用于确定介质的体积流量或质量流量的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过谐波激励方法确定具有半径（ｒ）的管道（３）或测量管中的介质（２）的体积流量或质量流量的方法。沿多个定义的声音路径（ｍ）发射和／或接收超声测量信号；在标定阶段期间，在管道（３）或测量管中连续建立测量介质（２）的不同的流型（ｖ（ｒ））；对于各个流型（ｖ（ｒ）），确定定义的体积流量或者定义的质量流量；基于在各测量路径（ｍ）中确定的测量值（ｖ（ｒ↓［１］），…，ｖ（ｒ↓［ｍ］）），由特征参数组（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］，其中ｎ∈Ｎ）描述在管道（３）或测量管中建立的各个流型（ｖ（ｒ））；对于各个流型（ｖ（ｒ）），基于定义的体积流量或质量流量并且基于测得的体积流量或质量流量，计算依赖于流型的修正因子ＭＦ（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］）；以及随后在测量操作中，利用在标定阶段中确定的依赖于流型的修正因子ＭＦ（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］）修正通过参数组（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］，其中ｎ∈Ｎ）确定的体积流量或质量流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过谐波激励方法确定管道或者测量管中的 介质的体积流量或质量流量的方法。
技术介绍
由美国专利No. 3，940，985 了解了一种超声流量测量仪表，其中半 径依赖地测测量管道中流动的介质的体积流率。在该已知的解决方案 中，多个超声传感器对配置在测量管的外周上。这些超声传感器递送 关于测量管的不同段中的介质的流速的测量数据。为了确定通过管道 的介质的体积流量，通过适当的加权对来自独立测量路径的测量数据 积分。由WO 97/19326 了解了一种超声流量测量方法，其中沿超声流量 测量仪表的不同的测量路径确定介质在管道中的流速。为了提高测量 精度，在流量测量中考虑粘度变化测量。介质的粘度变化是由例如， 温度变化引起的。为了将其纳入考虑范围中，在WO 97/19326中提出 了，通过测量雷诺数确定修正因子，可以利用该修正因子补偿流量测 量仪表的流型依赖关系。在WO 97/19326中，为了确定雷诺数，使用 不同测量路径中测得的流速的比。因此，在该已知的解决方案中，依 赖于流型的测量误差修正仅在首先明确地确定或测得雷诺数时是可行 的。该方法在标定阶段和后继的测量操作中是相对复杂的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低廉的方法，用于借助于具有多 条测量路径的流量测量仪表，高度准确地确定通过管道的体积流量或 质量流量。该目的是通过下列特征实现的沿管道或测量管的多条定义的测 量路径发射和/或接收超声测量信号；在管道或测量管中，连续建立测 量介质的不同的流型；并且对于各个流型，确定定义的体积流量或者 定义的质量流量。基于在独立测量路径中确定的测量值，由特征参数 组描述在管道或测量管中建立的各个流型。基于在独立测量路径中确 定的测量值，导出测得的体积流量或质量流量。此外，对于各个流型， 基于定义的体积流量或质量流量，并且基于测得的体积流量或质量流 量，计算依赖于流型的修正因子，随后在测量操作中，利用该修正因 子修正通过参数组确定的流量测量仪表的体积流量或质量流量。本发 明的方法基本上在于流动通过管道的介质的流型的分析描述。特别地，提出了，利用函数近似基于独立测量路径中的测量值确定的流型。在最简单的情况中，由多项式描述流型。例如，旋转对称 流型可由具有v(r"(v腿，a,，....，an，neN)形式的函数描述。这里，v(r)是离开测量管纵轴的距离r处的介质流速，Vm^是管道的纵轴区域中的 介质的最大流速，而ab ....， an是以充分的准确性描述流型的适当的拟 合函数的参数。在文献中可获得关于适当的函数的基本形式和基本方 法。例如，在 Gatke 的题为 "Akustische Str6mungs- und Durchfluss-messung"("声学流量测量")的书中提出了多种基本方 法。在标定阶段中，对于流动路径中的各个流型x，确定速度v"rD.... vx(rm)，其中m表示测量路径的数目。因此，这些测得的速度对应于管 道或测量管的独立的m个段中的介质速度。基于该m个测量值，通过 误差均衡计算可以以所需的精确度确定具有参数ai， ....， an的拟合曲 线。随后，对于各个流型v"r)，确定对应的参数组ab ....， an。通过利 用具有定义的测量精度的第二测量仪表进行标定，针对每个参数组 al5 ....,an确定修正因子MF(ai， ....， an)。经由该修正因子MF(ai, ....， an)， 可以补偿流量测量仪表的流动依赖性。当然，参数ab a。的有效数目依赖于可用的测量路径的数目。在原理上，可以认为，可用于测量 流速并且因此可用于测量流型的测量路径越多，该函数对实际流型的 描述越好。附图说明现将基于附图更加详细地解释本专利技术，附图示出如下 图1是具有四个测量路径的超声流量测量仪表的示意图； 图2是流程图，其说明了在流量测量仪表的标定阶段中的独立步 骤；并且图3是流程图，其呈现了流量测量仪表的后继测量阶段中的独立 步骤。具体实施例方式图l是具有四条测量路径的超声流量测量仪表6的示意图，艮P， m-4。 m条测量路径中的每一条是由两个超声传感器1形成的。超声传 感器1的测量值经由连接线4转发到控制/评估单元5。控制/评估单元 5基于介质2的流动方向以及与其流动方向相反的方向中的超声测量信 号在介质2的流动方向及逆流方向上的行程时间差确定通过管道3的 介质2的体积流量或质量流量。超声传感器1还配置在测量管或管道3 的外周，使得该传感器提供关于介质2的流速v(n) ....v(rj的信息，该 信息依赖于离开测量管或管道3的纵轴7的距离r。根据本专利技术，由不同的测量路径m导出的并且充分准确地描述介 质2的流型的测量值由拟合曲线近似，其依次可由参数组ai， ....， an充 分准确地描述。在旋转对称的流型的情况中，拟合曲线优选地具有v(r) =(Vraax,ai，....，an，其中neN)的形式，其中v丽表示在纵轴区域中测得 的测量介质2的流速。图2呈现了流程图，其说明了在流量测量仪表6的标定阶段中的 各工作步骤。在管道3或测量管中连续建立不同的流型vx(r)，这在流程图中由点10表示。例如，将水用作用于执行标定的介质2;然而，也可以利用在后面的测量操作中利用流量测量仪表6在管道3或测量 管中将实际测量的介质2执行该标定。这里典型的示例是石油。然而， 该限制不是本专利技术的方法的必要特征，因为本专利技术的方法的基本优点 在于，其在确定介质2的流量时近似地仅尽可能准确地了解相关的流 型v(r)。借助于具有多条测量路径m的超声流量测量仪表6，在点11处， 确定依赖于半径的流型vx(r);在点12处，各个流型v"r)由适当的拟合 曲线或者由适当的参数组描述。基于测得的流型、(r)，确定当前被测 体积流量。然后，在程序点13处，将借助于多路径流量测量仪表6确定的体 积流量与参考流量测量仪表的参考体积流量比较。在测得的体积流量 和经由标定定义的体积流量之间存在差异的情况中，确定并且适当地 存储关于对应的流型v(r)或者关于描述流型v(r)的参数组ai， ....，^的修 正因子MF(a,， ....，an)。在这个方法步骤是程序点14。图3呈现了流程图，其说明了流量测量仪表6的后继测量操作中 的各工作步骤。依赖于多条测量路径m中的半径r，确定管道3或测量 管中的介质2的流速；参看程序点15。在程序点16处，由此获得的流 型v(r)的特征由具有例如v(r) = (vmax， ai， ，...， an，其中neN)的形式的拟 合曲线描述，或者由描述该拟合曲线的参数组ai,....，、描述。将测量 操作中获得的参数组ah ....， an与标定操作中测得的参数组al5 ....， an比 较，其中选择最佳匹配的参数组a,，....，an。然后在点17处，利用与该 参数组ai， ....， an相关联的修正因子MF(&， ....， &11)修正测得的体积流 量。权利要求1.用于通过谐波激励方法确定具有半径(r)的管道(3)或测量管中的介质(2)的体积流量或质量流量的方法，其中，沿多条定义的声音路径(m)发射和/或接收超声测量信号；其中，在标定阶段期间，在管道(3)或测量管本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过谐波激励方法确定具有半径（ｒ）的管道（３）或测量管中的介质（２）的体积流量或质量流量的方法，其中，沿多条定义的声音路径（ｍ）发射和／或接收超声测量信号；其中，在标定阶段期间，在管道（３）或测量管中连续建立测量介质（２ ）的不同的流型（ｖ（ｒ）），并且其中对于各个流型（ｖ（ｒ）），确定定义的体积流量或者定义的质量流量；其中，基于在各测量路径（ｍ）中确定的测量值（ｖ（ｒ↓［１］），．．．．，ｖ（ｒ↓［ｍ］）），由特征参数组（ａ↓［１］，．．．．，ａ↓ ［ｎ］，其中ｎ∈Ｎ）描述在管道（３）或测量管中建立的各个流型（ｖ（ｒ））；以及其中，对于各个流型（ｖ（ｒ）），基于定义的体积流量或质量流量并且基于测得的体积流量或质量流量，计算依赖于流型的修正因子ＭＦ（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］）； 以及其中，随后在测量操作中，利用在标定阶段期间确定的依赖于流型的修正因子ＭＦ（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］）修正通过参数组（ａ↓［１］，…，ａ↓［ｎ］，其中ｎ∈Ｎ）确定的体积流量或质量流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯弗勒利希，托尔斯滕施特龙茨，马西亚斯阿尔滕多夫，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]