[發明專利]超聲波流量測量儀

有效

• 申請號: 200710307768.3
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101206131A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: J·M·范克盧斯特;C·J·胡根多爾恩
• 申請（專利權）人: 克洛納有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若;趙辛

技術領域

本發明涉及一種超聲波流量測量儀，帶有一個可由一種介質流過的測量管，該測量管在橫截面看具有兩個二分之一圓周，其中設置兩個超聲波換能器對，為它們分別配設了一個超聲波反射器，每一個超聲波換能器對的超聲波換能器在測量管的縱向方向彼此位錯地布置在一個共用的二分之一圓周上，配屬于各超聲波換能器對的超聲波反射器在測量管縱向方向看是在兩個超聲波換能器之間布置在另外的二分之一圓周上，致使從一個超聲波換能器對的一個超聲波換能器發射的超聲波信號沿著一個V-形信號路徑經過配屬于超聲波換能器對的超聲波反射器達到超聲波換能器對的另一個超聲波換能器。

背景技術

如果通過測量管流動的介質具有流動干擾并因此偏離一種完全發展出的層流的或紊流的流動模式，超聲波流量測量儀一般顯示一個變壞的測量精度。這些干擾可以例如通過管子的橫截面變化或彎曲造成，介質流過這些管子。在這些干擾中，一般區分為三種類型，即軸向干擾，切向干擾，如渦流，和徑向干擾。切向和徑向干擾對于實際容積流量的變化沒有影響。但是它們如在下面進行的說明那樣影響超聲波測量。

在超聲波流量測量儀中，一般設置至少兩個超聲波換能器，它們共同形成一個超聲波換能器對，并且此外在流動方向上彼此位錯地布置。超聲波換能器之一發射一個超聲波信號，該信號經過流動的介質并由另外的超聲波換能器接收。此時一般這樣進行，即也可以由另外的超聲波換能器發射一個超聲波信號，該信號由第一超聲波換能器接收。以這種方式，超聲波信號交替地順著或逆著流動方向通過流動的介質。基于在流動的介質中的引動效應，在流動方向或在流動方向相反的方向得出不同的傳輸時間。如果聲音路徑的長度和聲音路徑相對于流動方向的角度是已知的，則為此可以借助于在流動方向或在流動方向相反的方向的傳輸時間反推出介質的流動速度。

如果一個管路例如具有一個向上或向下的彎曲和隨后有個向右或向左的彎曲，則可以預料在流動模式中有軸向及切向的干擾。其中，切向干擾導致沿著通過聲音路徑給出的測量路徑的附加速度分量，從而導致對整個已有流動速度決定性的傳輸時間的失真。

為了解決這個問題，迄今是這樣作的，即在一個共用的平面中應用至少兩個交叉的測量路徑。如果兩個測量路徑相對于流動方向的角度總是大小相等，那么如果將為兩個路徑分別確定的速度取中數，則將不受歡迎的切向和徑向速度分量消除。

此時有個缺點在于，至少要求雙倍數量的超聲波換能器。如果必須在測量管中設置更多的超聲波換能器，則一般也必須為這些超聲波換能器在測量管的壁中提供附加的換能器槽(Wandlertaschen)，這導致對流動的附加干擾。

為解決上述問題的另一個方案在于應用V-形信號路徑。此時這樣進行，將一個超聲波換能器對的兩個超聲波換能器設置在測量管的一個共用側面上，其中在測量管的對置的側面上準備一個超聲波反射器。視在各自平面中測量管的曲率而定，獨自通過測量管的內壁就已經可以形成這樣一種超聲波反射器，然而也可以設置一個單獨的超聲波反射器，例如以一個平板形式。這適用于現有技術，也適用于下面闡述的本發明。

從一個超聲波換能器發射的超聲波信號沿著一個V-形信號路徑經過超聲波反射器向超聲波換能器對的另外的超聲波換能器運行。同樣也可以將超聲波信號向其它的方向發射。如以前說明的那樣，以此基本上也實現一種布置，在該布置時可以通過取平均值達到消除切向和徑向部分。此時一個重要的優點在于，不要求附加的超聲波換能器。

從US?2004/0011141?A1公知一種開始時所闡述類型的超聲波流量測量儀。在這種儀器中設置多個V-形信號路徑，這些信號路徑分布在彼此平行的平面中。超聲波換能器對和超聲波反射器，分別設置在超聲波流量測量儀測量管的單獨的側面上。這在可以至少將最上面的和最下面的V-形信號路徑以到測量管內壁微小的最大間隔布置時是有利的。也就是證實了，到測量管內壁的較小的間隔導致測量精確度改善，因為在這樣一種信號路徑時尤其可以用高精確度確定出和因而消除軸向干擾。此外，通過僅僅將超聲波換能器共同布置在測量管一側使維修變得容易，尤其是當測量管很難和有時只從一側才可接觸時更是如此。

事實表明，如前面所述，應用大量在彼此平行平面中的V-形信號路徑，可以比在上面所述傳統的信號路徑布置情況時明顯更好地消除流動的徑向和切向干擾。然而，試驗得出，始終還出現約0.15％的誤差。

發明內容

因此本發明的任務是，給出這樣一種超聲波流量測量儀，它可以在確定流動速度時幾乎完全消除切向和徑向的干擾。