用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器以及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器(1)，包括：壳体(2)、入口(3)、出口(4)、包括至少一个超声波换能器(6a)的超声波测量路径(8)、以及包括至少一个超声波换能器(9a)的第二超声波测量路径(11)，其中，所述超声波测量路径(8、11)相对彼此成一定角度地设置在壳体(2)内部并且相交，其中，分别在通流截面的投影平面中观察，所述第一超声波测量路径(8)和所述第二超声波测量路径(11)相对彼此成角度地设置并且在共同的区域M中相交。

Ultrasonic fluid metering device and method for determining flow and / or volume of flowing medium

The present invention relates to an ultrasonic fluid meter (1) for determining the flow rate and/or volume of a flowing medium, including a case (2), an inlet (3), an outlet (4), an ultrasonic measurement path (8) including at least one ultrasonic transducer (6a), and a second ultrasonic measurement path (11) including at least one ultrasonic transducer (9a). The ultrasonic measurement paths (8, 11) are set relative to each other at a certain angle and intersect within the housing (2), wherein the first ultrasonic measurement path (8) and the second ultrasonic measurement path (11) are set relative to each other and in a common area, respectively, observed in the projection plane of the flow section. Intersects in domain M.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器以及方法
本专利技术涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器和一种用于确定流动介质的流量和/或体积的方法。超声波流体计量器通常被用于确定在流体供应线路中的流体的消耗量。超声波流体计量器通常被用于确定流体、例如水的流量、体积或者热量。
技术介绍
超声波流体计量器的最常见的应用领域是用于确定在建筑物以及家庭中的饮用水消耗量的水表或者用于确定消耗的热能的热量计。这样的超声波流体计量器通常具有带有入口和出口的壳体。借助该壳体能够将超声波流体计量器安装到流体管路网络、例如饮用水供应装置中。流体在超声波流体计量器内部的流动方向能够不变地从入口至出口或者也能够根据超声波流体计量器的结构而改变。超声波流体计量器的功能基于使用尤其基于压电的超声波换能器，所述超声波换能器被安装在超声波流体计量器的壳体的区域中。在此，总是两个超声波换能器形成一个超声波换能器对，其中，在超声波换能器对的两个超声波换能器之间存在一个超声波测量路径。超声波信号、所谓的超声束能够沿着超声波测量路径被超声波换能器发送和接收。在此，超声波测量路径可具有最不同的形式。所述超声波测量路径可例如是线性的、弯曲的、U形的或者由于多次偏转是锯齿线状的。由超声波换能器产生的声波分布到强度不同的空间划分的声波瓣上。除了轴向的主声波瓣之外，可能形成不能避免的、超声波换能器特定的次声波瓣。借助超声波换能器确定流经的介质的流量和/或体积借助超声波信号的运行时间差测量实现。