[發(fā)明專利]渦流流量計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 97110219.8
• 申請日: 1997-04-01
• 公開（公告）號: CN1066537C
• 公開（公告）日: 2001-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安藤哲男;松永義則;川野高志;本道雅則;和田正已;永田和生
• 申請（專利權(quán)）人: 橫河電機株式會社
• 主分類號: G01F1/32
• 分類號: G01F1/32;G01F1/66
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 杜日新

本發(fā)明涉及一種渦流流量計，這種流量計利用傳播時間隨卡曼渦流變化的超聲波信號計算穿過一條流路流動的測量流體的流量，更具體地說，本發(fā)明涉及一種改進的渦流流量計，從而即使由于渦流大造成相位改變，也可以以一種穩(wěn)定的方式檢測渦流。

圖1示出了一種現(xiàn)有技術(shù)的渦流流量計的結(jié)構(gòu)。該圖顯示了一種渦流流量計，這種流量計通過檢測傳播時間的變化來計算一種測量流體的流量，通過把超聲波作為一種連續(xù)波發(fā)射給渦流來得到所述傳播時間，關(guān)于這種渦流流量計可參看美國專利UPS?5，503，035“超聲流體振動流量計。”

通過從時鐘脈沖發(fā)生器10給驅(qū)動器11發(fā)送參考時鐘脈沖信號CL₁，驅(qū)動器11與參考時鐘脈沖CL₁同步地給超聲波發(fā)送器12發(fā)送頻率比卡曼渦流頻率更高的驅(qū)動信號DS₁。的下游側(cè)，并且垂直于渦流噴射器14和管道13的軸線固定在該管道壁上。超聲波接收器15和超聲波發(fā)送器12相對固定在上述管道壁上。

驅(qū)動信號DS₁使得超聲波發(fā)送器12向測量流體發(fā)射超聲波，并且用超聲波接收器15接收由在連接超聲波發(fā)送器12和超聲波接收器15方向上的卡曼渦流的速度分量所調(diào)制的超聲波，然后，把該超聲波作為超聲波信號S_U1輸出給放大器16。進而把超聲波信號S_U1輸出給相位檢測器18，作為被轉(zhuǎn)換為脈沖形成器17中的脈沖的超聲波信號S_U2。

同時，把參考時鐘脈沖CL₁從時鐘脈沖發(fā)生器10施加給參考信號發(fā)生器19，并且與這個時鐘脈沖同步地從參考信號發(fā)生器19把參考信號S_R1輸出給相位檢測器18。這樣，相位檢測器18以參考信號S_R1作參考進行超聲波信號S_U2的相敏檢測，以便把它們輸出給濾波器20。

濾波器20給史密特觸發(fā)電路21以及移相器22發(fā)送出濾波過的信號。移相器22控制參考信號發(fā)生器19，從而使該發(fā)生器輸出參考信號S_R1，參考信號S_R1的相位移動了π，這取決于相位檢測器18的初相值。

史密特觸發(fā)電路21以一個預(yù)定的閾值作參考，把由卡曼渦流重現(xiàn)的渦流波形輸出給輸出端23，該卡曼渦流是在濾波器20的輸出端得到的。

下面，用數(shù)字表達(dá)式更詳細(xì)地解釋上面的說明。超聲波信號S_U1的傳播時間T如下表達(dá)為時間t的函數(shù)：T=D/[C-V_vsin(2πf_v·t)]????????????????(1)這里分別設(shè)測量流體中的聲速為C，設(shè)渦流環(huán)流流動的速度為V_v，渦流頻率為f_v、而測量用管道13的直徑(大小)為D。

并且，如果超聲波信號S_U1的頻率是f_s，則在超聲波信號S_U1和參考信號S_R1之間的相位φ如下：φ=2πf_sD/[C-V_vsin(2πf_v·t)]=2πf_sD/C+2πf_sDV_vsin(2πf_v·t)/c²???????????????(2)

公式(2)中的第一項和第二項分別代表初始相位和由于渦流產(chǎn)生的相移。這里，盡管因為測量流體中的溫度變化和諸如此類的因素造成的聲速C的改變使得初始相位變化，但由于這個相移與渦流造成的相移相比極慢，就可以認(rèn)為它近似為恒量。為此，可用相位檢測器18測量相位φ的移動，這樣，可用濾波器20重現(xiàn)渦流。

在這種情況下，如果初始相位是在O或2π附近，因為由渦流造成的相位變化(既使它不大)易于超出相位檢測器18的處理范圍，所以使參考信號變換到另一個參考信號，這另一個參考信號的相位與所給的參考信號的相位在移相器22中相差恒定的初始相位π，以便使它進入相位檢測器18的處理范圍。

由于通過濾波器20的輸出，以一種模擬方式重現(xiàn)渦流，如果由渦流造成的相位變化不大，可通過用史密特觸發(fā)電路21把濾波器20的輸出轉(zhuǎn)化為脈沖，在輸出端重現(xiàn)脈沖渦流信號。