为了改善借助于超声波在流动的流体中渡越时间测量，本发明专利技术提出了一种方法，其中，在第N次测量中，在一个不等于接收波群的过零的预定的阈值THCN的条件下采集所接收的接收波群的第一个波的脉冲宽度PW1N，而且优选地在相同的测量中，在一个对应于接收波群的过零的阈值THC0的条件下采集第i个波的脉冲宽度PW2N，以及随后确定这两个所采集的脉冲宽度的比率PWVN＝PW1N/PW2N。然后，可以将所确定第一个波的脉冲宽度PW1N以及所确定的脉冲宽度比率，用于消除有错误的渡越时间测量，用于在测量条件变差的情况下降低输入阈值，以及还用于给出一个报警信号。一种装置被构造用于实现该方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于测量流体中超声波信号的渡越时间的装置以及一种用于测量流体中超声波信号的渡越时间的方法，其中，该装置带有至少两个距离固定的在流体的流动方向上安装的超声波换能器。
技术介绍
借助于超声波的渡越时间测量原理，可以被应用于例如水表或者热量表中的流量测量中。为此，沿着流体顺流流动方向(TOF-Up ;TOF = Time of Flight =渡越时间)以及流体逆流流动方向(TOF-Down)连续的按照一定时间延迟的发送一个超声波信号(波 群)，并且测量超声波的渡越时间。介质是处于流动中的，因此在两个测量之中有一个差值(TOF-Down-TOF-Up)，其构成了用于流体流速的量度。超声波脉冲的典型越时间位于60至SOus0在最大流量的情况下，典型的顺流逆流渡越时间差位于Iu s的范围内。由于在介质中声速的高的温度依赖性在可能的温度范围上将会引起多个百分比的变化，而这个变化可能大于渡越时间差测量的实际有效差，因此，为了避免错误的检测，确定信号渡越的绝对时间也是非常重要的。为此，为了可靠地检测接收信号，可靠地识别所定义的第N个波(第一个波，第二个波...)是必要的，以便能够进行在所发射的波群与所接收的波群(接收波群)之间的绝对时间对应。由于超声波接收信号的幅度既通过长期波动(比如通过测量管的污染)又通过短期波动(比如通过气泡)而被改变，因此对渡越时间的这种绝对检测是困难的。尤其是由于所接收波群的指数函数震荡特性，使得困难的是总能可靠地检测开始波中的一个并且不是错误地将所检测的波关联到波群中一个错误的波号。这是因为由于波的幅度的这种震荡特性有时只有几个毫伏的差异，尤其是，第一个波由于所提到的长期或者短期波动而也可能处于所设置的阈值之下，并且因此容易出现错误检测。由此，可能出现超出所有公差的过大的测量误差。仅通过至此所提到的措施是不能够准确地确定，是否对于渡越时间确定来说检测到错误的第N个波，或者是否确实在两个测量之间出现了流体流量中大的突变。在介质温度中的迅速突变(比如在热量表中就可能发生的)，也会导致测量时间的快速变化。因此，在多个时间上相互跟随的测量值之间的可信性考察(其可以通过软件的方式来进行以及是通过软件的方式来进行的)，也是有其局限性的。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提高超声波渡越时间测量的可靠性，并且其中将错误的测量结果舍弃和/或者报告出错误。由此可以提升设备的整体运行可靠性。按照本专利技术，上述任务首先是通过一种本文开始部分所提到类型的方法来如下地解决的在进行第N次测量的时候，通过一个预先设置的阈值THCn(其不等于接收波群的过零)，来获得所接收的接收波群的第一个波的宽度PW1N。为了解决上述任务，一种该类型的装置提供了一个时间数字转换器TDC，用来确定通过流体从一个换能器发射到另一个换能器的超声波群的渡越时间以及脉冲宽度。借助于一个时间数字转换器(TDC)可以进行纳秒范围的测量，从而可以进行超声波信号的脉冲宽度测量，由此，脉冲宽度的变化(其是在震荡范围内对接收波群的波的幅度的一种量度)被绝对地或者相对地(相对于在稳定范围内具有固定幅度的脉冲宽度)确定，并且被用于对测量的处理或者被用于输出错误信号。于是，本专利技术的优选的实施方式在于，在相同的测量中，在对应于接收波群的过零的阈值THCtl的条件下，采集第i个波的脉冲宽度PW2N，接着确定两个所采集的脉冲宽度的比率PWVn = PW1n/PW2n，从而如果PWIn和/或者比率PWVn的低于一个预定的值，则对于随后的测量而降低预定的阈值，以便采集接收波群的第一个波的脉冲宽度PW1N+K，K = 1，...。