测量设备制造技术

一种测量设备具有要由介质沿通流方向穿过的测量管以及均布置在测量管上的磁感应测量设备和声学测量设备。磁感应测量设备包括生成延伸穿过测量管的内部的磁场的至少一个线圈以及布置在测量管上的两个电极，两个电极获取测量信号。声学测量设备包括：用作用于表面声波的波导并且形成与介质的边界表面的测量管的壁的至少一部分；以及用于在波导中激发表面声波的至少一个发射器和用于接收来自波导的表面声波的至少一个接收器，所述至少一个发射器和所述至少一个接收器在距彼此一定距离处声学耦合至波导，其中选择发射器与接收器之间的距离被选择成使得由发射器激发的声波至少部分传播通过介质。声学测量设备的发射器和接收器相对于通流方向串联布置。

【技术实现步骤摘要】
测量设备
本专利技术涉及测量设备，特别地涉及通流测量设备。
技术介绍
在由介质特别是液体穿过的系统中，经常需要检测相应介质的通流量(throughflowquantity)或流速。为此，例如，已知磁感应通流测量设备(MID)。这些设备根据磁场使流过测量管的介质中的带电粒子偏转的原理操作。通常，在测量管上布置两个线圈，所述两个线圈在测量管的内部生成与通流方向垂直的磁场，其中，平行于磁场，放置至少两个电极，通过磁场偏转的带电粒子在所述至少两个电极上生成测量电压。该测量电压与电荷载流子的流速成比例，并且因此与介质的流速成比例。另一种测量方法使用表面声波(SAW)，通过该测量方法可以尤其地确定测量管被穿过的横截面。对于这种测量方法，介质与在其中激发表面声波的声波导直接接触，其中，对表面波的类型和频率进行选择，使得实现将部分耦出至介质中。所生成的体积声波穿过介质并在与介质接界的表面上反射，使得它们再次撞击波导。在那里，体积声波中的一部分再次作为表面声波耦合至波导中并且以相同的方式继续下去。因此，在距发射器一定距离处布置在波导上的声学接收器上获得特征信号，使得能够得出关于介质的特性的结论。
技术实现思路
本专利技术的目的是创造一种紧凑的测量设备，该测量设备提供对介质的特性例如介质的流速的精确测量。该目的通过具有如下特征的测量设备得以解决。测量设备包括：要由介质沿通流方向穿过的测量管；以及均布置在测量管上的磁感应测量设备和声学测量设备。磁感应测量设备包括：生成延伸穿过测量管的内部的磁场的至少一个线圈；以及布置在测量管上的两个电极，所述两个电极可以获取测量信号。声学测量设备包括：测量管的壁的至少一部分，其用作用于表面声波的波导并且相对于介质形成边界表面；以及用于在波导中激发表面声波的至少一个发射器和用于接收来自波导的表面声波的至少一个接收器，所述至少一个发射器和所述至少一个接收器在距彼此一定距离处声学地耦合至波导，其中，发射器与接收器之间的距离被选择成使得由发射器激发的声波至少部分地传播通过介质，并且其中，声学测量设备的发射器和接收器相对于通流方向串联地布置。除了经由磁感应测量设备进行的测量以外，经由声学测量设备进行的测量尤其使得能够准确确定测量管被穿过的横截面，并且因此与经由磁感应测量获得的流速一起确定介质的通流量，即确定介质的体积流量。当已知介质的密度时，也可以确定质量流量。此外，由于声学测量设备的发射器和接收器沿通流方向布置，所以也可以独立于磁感应测量设备对流速进行测量，这另外提供了对测量精度的改善。这种用于测量流速的冗余方法还可以用于不包含或仅包含少量带电粒子的介质中，其中，流速不能或难以仅通过磁感应测量设备来检测。测量管可以具有任意横截面，这是因为在每次测量操作中可以经由声学测量设备确定准确的被穿过的横截面积。以这种方式，也可以检测到被穿过的横截面的变化。除了具有正穿过介质的测量管的当前填充高度以外，还可以检测测量管的内壁上的沉积物，例如由于正穿过的介质造成的腐蚀或机械损伤产生的如石灰沉积物或者烧蚀(ablation)，并且因此可以在确定体积流量时予以考虑。优选地，对声学测量设备的发射器和接收器进行设计，使得表面波可以在时间上偏移的各个波脉冲中被激发，并且该表面波也可以在接收时临时分解。测量的内容优选地至少为信号的强度、频率和/或运行时间延迟。