，配合层提供压电元件(例如，压电元件212)和流动通过流量计的流体(例如，在流量计100的孔130中流动的流体)之间的声学联接。根据此处公开的既定实施方式，声学配合层具有压电元件的声阻抗和流量计内的流体的声阻抗之间的声阻抗。在配合层的声阻抗处于压电元件的声阻抗和流量计内的流体的声阻抗之间的情况下，提高了声学信号的质量(例如，较大的幅值和较快的上升时间)。

[0056] 仍参照图3-6，配合层214和压电元件212在扩孔123内联接于壳体211。通常，配合层214可通过任何适合的方式联接于壳体211，包括但不限于，粘合、干涉或者弹簧配合、配合螺纹接合、声耦合油、润滑油或粘结剂。在该实施方式中，配合层214通过环氧树脂粘结结合直接连接于壳体211的扩孔213的内圆柱形表面。

[0057] 如图5和6中最佳示出的，电连接器216设置在压电容器210的第二端部210b处并且联接于壳体211的第二端部211b。具体地，壳体211的第二端部211b包括扩孔215，该扩孔215从第二端部211b轴向地(相对于轴线205)延伸。电连接器216是安装至设置在扩孔215中的电路板217并且从该电路板217轴向地(相对于轴线215)延伸的表面。在该实施方式中，电连接器216是凹入式共轴接受器或插孔。通常，“共轴”连接器(例如，凸出式共轴连接器、凹入式共轴连接器、共轴插孔、共轴接受器等)是构造和设计用于共轴或同轴使用的连接器、电缆和联接件。共轴电缆和联接件包括内部电导体，该内部电导体由通常具有高介电常数的柔性材料的管状绝缘层环绕，所有管状绝缘层由导电层环绕(通常为柔性精编的线材，或者薄的金属箔)，并且最终在外部由薄的绝缘层覆盖。因此，共轴电缆和联接件包括径向内部导体和径向外部导体，该径向外部导体与内部导体同心并且通过管状绝缘层与内部导体径向地隔开。

[0058] 两条导线或电线(未示出)将压电元件212电联接于电路板217和电连接器216。压电容器210中的电路板217优选地包括两条压电导线之间的电阻器，以便当压电容器210与变压器容器250脱离联接时，允许压电元件212中的电荷安全地排放。在该实施方式中，电路板217包括在两条压电导线之间的一个兆欧电阻器(未示出)，以便当压电容器210与变压器容器250脱离联接时，允许压电元件212中的电荷安全地排放。

[0059] 电路板217和电连接器216通过填充材料218相对于壳体211刚性地保持在适当的位置，该填充材料218填充扩孔215的剩余部分并且围绕电连接器216的圆周设置。在图5中，压电容器210被示出带有填充材料218(例如，将填充材料218装设在扩孔213中之后)，在图6中，压电容器210被示出不带有填充材料218(例如，填充材料218包含在扩孔213中之前)。通常，填充材料(例如，填充材料218)可包括任何适合的材料，例如，塑料或环氧树脂。填充材料218优选地形成与电路板217、电连接器216、扩孔215中的任何电阻器和电线导线以及壳体211的粘结结合，以将这些部件中的每一个保持在适当的位置。在该实施方式中，填充材料218是类似于配合层214的刚性环氧树脂。

[0060] 仍然参照图3-6，壳体211的径向外表面(相对于轴线205)包括在第二端部211b处的外螺纹221、端部211a、b之间的环状凸缘222和邻近凸缘222轴向地(相对于轴线205)设置在螺纹221和凸缘222之间的环状凹入部或凹槽223。如图3和4中最佳示出的，环状凹槽223和设置在其中的环状密封构件225限定径向地(相对于轴线205)定位在壳体211和换能器保持器230之间的密封组件227。密封组件227形成壳体211和换能器保持器230之间的环状密封，并且限制和/或防止流体在换能器保持器230和壳体211之间的轴向地(相对于轴线205)流动。例如，密封组件227限制和/或防止在孔130中的流体在壳体211和换能器保持器230之间的流动。在该实施方式中，环状密封构件225是弹性O形环密封件，其在装配之后径向地压缩在壳体211和换能器保持器230之间。

[0061] 现在参照图3和4，换能器保持器230具有靠近孔130的径向内部(相对于轴线110)或第一端部230a和远离孔130的径向外部(相对于轴线110)或第二端部230b。每个端部230a、b分别包括分别具有内螺纹232、234的扩孔231、233。扩孔231、233分别从端部
230a、230b轴向地(相对于轴线205)延伸。压电容器210的第二端部210b经由配合螺纹
221、232以螺纹连接的方式被扩孔231接收，并且如在下文中将详细地描述的，变压器容器
250以螺纹连接的方式由扩孔233接收。配合螺纹221、232的接合优选地足以阻止可能随着时间流逝会不良地渗入密封组件227的截留的加压流体所导致的有势力。当从端口165移除换能器保持器230和压电容器210时或者当降低孔130内的压力时，这种螺纹221、232的强力接合非常重要。当压电容器210与换能器保持器230松开螺纹接合时，可围绕密封组件227放出截留在换能器保持器230和压电容器210之间的任何气体。

[0062] 电联接件235共轴地设置在通孔236中，该通孔236穿过换能器保持器230在扩孔231、233之间轴向地(相对于轴线205)延伸。联接件235包括分别连接于压电容器210和变压器容器250的端部235a、b。联接件235电联接压电容器210和变压器容器250，并且允许与在孔130中流动的流体有关的数据从压电容器210至变压器容器250的通信。在该实施方式中，电联接件235是共轴的或“同轴”联接件，该联接件在每个端部235a、b处包括同轴连接器。如下文中将更详细地描述的，在该实施方式中，端部235a、b处的同轴连接器每一个是凸出式同轴连接器，其与变压器容器250和压电容器210中的相对应的凹入式同轴连接器配合和接合。

[0063] 仍然参照图3和4，环状密封件242形成在电联接件235和换能器保持器230之间，由此限制和/或防止流体在联接件235和换能器保持器230之间的轴向地(相对于轴线205)流动。形成在电联接件235和换能器保持器230之间的环状密封件242优选地足以承受孔130中的预期流体压力，通常在大约1psi(磅/平方英尺)和10,000psi(磅/平方英尺)之间。从而，如果随着时间的流逝在孔130内的加压流体渗入或者绕过密封组件227，则环状密封件242提供另一屏障，以限制和/或防止孔130中的流体到达变压器容器
250、间隔件270、接受器容器300和流量计100之外的环境。在该实施方式中，密封件242是在联接件235和换能器保持器230之间的玻璃密封件。

