一种耗量计，例如水量计或热量计，用于测量在流管中供应的流体的流动速率。第一超声换能器和第二超声换能器布置在流管上用于发送和接收通过流体传输的超声信号，并且由流量测量子电路操作，以用于生成指示流体的流动速率的信号。噪声测量子电路操作布置在流管处的传感器以用于检测流管的声学信号，并且被布置为相应地生成指示流管的噪声水平的信号。该传感器可以包括单独的换能器，或者该传感器可以由第一超声换能器和第二超声换能器中的一个或两个构成。耗量计可以经由通信模块传输表示噪声水平的数据，连同消耗的水、热等的量的数据。在消费者站点处的这种消费者噪声水平测量允许收集噪声水平数据以帮助定位流体供应管道系统中的流体泄漏。系统中的流体泄漏。系统中的流体泄漏。
【技术实现步骤摘要】
具有噪声传感器的流体耗量计
[0001]本申请是进入中国国家阶段日期为2018年01月03日、申请号为201680039499.4的申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及具有用于测量流体中的声学噪声的传感器的设备的领域。更具体地，本专利技术涉及具有用于对公用事业管道网络中的噪声进行监测的噪声水平传感器的设备的领域。具体地，本专利技术提供了噪声水平传感器，其与诸如超声耗量计的超声流量计或包括超声流量计的公用事业计集成，用于测量所提供的公用事业(例如，水、供热、或供冷)的消耗数据。
技术介绍
[0003]在饮用水、用于区域供热的热水和/或用于区域供冷的冷水的分配网络中，重要的是能够快速检测日常性能中的异常。例如，水分配网络中的破裂的水管可以容易地造成数百甚至数千立方米的清洁饮用水的损失，对分销商造成经济损失，并且对整个社区造成环境损失。另一示例可以是区域供热分配网络中的阀门，其不能如预期的那样完全打开或关闭。作为结果，压力泵可能不得不以较高的转速操作，导致分销商的能量消耗增加，并且消费者侧的供热效率降低。
[0004]因此，分销商并且最终消费者希望帮助分销商在这种异常全面发展不久之后或甚至之前对其进行检测和定位。
[0005]在管道泄漏或破裂的情况下，存在用于定位的各种方法。其中一种涉及安装在消防栓或井中的多个水诊器。来自水诊器的信号是相关的，以便对泄漏位置进行三角测量。可替代地，可以将示踪剂引入流体中。这种示踪剂可以是气体或快速衰减的放射性物质。最后，地面雷达提供用于检测由于(主要)泄漏导致的积水的手段。这些方法的共同之处在于其典型地需要分包商的参与来提供处理所需的复杂设备以及解释所生成的数据的专业知识。
技术实现思路
[0006]提供简单且低成本的设备以允许监测公用事业网络中的泄漏将是有利的，由此允许公用事业公司在公用事业网络中的若干位置处分配这种设备。
[0007]在第一方面，本专利技术提供了一种被布置为测量流体的流动速率的耗量计，该耗量计包括：流管，其具有用于使流体在入口与出口之间通过的贯通开口；布置在流管处的第一超声换能器和第二超声换能器，用于发送和接收通过流体传输的超声信号；控制电路，其包括流量测量子电路，流量测量子电路被布置用于操作第一超声换能器和第二超声换能器，并且被布置为根据所发送的和所接收的通过流体传输的超声信号来生成指示流体的流动速率的信号；其特征在于：控制电路还包括噪声测量子电路，噪声测量子电路被布置用于通过操作布置在流管处的专用噪声水平传感器，或者通过操作第一超声换能器和第二超声换
能器中的至少一个以检测流管或流体的声学信号，来生成指示流管或其中的流体的噪声水平的信号。
[0008]利用本专利技术的耗量计，通过专用噪声水平传感器或通过超声换能器中的至少一个来检测流管本身或其中的流体的噪声水平。
[0009]因此，利用本专利技术的一个实施例，专用噪声水平传感器与耗量计一起被布置，以检测所述噪声水平。利用本专利技术的另一实施例，以其他方式用于流量测量目的的第一超声换能器和第二超声换能器中的至少一个也用于检测所述噪声水平。
[0010]专用噪声水平传感器或者第一超声换能器和第二超声换能器中的至少一个通过检测流管本身或其中的流体的声学信号来检测噪声水平。
[0011]根据本专利技术，耗量计的控制电路具有流量测量子电路，用于对处于其流量测量模式中的第一超声换能器和第二超声换能器进行操作。耗量计的控制电路还具有噪声测量子电路，用于对专用噪声水平传感器或处于其噪声水平测量模式下的第一超声换能器和第二超声换能器中的至少一个进行操作。
[0012]“控制电路”或“子电路”被理解为必要的电子电路，其适于例如根据飞行时间测量的已知原理以及专用噪声水平传感器或用于噪声水平检测的第一超声换能器和第二超声换能器中的至少一个的已知原理，来控制第一超声换能器和第二超声换能器的功能。
[0013]本专利技术的优点在于超声耗量计能够测量流动速率，例如，如在现有的水量计或热量计中已知的，也用于测量流管或其中的流体的噪声水平，即低于2kHz(即，低于超声频率范围)的声学信号。本专利技术的一个优点在于在消费者站点的位置处测量噪声水平。即使在每个站点处噪声水平可能会随时间而变化，但仍然会获得有价值的信息，特别是如果市政分配网络中的全部或大部分耗量计向分销商递送噪声水平数据。因此，可以通过分配网络中的多个功率和异常来绘制更大的图像，例如，可以更精确地揭露管道系统中的泄漏。此外，如果地理数据是可用的个体耗量计的位置，则可以估计异常的位置。该位置的不确定性很可能由于耗量计的密度和其相应位置的精度而降低。