由此实现了，在一个调节回路(Regelschleife)中，在出现(Eintreffen)第一个脉冲的条件下将比较器阈值设置到一个优化的安全的数值，使得不存在如下的危险在不经意地测量了第二个波而不是第一个波，并且由此出发同样地将渡越时间相对于一个错误的其它波而确定。 另一个将阈值从正弦函数的过零移开的原因是，由于噪声而引起的错误检测。如果对于在比较器上的THC和RT的输入值完全一样的话，那么在出现接收信号之前比较器两个输入端处于相同的电平。通过噪声和较小的干扰的会导致比较器的随机的错误检测，后者无法被解释。由于这个原因，在出现接收信号之前也将两个阈值移动(也就是TH被提高)，以便获得一个可以被进行诠释的信号。在根据专利技术的方法的另一种优选的实施方式中，将第N次测量的第一个脉冲的所测量的脉冲宽度PWIn和/或所测量的脉冲的比率PWVN，与前一次I1测量相应的值PWlN_i和/或PWVim进行比较，并且如果比较差值结果超过了预定的一个差值a，则舍弃渡越时间测量或者不进行渡越时间测量。如果出现这种情况，在合适设置的差值a的条件下由于短时间的干扰(诸如气泡)而存在错误测量，使得可以舍弃或者不进行对应的渡越时间测量。优选地，还可以构造一个电子设备，用于当PWldP/或比率PWVdS于预定的值时，降低用于后面测量采集接收波群的第一个波的脉冲宽度PWImK= 1，...的阈值。通过这种方式，可以对诸如水质变脏的长期干扰影响进行采集，并且由此确保了，即使在回波的第一个波的幅度有一定降低的情况下，也可以可靠地采集到第一个回波。但是，如果诸如由于水质变脏的长期干扰影响变得过大，则在另一种优选的实施方式中，当被测得脉冲宽度PWIn和/或脉冲宽度比率PWVn与之前所测量相应脉冲宽度PWIm和/或PWVm相比较，其中M是远小于N的情况(M < < N)，相减得到的差值低于所设定的数值c的时候，则输出一个报警信号。如果测量装置的改污染已经发展到使得正常的渡越时间测量不能够再继续进行，使得需要进行仪器清洗或者仪器更换，可以输出提示这点的该错误信息。总之，通过本专利技术实现了高的测量准确性，因为通过该专利技术确保了，通过测量在波群的过零上的(时间测量的)停止信号(Stoppsignal)，在波群的稳定状态的中定义的波上实现渡越时间测量。通过本专利技术在脉冲宽度的(pulsweiten)测量情况下提升了运行安全性，从而实现了所使用仪表的质量提升。对于在生产过程中仪表的标定被进一步简化，而仪表本身对于很差的测量媒介(污染的水质)以及在媒介中的气泡的灵敏性也将被显著地降低。附图说明本专利技术的更多的优势以及特征由权利要求以及从下面的描述中给出，在描述中参考附图具体地解释本专利技术的一个实施例。在此图I示出了一种由于测量在流体中超声波信号的渡越时间的按照本专利技术的装置的主要部件的方框原理图；图2示出了在根据图I的按照本专利技术的装置的比较器上的输入和输出信号；和图3. I和图3. 2示出了按照本专利技术的方法的示意性流程图。具体实施例方式按照本专利技术的用于测量在流体中的超声信号的或者说超声波I. 3的渡越时间的装置1，按照常规的方式具有两个在导流的管之上或者之内在流体的方向上安装的超声波换能器I. I和I. 2。此外，提供了一个电子设备2，其带有一个微处理器，用于控制测量流程以及分析为其传送的信息和/或提数据。在电子设备2和换能器I. 1、1. 2之间设置了下面将要描述的测量电路3，该测量电路尤其是被实现在一个前端芯片上。测量电路3具有一个控制单元3. 1，该单元通过一条控制线与电子设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在流动的流体中测量超声波信号(1.3)的渡越时间的装置，带有至少两个在流体的流动方向上相互间隔开设置的超声波换能器(1.1，1.2)，其特征在于一个时间数字转换器TDC(3.5)，用来确定从第一换能器(1.1)向第二换能器(1.2)穿过流体所发送的超声波群(1.3)的渡越时间以及脉冲宽度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A布朗，
申请(专利权)人：阿凯姆测量电器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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