通过如下方式确定运行时间差：首先将超声波信号沿着超声波测量路径沿流动方向从超声波换能器对的第一超声波换能器发送至超声波换能器对的第二超声波换能器。接着，将超声波信号从第二超声波换能器沿着超声波测量路径逆着流动方向发送至第一超声波换能器。超声波信号从其中一个超声波换能器沿着超声波测量路径至另一个超声波换能器的传输在沿着介质的流动方向时比逆着介质的流动方向时更快地进行。将两个超声波信号的这种传输持续时间上的时间差视作超声波信号的运行时间差距或者运行时间差。借助这种运行时间差距和在准备阶段已知的超声波流体计量器或超声波测量路径的尺寸能够确定流经的介质的流量亦或体积。也以有利的方式使用如下超声波流体计量器，这些超声波流体计量器使用具有两个或者多个超声波测量路径的对角声波穿透的测量原理。由各个超声波测量路径的测量值能够形成平均值，以便获得更准确的测量结果。通常，在多个超声波测量路径中，将超声波换能器平行地或者镜面对称地插入到超声波流体计量器的壳体中，由此产生平行延伸的超声波测量路径。由此得出结构上的优点，因为例如能简单地实施线路引导或者壳体加工。然而，在超声波声学以及流体引导方面，测量技术可能导致各种问题，例如不测量在流体中心的最大的流动速度、不准确地形成超声波信号的平均值和/或超声波换能器对的平行的超声波测量路径或者说超声波信号的声学串扰。出版的现有技术：EP2310808B1描述了一种用于协调超声波流量测量器的测量系统的方法。该超声波流量测量器具有多个带有从属的超声波测量路径的超声波换能器对。超声波换能器设置在较大的凹部内。从超声波流量测量器的上侧观察，超声波测量路径X状地安装在超声波流量测量器的壳体中，由此，在通流截面的投影平面中观察，设置多个平行的超声波测量路径。由于这样的结构，可能发生不测量在流体或者壳体的中心的最大的流动速度，因为根据超声波换能器的几何结构和布置方式，在流体的中心总是存在如下区域，所述区域不处于所述超声波测量路径的其中一个超声波测量路径内部并且因此不被采集。由此造成形成不准确的平均值，特别是在介质的层流和湍流之间变换时。此外，各个超声波信号由于靠近相邻地定位的超声波测量路径的声学串扰是相当可能的。由于声学串扰，一方面缩减接收振幅，另一方面相加的单个信号的造成的相位差可能导致在运行时间差方面的测量错误。该专利技术的另一个缺点在于，各个超声波测量路径的加权。由于流动差，必须根据各个超声波测量路径远离壳体的横截面中心多远将超声波测量路径在接着的流量计算进程中或多或少地加权。在此，必须完成针对各个超声波测量路径的不同的特征曲线，以便能够确定精确的流量。由此，流量计算变得困难并且易出错。由于较大的凹部，还可能发生涡流以及形成气泡和空腔，它们消极地影响测量结果。此外，由于使用多个超声波换能器得出结构上的和成本集中的缺点。
技术实现思路
本专利技术的任务：本专利技术的任务在于，提供一种新型的超声波流体计量器，借助该超声波流体计量器能够在结构简单并且成本减少的情况下获得更准确地测量结果。该任务的解决方案：上述任务通过权利要求1的整体教导解决。本专利技术的符合目的的构造方案在从属权利要求中要求保护。按照本专利技术的，在这种类型的用于确定流动介质或流体的流量和/或体积的超声波流体计量器中，第一超声波测量路径和第二超声波测量路径分别在通流截面的投影平面中观察地相对彼此成角度地延伸设置并且在一个共同的区域中相交。由此得出如下优点：所述两个超声波测量路径的声学串扰的危险得以最小化并且因此明显提高测量准确度、特别是在扰动的流动剖面中也明显提高测量准确度。此外，在存在两个测量路径时，在超声波流体计量器的横截面内部提供增大的测量范围，由此取消超声波测量路径关于超声波流体计量器的通流截面的加权。由此，特别简化超声波测量路径的测量结果的计算。分别在通流截面的投影平面中观察，所述共同的区域以符合目的的方式处于超声波流体计量器的壳体的中轴线的区域中，由此，进行壳体的横截面的中间加权的测量。由此能够可选地实现超声波测量路径在超声波流体计量器内部的交叉的或者倾斜的布置方式。通过中间加权的测量能够附加地改进测量准确度，因为在壳体的中间的区域内部、恰好在未扰动流量分布中产生最大的流动速度。所述共同的区域优选处于壳体的中轴线的区域中。在此，超声波测量路径在超声波流体计量器的壳体中部的区域中相交。