[0014]此外，具有所谓的自动读表(AMR)系统的分配网络是常见的，其中消耗数据从消费者站点处的耗量计以常规时间间隔(范围从数小时到数年)中继给分销商。典型的，数据每天传输1到24次。通信典型地经由分销商或分包商运营的无线网络进行，并且因此专用于该任务。这样的通信网络的容量足以携带除了消耗数据之外的附加信息。因此，这样的附加信息可以是表示来自每个耗量计的流体分配管道中的噪声水平的数据。由此，分销商可以将这样的噪声水平数据存储在例如用于监测管道系统中的泄漏或其他异常的专用处理系统中和/或对这样的噪声水平数据进行处理。这种监测系统的灵敏度可以通过将噪声水平数据与来自每个消费者站点的其他数据(例如，流动速率、压力以及温度)结合而得到进一步改进。当在整个分配网络管道系统的液压模型中组合时，这些数据尤其有用。
[0015]研究表明，取决于泄漏大小、管道材料、流动速率以及操作压力，由于管道中的泄漏而导致的声学噪声主要在2kHz以下的频率范围内。超声流量计典型地在MHz范围内操作，因此相关的噪声水平频率范围与在流动速率测量中使用的频率显著不同。可以利用不同的传感器以各种不同的方式测量声学信号，范围从简单的动圈式麦克风经由电容式传感器到压电式传感器。由于基于对流量的超声测量的耗量计已经包括诸如压电换能器的超声换能器，所以在一个实施例中，在流动速率测量中涉及的相同的(多个)换能器用作传感器以检
测与流管或其中的流体的噪声水平相关的声学信号。然而应当理解，根据本专利技术，耗量计还可以包括用于检测声学信号的专用噪声水平传感器(例如，第三超声换能器)，或者基于另一传感器技术的专用传感器。
[0016]现代耗量计采用一个或多个微控制器来执行流量测量并计算表示消耗量的数据。因此，应该理解，流量测量子电路和噪声测量子电路可以在单个处理器中实现或在分离的处理器中实现。现代微控制器的计算能力足以执行对由噪声水平传感器记录的信号的数据分析，例如，对在一段时间内感测到的噪声水平执行统计分析，从而减少待传输的数据量，而不是传输大量未经处理的数据。
[0017]对从传感器输出的数据处理具体可以是简单的均方根(RMS)计算，以提供表示总体噪声水平的测量的值。例如，在选定的频带内，例如10
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500Hz。更复杂的分析可以是对特定频带进行频率滤波，之后进行RMS计算，以提供与不同频带相关联的噪声系数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种被布置为对流体的流动速率(FR)进行测量的耗量计，所述耗量计包括：
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流管，其具有用于所述流体在入口与出口之间通过的贯通开口，
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第一超声换能器(T1)和第二超声换能器(T2)，其被布置在所述流管的壁(W)处，用于发送和接收通过所述流体传输的超声信号，
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控制电路，其包括流量测量子电路(CC1)，所述流量测量子电路被布置用于操作所述第一超声换能器(T1)和所述第二超声换能器(T2)，并且被布置为根据所发送的和所接收的通过所述流体传输的超声信号来生成指示所述流体的流动速率(FR)的信号，其特征在于：所述控制电路还包括噪声测量子电路(CC2)，所述噪声测量子电路被布置用于：通过操作布置在所述流管的壁(W)处的专用噪声水平传感器(T3)以检测所述流管或所述流体的声学信号，来生成指示所述流管或其中的所述流体的噪声水平(NL)的信号。2.根据权利要求1所述的耗量计，其中，所述噪声测量子电路(CC2)被布置用于：通过操作所述专用噪声水平传感器(T3)，并且通过操作所述第一超声换能器(T1)和所述第二超声换能器(T2)中的至少一个以检测所述流管或所述流体的声学信号，来生成指示所述流管或其中的所述流体的噪声水平(NL)的所述信号。3.根据权利要求1和2中任一项所述的耗量计，其中，所述噪声测量子电路(CC2)包括至少一个互阻抗放大器，用于将指示所述流管或其中的所述流体的噪声水平的电流转换为指示所述流管或其中的所述流体的噪声水平的电压。4.根据前述权利要求中任一项所述的耗量计，其中，所述专用噪声水平传感器(T3)被布置在作为所述流管的壁(310)的集成部分而提供的声学窗口(320)处。5.根据权利要求4所述的耗量计，其中，所述耗量计包括一体式铸造的整体式聚合物结构(300)形式的、并且具有腔体的集成壳体和流管，所述腔体容纳所述第一超声换能器(T1)和所述第二超声换能器(T2)以及所述控制电路(CC1，CC2)，并且其中，具有所述声学窗口(320)的流管壁(310)是未破损的。6.根据权利要求4和5中任一项所述的耗量计，其中，所述声学窗口(320)由所述流管壁(310)的第一区域构成，所述第一区域与所述流管壁的邻接所述第一区域的第二区域相比具有减小的厚度。7.根据权利要求1
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3中任一项所述的耗量计，其中，流管设置有一个或多个开口，并且所述耗量计还包括安装在所述流管上的壳体(300)，并且其中，所述专用噪声水平传感器(T3)被布置在所述壳体(300)的底部壁(302)处，所述底部壁被布置在流管壁的开口中。8.根据权利要求4
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【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：卡姆鲁普股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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