用于确定流动介质的速度的方法和超声流量测量设备技术

超声流量测量设备，其包括至少一个第一和第二超声转换器，其分别被构造为超声发送器和/或超声接收器，第一和第二超声转换器在运行中在测量管道上相对彼此如此偏移地布置，使得在它们之间存在测量路径，其中测量路径通过在运行中超声测量信号的走向而限定，且超声流量测量设备还包括用于控制超声转换器和评估所测量信号的控制和评估单元，其特征在于，存在第三超声转换器，其在运行中这样被布置在测量管道上，使得第三超声转换器限定附加参考路径，参考路径包括由超声发送器发送到测量管道壁中的Lamb波的走向，且控制和评估单元如此构造，使得其在运行中在考虑测量管道壁中Lamb波传播速度的情况下确定穿过测量管道流动的介质的速度。质的速度。质的速度。

【技术实现步骤摘要】
用于确定流动介质的速度的方法和超声流量测量设备


[0001]本专利技术基于超声流量测量设备，该超声流量测量设备包括至少一个第一超声转换器和第二超声转换器，其中所述第一超声转换器和所述第二超声转换器分别被构造为超声发送器和/或超声接收器，其中所述第一超声转换器和所述第二超声转换器运行中在测量管道上相对于彼此如此偏移地（versetzt）布置，使得在所述第一超声转换器和所述第二超声转换器之间存在测量路径L，其中所述测量路径L通过在运行中的超声测量信号的走向（Verlauf）而被限定，并且所述超声流量测量设备还包括用于控制所述超声转换器和评估所测量的信号的控制和评估单元。
[0002]此外，本专利技术涉及一种用于借助超声流量测量设备来确定流动介质的速度的方法，其中所述超声流量测量设备包括至少一个第一超声转换器和第二超声转换器，其中所述第一超声转换器和所述第二超声转换器分别被构造为超声发送器和/或超声接收器，其中所述第一超声转换器和所述第二超声转换器在测量管道上相对于彼此如此偏移地布置，使得在所述第一超声转换器和所述第二超声转换器之间存在测量路径L，其中所述测量路径L通过在运行中的超声测量信号的走向而被限定，并且所述超声流量测量设备还包括用于控制所述超声转换器和评估所测量的信号的控制和评估单元。

技术介绍

[0003]从现有技术中已知不同类型的超声流量测量设备。例如可以在超声流量测量设备与超声测量设备之间得以区分，其中在所述超声流量测量设备的情况下，用于产生或接收测量信号的超声转换器被集成到测量管道壁中，使得超声信号直接被发送到要测量的介质中，而在所述超声测量设备的情况下，超声转换器则被布置在测量管道的外侧上，使得所述超声信号穿过测量管道壁进入到要测量的介质中并且也再次从所述介质中出来。
[0004]尤其是，后一种超声流量测量系统具有如下问题：所产生的超声信号从测量管道壁到测量管道中的输入耦合、尤其是输入耦合角（Einkoppelwinkel）取决于测量管道的参数、尤其是测量管道材料和测量管道的厚度，但是也取决于流动介质的参数以及取决于当前运行参数。此外，必要时，被发送到测量管道壁中的信号的一部分也作为Lamb波（兰姆波）而沿着所述测量管道壁传播开来。
[0005]这就以下方面而言是不利的：例如在夹合式（Clamp
‑
On）测量设备的情况下，其中超声测量装置被布置在集成于测量环境中的管道上，则在测量管道之内的信号走向并非是精确已知的。这导致：该流量测量基于系统错误（systematischer Fehler）。

技术实现思路

[0006]因此本专利技术的任务在于，说明一种超声流量测量设备，该超声流量测量设备具有经提高的测量精确度。此外，本专利技术的任务还在于，说明一种用于确定流动介质的速度的方法，其中该方法具有经提高的测量精确度。
[0007]根据本专利技术的第一教导，之前提出的任务通过开头所描述的超声流量测量设备而通过如下方式得以解决：存在至少一个第三超声转换器，该第三超声转换器在运行中这样被布置在测量管道上，使得该第三超声转换器限定了附加的参考路径L0，其中所述参考路径L0包括由至少一个超声发送器所发送到测量管道壁中的Lamb波的走向，并且所述控制和评估单元被如此构造，使得该控制和评估单元在运行中在考虑到测量管道壁中的Lamb波的传播速度的情况下确定穿过该测量管道而流动的介质的速度。
[0008]根据本专利技术已经认识到了：对通常被视为干扰波的Lamb波的传播进行的检测能够被用于：确定测量信号到测量管道中的精准进入处（Eintritt）或从测量管道中出来的精准出口处（Austritt），尤其是输入耦合角。由此，确定流动速度所基于的在测量管道之内的测量路径具有更高精确度。此外，通过对测量管道壁中的Lamb波的传播速度的认识也可以确定运行时间偏移（Laufzeit
‑
Offset），所述运行时间偏移通过如下方式而实现：在测量信号在传播方向上在超声接收器之前击中（treffen auf）该测量管道的情况下，该测量信号重新沿着测量管道传播。
[0009]如果基于第三超声转换器的根据本专利技术的布置而确定Lamb波在测量管道壁中的传播速度，则能够改善对测量信号的运行时间的确定并且因此改善对流动介质速度的确定。根据本专利技术，因此至少一个超声转换器如此被定向（ausrichten），使得该超声转换器有针对性地在测量管道壁中激发（anregen）Lamb波。
[0010]基本上，每个超声转换器可以被构造为Keil转换器或者超声梳（Ultraschallkamm）或者内数字转换器（Interdigital
‑
Wandler）。特别优选地，第一超声转换器和/或第二超声转换器其中至少之一被构造为超声梳或者内数字转换器根据一种构型方案，该超声流量测量设备是夹合式测量设备。在该构型方案中，超声转换器被安装（aufsetzen）到被集成于设施中的测量管道上。根据一种可替代的构型方案，该测量管道是超声流量测量设备的一部分。在此情况下，该测量管道与超声转换器一起被集成到管道系统中，例如借助于法兰。
[0011]根据一种特别优选的构型方案，参考路径L0在空间上与测量管道壁之内的测量路径L分离地延伸，优选地基本上与测量管道轴平行地延伸。
[0012]根据一种构型方案，第三超声转换器如此构造，使得所述第三超声转换器同样可以作为超声发送器和超声接收器来工作。可替代地，该超声转换器也可以仅构造为超声接收器。
[0013]如果要检测的Lamb波在运行中由第一超声转换器发送，则优选地将用于检测在测量信号传播方向上的Lamb波的第三超声转换器偏移地并且在与第一超声转换器相同的高度上布置。
[0014]特别优选地，在第一超声转换器和用于检测Lamb波的第三超声转换器之间的间距小于在第一超声转换器和用于检测测量信号的第二超声转换器之间的间距。
[0015]例如，在第一超声转换器和第二转换器之间布置第三超声转换器。特别优选地，这
三个超声转换器被布置在基本上平行于测量管道轴的直线上。根据这种构型方案，测量路径L优选地构造成V形或W形。可替代地，第三超声转换器也可以布置在与第一超声转换器相同的高度上，其中该第二超声转换器被布置在测量管道的对置侧。
[0016]同样优选的是，参考路径L0无关于在其间延伸有测量路径L的超声转换器地构造。对此，参考路径L0在第三和第四超声转换器之间延伸，其中第三和第四超声转换器在空间上与第一和第二超声转换器分离地布置。例如，在测量管道的与第一和第二超声转换器对置的一侧上布置第三和第四超声转换器。
[0017]在测量管道壁中的Lamb波的激发和传播速度的确定可以根据该构型方案而特别灵活地进行，这是因为其并不取决于由第一或第二超声转换器进行的测量信号发送。特别优选地，可以根据运行参数的值来对Lamb波的传播速度进行确定。为此，优选地存在另外的传感器，所述另外的传感器在运行中确定至少一个过程参数，例如测量管道的温度。如果过程参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超声流量测量设备（1），所述超声流量测量设备包括至少一个第一超声转换器（3）和第二超声转换器（4），其中所述第一超声转换器（3）和所述第二超声转换器（4）分别被构造为超声发送器和/或超声接收器，其中所述第一超声转换器（3）和所述第二超声转换器（4）在运行中在测量管道（5）上相对于彼此如此偏移地布置，使得在所述第一超声转换器（3）和所述第二超声转换器（4）之间存在测量路径L，其中所述测量路径L通过在运行中的所述超声测量信号的走向而被限定，并且所述超声流量测量设备还包括用于控制所述超声转换器（3、4）和评估所测量的信号的控制和评估单元（6），其特征在于，存在至少一个第三超声转换器（7），所述第三超声转换器在运行中这样被布置在所述测量管道（5）上，使得所述第三超声转换器限定了附加的参考路径L0，其中所述参考路径L0包括由至少一个超声发送器（3、4、8）发送到所述测量管道壁中的Lamb波的走向，并且所述控制和评估单元（6）被如此构造，使得所述控制和评估单元在运行中在考虑到所述测量管道壁中的Lamb波的传播速度的情况下确定穿过所述测量管道（5）而流动的介质的速度。2.根据权利要求1所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，所述参考路径L0在空间上与所述测量管道壁之内的测量路径L分离地延伸，优选地基本上与测量管道轴平行地延伸。3.根据权利要求1或2所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，用于检测Lamb波的所述第三超声转换器（7）被布置在所述第一超声转换器（3）和所述第二超声转换器（4）之间。4.根据权利要求1至3其中任一项所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，所述参考路径L0被构造在第三超声转换器（7）和第四超声转换器（8）之间，其中所述第三超声转换器（7）和所述第四超声转换器（8）在空间上与所述第一超声转换器（3）和所述第二超声转换器（4）分离地布置。5.根据权利要求1至4其中任一项所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，至少一个超声转换器（3、4、7、8）构造为超声梳或内数字转换器，使得构造为超声梳或内数字转换器的所述至少一个超声转换器（3、4、7、8）在运行中发送在第一信号路径上朝流动方向传播而在第二信号路径上则相反于流动方向传播的信号，其中信号路径相应于所述测量路径L并且其中所述第三超声转换器（7）优选地布置在其他信号路径的一侧上。6.根据权利要求1至5其中任一项所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，所述参考路径L0的长度比所述测量路径L的长度更小，其中优选地，比例L0/L小于0.5，并且特别优选地小于0.2或者小于0.1。7.根据权利要求1至6其中任一项所述的超声流量测量设备（1），其特征在于，至少所述第一超声转换器（3）被构造为超声梳或内数字转换器，其中第二超声转换器（4）在流动方向上相对于所述第一超声转换器（3）如此偏移地布置，使得在这些超声转换器之间存在第一测量路径L，并且其中另一第二超声转换器（4）相反于所述流动方向相对于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：克洛纳测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：