[發(fā)明專利]超聲波流量測(cè)量儀和用于測(cè)量流量的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711446005.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN108240846B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.M.范克盧斯特;A.休伊澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 克洛納有限公司
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;李雪瑩

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量流動(dòng)通過測(cè)量管的介質(zhì)的流量的超聲波流量測(cè)量儀，所述超聲波流量測(cè)量儀具有至少兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器和至少一個(gè)控制和評(píng)估單元，其中，所述測(cè)量管具有內(nèi)壁，其中，所述超聲波轉(zhuǎn)換器分別構(gòu)造為用于發(fā)出超聲波信號(hào)的發(fā)送器和/或構(gòu)造為用于接收所述超聲波信號(hào)的接收器，其中，所述超聲波轉(zhuǎn)換器在流動(dòng)方向上觀察如此偏置地布置在所述測(cè)量管處，使得相應(yīng)的發(fā)送器在運(yùn)行中沿著流動(dòng)方向或者逆著流動(dòng)方向發(fā)出超聲波信號(hào)，并且所述接收器接收從所述發(fā)送器所發(fā)出的在所述測(cè)量管的內(nèi)壁處的至少一個(gè)反射之后的超聲波信號(hào)，其中，所述超聲波信號(hào)具有第一信號(hào)成分和至少一個(gè)第二信號(hào)成分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量流動(dòng)通過測(cè)量管的介質(zhì)的流量的超聲波流量測(cè)量儀，所述超聲波流量測(cè)量儀具有至少兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器和至少一個(gè)控制和評(píng)估單元，其中，測(cè)量管具有內(nèi)壁，其中，超聲波轉(zhuǎn)換器分別構(gòu)造為用于發(fā)出超聲波信號(hào)的發(fā)送器和/或構(gòu)造為用于接收超聲波信號(hào)的接收器，其中，所述超聲波轉(zhuǎn)換器在流動(dòng)方向上觀察如此偏置地布置在測(cè)量管處，使得相應(yīng)的發(fā)送器在運(yùn)行中沿著流動(dòng)方向或者逆著流動(dòng)方向發(fā)出超聲波信號(hào)，并且接收器接收從發(fā)送器所發(fā)出的在測(cè)量管的內(nèi)壁處的至少一個(gè)反射之后的超聲波信號(hào)，其中，超聲波信號(hào)具有第一信號(hào)成分和至少一個(gè)第二信號(hào)成分。

此外，本發(fā)明涉及一種用于借助于超聲波流量測(cè)量儀來測(cè)量流動(dòng)通過測(cè)量管的介質(zhì)的流量的方法，其中，超聲波流量測(cè)量儀具有至少兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器和至少一個(gè)控制和評(píng)估單元，其中，測(cè)量管具有內(nèi)壁，其中，超聲波轉(zhuǎn)換器分別構(gòu)造為用于發(fā)出超聲波信號(hào)的發(fā)送器和/或構(gòu)造為用于接收超聲波信號(hào)的接收器，其中，所述超聲波轉(zhuǎn)換器在流動(dòng)方向上觀察如此偏置地布置在測(cè)量管處，使得相應(yīng)的發(fā)送器在運(yùn)行中沿著流動(dòng)方向或者逆著流動(dòng)方向發(fā)出超聲波信號(hào)，并且接收器接收從發(fā)送器所發(fā)出的在測(cè)量管的內(nèi)壁處的至少一個(gè)反射之后的超聲波信號(hào)，其中，超聲波信號(hào)具有第一信號(hào)成分和至少一個(gè)第二信號(hào)成分。

背景技術(shù)

流動(dòng)通過測(cè)量管的介質(zhì)的流量和速度的測(cè)量從現(xiàn)有技術(shù)中已知。超聲波流量測(cè)量儀通常具有至少兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器，該超聲波轉(zhuǎn)換器分別構(gòu)造為發(fā)送器和接收器，并且該超聲波轉(zhuǎn)換器如此偏置地沿著測(cè)量管布置，使得在一個(gè)配置方案中，發(fā)送器將超聲波信號(hào)沿著流動(dòng)方向發(fā)出，其中，在超聲波信號(hào)已經(jīng)穿越介質(zhì)之后，超聲波信號(hào)由接收器接收，并且在第二配置方案中，先前已經(jīng)用作接收器的發(fā)送器將超聲波信號(hào)沿著相同的測(cè)量路徑逆著流動(dòng)方向發(fā)出，其中，超聲波信號(hào)由此時(shí)作為接收器工作的第二超聲波轉(zhuǎn)換器接收。基于攜帶效應(yīng)（Mitführeffekt），所述兩個(gè)先前所說明的超聲波信號(hào)在不同的運(yùn)行時(shí)間之后到達(dá)相應(yīng)的接收器。從信號(hào)的運(yùn)行時(shí)間差別中能夠確定介質(zhì)的流速。介質(zhì)的流速確定了體積流量。

在確定體積流量時(shí)，同樣考慮流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)特性（Str?mungsprofil）。介質(zhì)的流動(dòng)特性尤其依賴于雷諾數(shù)。

在此，在確定流量時(shí)的誤差依賴于流動(dòng)特性的位置和位置的數(shù)量，其中介質(zhì)的速度被測(cè)量。如果介質(zhì)的速度利用單束-流量測(cè)量器來測(cè)量，其中，超聲波信號(hào)在V形的或者簡單的測(cè)量路徑上走向通過測(cè)量管的中部并且在此與具有r= 0 R的測(cè)量管軸線相交，其中，R是測(cè)量管的半徑，則在紊流的和層狀的流動(dòng)特性之間的測(cè)量偏差尤其高。

因此已知的是，為了確定介質(zhì)的流量，在多個(gè)位置處測(cè)量流動(dòng)特性，以便最小化先前所說明的誤差。其中，各一個(gè)發(fā)送器和接收器對(duì)布置在測(cè)量管中部附近的區(qū)域中，其中，超聲波信號(hào)在平行的平面中走向，該平面沒有與測(cè)量管軸線相交，雙束-超聲波流量測(cè)量儀具有明顯更小的測(cè)量偏差。此外，已知超聲波流量測(cè)量儀，該超聲波流量測(cè)量儀具有五個(gè)平面平行的測(cè)量路徑，其中，五個(gè)發(fā)送器和接收器對(duì)，也即十個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器沿著測(cè)量管周部進(jìn)行布置。每個(gè)測(cè)量路徑通過與測(cè)量管軸線的最短的豎直間距來限定。例如，超聲波轉(zhuǎn)換器在五個(gè)測(cè)量路徑上測(cè)量流動(dòng)特性，該測(cè)量路徑分別兩次與r= 0 R時(shí)的測(cè)量管軸線或r= 0.5R時(shí)和r= 0.8 R時(shí)的區(qū)域相交。按照這個(gè)構(gòu)造方案可能的是，如此精細(xì)地檢測(cè)所述流動(dòng)特性，使得流動(dòng)特性的影響在流量確定時(shí)能夠最大程度地補(bǔ)償。這個(gè)構(gòu)造方案不利的卻是，這樣的超聲波流量測(cè)量儀由于使用了十個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器而很昂貴。