[0064] 换能器保持器230的径向外部(相对于轴线205)表面包括靠近第二端部230b的环状肩部237、定位在肩部237和第一端部230a之间的外螺纹238、和轴向地(相对于轴线205)定位在外螺纹238和第一端部230a之间的多个环状凹入部或凹槽239。环状密封构件
241设置在每个凹槽239中。凹槽239和设置在其中的密封件241共同地限定径向地(相对于轴线205)定位在换能器保持器230和筒管件105之间的密封组件240。密封组件240限制和/或防止流体在换能器保持器230和筒管件105之间的轴向地(相对于轴线205)流动。从而，密封组件限制和/或防止孔130中的流体在换能器组件230和筒管件105之间的流动。在该实施方式中，每个环状密封构件241是弹性O形密封件，当装配时其径向地压缩在筒管件105和换能器保持器230之间。

[0065] 如先前所描述的，密封组件227限制和/或防止流体(例如，在孔130中流动的流体)在换能器保持器230和壳体211之间的流动，环状密封件242限制和/或防止流体在联接件235和换能器保持器230之间的轴向地(相对于轴线205)流动，并且密封组件240限制和/或防止流体在换能器保持器230和筒管件105之间的流动。因此，密封组件227、密封组件240和密封件242一起工作，以限制和/或防止孔130中的潜在危险性的、污染性或者腐蚀性的流体经由端口165从孔130中漏出。在孔130中的流体包含毒性和/或有害物质(例如，流体是包含氢化硫的碳氢化合物)的情况下，限制和/或防止流体通过端口165从孔130中流出是特别重要的。密封组件227、密封组件240和密封件242还用于保持筒管件105外部的环境条件和孔130中的加压流体之间的压力差。因此，尽管压电容器210暴露于孔130中的流体和相关压力，但变压器容器250、间隔件270和接受器容器300与孔
130内的流体和压力隔离。具体地，变压器容器250、间隔件270和接受器容器300仅经受筒管件105外部的环境压力。

[0066] 换能器保持器230经由配合螺纹169、238以螺纹连接的方式联接于筒管件105，并且换能器保持器230的环状肩部237与端口165的环状肩部167接合。在装配期间，换能器保持器230拧入并且轴向地(相对于轴线166)前进进入端口165内直至肩部167、237接合，由此防止换能器保持器230(和换能器组件200)继续轴向前进进入端口165内。因此，端口165中的肩部167限定换能器保持器230(和换能器组件200)在端口165内的轴向位置。

[0067] 现在参照图3、4、7和8，变压器容器250具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部250a、径向外部(相对于轴线110)或第二端部250b，并且包括本体或壳体251、变压器252和电连接器253。壳体251在端部250a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸，并且因此还被描述为具有分别与第一端部250a、第二端部250b一致的第一和第二端部251a、b。此外，壳体251包括在端部251a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸的通孔254。

[0068] 如图7和8中最佳示出的，电连接器253设置在变压器容器250的第一端部250a处并且联接于壳体251的第一端部251a。具体地，电连接器253是安装至设置在通孔254中的电路板255并且从该电路板255轴向地(相对于轴线205)延伸的表面。在该实施方式中，电连接器253是凹入式同轴接受器或插孔。第一对导线或电线(未示出)将变压器252电联接于电路板255和电连接器253，第二对导线或电线(未示出)电联接变压器252和接受器容器300。通常，变压器252使压电元件212的阻抗与电子器件配合。

[0069] 电路板255和电连接器253通过填充材料256相对于壳体251刚性地保持在通孔254内的适当位置，填充材料256填充通孔254的剩余部分。在图7中，变压器容器250被示出带有填充材料256(例如，将填充材料256装在通孔254内之后)，在图8中，变压器容器250被示出不带有填充材料256(例如，在填充材料256包含在通孔254内之前)。通常，填充材料(例如，填充材料256)可包括任何适合的材料，例如塑料或环氧树脂。填充材料
256优选地在电路板255、电连接器253、电线导线和壳体251之间形成粘结结合，以致足以将这些部件刚性地保持在适当位置。在该实施方式中，填充物256是类似于配合层214的刚性环氧树脂。

[0070] 仍参照图3、4、7和8，壳体251的径向外部(相对于轴线205)表面包括在第二端部251b处的凹口或凹入部257、端部251a、b之间的外螺纹258和靠近第一端部251a的多个平面平坦部259。特别地，外螺纹258轴向地(相对于轴线205)设置在第二端部251b和平坦部259之间，并且平坦部259轴向地(相对于轴线205)设置在外螺纹258和第一端部251a之间。在该实施方式中，间隔180°角的两个平坦部259设置在壳体251上。通常，平坦部259提供相对的平坦表面，用于变压器容器250利用扳手的接合和抓握，其可用于使变压器容器250相对于其他部件转动。壳体251的径向内表面(相对于轴线205)包括在第二端部251b处的内螺纹261。

[0071] 如图3和4中最佳示出的和先前描述的，电联接件235设置在通孔236中并且在压电容器210和变压器容器250之间延伸。同轴联接件的端部235a、b分别地与电连接器216、253接合和配合，由此电联接压电容器210和变压器容器250。具体地，变压器容器250经由配合螺纹234、258以螺纹连接的方式前进至换能器保持器230的扩孔233内，直至凸出式同轴连接器235b被充分地接收并安置在配合的电连接器253中。同样地，压电容器
210的第二端部210b经由配合螺纹221、232以螺纹连接的方式前进至换能器保持器230的扩孔231内，直至凸出式同轴连接器235a被充分地接收和安置在配合电连接器216中。因此，压电容器210和变压器容器250由电联接件235轴向地(相对于轴线205)间隔开。

[0072] 现在参照图3、4和9，每个大体圆筒形间隔件270具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部270a、径向外部(相对于轴线110)或第二端部270b，并且包括在端部270a、b之间延伸的通孔271。第一端部270a包括外螺纹272，并且第二端部270b包括内螺纹273。此外，每个间隔件270的径向外表面(相对于轴线205)包括凹入部或者凹口274、多个平面平坦部275和环状圈或凸缘276。凹口274和平坦部275定位在第二端部270b处，而环状凸缘276靠近第一端部270a定位。凹口274和平坦部275每一个从第二端部270b轴向地(相对于轴线205)延伸。在该实施方式中，间隔180°角的两个平坦部275设置在每个间隔件270上。通常，平坦部275提供相对的平坦表面，用于间隔件270利用扳手的接合和抓握，其可用于使间隔件270相对于其他部件转动。如图9中最佳示出的，凸缘276具有径向(相对于轴线205)测量的高度H276，该径向(相对于轴线205)测量的高度H276大于其轴向(相对于轴线205)测量的宽度W276，并且因此，凸缘276还可以描述为“薄的”环或凸缘。
如将在下文中更详细地描述的，每个间隔件270的凸缘276构造成“薄的”，从而使得可以被变形和弯曲成配合凹口(例如，先前描述的凹口274或凹口257)。尽管在图9中仅具体地示出了一个间隔件270，但每个间隔件270被类似地构造。然而，可以适当地改变每个间隔件270的轴向长度。