由此，还附加地提高测量准确度。此外，所述第一超声波测量路径和所述第二超声波测量路径能够与壳体的中轴线或者说与介质的流动方向倾斜地或者对角地延伸设置。在此，超声波换能器对的超声波换能器可例如沿着介质的流动方向或者说流体方向对角地对置地设置。由此，能够覆盖在超声波流体计量器的横截面中的更大的测量范围。此外，测量轮廓穿过超声波流体计量器的壳体的横截面，该测量轮廓从壳体的壁经由横截面的中心延伸至壳体的对置的壁。由此，附加地提高测量准确度，因为也能够可靠地采集扰动的流动剖面或流动剖面偏移。此外，较大的流动剖面偏移本身仅适当地对平均的测量结果产生影响。此外，通过成角度地设置超声波测量路径或者超声波换能器能够利用仅少的超声波换能器或者超声波测量路径覆盖超声波流体计量器的横截面的更大的测量范围。由此，与现有技术相比，能够以显著的程度减少制造成本。在横向于壳体的纵轴线或者介质的流动方向的投影平面中观察，所述第一和第二超声波测量路径优选相对彼此成角度地延伸。由此，防止超声波测量路径的超声波信号的串扰。超声波测量路径的这种布置方式可例如通过超声波换能器或者超声波换能器对在超声波流体计量器的壳体上的特定的定位或者通过使用反射器或者镜面实现。所述第一和第二超声波测量路径优选相对彼此成直角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器(1)，包括：‑壳体(2)，‑入口(3)，‑出口(4)；‑包括至少一个超声波换能器(6a)的超声波测量路径(8)，以及‑包括至少一个超声波换能器(9a)的第二超声波测量路径(11)，其中，所述超声波测量路径(8、11)在壳体(2)内部相对彼此成角度地延伸设置并且相交，其特征在于，分别在通流截面的投影平面中观察，第一超声波测量路径(8)和第二超声波测量路径(11)相对彼此成角度地延伸设置并且在一个共同的区域M中相交。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.14 DE 102016000267.0;2016.05.20 DE 10201601.用于确定流动介质的流量和/或体积的超声波流体计量器(1)，包括：-壳体(2)，-入口(3)，-出口(4)；-包括至少一个超声波换能器(6a)的超声波测量路径(8)，以及-包括至少一个超声波换能器(9a)的第二超声波测量路径(11)，其中，所述超声波测量路径(8、11)在壳体(2)内部相对彼此成角度地延伸设置并且相交，其特征在于，分别在通流截面的投影平面中观察，第一超声波测量路径(8)和第二超声波测量路径(11)相对彼此成角度地延伸设置并且在一个共同的区域M中相交。2.根据权利要求1所述的超声波流体计量器，其特征在于，分别在通流截面的投影平面中观察，所述共同的区域M处于壳体(2)的中轴线(16)的区域中。3.根据权利要求1或2所述的超声波流体计量器，其特征在于，所述共同的区域M处于壳体(2)的中轴线(16)的区域中。4.根据上述权利要求中至少一项所述的超声波流体计量器，其特征在于，第一超声波测量路径(8)和第二超声波测量路径(11)倾斜于壳体(2)的中轴线(16)地延伸设置。5.根据上述权利要求中至少一项所述的超声波流体计量器，其特征在于，在横向于壳体(2)的中轴线(16)的投影平面中观察，所述第一和第二超声波测量路径(8、11)相对彼此成角度地延伸。6.根据权利要求5所述的超声波流体计量器，其特征在于，所述第一和第二超声波测量路径(8、11)相对彼此成直角地(正交地)延伸。7.根据上述权利要求中至少一项所述的超声波流体计量器，其特征在于，在超声波换能器(6a、6b、9a、9b)的区域中设置有导向板。8.根据上述权利要求中至少一项所述的超声波流体计量器，其特征在于，在超声波测量路径(8、11)的区域中设置有用于分离超声波信号的声学衍射板。9.根据上述权利要求中至少一项所述的超声波流体计量器，其特征在于，设置有电子模块(5)，用于采集、存储和处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·克勒默，W·奥菲莱因，M·贝尔，
申请(专利权)人：代傲表计有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE