一种探头固定装置、探头组件及管道外径测量方法与流程

1.本发明涉及测量仪器零部件的技术领域，特别涉及一种探头固定装置、探头组件及管道外径测量方法。


背景技术：

2.超声波流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用以测量流量的仪表，是一种常用的流量测量设备，它利用超声波的特性来测量流体的流速和流量。它是一种非接触式仪表，既可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。它的测量准确度很高，外夹式安装最高也可以达到
±
0.5%的精度，几乎不受被测介质的各种参数的干扰，尤其可以解决其它仪表不能解决的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质等流量测量问题。
3.超声波流量计在许多领域中发挥着重要的作用。它可以用于监测和控制流体的流速和流量，确保生产过程的稳定性和效率，保护环境，优化能源管理，以及在医疗和科学领域提供准确的测量数据。随着科技的不断发展，超声波流量计将继续在各个领域中发挥更大的作用，为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
4.超声波流量计主要由超声波发射探头、超声波接收探头、主机、连接线等部分构成，其主机通常包括电子电路、流量显示、存储系统和供电系统等。其中，超声波发射探头主要用于产生超声波向流体放射；超声波发射探头主要接收通过流体后的超声波；主机主要是对接收到的超声波进行电子电路的放大、变换等处理，以电信号的形式向显示器发送流量，表示结果。
5.在安装超声波发射探头时，需要测量管道外径，并在超声波流量计的主机相应界面输入管道外径。超声波探头接完线后，需要把超声波探头的传感器所在面用硅胶注满，然后通过超声波探头的磁铁把超声波探头固定到铁质管道上，通过观察仪表的信号强度，如发现不好，则细微调整超声波探头的位置，直到仪表的信号达到规定的范围之内。
6.但是，现有的超声波测量存在以下两个问题：其一、对于非铁质管道，探头无法通过磁铁进行固定，而在振动环境下，探头在管道上也容易发生移动，会对测量结果产生影响；其二、管道外径测量需要使用卷尺或直尺等测量工具，在进行测量时需要接触到管道外径以保证测量精度，如果管道外壁温度过高，不仅不方便手工操作测量，影响测量精度，而且对测量人员也存在一定的安全风险。
7.因此，现有亟需提高超声波测量的准确度和便利性。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种探头固定装置、探头组件及管道外径测量方法，以提高超声波测量的准确度和便利性。
9.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种探头固定装置，包括壳体和拉紧机构，所述拉紧机构位于所述壳体内，所述壳体上设置有开口、固定件和第一连接部，所述固定件用于与超声波探头固定连接；所述拉紧机构包括拉紧件和第二连接部，所述拉紧件位于所述壳体内，所述拉紧件的一端通过所述开口伸出在所述壳体外，且与所述第二连接部连接，所述第二连接部始终位于所述壳体外，所述第二连接部与所述第一连接部可拆卸连接；所述拉紧件上设置有刻度标识，当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径。
10.本发明的有益效果在于：通过固定件将探头固定装置固定在超声波探头上，当超声波探头位于待测管道时，通过探头固定装置的第二连接部拉出拉紧件，并绕着待测管道一圈之后，将第二连接部固定在第一连接部上，此时，受到拉紧件的作用力，就算是非铁质管道或者振动环境下，拉紧件也能将超声波探头稳固在待测管道上，以保证超声波探头的准确测量；同时，通过拉紧件那个自身携带的刻度标识就能测量得到待测管道的管径，无需其他测量工具，且也能减少和待测管道的接触，降低测量人员的安全风险，从而提高了超声波测量的准确度、便利性和安全性。
11.可选地，所述开口和所述第二连接部位于所述壳体的一侧，所述第一连接部位于所述壳体上与所述第二连接部相对的一侧；当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识、所述超声波探头的高度和宽度来得到待测管道的管径。
12.可选地，所述开口位于顶部，所述第一连接部和所述第二连接部均位于所述壳体的顶部；当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识、所述探头组件的整体高度来得到待测管道的管径。
13.根据上述描述可知，提供两种位置分布的方案，便于实现探头组件和待测管道的安装，针对不同的位置分布方案采用不同的参数来进行待测管道的管径测量。
14.可选地，所述拉紧机构为卷尺机构，所述拉紧件包括尺簧和尺条，所述壳体还包括中间轴，所述尺簧位于所述壳体内，所述尺条的一端与所述尺簧连接，所述尺条的另一端通过所述开口伸出在所述壳体外，且与所述第二连接部连接，所述尺簧上远离尺条的一端固定在所述中间轴上且其本身缠绕在中间轴上。
15.根据上述描述可知，通过卷尺机构以实现拉紧件的收缩和拉伸，且在拉伸状态下对于超声波探头和待测管道有紧固效果，保证了超声波探头的稳定测量。
16.可选地，所述第二连接部为圆柱端头，所述第一连接部为倒立的挂钩部，所述圆柱端头与所述挂钩部可拆卸连接。
17.根据上述描述可知，通过圆柱端头卡扣于挂钩部的凹槽内，实现二者的连接，同时圆柱端头通过挂钩部下方的空间脱离挂钩部的凹槽，实现二者的拆卸，从而实现第一连接部和第二连接部的可拆卸连接。
18.可选地，所述壳体为ω型，所述固定件包括螺丝，所述壳体的两侧平面部上设置有螺孔，所述螺丝与所述螺孔螺纹连接，所述螺丝用于与超声波探头固定连接。
19.根据上述描述可知，通过螺丝来实现探头固定装置和超声波探头的固定连接。
20.根据上述描述可知，通过卷尺机构以实现拉紧件的收缩和拉伸，且在拉伸状态下对于超声波探头和待测管道有紧固效果，保证了超声波探头的稳定测量。
21.第二方面，本发明提供一种探头组件，所述探头组件包括超声波探头以及第一方面的探头固定装置，所述探头固定装置固定于所述超声波探头上与传感器所在面相对的安装面上。
22.第三方面，本发明提供一种管道外径测量方法，使用如第二方面的一种探头组件，包括步骤：将所述超声波探头的传感器所在面放置在待测管道的外壁；通过第二连接部带动拉紧件绕过待测管道，将第二连接部与第一连接部进行活动连接；根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径。
23.可选地，当所述第一连接部和所述第二连接部位于所述壳体的两侧，则所述根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径包括：获取所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识l、所述超声波探头的高度n和二分之一的宽度m，将其代入以下方程式：m2+(n+r)2=r2+l
12
α=arctan(m/(n+r))+arctan(l1/r)(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=l/2其中，r为待测管道的半径，l1为所述拉紧件从所述开口处a点到所述拉紧件与待测管道相切点b点的距离，l2为将b点到待测管道上与超声波探头正相对点c点的距离，α为b点到待测管道的圆心所形成的直线与超声波探头中点到c点所形成的直线之间的夹角；根据上述方程式得到待测管道的半径r，得到待测管道的管道外径2r。
24.可选地，当所述第一连接部和所述第二连接部均位于所述壳体的顶部，则所述根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径包括：获取所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识l’、所述探头组件的整体高度n，将其代入以下方程式：(n+r)2=r2+l1’2α’=arctan(l1’
/r)(180-α’)/180=l2’
/(πr)l1’
+l2’
=l’/2其中，r为待测管道的半径，l1’
为所述拉紧件从所述开口处a’点到所述拉紧件与待测管道相切点b’点的距离，l2’
为将b’点到待测管道上与超声波探头正相对点c点的距离，α’为b’点到待测管道的圆心所形成的直线与超声波探头中点到c点所形成的直线之间的夹角；根据上述方程式得到待测管道的半径r，得到待测管道的管道外径2r。
25.其中，第二方面所提供的一种探头组件所对应的技术效果以及第三方面提供的一种管道外径测量方法参照第一方面所提供的一种探头固定装置的相关描述。
附图说明
26.图1为本发明实施例的一种探头固定装置的立体示意图；图2为本发明实施例的一种探头固定装置去除盖体之后的立体示意图；图3为本发明实施例的一种探头组件的立体示意图；图4为本发明实施例的一种探头组件去除盖体之后的外侧面示意图；图5为本发明实施例的一种探头组件与待测管道的配合示意图；图6为本发明实施例的一种探头组件与待测管道的计算示意图；图7为本发明实施例的一种探头固定装置去除盖体之后的立体示意图；图8为本发明实施例的一种探头组件的立体示意图；图9为本发明实施例的一种探头组件去除盖体之后的外侧面示意图；图10为本发明实施例的一种探头组件与待测管道的计算示意图；图11为本发明实施例的一种管道外径测量方法的流程示意图。
27.【附图标记说明】1、探头固定装置；11、壳体；111、开口；112、挂钩部；113、中间轴；114、螺孔；115、盖体；12、卷尺机构；121、尺簧；122、尺条；123、圆柱端头；2、超声波探头；100、待测管道。
具体实施方式
28.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.实施例一请参照图1至图2，本实施例提供的一种探头固定装置，应用在需要测量内部流体的管道上。其中，本实施例的探头固定装置1安装在超声波探头2上以形成探头组件，具体配合可以参照图3和图4，而基于探头组件和待测管道100的配合则可以参照图5，由此，本实施例的探头固定装置1可以将超声波探头2紧固在待测管道100上。
30.具体而言，本实施例中的一种探头固定装置，包括壳体11和拉紧机构，拉紧机构位于壳体11内。其中，壳体11上设置有开口111、固定件、中间轴113和第一连接部，固定件用于与超声波探头2固定连接。其中，拉紧机构包括拉紧件和第二连接部，拉紧件位于壳体11内，拉紧件的一端通过开口111伸出在壳体11外，且与第二连接部连接，第二连接部始终位于壳体11外，第二连接部与第一连接部可拆卸连接。
31.如图1所示，壳体11为ω型，从形状上来看，其包括有中间的拱门部和两侧的平面部；而从结构组成上来看，其包括有ω型外壳以及一侧的盖体115，ω型外壳和盖体115组成了一个容纳腔体，供拉紧机构放置。其中，壳体11的两侧外延与超声波探头2上安装面的两
侧外延齐平，可参照图4。
32.其中，壳体11的两侧平面部上设置有螺孔114，在本实施例中，壳体11的两侧平面部分别设置有两个螺孔114。其中，固定件包括螺丝，螺丝与螺孔114螺纹连接，之后通过螺丝与超声波探头2完成固定连接。
33.如图1和图2所示，在本实施例中，拉紧机构为卷尺机构12，拉紧件包括尺簧121和尺条122，尺簧121位于壳体11内，尺条122的一端与尺簧121连接，尺条122的另一端通过开口111伸出在壳体11外，且与第二连接部连接，尺簧121上远离尺条122的一端固定在中间轴113上且其本身缠绕在中间轴113上。
34.参照图1可知，本实施例中的尺条122包括伸出壳体11外的宽部和位于壳体11内的窄部，窄部的横向尺寸小于开口111尺寸，而宽部的横向尺寸大于开口111尺寸，从而使得尺条122的宽部被卡于卡口外，也使得第二连接部位于壳体11外，便于测量人员操作。同理，另一种可选方案为：尺条122的整体横向尺寸均小于开口111尺寸，通过第二连接部卡于开口111外，此时，第二连接部的横向尺寸亦或者竖向尺寸大于开口111尺寸均可。
35.如图1和图2所示，第二连接部为圆柱端头123，第一连接部为倒立的挂钩部112，圆柱端头123与挂钩部112可拆卸连接。由此可知，在其他实施例中第一连接部和第二连接部可以为挂孔和尺钩的可拆卸连接组合，也可以为磁性组件。而圆柱端头123又可以替换为方体端头、球体端头等端头件，挂钩部112的凹槽形状对应是方体凹槽、球体凹槽即可。
36.在本实施例中，如图1和图2所示，开口111和圆柱端头123位于壳体11的一侧，挂钩部112位于壳体11上与圆柱端头123相对的一侧，即圆柱端头123和挂钩部112分别位于壳体11的两侧平面部上。
37.在本实施例中，尺条122上设置有刻度标识，通过刻度标识可以进行待测管道100的管径测量。
38.在本实施例中，壳体11为塑料材质，尺簧121为50#碳钢材质，具有很强的韧性，能够自动收缩，尺条122为50#一级带钢材质，厚度约0.1mm。
39.由此，参照图3和图4可知，探头固定装置1安装在超声波探头2之后形成探头组件，参照图5可知，在需要进行待测管道100内的流体测量时，将超声波探头2进行接线，之后把超声波探头2上的传感器所在面用硅胶注满，然后通过超声波探头2上的磁铁把超声波探头2固定到待测管道100的外壁合适位置上，之后通过圆柱端头123拉动尺条122缠绕待测管道100一圈之后，将圆柱端头123卡扣于挂钩部112的凹槽内，此时，尺条122收到尺簧121的一个拉紧作用力，以将超声波探头2稳固在待测管道100上。而在测量完毕之后，圆柱端头123通过挂钩部112下方的空间脱离挂钩部112的凹槽，尺条122收到尺簧121的一个拉紧作用力进行回弹，回到壳体11内。同时，借助尺条122上的刻度标识，测量人员可以精确计算待测管道100的尺寸，也有利于超声波测量的精度。
