[發(fā)明專利]基于超聲導波技術的管道液體流量測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910088842.6
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101614569A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 何存富;劉增華;吳斌;樊尚春;張力新
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

1.基于超聲導波技術的管道液體流量測量方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

1)在管道(1)的位置A處安裝軸對稱分布的第一傳感器組(2)，在管道(1)的另一位置B處安裝軸對稱分布的第二傳感器組(3)，設位置A和位置B的軸向間距為L；

2)由函數發(fā)生器(5)產生一個具有一定中心頻率的單音頻信號，該中心頻率為所選取超聲導波縱向模態(tài)的頻率點，在該頻率點處，超聲導波縱向模態(tài)的群速度隨頻率變化率的絕對值低于0.002m，軸向位移在管中液體分布的平均值為在管壁中分布的平均值的30％以上，且群速度隨管中液體流速呈單調增加或減小；

3)調整轉換裝置，使第一傳感器組(2)與功率放大器(4)連接，用來激勵超聲導波縱向模態(tài)，將第二傳感器組(3)與示波器(6)連接，用來接收超聲導波縱向模態(tài)的信號；

4)函數發(fā)生器(5)產生一激勵信號，該激勵信號經功率放大器(4)進行功率放大，通過第一傳感器組(2)在管道(1)中激勵步驟2)所選取的超聲導波縱向模態(tài)；

5)激勵的超聲導波縱向模態(tài)信號在管道(1)中從第一傳感器組(2)傳播至第二傳感器組(3)，即在管道中傳播距離L后，第二傳感器組(3)接收信號a，在示波器(6)上顯示，并通過數據端口存儲到計算機(7)中；

6)調整轉換裝置，使第二傳感器組(3)與功率放大器(4)連接，用來激勵超聲導波縱向模態(tài)，將第一傳感器組(2)與示波器(6)連接，用來接收超聲導波縱向模態(tài)的信號；

7)由函數發(fā)生器(5)產生與步驟4)中相同的激勵信號，該激勵信號經功率放大器(4)進行功率放大，通過第二傳感器組(3)在管道(1)中激勵與步驟4)相同的超聲導波縱向模態(tài)；

8)再次激勵的超聲導波縱向模態(tài)信號在管道(1)中從第二傳感器組(3)傳播至第一傳感器組(2)，即在管道中傳播了距離L后，第一傳感器組(2)接收信號b，在示波器(6)上顯示，并通過數據端口存儲到計算機(7)中；

9)確定所得到的超聲導波縱向模態(tài)信號a和信號b傳播距離L所需的時間分別為t₁和t₂，從而得到超聲導波縱向模態(tài)的傳播時間差為Δt＝t₁-t₂；

10)將管道中的液體流速v代入考慮液體流速的充液管道中超聲導波縱向模態(tài)的頻散方程，通過數值求解得到不同液體流速v時的相速度c_p頻散曲線，進而利用公式其中：ω為圓頻率，即得到超聲導波縱向模態(tài)的群速度c_g頻散曲線，通過分析所激勵的超聲導波縱向模態(tài)在不同液體流速v下的群速度頻散曲線，得到某一頻率點的一組該超聲導波縱向模態(tài)的液體流速v和超聲導波縱向模態(tài)群速度c_g的數據點，通過線性擬合，得到超聲導波縱向模態(tài)的群速度c_g隨液體流速v的變化率和液體流速為0即液體靜止時該頻率點的超聲導波縱向模態(tài)的群速度c_g0；

11)利用公式計算得到管道中液體流速v；當計算得到的液體流速v大于零時，表示液體流向為從A流向B，當液體流速v小于零時，表示液體流向為從B流向A；

12)利用式U＝πvr₁²，求得充液管道中液體的體積流量U，進而確定充液管道中液體的質量流量M＝ρU＝πρvr₁²，其中，r₁為管道的內半徑，ρ為管道中液體密度。

2.根據權利要求1所述的基于超聲導波技術的管道液體流量測量方法，其特征在于：所述的第一傳感器組和第二傳感器組能夠由傳感器環(huán)代替。