通过对信号的评估可以确定介质的若干特性，除了测量管被穿过的横截面和流速以外，例如还可以确定介质的密度、粘度和温度。发射器和/或接收器优选地进行压电操作，特别地，它们可以包括压电叉指式换能器。发射器和/或接收器均可以由具有直接安装在波导上的叉指式电极的压电换能器来形成。这里，波导被限定为发射器与接收器之间沿测量管的最短距离。波导有利地是测量管的整体的一部分并且由在发射器与接收器之间延伸的测量管的壁部分形成。然而，波导可以与测量管的其余部分不同，例如，不同在于波导的外表面和/或内表面的几何形状。因此，可以在波导的区域中部分地改变表面的形状以及测量管的厚度，以选择性地引起表面波的传播的差异。波导的厚度可以被选择成使得所激发的表面波沿波导的两个表面传播。波导的壁厚有利地是沿其整个纵向延伸相同。这在当多个发射器和/或接收器安装在波导的外表面上时也是有利的，因为所有的表面声波可以在相同的条件下在波导上传播。声学测量设备的发射器和接收器优选地位于沿波导的直线上，特别地位于与通流方向平行的直线上。然而，它们也可以例如布置在测量管的壁的相对的部分上。为了实现声波在介质中足够的行进路径，发现当声学测量设备的发射器与接收器之间的距离至少与测量管的内径对应时是有利的。磁感应测量设备的线圈优选地相对于通流方向布置在声学测量设备的发射器与接收器之间。这使得测量设备的结构紧凑。以这种方式，两个测量设备的测量数据也在测量管的相同区域中被收集，这特别地提供了从磁感应测量设备的测量数据获得的流速与由声学测量设备收集的测量数据的更精确的组合，通过该组合获得被穿过的横截面。以这种方式，特别地恰当地考虑了当前的填充高度和/或由于测量管的内壁上的沉积物和/或烧蚀物引起的横截面的变化。磁感应测量设备的电极中的每一个的测量表面有利地平行于测量管的内壁延伸并且可以跟随该内壁的曲率。优选地，电极在测量管上彼此相对地布置。大多数情况下，至少电极的测量表面形成测量管的壁的一部分。它们也可以至少部分地形成声学测量设备的波导。因此，电极的测量表面至少大致与在测量管的内部延伸的磁场线平行。相对于测量管的横截面连接电极的测量表面的中心的假想直线以及例如在平坦电极的情况下也形成为测量表面的表面法线的假想直线可以垂直于磁力线和通流方向，并且因此大致平行于介质中带电粒子的偏转方向。在操作状态下，即测量设备执行测量的状态下，测量管优选地总是具有相同的取向。该取向通常与其中测量管牢固地安装在由介质穿过的系统中的内置状态对应。在操作状态下，测量管优选地水平布置以能够保持被穿过的横截面沿着测量管的长度尽可能恒定。在优选的实施方式中，在操作状态下发射器和接收器布置在测量管的位于沿竖直方向的底部的部分上。以这种方式，确保了即使测量管具有仅部分填充的横截面的情况下波导也总是与介质接触。然后，磁感应测量设备的磁场有利地沿竖直方向在测量管内延伸。原则上，这里，竖直方向总是也包括测量管相对于准确的竖直线倾斜约+/-30°。当在测量管的横截面中察看时，波导有利地相对于磁感应测量设备的电极之间的假想连接直线的中心对称地布置，使得在具有仅部分填充的测量管的情况下，介质水平在两个电极处大致相同。在圆形横截面的情况下，连接直线的中心与测量管的横截面的中心重合。然后，电极之间的假想连接直线优选地大致水平延伸。除此以外，在该实施方式中，电极优选地与波导分开设置。在另一优选的实施方式中，与之相比，声学测量设备的发射器和/或接收器布置在电极中的一个上。电极可以被配置成波导的一部分或者可以形成波导。优选地，发射器和接收器沿通流方向相继布置在同一电极上。当然，也可以想到将发射器和接收器布置在不同的电极上。优选地，该实施方式与始终完全填充的测量管一起使用。