流量测量仪和用于运行这种流量测量仪的方法技术

流量测量仪和用于运行这种流量测量仪的方法。流量测量仪具有超声换能器和控制器。超声换能器构成用于将电发送信号转换为超声发送信号并发射到测量体积中并且接收来自测量体积的被反射的超声接收信号并转换为电接收信号。控制器构成用于产生电发送信号并在使用电接收信号的情况下确定在测量体积中介质的速度。控制器构成用于在使用电接收信号的情况下确定来自测量体积的超声接收信号的反射能量并在使用反射能量的情况下在测量体积中的水和油与气体之间进行区分，流量测量仪具有介电常数传感器，控制器构成用于在使用介电常数传感器的情况下确定在测量体积中介质的介电常数并在使用介电常数的情况下在测量体积中的水与油和气体之间进行区分。的水与油和气体之间进行区分。的水与油和气体之间进行区分。

【技术实现步骤摘要】
流量测量仪和用于运行这种流量测量仪的方法


[0001]本专利技术一方面涉及一种用于具有水、油和气体相的介质的流量测量仪。该流量测量仪具有用于浸没到介质的测量体积中的超声换能器、和控制器。
[0002]该超声换能器一方面构成用于将电发送信号转换为超声发送信号并将超声发送信号发射到测量体积中，并且另一方面构成用于接收来自测量体积的超声接收信号并用于将超声接收信号转换为电接收信号。因此，该超声换能器是机电换能器。
[0003]该控制器构成用于产生电发送信号并用于在使用电接收信号的情况下确定在测量体积中介质的速度。该控制器和该超声换能器互相电连接，以便传输电发送信号和电接收信号。
[0004]通常，该流量测量仪具有测量管，超声换能器布置在该测量管上。在该流量测量仪的运行中，介质流过该测量管并且该超声换能器浸入到该介质中。
[0005]另一方面，本专利技术还涉及一种用于运行用于具有水、油和气体相的介质的流量测量仪的方法。该流量测量仪具有超声换能器和控制器。该超声换能器被浸没到介质的测量体积中。
[0006]该方法包括以下步骤：
[0007]由控制器产生电发送信号，并且由超声换能器将电发送信号转换为超声发送信号并发射到测量体积中。
[0008]由超声换能器接收来自测量体积的超声接收信号并转换为电接收信号。由控制器在使用电接收信号的情况下确定在测量体积中介质的速度。
[0009]该介质具有水、油和气体相。通常，即使介质变为流动，这些相也彼此分离。常常，油相和气体相是水相中的气泡。r/>
技术实现思路

[0010]所描述的从现有技术中已知的流量测量仪和用于运行流量测量仪的方法只确定在测量体积中介质的速度。本专利技术的任务是说明一种流量测量仪和一种用于运行流量测量仪的方法，其中确定测量体积中的介质的其他特性。
[0011]该任务通过具有权利要求1的特征的流量测量仪来解决。
[0012]该流量测量仪的特征在于，该控制器构成用于在使用电接收信号的情况下确定来自测量体积的超声接收信号的反射能量并用于在使用该反射能量的情况下在测量体积中的一方面水和油与另一方面气体之间进行区分。
[0013]此外，该流量测量仪具有用于浸没到测量体积中的介电常数传感器。该控制器构成用于在使用介电常数传感器的情况下确定测量体积中的介质的介电常数并在使用该介电常数的情况下在测量体积中的一方面水与另一方面油和气体之间进行区分。
[0014]在该流量测量仪的运行中，该超声换能器和该介电常数传感器被浸没到介质的测量体积中。该控制器产生电发送信号。该超声换能器将这些电发送信号转换为超声发送信号并将这些超声发送信号发射到测量体积中。该超声换能器也接收来自测量体积的超声接
收信号并将这些超声接收信号转换为电接收信号。该控制器在使用电接收信号的情况下确定在测量体积中介质的速度。此外，该控制器在使用电接收信号的情况下确定来自测量体积的超声接收信号的反射能量并在使用反射能量的情况下在测量体积中的一方面水和油与另一方面气体之间进行区分。
[0015]如果两相具有不同的声阻抗，则超声发送信号在测量体积中在这些相之间的边界层处被反射。相的声阻抗取决于该相的密度。因此，具有不同密度的相是可以区分的。可以特别好地区分水和油相与气体相，因为它们的密度明显不同。被反射的超声发送信号是超声接收信号。因此，超声接收信号通过超声发送信号在具有不同密度的两相的边界层处的反射而产生。超声接收信号的反射能量取决于形成边界层的相的声阻抗的差异。水和油这两个液相之一与气体气相之间的边界层引起比这两个液相之一与另一液相之间的边界层明显更高的反射能量。因此，可以根据反射能量来确定相的密度。
[0016]此外，该控制器在使用介电常数传感器的情况下确定在测量体积中介质的介电常数，并在使用该介电常数的情况下在测量体积中的一方面水与另一方面油和气体之间进行区分。该控制器构成用于产生和评估电测量信号，以确定介质的介电常数。该控制器和该介电常数传感器互相电连接，以便传输电测量信号。水的介电常数明显大于油和气体的介电常数。因此，可以特别好地区分水相与油和气体相。
[0017]除了在测量体积中介质的速度之外，该流量测量仪还确定在测量体积中介质的反射能量和介电常数。该测量体积是介质的体积，在该体积中一方面在该介质的两相之间存在边界层并且另一方面确定该介质的介电常数。
[0018]该反射能量和该介电常数能够实现在该测量体积中该介质的相的确定。如果该反射能量小且该介电常数大，则该介质的相是水。如果该反射能量小且该介电常数也小，则该相是油。如果该反射能量大且该介电常数小，则该相是气体。用于评价该反射能量和该介电常数的术语“小”和“大”在当前的上下文中应在如下意义上相对地来理解：例如水的反射能量与气体的反射能量相比是小的。
[0019]因此，流量测量仪构成为确定在测量体积中相的速度和该相，即涉及水、油还是气体。
[0020]在该流量测量仪的一个设计方案中，超声换能器是压电式超声换能器。
[0021]在一个设计方案中，该超声换能器具有在测量体积中的声波导。该波导具有窗口，该窗口构成为一方面发射超声发送信号并且另一方面接收超声接收信号。在该流量测量仪的运行中，由该窗口发射超声发送信号并且接收超声接收信号。至少该窗口存在于测量体积中。
[0022]存在设计该波导的不同可能性。
[0023]在一个设计方案中，该波导具有在柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov)结构的范围中的尺寸。柯尔莫哥洛夫结构是介质中的最小流动涡流。在这些柯尔莫哥洛夫结构中，惯性力和粘性力在长度尺度上处于平衡中。波导的这种尺寸能够实现在特别小的测量体积中介质的速度和相的确定。
[0024]在另一设计方案中，该波导具有大约1mm的直径。该波导具有优选地在窗口的范围中的直径。通过该尺寸的直径同样实现：可以在特别小的测量体积中确定速度和相。
[0025]在另一设计案中，该波导具有在水和油的声阻抗的范围内的声阻抗。由此实现超
声发送信号和超声接收信号在从窗口到水和油的过渡处的仅仅小的反射。
[0026]在另一设计方案中，该介电常数传感器布置在测量体积中的波导上。优选地，介电常数传感器布置在窗口的范围中。由此保证：在尽可能小的测量体积中可以确定介质的反射能量和介电常数。
[0027]在另一设计方案中，该介电常数传感器布置在测量体积中的超声换能器上。
[0028]在另一设计方案中，该介电常数传感器具有在测量体积中的电容器，该电容器具有至少一个第一电极和至少一个第二电极。因此，在该流量测量仪的运行中，该电容器由至少一个第一电极、至少一个第二电极和作为这两个电极之间的电介质的介质形成。该控制器构成用于确定该电容器的电容并用于在使用该电容和该电容器的几何尺寸(Geometrie)的情况下确定在测量体积中介质的介电常数。优选地，至少两个电极、即至少一个第一电极和至少一个第二电极、以及介质形成具有面积A、间距d的平板电容器，使得可以按照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于具有水(7)、油(8)和气体(9)相的介质(6)的流量测量仪(1)，其中所述流量测量仪(1)具有用于浸没到所述介质(6)的测量体积(10)中的超声换能器(3)、和控制器(4)，其中所述超声换能器(3)一方面构成用于将电发送信号转换为超声发送信号并将所述超声发送信号发射到所述测量体积(10)中，并且另一方面构成用于接收来自所述测量体积(10)的被反射的超声接收信号并用于将所述超声接收信号转换为电接收信号，以及其中所述控制器(4)构成用于产生所述电发送信号并用于在使用所述电接收信号的情况下确定在所述测量体积(10)中所述介质(6)的速度，其特征在于，所述控制器(4)构成用于在使用所述电接收信号的情况下确定来自所述测量体积(10)的超声接收信号的反射能量并用于在使用所述反射能量的情况下在所述测量体积(10)中的一方面水(7)和油(8)与另一方面气体(9)之间进行区分，所述流量测量仪(1)具有用于浸没到所述测量体积(10)中的介电常数传感器(5)，以及其中所述控制器(4)构成用于在使用所述介电常数传感器(5)的情况下确定在所述测量体积(10)中所述介质(6)的介电常数(ε)，并用于在使用所述介电常数(ε)的情况下在所述测量体积(10)中的一方面水(7)与另一方面油(8)和气体(9)之间进行区分。2.根据权利要求1所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述超声换能器(3)是压电式超声换能器。3.根据权利要求1或2所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述超声换能器(3)具有在所述测量体积(10)中的声波导(12)。4.根据权利要求3所述的流量测量仪，其特征在于，所述波导(12)具有在柯尔莫哥洛夫结构的范围内的尺寸。5.根据权利要求3或4所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述波导(12)具有大约1mm的直径。6.根据权利要求3至5中任一项所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述波导(12)具有在水(7)和油(8)的声阻抗的范围内的声阻抗。7.根据权利要求3至6中任一项所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述介电常数传感器(5)布置在所述测量体积(10)中的所述波导(12)上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述介电常数传感器(5)布置在所述测量体积(10)中的所述超声换能器(3)上。9.根据权利要求1至8中任一项所述的流量测量仪(1)，其特征在于，所述介电常数传感器(5)具有在所述测量体积(10)中的电容器，所述电容器具有至少一个第...

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