[0073] 特别地参照图3和4，每个间隔件270以螺纹连接的方式联接于换能器组件200中的相邻的部件。为了以下描述的目的，图3和4中示出的最右边的间隔件270将被称为“第一间隔件270”，并且图3和4中示出的最左边的间隔件270将被称为“第二间隔件270”。在该实施方式中，由变压器容器250在第二端部250b处的通孔254以螺纹连接的方式接收第一间隔件270的第一端部270a，并且第一间隔件270的在第二端部270b处的通孔271以螺纹连接的方式接收第二间隔件270的第一端部270a。具体地，第一间隔件270经由配合螺纹261、272以螺纹连接的方式前进到通孔254内，直至第一间隔件270的凸缘276接合或者抵接变压器容器250的第二端部250b，第二间隔件270经由配合螺纹272、273以螺纹连接的方式前进到第二间隔件270的在第二端部270b处的通孔271内，直至第二间隔件270的凸缘276接合或抵接第一间隔件270的第二端部270b。当第一间隔件270的凸缘276和变压器容器250的第二端部250b接合时，凸缘276变形并且弯曲成与变压器容器250的配合凹口257接合，由此限制和/或防止间隔件270相对于变压器容器250的转动。同样地，当第二间隔件270的凸缘276与第一间隔件270的第二端部270b接合时，凸缘276变形并且弯曲成与第一间隔件270的配合凹口274接合，由此限制和/或防止第二间隔件270相对于第一间隔件270的转动。为了使得凸缘276能够变形和弯曲，每个变压器间隔件270优选地包括例如铝或黄铜的可锻金属。此外，每个间隔件270可以是镀镍的或经镍阳极化处理以增强抗腐蚀性。如下文中将更详细地描述的，尽管在图3的换能器组件200中示出了两个变压器间隔件270，但通常在每个气体超声波换能器组件200中可采用任何数量的间隔件270。

[0074] 现在参照图3和10-13，接受器容器300包括壳体310、定位器320、保持器330和接受器340。壳体310、定位器320、保持器330和接受器340同心地并且共轴地布置，每个大体上居中在共同的中心轴线(例如，轴线205)周围。特别地，定位器320径向地设置在壳体310中，保持器330径向地设置在定位器320中，并且接受器340径向地设置在保持器330中。

[0075] 壳体310具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部310a，径向外部(相对于轴线110)或第二端部310b，并且包括在端部310a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸的通孔311。由通孔311限定的壳体310的径向内表面(相对于轴线205)包括轴向地(相对于轴线205)设置在端部310a、b之间的环状肩部313。此外，壳体310的内表面包括间隔180°角的平面平坦部314，和间隔180°角的弯曲的或波状形的凹腔或凹入部315。每个平坦部314与每个凹腔315间隔90°角，从而使得每个平坦部314周向地设置在两个凹腔315之间。平坦部314和凹腔315每一个从肩部313朝向第一端部310a轴向地(相对于轴线205)延伸。如图12和13中最佳示出的，电线端子345在一个平坦部314和第一端部310a之间电联接于壳体310的通孔311内的内表面。在该实施方式中，电线端子345由驱动螺杆346联接于壳体310。

[0076] 仍然参照图3和10-13，壳体310的径向外表面(相对于轴线205)包括在第一端部310a处的外螺纹316和在第二端部310b处的多个平面平坦部。在该实施方式中，设置均匀地角度间隔的六个平坦部317，由此限定六边形构型。通常，平坦部317提供多组相对的平坦表面，用于壳体310利用扳手的接合和抓握，其可用于使壳体310相对于其他部件转动。壳体310的径向外表面还包括在螺纹316和平坦部317之间轴向地(相对于轴线205)设置的薄的环状圈或凸缘318。

[0077] 如图3中最佳示出的，壳体310的第一端部310a被以螺纹连接的方式接收在间隔件270的第二端部270b处的通孔271中。具体地，壳体310经由配合螺纹273、316以螺纹连接的方式前进到通孔271内，直至壳体310的凸缘318接合或抵接间隔件270的第二端部270b。当壳体310的凸缘318和间隔件270的第二端部270b接合时，凸缘318变形并且弯曲成与间隔件270的配合凹口274接合，由此限制和/或防止壳体310相对于间隔件270的转动。为了使得凸缘318能够变形和弯曲，壳体310优选地包括例如铝或黄铜的可锻金属。此外，壳体310可以是镀镍的或经镍阳极化处理以增强抗腐蚀性。

[0078] 再次参照图3和10-13，固定器320具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部320a、径向外部(相对于轴线110)或第二端部320b，并且包括在端部320a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸的通孔321。由通孔321限定的固定器320的径向内表面(相对于轴线205)包括环状肩部322，该环状肩部322轴向地(相对于轴线205)设置在端部320a、b之间，但是靠近第一端部320a。

[0079] 固定器320的径向外表面(相对于轴线205)包括多个平面平坦部323和多个径向向外(相对于轴线205)延伸的突起或突出部324。在该实施方式中，设置间隔180°角的两个平坦部323。每个平坦部323从第一端部320a完全延伸至第二端部320b，并且定尺寸和构造成与壳体310的一个平坦部314滑动地接合和配合。此外，在该实施方式中，间隔180°角的两个突出部324设置在第一端部320a处。每个突出部324定尺寸和构造成与壳体310的一个凹腔315滑动地接合和配合。如图11和12中最佳示出的，固定器320共轴地设置在壳体310内。固定器320的突出部324设置在壳体310的配合凹腔315中，并且固定器320的平坦部323接合壳体310的配合平面314，由此形成键接合，该键接合限制和/或防止固定器320相对于壳体310的转动。此外，突出部324接合或抵接壳体310的肩部
313，由此帮助固定器320相对于壳体310的轴向地(相对于轴线205)定位。

[0080] 特别地参照图10-12，固定器320还包括贯通槽缝325，其从固定器320的外表面至内表面径向地(相对于轴线205)延伸穿过固定器320。槽缝325与轴线205轴向地对齐并且具有径向内部(相对于轴线205)或第一端部325a和径向外部(相对于轴线205)或第二端部325b。如图10和11中最佳示出的，槽缝325具有在端部325a、b之间轴向地(相对于轴线205)测量的长度L325，在槽缝325的横向侧部之间周向地测量的宽度W325，和在固定器320的径向外表面和内表面之间径向地(相对于轴线205)测量的深度D325。槽缝325的长度L325大于其宽度W325，并且因此槽缝325可被称为“细长形的”。

[0081] 槽缝325定尺和构造用于接收具有半径R326的球状件326。如图10和11中最佳示出的，槽缝325的长度L325大于半径R326的四倍(即，大于球状件326的直径的两倍)，槽缝325的宽度W325稍微大于半径R326的两倍(即，稍微大于球状件326的直径)，槽缝325的深度D325小于半径R326的两倍(即，小于球状件326的直径)。因此，球状件326可以在端部325a、b之间在槽缝325内自由地轴向移动，但是限制其相对于槽缝325周向地或横向地移动，并且球状件326从槽缝325径向地(相对于轴线205)延伸。

[0082] 再次参照明图3和10-13，保持器330具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部330a、径向外部(相对于轴线110)或第二端部330b，并且包括在端部330a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸的通孔331。通孔331是大体上圆筒形的并且包括在端部330a、b之间轴向地(相对于轴线205)延伸的内螺纹332。此外，保持器330的径向外表面(相对于轴线205)包括在第一端部330a处的环状凸缘333、在第二端部330b处的环状凹槽或凹入部334和轴向地(相对于轴线205)定位在端部330a、b之间的螺旋形凹槽或凹入部335。

[0083] 如图11和12中最佳示出的，在该实施方式中，环状凹入部334具有矩形的横截面并且包括大体平行于轴线205定向的圆筒形基座334a和大体上垂直于轴线205的一对轴向(相对于轴线205)间隔的横向环状侧壁334b。每个侧壁从基座334a径向向外(相对于轴线205)延伸至保持器330的外表面。环状凹入部334定尺寸和构造用于与止挡或者保持构件336配合，该构件336围绕保持器330设置在凹入部334内。如图10中所示，止挡构件336具有端部336a、b并且大体上成形为端部敞开的环。端部336a、b间隔角度(相对于轴线205)大于180°。如图10和11中最佳示出的，止挡构件336具有内直径D336，该内直径D336基本上等于或者稍微大于凹入部334的圆筒形基座334a的直径D334a。然而，由于端部336a、b角度间隔(相对于轴线205)大于180°，所以端部336a、b之间的最短分开距离L336小于内直径D336并且小于外直径D334a。因此，在止挡构件336安装至保持器330的凹入部334内时，当保持器330在端部336a、b之间通过时端部336a、b被推动或者推压分开，然后当它们移动进入保持器330和凹入部334的下半部时卡合或者回弹至它们的初始定向和分开距离L336。此外，在该实施方式中，间隔件环或垫圈337围绕保持器330设置并且轴向地(相对于轴线205)定位在止挡构件336和壳体310和固定器320的分别的第二端部310b、320b之间。在止挡构件336充分地安置于凹入部334中的情况下，端部336a、b限制和/或防止止挡构件336相对于保持器330的径向地(相对于轴线205)移动。

[0084] 如图10中最佳示出的，螺旋形凹槽335具有第一端部335a和与第一端部335a轴向地(相对于轴线205)间隔的第二端部335b。此外，螺旋形凹槽335围绕保持器330整体地周向延伸。特别地，沿螺旋形凹槽335从端部335a移动至端部335b，螺旋形凹槽335延伸穿过的角距大于或等于360°。此外，如图11和12中最佳示出的，螺旋形凹槽335具有弓形或者曲线形横截面，其具有曲率半径R335和深度D335。螺旋形凹槽335的曲率半径R335基本上等于或者稍微大于球状件326的半径R326，并且螺旋形凹槽335的深度D335小于球状件326的半径R326(即，小于球状件326的直径的一半)。因此，凹槽335定尺寸和构造用于容纳球状件326。槽缝325横过螺旋形凹槽335轴向地(相对于轴线205)延伸。槽缝325的长度L325足够长，以至于槽缝325轴向地(相对于轴线205)延伸越过螺旋形凹槽335的两个端部335a、b。此外，球状件326设置在槽缝325和凹槽335中。由于球状件326、槽缝325和螺旋形凹槽335的定尺寸，通过壳体310的内表面限制球状件326径向地(相对于轴线205)移动与槽缝325和螺旋形凹槽335脱开。

[0085] 再次参照图3和10-13，保持器330同轴地设置在固定器320内。具体地，保持器330的径向外表面(相对于轴线205)滑动地接合定位器320的由通孔321限定的径向内表面。换言之，保持器330和定位器320不是以螺纹连接的方式联接在一起。由止挡构件336和固定器320的肩部322限制保持器330相对于固定器320的轴向地(相对于轴线205)移动。特别地，保持器330的环状凸缘333与固定器320的肩部322接合，并且止挡构件336与凹入部334的横向侧壁334b和垫圈337接合。然而，保持器330可以围绕轴线205相对于固定器320自由转动。保持器330围绕轴线205转动期间，止挡构件336与垫圈337滑动地接合并且球状件326在槽缝325和凹槽335内自由滚动。如先前所描述的，限制和/或防止球状件326与槽缝325和螺旋形凹槽335脱开。此外，由螺旋形凹槽335的端部335a或端部335b与球状件326的接合限制保持器330相对于固定器320的转动。换言之，当保持器330围绕轴线205沿第一方向上转动时，球状件326在凹槽335内移动直至其与凹槽
335的一个端部335a、b接合，由此限制和/或防止保持器330相对于固定器320沿该第一方向继续转动。同样地，在保持器330围绕轴线205沿与第一方向相反的第二方向转动时，球状件326在凹槽335内移动，直至其与凹槽335的另一个端部335a、b接合，由此限制和/或防止保持器330相对于固定器320沿该第二方向上继续转动。由于端部335a、b角度间隔大于360°，保持器330在与端部335a、b中的一个接合之前可以从335a、b中另一个开始围绕轴线205自由转动至少360°。因此，螺旋形凹槽335构造用于允许保持器330相对于固定器320转动满360°，但是防止其转动超过360°太多。

[0086] 接受器340同轴地设置在保持330内并且具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部340a和径向外部(相对于轴线110)或第二端部340b。接受器340的径向外表面(相对于轴线205)包括在端部340a、b之间延伸的外螺纹341。具有内螺纹343的锁定螺母342靠近第二端部340b处围绕保持器330设置。具体地，锁定螺母342经由配合螺纹341、
343以螺纹连接的方式联接于保持器330。更进一步地，第二端部340b包括连接于联接件
290的连接器344。连接器344电联接于电线(未示出)，该电线从第一端部340a穿过每个间隔件270的通孔271轴向地(相对于轴线205)延伸至变压器252，由此电联接带电联接件290的变压器252和电线125并且允许它们之间进行数据通信。在该实施方式中，连接器344是接收电联接件290的凹入式同轴连接器。

[0087] 如图11-13中最佳示出的，接受器340同轴地设置在保持器330内。特别地，接受器340经由配合螺纹332、341由通孔331以螺纹连接的方式接收，并且轴向地(相对于轴线205)前进到通孔331内或者离开通孔331。锁定螺母342被拧入到接受器340并且与保持器330的第二端部330b接合，由此限制和/或防止在保持器330和接受器340之间的相对轴向(相对于轴线205)运动。

