專利名稱：流速的超聲測量的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于確定導管中的流體的流速的超聲測量設備和方法。
背景技術：
流速測量的通常應用通過用于天然氣管路的氣體流量計體現(xiàn)。通常，人們基本上不對流速感興趣，而是對所輸送的氣體體積感興趣，但是借助于管路的已知橫截面能夠容易地計算出氣體體積。沿著天然氣的供給鏈，一個重要部分是所謂的上游領域，包括生產(chǎn)、處理和回注領域。若干計量點存在并且必須處理變化的體積流量、濕的氣體和通常惡劣的環(huán)境。在聚集結合了來自不同源的氣流的管路處，使用測量來用于儲藏管理、監(jiān)視和生產(chǎn)的控制，并且用于結算。用于這些上游測量應用的普通途徑是孔板流量計。這些是相對簡單的機械設備，其在孔的兩側使用壓力傳感器以便估計流量。用于孔板流量計的設定由大量標準，如 IS05167或AGA3來限定，從而在其中限定了饋送部的必要長度，該長度可延伸至多達標稱直徑的40-50倍?？装辶髁坑嬍墙训那也话嘿F的，并且它們還能夠僅基于其幾何結構來進行校準。另一方面，孔板流量計缺乏精度和診斷，尤其是當測量條件出乎意料時。例如，不能識別濕氣體的液體部分?？装辶髁坑嬘袝r被認為能夠耐受氣流中的液體。這只有在涉及對流量計的損壞的程度才保持正確并且可被稱為相比于渦輪機、旋轉的或其它傳統(tǒng)測量設備的優(yōu)點。然而，對于濕氣體來說，即使液體部分低時，孔板流量計也顯示了大的測量誤差。 孔板流量計對于流量計上游的擾動非常敏感并且需要相當大部分的優(yōu)選與流動調節(jié)器結合的直上游管道。它們具有低測量動態(tài)，必須進行流量計的互換以適應在源的使用期中的流量變化。最后，孔板流量計在邊緣和倒角處需要精確的幾何結構，該精確的幾何結構將由于侵蝕、腐蝕和沉積而受損。用于確定管路和導管中的流速的另一已知途徑是使用渡越時間差方法的超聲測量技術。它們在傳輸和存儲的領域中廣泛傳播，但未在上游領域中使用，因為它們被認為比孔板流量計更昂貴。超聲渡越時間差方法在圖11中顯示。在傳統(tǒng)的測量設備100中，兩個超聲換能器 102a、102b成角度布置在導管或管道104的壁中，在該導管或管道104中，流體106在標記管道104的中心縱向軸線的箭頭108的方向上流動。超聲脈沖在超聲換能器lOh-b之間的測量路徑上發(fā)射和接收，其中超聲換能器lOh-b交替操作作為發(fā)射器和接收器。通過流體傳輸?shù)某曅盘栐诹鲃臃较蛏霞铀俨⑶夷嬷鲃臃较驕p速。使用幾何結構參數(shù)來將由此產(chǎn)生的渡越時間差計算為流體沿該超聲路徑的流速。由此與橫截面面積一起產(chǎn)生工作體積流量，對例如由體積標出的流體而言，該工作體積流量是感興趣的測量變量。幾何關系通過如下變量描述ν:管道中的流體的流速
L 兩個超聲換能器之間的測量路徑的長度α :超聲換能器發(fā)射和接收所成的角度Q 體積流量D 管路的直徑tv 順流的超聲的渡越時間tr 逆流的超聲的渡越時間對于目標變量ν和Q，由此產(chǎn)生如下關系ν = L/(2cos α ) (l/tv, _l/tr)禾口Q = v 1/4D2 π以這種方式來確定測量路徑的位置處的局部、平均流速。然而，這僅對于均勻流動產(chǎn)生精確的測量值。換句話說，在測量路徑是單一取樣點的情況下，該流速只是近似的。為了在非均勻流動的情形中獲得更好的近似值，能夠增加測量路徑的數(shù)量并因而增加取樣點的數(shù)量。由此產(chǎn)生的超聲流量計已知為兩路流量計、四路流量計等。顯然，隨著測量路徑的增加，不僅流量計的精度，而且其制造成本也增加。一系列測量路徑構造或布局在標準 IS017089-1 中提出。利用兩路流量計能夠實現(xiàn)用于上游應用的制造成本和精度的合理平衡。兩路流量計的傳統(tǒng)路徑布局包括兩條平行路徑，一條在管道的下半部中，一條在管道的上半部中，其中以管道的半徑為單位R，距中心縱向軸線的距離為0. 5R。根據(jù)車比雪夫(Tschebyscheff) 定理，此距離將近似誤差減到最小程度。然而，事實證明具有此路徑布局的兩路超聲流量計在濕氣體的流速測量中顯示了相當大的誤差。此外已知的是與流量相關的誤差特性在距中心縱向軸線0. 6R的距離處幾乎是平直的。同時，此平直特性以較高的絕對近似誤差為代價而達到。此知識從沒有聯(lián)系到兩路超聲流量計。傳統(tǒng)的兩路流量計堅持誤差最小的0. 5R位置。