【技术实现步骤摘要】
改进的信号行程时间流量计
本申请涉及流量计,具体而言,涉及超声波行程时间流量计。
技术介绍
各种类型的流量计目前用于测量通过管道的流体(例如液体或气体)的体积流量。超声波流量计或者是利用声学多普勒效应的多普勒流量计,或者是有时也称为传输流量计的行程时间流量计,其利用由源和介质的相对运动引起的传播时间差。行程时间也被称为飞越时间或渡越时间。超声波行程时间流量计计算在流动方向上和逆流动方向上传播的超声波脉冲的传播时间的差。作为管线式流量计,也称为侵入式或湿式流量计,或者作为夹合式流量计,也称为非侵入式流量计,来提供超声波流量计。流量计的其它形式包括文丘里管道,溢流门槛,雷达流量计,科里奥利流量计,差压流量计,磁感应流量计和其他类型的流量计。当存在不规则流量剖面或开放通道时,多于一个传播路径可能是确定平均流速所必需的。其中,在诸如IEC41或ENISO6416的水文测验标准中说明了多路径过程。作为进一步的应用,超声波流量计也用于例如利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测量流量剖面。ADCP也适用于测量河流和开阔水域的水流速和排放量。
技术实现思路
本说明书的目的是提供一种改进的时差流量计和相应的方法,用于测量通常的流体,特别是用于诸如水,油的液体或气体,的平均流速或流量剖面。在根据本说明书的流量测量设备中,例如压电元件形式的声换能器,也称为压电换能器,用于生成和接收测试信号和测量信号。可替换的声发射器包括激发金属膜振动的激光器,或简单的扬声器。还可以以其它方式产生压力波。 ...
【技术保护点】
1.一种用于确定流体导管中的流体的流速的方法,包括:/n-为所述流体导管提供相对于所述流体导管具有预定速度的流体,/n-将预定测量信号施加到第一超声波换能器和第二超声波换能器中的一个,所述测量信号包括脉冲信号的响应信号或从其导出的信号的相对于时间的反转信号部分,/n-在所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器中的另一个处测量所述测量信号的第一响应信号,/n-从所述第一响应信号导出所述流体的流速。/n
【技术特征摘要】
20140729 IB PCT/IB2014/0635021.一种用于确定流体导管中的流体的流速的方法,包括:
-为所述流体导管提供相对于所述流体导管具有预定速度的流体,
-将预定测量信号施加到第一超声波换能器和第二超声波换能器中的一个,所述测量信号包括脉冲信号的响应信号或从其导出的信号的相对于时间的反转信号部分,
-在所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器中的另一个处测量所述测量信号的第一响应信号,
-从所述第一响应信号导出所述流体的流速。
2.根据权利要求1所述的方法,包括:
-重复施加所述测量信号并沿相反方向测量所述响应信号的步骤以获得第二响应信号,
-从所述第一响应信号和所述第二响应信号导出所述流体的流速。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,
用于导出所述测量信号的所述信号部分包括在所述响应信号的最大振幅周围的第一部分和尾部信号部分,所述尾随信号部分在所述最大振幅的到达时间后在时间上延伸。
4.根据权利要求1所述的方法,包括:
-重复施加脉冲信号和接收相应的响应信号的步骤多次,从而获得多个响应信号,
-从所接收的响应信号的平均值导出所述测量信号。
5.根据权利要求1所述的方法,
其中,测量信号的导出包括相对于振幅数字化响应信号或从其导出的的信号。
6.根据权利要求5所述的方法,包括:增加数字化信号的位分辨率以增加对所述测量信号的响应信号的振幅。
7.根据权利要求5所述的方法,包括:减小数字化信号的位分辨率,以增加对所述测量信号的响应信号的振幅。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述数字化信号相对于所述振幅的位分辨率是低位分辨率。
9.根据权利要求1所述的方法,包括:处理响应信号中的至少一个,以确定所述导管的壁厚度的变化,或者通过确定纵向和横向声波特性来确定导管壁的材料特性。
10.一种用于在行程时间超声波流量计中测量流速的设备,包括:
-第一连接器,用于第一超声波元件,
-第二连接器,用于第二超声波元件,
-发送单元,用于向所述第一连接器发送脉冲信号,
-接收单元,用于从所述第二连接器接收对所述脉冲信号的响应信号,
-反转单元,用于相对于时间反转所述响应信号以获得反转信号,
-处理单元,用于从所述反转信号导出测量信号并存储所述测量信号。
11.根据权利要求10所述的设备,进一步包括:
-D/A转换器,所述D/A转换器连接到所述第一连接器,
-A/D转换器,所述A/D转换器连接到所述第二连接器,
-计算机可读存储器,用于存储所述测量信号。
12.根据权利要求10所述的设备,进一步包括:选择单元,用于选择所接收的响应信号的一部分或从中导出的信号的一部分,其中,所述反转单元用于相对于时间反转所述响应信号的所选部分以获得所述反转信号。
13.根据权利要求10所述的设备,所述设备包括:
-测量信号发生器,所述测量信号发生器可连接到所述第一连接器或所述第二连接器,
-发送模块,用于将所述测量信号发送到所述第一连接器,
-接收单元,用于从所述第二连接器接收所述测量信号的响应信号,
-第二处理单元,用于从所接收的响应信号导出流速。
14.根据权利要求10所述的设备,所述设备包括:
直接数字信号合成器,所述直接数字信号合成器包括ADC,
频率控制寄存器,基准振荡器,数控振荡器和重构低通滤波器,所述ADC可通过所述重构低通滤波器连接到所述第一连接器和所述第二连接器。
15.根据权利要求10所述的设备,所述设备包括:
-第一超声波换能器,所述第一超声波换能器连接到所述第一连接器,
-第二超声波换能器,所述第二超声波换能器连接到所述第二连接器。
16.根据权利要求10所述的设备,包括:管道的一部分,所述第一超声波换能器在第一位置处安装到所述管道部分,
及所述第二超声波换能器在第二位置处安装到所述管道部分。
17.一种计算机可读程序代码,包括用于执行根据权利要求1至9之一所述的方法的计算机可读指令。
18.一种计算机可读存储器,所述计算机可读存储器包括权利要求17所述的计算机可读程序代码。
19.一种专用电子组件,其可操作以执行根据权利要求1所述的方法。
20.一种根据权利要求1所述的用于确定测试设备是否正在测量流体导管中的流体的流速的方法,包括:
-为所述流体导管提供相对于所述流体导管具有预定速度的流体,
-将测试脉冲信号施加到所述测试设备的第一超声波换能器,所述第一超声波换能器在第一位置处安装到所述流体导管,
-在所述测试设备的第二超声波换能器处接收所述测试脉冲信号的测试响应...
【专利技术属性】
技术研发人员:托马斯·沃纳·海思,特朗·栋·隆,克劳斯迪特尔·欧迟,尤尔根·海因茨弗里德里希·斯克普阿莱,
申请(专利权)人:GWF测量系统有限公司,
类型:发明
国别省市:瑞士;CH
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