[0088] 现在参照图10-12，可通过如下方式装配接受器容器300：将接受器340的第一端部340a在保持器330的第二端部330b处轴向地(相对于轴线205)插入通孔331内，并且经由配合螺纹332、341将接受器340拧入到通孔331内，直至端部330a、340a彼此轴向地(相对于轴线205)对齐或靠近。然后，将锁定螺母342从第二端部340b拧入到接受器340上，直至其与第二端部330b接合，由此限制/防止保持器330和接受器340之间的相对轴向运动和旋转运动(相对于轴线205)。接下来，将保持器330的第二端部330b(现在包括接受器340)在固定器320的第一端部320a处插入通孔321内并且使其轴向地(相对于轴线205)前进到固定器320内，直至保持器330的环状凸缘333与固定器320的肩部322接合。固定器320中的槽缝325和保持器330的螺旋形凹槽335定尺寸和定位成使得当凸缘333抵接肩部322时它们交叠。接下来，球状件326以其径向下部(相对于轴线205)与螺旋形凹槽335接合的方式设置在槽缝325中。在球状件326充分地定位在槽缝325和螺旋形凹槽335中的情况下，固定器320的突出部324和平坦部323分别与壳体310的凹腔315和平坦部314周向地对齐；并且固定器320的第二端部320b在第一端部310a处插入壳体
310的通孔311并且轴向地前进到通孔311内，直至环状突出部324与肩部313接合。如先前所描述的，在突出部324与凹腔315、平坦部323和平坦部314接合的情况下，限制和/或防止固定器320和壳体310相对于彼此转动(相对于轴线205)。此外，如先前所描述的，在壳体310围绕固定器320和保持器330设置的情况下，通过壳体310的径向内表面(相对于轴线205)限制和/或防止球状件326与槽缝325和螺旋形凹槽335脱开。接下来，接受器
340和保持器330的第二端部340b、330b分别地插入垫圈337内，并且，垫圈337在接受器
340和保持器330上轴向地(相对于轴线205)前进，直至其分别地接合固定器320和壳体
310的第二端部320b、310b。在垫圈337适当定位的情况下，止挡构件336围绕保持器330设置在凹入部334内，由此限制和/或防止保持器330、固定器320和壳体310之间的相对轴向地(相对于轴线205)移动。然而，如先前所描述的，如通过球状件326和螺旋形凹槽
335的接合所允许的，保持器330以及因此的接受器340被允许相对于固定器320转动。

[0089] 现在参照图3，电联接件290包括连接于接受器340的第一端部290a和连接于电缆125的第二端部290b。在该实施方式中，联接件290是90°推-拉插头，其中端部290a、b大体上隔开90°定向。此外，在该实施方式中，第一端部290a是凸出式同轴连接器，该连接器与凹入式同轴连接器344配合。因此，联接件290将电缆125与接受器340和换能器组件200电联接，由此使得它们之间能够进行数据通信。电缆125从电联接件290的第二端部290b延伸至电子器件包40，该电子器件包40接收来自所有气体超声波换能器组件的数据并且计算在筒管件105的孔130内的流体流动速率。

[0090] 如图3中最佳示出的，90°推-拉插头联接件290优选地定位和定向成使得第一端部290a靠近接受器344轴向地(相对于轴线166)延伸到孔165内，并且第二端部290b在凸起部135的凹腔175内径向(相对于轴线166)向上延伸。具体地，第一端部290a优选地靠近接受器344轴向(相对于轴线166)延伸到孔165内，以允许第一端部290a被插入配合同轴接受器344内。此外，第二端部290b优选地在凸起部135的凹腔175内径向(相对于轴线166)向上延伸，从而使得(a)通过覆盖件120屏蔽和保护电缆125和联接件290，以及(b)电缆125朝向设置在筒管件105的顶部上的电子器件包40向上延伸。如先前所描述的，保持器330和接受器340可以相对于固定器320旋转满360°，由此使得推-拉插头联接件290旋转达到满360°，确保凹腔175内第二端部290b的对齐。然而，由螺旋形凹槽端部335a、b和球状件326的接合限制接受器340和固定器320的旋转，并且因此限制和/或防止推-拉插头联接件290的过渡旋转和电缆125的不良过渡扭转。

[0091] 现在参照图3、4和10-12，可以改变换能器组件200的各个部件的装配顺序。然而，优选地在插入端口165之前装配换能器组件200，并且此外，优选地在将变压器容器250联接于换能器保持器230之前装配包括变压器容器250、间隔件270和接受器容器300的第一子组件。而且，可以在将第一子组件(包括变压器容器250、间隔件270和接受器容器300)联接于换能器保持器230之前或之后将压电容器210联接于换能器保持器230。然而，在将压电容器210和子组件(包括变压器容器250、间隔件270和接受器容器300)以螺纹连接的方式联接于换能器保持器230之前，将密封的电联接件235(相对于轴线205)设置在换能器保持器230的通孔236中。

[0092] 现在将参照图3、4和10-12描述用于装配气体换能器组件200的示例性方法。通过以任何特定的顺序连接变压器容器250、间隔件270和接受器容器300来装配包括变压器容器250、间隔件270和接受器容器300的第一子组件。在下面的示例性装配方法中，将以图3中所示的从右至左移动的顺序来装配这些部件。具有连接于变压器容器250的电路板255的端部的该对变压器次级电线(未示出)轴向地(相对于轴线205)馈入并且完全穿过第一间隔件270的通孔271。通过将第一间隔件270的第一端部270a轴向地(相对于轴线
205)插入变压器容器250的扩孔254内并且将第一端部270a经由配合螺纹261、272拧入扩孔254内直至凸缘276与变压器容器250的第二端部250b接合，来将第一间隔件270联接于变压器容器250。第一间隔件270的第二端部270b上的平坦部275和变压器容器250的第一端部250a上的平坦部259可用于使第一间隔件270相对于变压器容器250转动。在第一间隔件270的第一端部270a充分地定位在扩孔254中时，凸缘276变形且弯曲至变压器容器250的凹口257内，由此限制和/或防止第一间隔件270相对于变压器容器250的转动(以及进一步拧入和拧出)。将具有连接于变压器容器250的电路板255的端部并且延伸穿过第一间隔件270的通孔271的该对变压器次级电线(未示出)轴向地(相对于轴线205)馈入并且完全地穿过第二间隔件270的通孔271。接下来，通过将第二间隔件270的第一端部270a在第二端部270b处轴向地(相对于轴线205)插入第一间隔件270的通孔271内，并且经由配合螺纹272、273将第二间隔件270的第一端部270a拧入第一间隔件
270的通孔271直至第二间隔件270的凸缘276接合第一间隔件270的第二端部270b，来将第二间隔件270联接于第一间隔件270。第二间隔件270的第二端部270b上的平坦部
275和第一间隔件270的第二端部270b上的平坦部275(或者变压器容器250的第一端部
250a上的平坦部259)可用于使第二间隔件270相对于第一间隔件270和变压器容器250转动。在第二间隔件270的第一端部270a充分地定位在第一间隔件270的通孔271中的情况下，第二间隔件270的凸缘276变形并且弯曲至第一间隔件270的凹口274内，由此限制和/或防止第二间隔件270相对于第一间隔件270和变压器容器250的转动(以及进一步拧入和拧出)。

[0093] 地线(未示出)的一个端部被压接至电线端子345，利用驱动螺杆346将该电线端子345固定于壳体310。地线(未示出)的另一端部焊接于从接受器340的第一端部340a延伸的第一销(例如，销1)。此外，具有连接于变压器容器250的电路板255的端部并且延伸穿过第一间隔件270和第二间隔件270的通孔271的该对变压器次级电线(未示出)分别焊接于从接受器340的第一端部340a延伸的第二销和第三销(例如，销2和3)。

[0094] 接下来，通过将壳体310的第一端部310a在第二端部270b处轴向地(相对于轴线205)插入第二间隔件270的通孔271内，并且经由配合螺纹273、316将壳体310的第一端部310a拧入第二间隔件270的通孔271内直至壳体310的凸缘318接合第二间隔件270的第二端部270b，来将接受器容器300联接于第二间隔件270。壳体310的第二端部310b上的平坦部317和第二间隔件270的第二端部270b上的平坦部275(或者第一间隔件270的第二端部270b上的平坦部275或者变压器容器250的第一端部250a上的平坦部259)可用于使壳体310相对于第二间隔件270、第一间隔件270和变压器容器250转动。在壳体310的第一端部310a充分地定位在第二间隔件270的通孔271中的情况下，壳体310的凸缘318变形并且弯曲至第二间隔件270的凹口274内，由此限制和/或防止壳体310相对于第二间隔件270、第一间隔件270和变压器容器250的转动(以及进一步拧入和拧出)。

[0095] 一旦装配，通过将变压器容器250的第一端部251a轴向地(相对于轴线205)插入换能器保持器230的扩孔233内并且经由配合螺纹234、258将变压器容器250拧入扩孔233直至变压器容器250充分地安置在扩孔233中，来将包括接受器容器300、间隔件270和变压器容器250的第一子组件联接于换能器保持器230。在将第一子组件联接于换能器保持器230之前或之后，可将压电容器210联接于换能器保持器230。通过将压电容器210的第二端部210b轴向地(相对于轴线205)插入换能器保持器230的扩孔231内并且经由配合螺纹221、232将第二端部210b拧入扩孔231内直至第二端部210b充分地置于扩孔231中，来将压电容器210联接于换能器保持器230。如上所指出的，在将第一子组件和压电容器210分别地拧入扩孔233、231内之前，将密封的电联接件235定位在换能器保持器230的通孔236中。变压器容器250和压电容器210优选地分别置于扩孔233、231中，使得密封的电联接件235的凸出式同轴连接器235a、b分别充分地接合压电容器210和变压器容器250的相应的配合电连接件216、253。

[0096] 现在参照图14，气体超声波换能器组件500的实施方式被示出为同轴地设置在筒管件405的端口465中，该筒管件405和端口465基本上分别与先前所描述的筒管件105和端口165相同。换能器组件500具有中心或纵向轴线505，当换能器组件500在端口465内联接于筒管件405时，该中心或纵向轴线505与端口465的中心轴线466大体上一致。换能器组件500类似于先前描述的换能器组件200。即，换能器组件500包括变压器容器550，该变压器容器550与在筒管件405的通孔430中流动的流体和通孔430内的压力密封地隔离。然而，在该实施方式中，换能器保持器和压电容器实质上合并成一个整体结构，并且另外地，采用销钉联接件(与同轴联接件相对)来电联接变压器与压电元件。

[0097] 从筒管件405的通孔430向外移动，换能器组件500包括压电容器510和变压器容器550。如先前所描述的一个或者更多个变压器容器间隔件270、接受器容器300(未示出)和电联接件290(未示出)可联接于变压器容器550。压电容器510和变压器容器550(以及任何变压器容器间隔件270、接受器容器300和电联接件290)端对端地轴向联接并且相对于轴线466、505同轴地定向。为了简化的目的，在此处使用轴线466、505限定换能器组件500的各特征和部件的轴向位置，应当理解，每个单独的部件在装配成换能器组件500时具有与轴线505大体上一致的中心轴线，并且当安装在端口465中时具有与轴线466大体上一致的中心轴线。

[0098] 现在参照图14-16，压电容器510具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部510a、径向外部(相对于轴线110)或第二端部510b，并且包括本体或壳体511、压电元件
512和配合层514。壳体511在端部510a、b之间轴向地(相对于轴线505)延伸，并且因此，还可以描述为具有分别与端部510a、b一致的第一和第二端部511a、b。压电容器510和壳体511的第一端部510a、511a分别轴向地(相对于轴线466、505)延伸至通孔430并且暴露于在通孔430内流通的流体。此外，壳体511的第一端部511a包括从端部511a轴向地(相对于轴线505)延伸的扩孔513，并且壳体511的第二端部511b包括从端部511b轴向地(相对于轴线505)延伸的扩孔517。两个通孔536在扩孔513、517之间轴线地延伸穿过壳体511。一个电联接件535同轴地设置在每个通孔536中；联接件535具有端部535a、b。在该实施方式中，每个电联接件535是延伸穿过通孔536中的一个的细长形销。环状密封件542设置在每个联接件535和壳体511之间，由此限制和/或防止联接件535和壳体
511之间的流体的轴向(相对于轴线505)流动。形成在联接件535和壳体511之间的密封件542优选地足了承受孔430中的预期的流体压力，该预期的流体压力通常大于周围环境压力。在该实施方式中，每个密封件542是玻璃密封件。

[0099] 压电元件512靠近第一端部511a和孔430定位在扩孔513中，并且由配合层514环绕或者包裹在配合层514中。类似于先前描述的压电元件212，压电元件512是压电材料，该压电材料响应于施加的机械应力产生电势，并且响应于施加的电场产生机械应力和/或应变。通常，压电元件512可包括任何适合的压电材料，例如，压电晶体或陶瓷。然而，在该实施方式中，压电元件512是压电晶体。

[0100] 配合层514大体上填充扩孔513并且环绕压电元件512。当安装在扩孔513中时，配合层514从靠近孔430的径向内部(相对于轴线110)或第一端部514a(与端部510a一致)和远离孔430并且邻近通孔536的径向外部(相对于轴线110)或第二端部514b轴向地(相对于轴线505)延伸。在该实施方式中，一对插孔或接受器516设置在配合层514中，每个插孔516与通孔536中的一个和联接件535中的一个大体上对齐。特别地，在该实施方式中，每个插孔516是凹入式插头接受器，该接受器接收联接件535中的一个的端部535a。两条导线或电线(未示出)将压电元件512电联接于插头插孔516。通过配合层514使插头插孔516相对于壳体511刚性地保持在适当的位置，配合层514大体上填充扩孔513并且环绕压电元件512。

[0101] 仍然参照图14-16，配合层514和压电元件512在扩孔513内联接于壳体511。在该实施方式中，配合层514直接连接于壳体511的扩孔513的内圆柱形表面。配合层(例如，配合层514)可包括任何适合的材料，例如塑料、金属、玻璃、陶瓷、环氧树脂、粉末填充环氧树脂、橡胶、粉末填充橡胶。在该实施方式中，配合层514包括被注入扩孔514内并且围绕和覆盖压电元件512的环氧树脂、将压电元件512电联接于插头插孔516的两个导线或电线(未示出)、每个插孔516和每个联接件535。与配合层(例如，配合层514)的材料无关，配合层提供压电元件(例如，压电元件512)和流动通过流量计的流体之间的声学联接。根据此处所公开的既定实施方式，声学配合层具有压电元件和流量计内的流体的声阻抗之间的声阻抗。在配合层具有压电元件和流量计中的流体的声阻抗之间的声阻抗的情况下，提高了声学信号的质量(例如，较大的幅值和较快的上升时间)。

[0102] 参照图14和15，壳体511的径向外表面(相对于轴线505)包括靠近第二端部510b的环状肩部537、定位在肩部537和内端部510a之间的外螺纹538、和轴向地定位(相对于于轴线505)在外螺纹538和内端部510a之间的环状凹入部或凹槽539。环状密封件
541设置在凹槽539中。凹槽539和设置在其中的密封件541一起限定径向地(相对于轴线505)定位在压电容器510和筒管件405之间的密封组件540。密封组件540形成压电容器510和筒管件405之间的环状密封件，由此限制和/或防止压电容器510和筒管件405之间的流体(例如，在孔430中流动的流体)的流动。在该实施方式中，环状密封件541是弹性O形环密封件，当装配时，其径向地压缩在筒管件405和压电容器510之间。

[0103] 如先前所描述的，密封组件540限制和/或防止压电容器510和筒管件405之间的流体(例如，在孔430中流动的流体)的流动，并且环状密封件542限制和/或防止流体在每个联接件535和壳体511之间的轴向(相对于轴线505)流动。密封组件540和密封件542一起工作，以限制和/或防止孔430中的潜在危险性的、污染性或腐蚀性流体经由端口465从孔430中漏出。密封组件540和环状密封件542还用于保持筒管件405外部的周围环境条件和孔430中的加压流体之间的压差。因此，尽管压电容器510暴露于孔430内的流体和压力下，但变压器容器550(以及任何间隔件270和联接于其的接受器容器300)与孔430内的流体和压力隔离。

[0104] 压电容器510和换能器组件500经由配合螺纹169、538以螺纹连接的方式联接于筒管件405，并且壳体511的环状肩部537与端口465的环状肩部167接合。在装配期间，将压电容器510拧入并且轴向地前进到端口465内直至肩部167、537接合，由此防止压电容器510(和换能器组件500)继续轴向前进到端口465内。由此，端口465中的肩部167限定压电容器510(和换能器组件500)在端口465内的轴向位置。

[0105] 现在参照图14，变压器容器550具有径向内部(相对于轴线110)或第一端部550a、径向外部(相对地于轴线110)或第二端部550b，并且包括本体或壳体551、变压器
552和一对凹入式插头插孔或接受器553。壳体551从与端部550b一致的径向外部(相对于轴线110 )或第一端部551b轴向地(相对于轴线505)延伸至靠近端部550a的径向内部(相对于轴线110)或第二端部551a。此外，壳体551包括在端部551a、b之间延伸的通孔554。

[0106] 每个凹入式插头插孔553设置在变压器容器550的第一端部550a处并且联接于壳体551的第一端部551a。每个凹入式插头插孔553电联接于变压器552。通常，变压器(例如，变压器552)使压电元件(例如，压电元件512)的阻抗与系统电子器件配合。通过填充扩孔554的剩余部分的填充材料556将凹入式插头插孔553和变压器552在通孔554内相对于壳体551刚性地保持在适当的位置。通常，填充材料(例如，填充材料256)可包括任何适合的材料，例如，塑料、环氧树脂或陶瓷。填充材料556在变压器552、变压器552的电线导线(未示出)和凹入式插头插孔553之间形成粘结结合，以将这些部件刚性地保持在适当的位置。在该实施方式中，填充物556是刚性环氧树脂。

[0107] 类似于先前所描述的壳体251，壳体551的径向外表面(相对于轴线505)包括在第二端部551b处的凹口或凹入部557。壳体551的径向内表面(相对于轴线205)包括在第二端部551b处的内螺纹561。

[0108] 如图14中最佳示出的以及先前所描述的，联接件535在压电容器510和变压器容器550之间轴向地延伸穿过通孔536。每个联接件的端部535a、b分别与插头插孔516、553接合和配合，由此电联接压电元件512和变压器552。

[0109] 许多传统气体超声波换能器使用直的弦组(chordset)连接件，其从筒管件轴向地(相对于端口中心轴线)突出并且然后向上弯曲以朝向电子器件包引导弦组电缆。为了避免由压接或纽曲其中的电线造成的对于弦组的潜在损害，大部分这种弦组与90°推-拉插头联接件相比构造成具有相对较大的曲率半径。因此，与此处所描述的实施方式相比，大部分这种传统的弦组连接件从筒管件本体进一步延伸。与此处所描述的实施方式相比，由于从筒管件本体部较长的延伸，大部分传统的弦组连接件占据较多的空间，可能更难以覆盖和保护，并且可能更易于损坏(例如，在运输期间，被动物咀嚼或碰撞等)。

[0110] 在此处所描述的实施方式中使用90°推-拉插头联接件(例如，90°推-拉插头联接件290)将气体超声波换能器(气体超声波换能器组件200)电联接于电子器件包提供了如下潜在可能：增强在气体超声波换能器组件和电子器件包之间延伸的电缆(例如，电缆125)的保护。特别地，90°推-拉插头联接件提供了设置在筒管件内的换能器组件和沿筒管件的外部延伸至电子器件包的电缆之间的相对较短的转弯半径，由此允许电缆紧紧地或者相对于筒管件本体非常靠近地定位在电缆凸起部(例如，凸起部135)内和相关凹腔(例如，凹腔175)内。

[0111] 应当理解，用90°肘状插头弦组连接件简单替换传统的平直弦组连接件不能充分地解决大部分传统的平直弦组连接件的缺点。例如，这种改进可导致不希望的电缆布线，因为当装配时，存在对于90°肘状插头弦组连接件的旋转定向的限定控制。特别地，最传统的弦组连接件(平直的或者其他方式的)采用两个插孔，该两个插孔与从换能器组件接受器延伸的两个销配合。重要的是，销中的每一个连接到弦组连接件中的特定的插孔。为了实现正确的连接，换能器组件接受器通常键连接到弦组连接件。因此，换能器组件和换能器组件接受器(和它的两个销)的定向确定了配合弦组连接件的定向。此外，通过如下方式将最传统的气体超声波换能器旋转地联接于筒管件：将换能器拧入筒管件中的配合端口内直至换能器组件降至最低点并且压电元件适当地定位。因此，换能器组件相对于筒管件端口的旋转定向，以及因此接受器销和90°肘状插头弦组连接件相对于筒管件端口的旋转定向难以预测，并且在现场安装之后随端口的改变而不同。因此在许多情况下，90°肘状插头弦组连接件可不定向成使得其远端部朝向电子器件包向上延伸。在90°肘状插头弦组连接件不朝向电子器件包向上延伸的那些情况下，由于朝向电子器件包向上弯曲或者布线弦组电缆而导致的从筒管件的弦组突出部可大于传统的平直的弦组连接件。然而，此处所描述的包括可以相对于换能器组件(例如，换能器组件)的剩余部分自由旋转的接受器(例如，接受器340)的实施方式允许在换能器组件安装入其配合端口(例如，端口165)之后，90°推-拉插头联接件(例如，90°推-拉插头联接件290)转动，由此提供如下可能性：电缆(例如，电缆125)在从换能器组件至电子器件包的相对平直的路径上的最佳定向和布线，与换能器组件(例如，换能器组件200)相对于筒管件端口的旋转定向无关。

[0112] 而且，如果换能器组件不延伸至筒管件的外部，用90°肘状插头弦组连接件简单地替换传统的平直弦组连接件可能不是可行的选择。具体地，如果换能器组件不延伸至筒管件的外部(即，筒管件端口的长度大于换能器组件的长度)，90°肘状插头弦组连接件可能不能够达到和接合换能器组件。大部分换能器端口布置成在筒管件中竖直地间隔开的两个水平延伸的端口为一组。考虑筒管件的曲率，给定组内的每个端口通常具有不同的长度。例如，具有与筒管件孔的中心轴线相交的中心轴线的第一水平端口比平行于第一端口并且在第一端口上方与其竖直地间隔的第二水平端口短。因此，从筒管件孔至筒管件的外表面延伸穿过第一水平端口的气体超声波换能器组件当设置在第二水平端口中时可以不从筒管件孔延伸至筒管件的外表面。这就是为什么传统上采用平直的弦组来解决端口长度的变化的一个原因。然而，此处所描述的实施方式提供了如下可能：通过使用间隔件(例如，间隔件270)调节换能器组件(例如，换能器组件200)的总长度，以实现90°推-拉插头接受器(例如，接受器340)靠近凸出部(例如，凸出部135)适当定位。

[0113] 在此处所描述的实施方式中，可以使用间隔件(例如，间隔件270)来调节换能器组件的总长度，使得其从筒管件的孔(例如，孔130)延伸至电缆凸出部(例如，凸出部135)，由此能够实现接受器(例如，接受器340)靠近电缆凸出部(例如，凸出部135)充分定位。通常，可以采用任何适合数量的间隔件和/或间隔件的长度，以实现期望的换能器组件长度。间隔件的数量和长度被优选地选择成使得接受器轴向地定位(相对于组件的中心轴线)在凸出部的0.25英寸内。

[0114] 现在参照图17和18，分别地示出了根据此处所描述的原理的气体超声波换能器组件700、800的不同实施方式。除了间隔件的数量和长度之外，组件700、800每个基本上与先前所描述的换能器组件200相同。在图17中，如先前所描述的，换能器组件700包括压电容器210、换能器保持器230、变压器容器250、接受器容器300和90°推-拉电联接件290。然而，在该实施方式中，换能器组件700不包括变压器间隔件(例如，间隔件270)。而是，接受器容器700直接连接于变压器容器250。通过如下方式，将接受器容器300联接于变压器容器250：将壳体310的第一端部310a轴向地(相对于轴线205)插入变压器容器
250的扩孔254内，并且经由配合螺纹261、316将第一端部310a拧入扩孔254内直至壳体
310的凸缘318接合变压器容器250的第二端部250b。接受器容器310的平坦部317和变压器容器250的平坦部259可被用于使接受器容器300相对于变压器容器250转动。在壳体310的第一端部310a充分定位在扩孔254中的情况下，凸缘318变形并且弯曲至变压器容器250的凹口257内，由此限制和/或防止壳体310相对于变压器容器250的转动(以及进一步拧紧或松开)。当接受器容器300联接于变压器容器250时，如先前所描述的，它们可以联接于换能器保持器230、端口165和筒管件405。由于如17中所示的换能器组件
700的实施方式不包括间隔件，因此其通常被构造用于筒管件中相对较短的端口。

[0115] 现在参照图18，如先前所描述的，换能器组件800包括压电容器210、换能器保持器230、变压器容器250、接受器容器300和90°推-拉电联接件290。然而，在该实施方方式中，换能器组件800仅包括一个变压器间隔件270。如先前所描述的，接受器容器300和变压器容器250联接于间隔件270。此外，当接受器容器300、间隔件270和变压器容器250联接在一起时，如先前所描述的，它们可以联接于换能器保持器230、端口165和筒管件
405。此外，因为图15中所示的换能器组件800的实施方式包括仅一个间隔件270，所以其通常被构造用于中等长度端口。

[0116] 如先前所描述的，间隔件的数量和长度优选地选择成接受器轴向地(相对于组件的中心轴线)定位在凸起部的0.25英尺内。通过使用具有不同长度的间隔件(例如，间隔件270)，可以根据需要改变换能器组件的总长度。为了降低不同长度间隔件的数量和/或使不同长度间隔件的数量减少到最小(例如，为了存放的目的)，间隔件可以制造成两种或者三种不同的长度，从而使得间隔件能够以不同的组合进行装配，以实现总的预期长度的换能器组件。

[0117] 在此处所描述的实施方式中，必须暴露于筒管件的孔中的流动的流体的换能器组件(例如，换能器组件200)的部件轴向地间隔并且与无需暴露于在孔中流动的流体或者相关压力下的换能器组件的部件密封地隔离。例如，如图3和4中最佳示出的，压电容器210暴露于孔130中的流体，而通过密封组件227、密封组件240和密封件242将变压器容器250、间隔件270和接受器容器300与压电容器210轴向地(相对于轴线205)间隔并且密封隔离。通常，无需暴露于筒管件的孔中的流动的流体的那些部件与流动的流体(以及必须暴露于流动的流体的那些部件)的密封隔离提供了如下可能：增加换能器组件的寿命。特别地，限制和/或防止选择的部件暴露于流动的流体减少对流动的流体中的腐蚀性的、危险性的和/或污染性的物质的暴露，并且减少对于筒管件的孔中经受的压力的暴露，这两者都会随着时间的流逝过早地损坏部件。

[0118] 而且，必须暴露于流动的流体的换能器组件的部件与不必暴露于孔中的流动的流体的换能器组件的轴向间隔和密封隔离提供了如下可能：改善维护和保养。具体地，可以在不移除整个换能器组件和压电元件的情况下，移除和替换与流动的流体和相关压力隔离的部件。此外，与流动的流体隔离的部件的移除不要求筒管件的孔中的流体的流动停止。例如，如图3和4中最佳示出的，接受器容器300、间隔件270、变压器容器250或它们的组合可以与换能器保持器230脱离并且在不移除压电容器210的情况下从端口165移除。此外，由于密封组件227、240和密封的电联接件235限制和/或防止通过端口165从孔130流动，无需为了移除和替换接受器容器300、间隔件270、变压器容器250或它们的组合而中断通过孔130的流体流动。

[0119] 尽管已经示出和描述了优选的实施方式，但是本领域的技术人员在不偏离此处的范围或教导的情况下可以对其进行改进。此处所描述的实施方式仅是示例性的而不是限定性的。此处所描述系统、设备和过程的许多变型和改进是可行的并且在本发明的范围内。例如，能够改变各个零件的相对尺寸、制造各个零件的材料以及其他参数。因此，保护范围不限于此处所描述的实施方式，而是仅由随附的权利要求来限定，该权利要求的范围应当包括权利要求的主题的所有等效物。