40.由此，参照图5和图6可知，测量人员可以得到尺条122在挂钩部112上的刻度标识l，加上超声波探头2的外部参数：高度n和二分之一的宽度m，在计算机内部集成了处理程序，其中包括了上述参数的设定和运算的方程式，测量人员只需要输入刻度标识l，即可自动计算出待测管道100的管道外径，具体而言，其运算的方程式：m2+(n+r)2=r2+l
12
α=arctan(m/(n+r))+arctan(l1/r)
(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=l/2其中，r为待测管道100的半径，l1为尺条122从开口111处a点到尺条122与待测管道100相切点b点的距离，l2为将b点到待测管道100上与超声波探头2正相对点c点的距离，α为b点到待测管道100的圆心所形成的直线与超声波探头2中点到c点所形成的直线之间的夹角。
41.由此，四个计算公式，四个未知数，故而计算可以得到待测管道100的半径r、夹角α以及两段距离l1和l2，而待测管道100的管道外径为两倍的半径，即为2r。
42.实施例二请参照图7，本实施例中的一种探头固定装置，在实施例一的基础上，对于开口111、圆柱端头123和挂钩部112的位置进行了变动，具体如下：开口111位于顶部，圆柱端头123和挂钩部112均位于壳体11的顶部。
43.其中，由于圆柱端头123和挂钩部112的位置发生变化，参照图10可知，其运算的方程式变为：(n+r)2=r2+l1’2α’=arctan(l1’
/r)(180-α’)/180=l2’
/(πr)l1’
+l2’
=l’/2其中，l’为尺条122在挂钩部112上的刻度标识，n为探头组件的整体高度，r为待测管道100的半径，l1’
为拉紧件从开口111处a’点到拉紧件与待测管道100相切点b’点的距离，l2’
为将b’点到待测管道100上与超声波探头2正相对点c点的距离，α’为b’点到待测管道100的圆心所形成的直线与超声波探头2中点到c点所形成的直线之间的夹角。
44.同样可以得到待测管道100的管道外径2r。
45.另外，在不需要测量管径的场景下，开口111、圆柱端头123和挂钩部112的位置可以设置在壳体11的任意位置上。
46.本实施例中的探头固定装置1安装在超声波探头2之后形成的探头组件参照图8和图9，其余参照实施例一的相关描述。
47.实施例三请参照图3和图4，本实施例提供的一种探头组件，应用在需要测量内部流体的管道上。而基于探头组件和待测管道100的配合则可以参照图5，由此，本实施例的一种探头组件可以紧固在待测管道100上。
48.具体而言，本实施例的探头组件包括超声波探头2以及实施例一中的探头固定装置1，探头固定装置1固定于超声波探头2上与传感器所在面相对的安装面上，这样超声波探头2的传感器所在面用于紧贴待测管道100，与之相对一侧上的探头固定装置1用于将超声波探头2和待测管紧固。
49.其余参照实施例一的相关描述。
50.实施例四请参照图8和图9，在上述实施例三的基础上，本实施例提供的一种探头组件，其包括超声波探头2以及实施例二中的探头固定装置1，探头固定装置1固定于所述超声波探头2
上。
51.其余参照实施例二和三的相关描述。
52.实施例五请参照图11，一种管道外径测量方法，使用如实施例三或四的一种探头组件，包括步骤：步骤s1、将超声波探头2的传感器所在面放置在待测管道100的外壁；在本实施例中，超声波探头2的传感器所在面用硅胶注满，然后通过超声波探头2上的磁铁把超声波探头2固定到待测管道100的外壁合适位置上。
53.步骤s2、通过第二连接部带动拉紧件绕过待测管道100，将第二连接部与第一连接部进行活动连接；在本实施例中，通过圆柱端头123拉动尺条122缠绕待测管道100一圈之后，将圆柱端头123卡扣于挂钩部112的凹槽内，此时，尺条122收到尺簧121的一个拉紧作用力，以将超声波探头2稳固在待测管道100上。
54.步骤s3、根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道100的管径。
55.在本实施例中，当超声波探头2稳固在待测管道100时，就能读取尺条122在挂钩部112上的刻度标识。
56.其中，当探头组件为实施例三时，参照图5和图6可知，当圆柱端头123和挂钩部112位于壳体11的两侧，则步骤s3包括：步骤s31、获取尺条122在挂钩部112上的刻度标识l、超声波探头2的高度n和二分之一的宽度m，将其代入以下方程式：m2+(n+r)2=r2+l
12
α=arctan(m/(n+r))+arctan(l1/r)(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=l/2其中，r为待测管道100的半径，l1为尺条122从开口111处a点到尺条122与待测管道100相切点b点的距离，l2为将b点到待测管道100上与超声波探头2正相对点c点的距离，α为b点到待测管道100的圆心所形成的直线与超声波探头2中点到c点所形成的直线之间的夹角；步骤s32、根据上述方程式得到待测管道100的半径r，得到待测管道100的管道外径2r。
57.其中，根据测量主机的输入参数要求保留半径r的小数位，以一实例进行说明，刻度标识l为1265.4mm，高度n为40mm和宽度m为15mm，则上述方程式为：152+(40+r)2=r2+l
12
α=arctan(15/(40+r))+arctan(l1/r)(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=1265.4/2简化为：1825+80r=l
12
α=arctan(15/(40+r))+arctan(l1/r)
(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=632.7对上述方程式求解之后得到r=199.9mm，即待测管道100的管道外径为399.8mm。
58.其中，当探头组件为实施例四时，参照图10可知，当圆柱端头123和挂钩部112均位于壳体11的顶部，则步骤s3包括：步骤s31’、获取尺条122在挂钩部112上的刻度标识l’、探头组件的整体高度n，将其代入以下方程式：(n+r)2=r2+l1’2α’=arctan(l1’
/r)(180-α’)/180=l2’
/(πr)l1’
+l2’
=l’/2其中，r为待测管道100的半径，l1’
为尺条122从开口111处a’点到尺条122与待测管道100相切点b’点的距离，l2’
为将b’点到待测管道100上与超声波探头2正相对点c点的距离，α’为b’点到待测管道100的圆心所形成的直线与超声波探头2中点到c点所形成的直线之间的夹角；步骤s32’、根据上述方程式得到待测管道100的半径r，得到待测管道100的管道外径2r。
59.由此，需要说明的是，本实施例中各个模块的具体选型为一个具体示例说明，在其他等同实施例中，可以采用能够满足对应功能的型号进行替换。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
63.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进
行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种探头固定装置，其特征在于，包括壳体和拉紧机构，所述拉紧机构位于所述壳体内，所述壳体上设置有开口、固定件和第一连接部，所述固定件用于与超声波探头固定连接；所述拉紧机构包括拉紧件和第二连接部，所述拉紧件位于所述壳体内，所述拉紧件的一端通过所述开口伸出在所述壳体外，且与所述第二连接部连接，所述第二连接部始终位于所述壳体外，所述第二连接部与所述第一连接部可拆卸连接；所述拉紧件上设置有刻度标识，当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径。2.根据权利要求1所述的一种探头固定装置，其特征在于，所述开口和所述第二连接部位于所述壳体的一侧，所述第一连接部位于所述壳体上与所述第二连接部相对的一侧；当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识、所述超声波探头的高度和宽度来得到待测管道的管径。3.根据权利要求1所述的一种探头固定装置，其特征在于，所述开口位于顶部，所述第一连接部和所述第二连接部均位于所述壳体的顶部；当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有所述探头固定装置时，通过所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识、所述探头组件的整体高度来得到待测管道的管径。