在操作状态下，磁感应测量设备的电极可以在测量管的下部区域内延伸，特别地沿竖直方向在测量管的高度的约0％至50％、0％至40％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量设备(10)，特别是通流测量设备，所述测量设备(10)包括：要由介质(M)沿通流方向(D)穿过的测量管(12)；以及均布置在所述测量管(12)上的磁感应测量设备(14)和声学测量设备(16)，其中，所述磁感应测量设备(14)包括生成延伸穿过所述测量管(12)的内部的磁场(B)的至少一个线圈(18)以及布置在所述测量管(12)上的两个电极(20；20')，所述两个电极(20；20')获取测量信号，以及其中，所述声学测量设备(16)包括：所述测量管(12)的壁的至少一部分，其用作用于表面声波的波导(28)并且形成与所述介质(M)的边界表面；以及用于在所述波导(28)中激发表面声波的至少一个发射器(26a)和用于接收来自所述波导(28)的表面声波的至少一个接收器(26b)，所述至少一个发射器(26a)和所述至少一个接收器(26b)在距彼此一定距离处声学地耦合至所述波导(28)，其中，所述发射器(26a)与所述接收器(26b)之间的距离被选择成使得由所述发射器(26)激发的声波至少部分地传播通过所述介质(M)，其中，所述声学测量设备(16)的所述发射器(26a)和所述接收器(26b)相对于所述通流方向(D)串联地布置。...

【技术特征摘要】
2017.05.17 DE 102017110736.31.一种测量设备(10)，特别是通流测量设备，所述测量设备(10)包括：要由介质(M)沿通流方向(D)穿过的测量管(12)；以及均布置在所述测量管(12)上的磁感应测量设备(14)和声学测量设备(16)，其中，所述磁感应测量设备(14)包括生成延伸穿过所述测量管(12)的内部的磁场(B)的至少一个线圈(18)以及布置在所述测量管(12)上的两个电极(20；20')，所述两个电极(20；20')获取测量信号，以及其中，所述声学测量设备(16)包括：所述测量管(12)的壁的至少一部分，其用作用于表面声波的波导(28)并且形成与所述介质(M)的边界表面；以及用于在所述波导(28)中激发表面声波的至少一个发射器(26a)和用于接收来自所述波导(28)的表面声波的至少一个接收器(26b)，所述至少一个发射器(26a)和所述至少一个接收器(26b)在距彼此一定距离处声学地耦合至所述波导(28)，其中，所述发射器(26a)与所述接收器(26b)之间的距离被选择成使得由所述发射器(26)激发的声波至少部分地传播通过所述介质(M)，其中，所述声学测量设备(16)的所述发射器(26a)和所述接收器(26b)相对于所述通流方向(D)串联地布置。2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述波导(28)由所述测量管(12)的在所述发射器(26a)与所述接收器(26b)之间延伸的壁的一部分形成。3.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述声学测量设备(16)的所述发射器(26a)与所述接收器(26b)之间沿所述通流方向(D)的距离至少与所述测量管(12)的内径对应。4.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述磁感应测量设备(14)的所述线圈(18)相对于所述通流方向(D)布置在所述声学测量设备(16)的所述发射器(26a)与所述接收器(26b)之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述电极(20；20')中的每一个的测量表面(22；22')平行于所述测量管(12)的内壁延伸。6.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其特征在于，在操作状态下，所述发射器(26a)和所述接收器(26b)倚靠在...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔·宾茨，亨德里克·福斯特曼，伊夫·赫格，
申请(专利权)人：比尔克特韦尔克有限及两合公司，比尔克特股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE