[發明專利]用來測量流體流量的超聲方法和裝置

有效

• 申請號: 201410766042.6
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN105737918B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 葉菁;格雷戈里·R·吉列;克里斯多夫·烏爾夫;敖曉蕾;牛冉;尚衛華;鮑勃·賈奇;梅艷
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

本發明揭示了用來測量流體流量的超聲方法和裝置，其中涉及的一種方法，用來測量在一個空間內流動的流體的流量。在該方法中，分別沿多條傳播路徑在多對超聲傳感器之間穿過所述空間傳送和接收超聲波，基于每對超聲傳感器獲得的數據計算所述流體的平均線速度，以獲得穿過所述空間的多個平均線速度，再基于所述多個平均線速度計算所述流體的流量。本發明還涉及用所述方法來測量流體流量的超聲裝置。

技術領域

本發明涉及一種超聲方法以及使用該方法來測量流體流量的超聲裝置。

背景技術

超聲設備和方法被廣泛用來測量流體，比如在管內流動的液體或氣體的物理性能。用超聲來測量流體流量的方法有很多種，其中目前使用最廣泛的方法之一是時差法(transit-time method)。

如圖1所示，在用時差法測流體的流量時，一般會在流體的上、下游分別放置一個傳感器。通過在兩個傳感器之間交替地發送和接收一陣超聲信號，并測量該信號在兩個傳感器之間傳送所花費的時間，可分別獲得該信號從上游傳感器傳送到下游傳感器所需的時間T_down、以及該信號從下游傳感器傳送到上游傳感器所需的時間T_up。這樣，流體沿著該超聲信號路徑的平均流速V可以通過以下公式計算：

其中P為超聲信號在流體中的路徑，θ為該路徑的角度。

通過公式Q＝K*A*V可以計算出流量，其中A為管道的內橫截面面積，K為儀表系數，通過標定來確定。

時差法可適用于不同情形下的流量測量，但對于復雜管道中的流量測量卻還存在一些問題。比如，管道內部有別的部件如更小內徑的管道，在內、外管之間形成一個環狀空間，在上、下游傳感器之間傳播的超聲波可能會被內管擋住，且該空間內的流動剖面比較復雜等。因此，需要有一種超聲裝置和方法能對復雜管道如環狀空間內的流體的流量進行精確測量。

發明內容

本發明一方面涉及一種方法，在該方法中，讓流體在一空間內流動，分別沿多條傳播路徑在多對超聲傳感器之間穿過所述空間傳送和接收超聲波，基于每對超聲傳感器獲得的數據計算所述流體的平均線速度，以獲得穿過所述空間的多個平均線速度，再基于所述多個平均線速度計算所述流體的流量。

本發明另一方面涉及一種超聲裝置，其包括管道元件，該管道元件具有一個空間來讓流體在其中流動。所述超聲裝置還包括多對超聲傳感器，每對超聲傳感器的排布使得該對超聲傳感器之間傳播的超聲波沿一傳播路徑穿過所述空間。所述超聲裝置還包括處理器，用來基于每對超聲傳感器獲得的數據計算所述流體的平均線速度，以獲得穿過所述空間的多個平均線速度，并基于所述多個平均線速度計算所述流體的流量。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：

圖1顯示了一種典型的時差超聲測量方法。

圖2是根據本發明的一個實施例的超聲裝置的示意圖。

圖3是圖2中沿A-A方向的剖視圖，顯示了所述超聲裝置的一個縱截面。

圖4顯示了根據本發明的一個實施例中的超聲裝置的超聲傳播路徑。

圖5顯示了根據本發明的一個實施例中的超聲裝置的俯視圖。

圖6顯示了根據本發明的另一個實施例中的超聲裝置的俯視圖。

具體實施方式