4.根据权利要求1所述的一种探头固定装置，其特征在于，所述拉紧机构为卷尺机构，所述拉紧件包括尺簧和尺条，所述壳体还包括中间轴，所述尺簧位于所述壳体内，所述尺条的一端与所述尺簧连接，所述尺条的另一端通过所述开口伸出在所述壳体外，且与所述第二连接部连接，所述尺簧上远离尺条的一端固定在所述中间轴上且其本身缠绕在中间轴上。5.根据权利要求1所述的一种探头固定装置，其特征在于，所述第二连接部为圆柱端头，所述第一连接部为倒立的挂钩部，所述圆柱端头与所述挂钩部可拆卸连接。6.根据权利要求1至5任一所述的一种探头固定装置，其特征在于，所述壳体为ω型，所述固定件包括螺丝，所述壳体的两侧平面部上设置有螺孔，所述螺丝与所述螺孔螺纹连接，所述螺丝用于与超声波探头固定连接。7.一种探头组件，其特征在于，所述探头组件包括超声波探头以及如权利要求1至6任一所述的探头固定装置，所述探头固定装置固定于所述超声波探头上与传感器所在面相对的安装面上。8.一种管道外径测量方法，使用如权利要求7所述的一种探头组件，其特征在于，包括步骤：将所述超声波探头的传感器所在面放置在待测管道的外壁；通过第二连接部带动拉紧件绕过待测管道，将第二连接部与第一连接部进行活动连接；根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径。9.根据权利要求8所述的一种管道外径测量方法，其特征在于，当所述第一连接部和所
述第二连接部位于所述壳体的两侧，则所述根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径包括：获取所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识l、所述超声波探头的高度n和二分之一的宽度m，将其代入以下方程式：m2+(n+r)2=r2+l
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α=arctan(m/(n+r))+arctan(l1/r)(180-α)/180=l2/(πr)l1+l2=l/2其中，r为待测管道的半径，l1为所述拉紧件从所述开口处a点到所述拉紧件与待测管道相切点b点的距离，l2为将b点到待测管道上与超声波探头正相对点c点的距离，α为b点到待测管道的圆心所形成的直线与超声波探头中点到c点所形成的直线之间的夹角；根据上述方程式得到待测管道的半径r，得到待测管道的管道外径2r。10.根据权利要求8所述的一种管道外径测量方法，其特征在于，当所述第一连接部和所述第二连接部均位于所述壳体的顶部，则所述根据拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径包括：获取所述拉紧件在第一连接部上的刻度标识l’、所述探头组件的整体高度n，将其代入以下方程式：(n+r)2=r2+l1’2α’=arctan(l1’
/r)(180-α’)/180=l2’
/(πr)l1’
+l2’
=l’/2其中，r为待测管道的半径，l1’
为所述拉紧件从所述开口处a’点到所述拉紧件与待测管道相切点b’点的距离，l2’
为将b’点到待测管道上与超声波探头正相对点c点的距离，α’为b’点到待测管道的圆心所形成的直线与超声波探头中点到c点所形成的直线之间的夹角；根据上述方程式得到待测管道的半径r，得到待测管道的管道外径2r。

技术总结
本发明提供的一种探头固定装置、探头组件及管道外径测量方法，其探头固定装置包括壳体和拉紧机构，拉紧机构位于壳体内，壳体上设置有开口、固定件和第一连接部，固定件用于与超声波探头固定连接；拉紧机构包括拉紧件和第二连接部，拉紧件位于壳体内，拉紧件的一端通过开口伸出在壳体外，且与第二连接部连接，第二连接部始终位于壳体外，第二连接部与第一连接部可拆卸连接；拉紧件上设置有刻度标识，当超声波探头的传感器所在面紧贴在待测管道上且相对一侧上固定安装有探头固定装置时，通过拉紧件在第一连接部上的刻度标识得到待测管道的管径。由此，本发明能提高了超声波测量的准确度、便利性和安全性。便利性和安全性。便利性和安全性。


技术研发人员：吴孟辉 陈为晶 方仁桂 池辉 杨爱军 唐晨 陈黎
受保护的技术使用者：福建省计量科学研究院（福建省眼镜质量检验站）
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/13