用来测量流体流量的超声方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了用来测量流体流量的超声方法和装置，其中涉及的一种方法，用来测量在一个空间内流动的流体的流量。在该方法中，分别沿多条传播路径在多对超声传感器之间穿过所述空间传送和接收超声波，基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速度，以获得穿过所述空间的多个平均线速度，再基于所述多个平均线速度计算所述流体的流量。本发明专利技术还涉及用所述方法来测量流体流量的超声装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声方法以及使用该方法来测量流体流量的超声装置。
技术介绍
超声设备和方法被广泛用来测量流体，比如在管内流动的液体或气体的物理性能。用超声来测量流体流量的方法有很多种，其中目前使用最广泛的方法之一是时差法(transit-timemethod)。如图1所示，在用时差法测流体的流量时，一般会在流体的上、下游分别放置一个传感器。通过在两个传感器之间交替地发送和接收一阵超声信号，并测量该信号在两个传感器之间传送所花费的时间，可分别获得该信号从上游传感器传送到下游传感器所需的时间Tdown、以及该信号从下游传感器传送到上游传感器所需的时间Tup。这样，流体沿着该超声信号路径的平均流速V可以通过以下公式计算：V=P2sinθ(1Tdown-1Tup),]]>其中P为超声信号在流体中的路径，θ为该路径的角度。通过公式Q＝K*A*V可以计算出流量，其中A为管道的内横截面面积，K为仪表系数，通过标定来确定。时差法可适用于不同情形下的流量测量，但对于复杂管道中的流量测量却还存在一些问题。比如，管道内部有别的部件如更小内径的管道，在内、外管之间形成一个环状空间，在上、下游传感器之间传播的超声波可能会被内管挡住，且该空间内的流动剖面比较复杂等。因此，需要有一种超声装置和方法能对复杂管道如环状空间内的流体的流量进行精确测量。
技术实现思路
本专利技术一方面涉及一种方法，在该方法中，让流体在一空间内流动，分别沿多条传播路径在多对超声传感器之间穿过所述空间传送和接收超声波，基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速度，以获得穿过所述空间的多个平均线速度，再基于所述多个平均线速度计算所述流体的流量。本专利技术另一方面涉及一种超声装置，其包括管道元件，该管道元件具有一个空间来让流体在其中流动。所述超声装置还包括多对超声传感器，每对超声传感器的排布使得该对超声传感器之间传播的超声波沿一传播路径穿过所述空间。所述超声装置还包括处理器，用来基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速度，以获得穿过所述空间的多个平均线速度，并基于所述多个平均线速度计算所述流体的流量。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1显示了一种典型的时差超声测量方法。图2是根据本专利技术的一个实施例的超声装置的示意图。图3是图2中沿A-A方向的剖视图，显示了所述超声装置的一个纵截面。图4显示了根据本专利技术的一个实施例中的超声装置的超声传播路径。图5显示了根据本专利技术的一个实施例中的超声装置的俯视图。图6显示了根据本专利技术的另一个实施例中的超声装置的俯视图。具体实施方式以下将对本专利技术的具体实施例进行描述。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或”是指包括所列举的元件或者物件中的任一个或全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。“多个”包括两个和两个以上，“多对”包括两对和两对以上。本专利技术的实施例涉及一种可用来测量在一定空间内流动的流体的流量的超声装置。所述超声装置包括一个管道元件，其形成有一定空间来让流体在其中流动。比如，所述超声装置可包括一个外管，设置来接收和容纳一个内部元件，在该外管和内部元件之间形成一个环状空间(环形通道)来让流体在其中流动。该超声装置还包括多对超声传感器，每一对排布来使得在其间传送和接收的超声波能沿着传播路径穿过所述空间。可将所述超声装置连接于上下游管道之间，类似于接头，使得流体能从上游管道流经所述超声装置后流到下游管道中。图2为一种示例性的超声装置100的示意图。该超声装置100包括外管101，设置来接收一内部元件，如内管201。在所述外管101和内部元件201之间形成有一环状空间300用来让流体通过。所述环状空间可设置成任意形状，具体取决于外管101和内部元件201的形状。所述超声装置100进一步包括多对超声传感器，用来获得计算所述环状空间300内流动的流体的流量所需的数据。在图示的实施例中，有四对超声传感器，包括第一对111和112、第二对113和114、第三对115和116、以及第四对117和118。至少一对超声传感器被排布和设置来让在其间传播的超声波的传播路径穿过所述环状空间300但不穿过所述内部元件201。由于所述四对超声传感器是以大致相同的方式排布和设置的，下文将以第一对111和112为例对该四对超声传感器的排布方式进行详细描述。对于第一对超声传感器111和112来说，在环状空间300内的流体流动方向上，传感器111位于传感器112的上游。在一个具体的实施例中，所述传感器111和112安装在所述外管101上，彼此沿着该外管101的第一弦线121对齐，该弦线121与外管101的截面成一定角度。这样，超声波可沿着该第一弦线121(第一传播路径)在传感器111和112之间传播。所述第一弦线121穿过所述环状空间但不穿过可能位于外管101的中心处的所述内部元件201。在一个具体的实施例中，所述第一弦线121既不平行于所述外管的中心轴线，也不与该中心轴线相交，因此与该轴线不共面。类似地，第二对超声传感器113和114之间的超声波可沿着第二弦线123(第二传播路径)传播，第三对超声传感器115和116之间的超声波可沿着第三弦线125(第三传播路径)传播，第四对超声传感器117和118之间的超声波可沿着第四弦线127(第四传播路径)传播。在图示的实施例中，所述第一传播路径121和第二传播路径123位于所述内部元件201的相对两侧。所述第三和第四传播路径125和127位于所述内部元件201的另外的相对两侧。所述第一、第二、第三和第四传播路径121、123、125和127大致围绕所述内部元件201。由于在测量过程中所述内部元件20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：让流体在一空间内流动；分别沿多条传播路径在多对超声传感器之间穿过所述空间传送和接收超声波；基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速度，以获得穿过所述空间的多个平均线速度；以及基于所述多个平均线速度计算所述流体的流量。

【技术特征摘要】
1.一种方法，其包括：
让流体在一空间内流动；
分别沿多条传播路径在多对超声传感器之间穿过所述空间传送和接收超
声波；
基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速度，以获得穿
过所述空间的多个平均线速度；以及
基于所述多个平均线速度计算所述流体的流量。
2.一种超声装置，其包括：
管道元件，其具有一个空间来让流体在其中流动；
多对超声传感器，每对的排布使得该对超声传感器之间传播的超声波沿
传播路径穿过所述空间；以及
处理器，用来基于每对超声传感器获得的数据计算所述流体的平均线速
度，以获得穿过所述空间的多个平均线速度，并基于所述多个平均线速度计
算所述流体的流量。
3.如权利要求1所述的方法或如权利要求2所述的超声装置，其中，所
述空间包括一个在外管和该外管中的内部元件之间形成的环状通道，沿至少
一条传播路径的超声波穿过所述环形通道但不穿过所述内部元件。
4.如权利要求1所述的方法或如权利要求2所述的超声装置，其中，所
述流量(FR)是通过以下公式计算获得的：
FR=Σi=1nFRin,]]>其中，i表示超声传播路径的第i个方向，n表示所述方向的总数，FRi=]]>Σj=1mvi,j‾·si,j,]]>其中，j表示第i个方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶菁，格雷戈里·R·吉列，克里斯多夫·乌尔夫，敖晓蕾，牛冉，尚卫华，鲍勃·贾奇，梅艳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US