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是找到一種能夠特別是在上游應用中用作孔板流量計的替代物的超聲測量設備。此目的通過根據(jù)權利要求1的超聲測量設備和根據(jù)權利要求12的用于確定流速的方法來滿足。本發(fā)明從該基本思想出發(fā)以在大量測量路徑由于成本原因而不作為選擇的應用中使用超聲流量計。因此，選擇兩路流量計。對于上游應用，即使在惡劣條件下也必須保持其精度。為此，對測量路徑的位置進行修改，并且與現(xiàn)有技術相比，測量路徑距中心縱向軸線的距離超過管道的半徑R的一半。本發(fā)明具有如下優(yōu)點上游應用能夠利用超聲流量計來解決。通過使用兩路構造， 成本保持適中。同時，不管環(huán)境如何，測量的精度得以保持。設備是能夠耐受液體的，即在干燥氣體和達到相當液體部分的濕氣體中，測量誤差基本相同。即使不能夠避免如上所述的孔板流量計的所有缺點，也能避免大部分。對不同流動具有其健壯性的路徑布局還允許利用空氣而不是在高氣壓下對設備進行簡單地“干”校準。用于上游應用的通常標稱直徑是二、三、四或六英寸。盡管這些規(guī)格通常涉及直徑，但是測量路徑布局是以半徑為單位給出的。由于除了兩倍之外，直徑和半徑相同，所以這僅僅是語言習慣。如果具有大的測量動態(tài)，則設計用于特定標稱直徑的同一超聲流量計能夠替換兩個或三個不同標稱直徑的孔板流量計。幾何布局參考中央水平平面。包含中心縱向軸線的此水平參考平面將管部切成上半部和下半部。當然，在安裝時可旋轉該管部，然后該水平參考平面將不再水平。在本發(fā)明的范圍內使超聲測量設備傾斜是可能的，但導致較差的路徑布局。第一路徑和第二路徑優(yōu)選彼此平行且/或距水平參考平面的距離相同且/或關于水平參考平面對稱，其中一條路徑在水平參考平面的上方，而另一條路徑在水平參考平面的下方。這些路徑布局性質特別對于濕氣體來說適于獲得流體流的可靠近似值。從路徑到水平參考平面的距離以半徑為單位優(yōu)選小于0. 7，特別是以半徑為單位在W.55，0.65]內。這些路徑距離接近以半徑為單位的0.6的理論距離，該理論距離理論上預測平直誤差特性。在區(qū)間W.5，0.6]內，能夠預期以絕對誤差來換取與雷諾數(shù)的更加無關性。這使測量健壯，特別是對于濕氣體而言。更優(yōu)選，從路徑到水平參考平面的距離以半徑為單位基本上為0. 6?；旧弦庵?5^^3^^1%或甚至小于的公差是容許的。該0.6R位置使與流動中的擾動的無關性達到最大程度。同時，路徑仍足夠接近傳統(tǒng)的0. 5R位置，從而保持近似誤差處在可容許的水平。實驗表明空氣中的特征是平直的，與流動的雷諾數(shù)僅具有最小相關性。超聲換能器優(yōu)選與管的內壁平齊地或稍稍凹進地安裝到管部。傳統(tǒng)上，換能器安裝為伸入流體流中。平齊安裝增加了流動的再現(xiàn)性，因此測量結果與雷諾數(shù)無關。另一優(yōu)點在于換能器在其平齊位置是安全的，避免了腐蝕。優(yōu)選，管部包括用于安裝超聲換能器的孔，所述孔的直徑是超聲換能器的1. 5倍以上，以在管的內壁中形成袋。一個實例是換能器的直徑為8mm，而孔的直徑為18mm。相比而言，傳統(tǒng)的孔的直徑是10mm。擴大的孔在管道的內部中產(chǎn)生了袋。液體將流走而不是聚集，或者在液體聚集的位置，它們對流動將具有更小的影響。管部優(yōu)選包括一體的上游饋送部，以半徑為單位，該饋送部具有至少10，特別是至少20的縱向延伸部。該饋送部確保在測量設備的安裝時存在充足的上游管道來使流動平靜和均勻。同時，因為饋送部是設備的一體部分，所以無需用于安裝供給管道的法蘭，所述法蘭也是潛在的泄漏部。上游饋送部的通常長度為五或十倍的直徑。饋送部能夠是具有厚壁的簡單的管，而不是如經(jīng)常在傳統(tǒng)上使用的鑄件或鍛造部件。饋送部優(yōu)選包括流動調節(jié)器。將對流動調節(jié)器的兩個獨特效果進行討論。首先， 能夠減小上游饋送部的長度，該長度是距位于上游的流動的第一彎曲或其它擾動所在位置的距離。本發(fā)明能夠有利地使用流動調節(jié)器來達到此效果。其次，流動調節(jié)器能夠使測量更耐受濕氣體的液體部分。盡管對于孔板流量計似乎是這種情形，但是本發(fā)明令人驚奇地不需要流動調節(jié)器來耐受液體。積分裝置優(yōu)選能夠通過將第一流速值和第二流速與默認值相比較或彼此相比較來檢測不可靠的路徑或路徑的故障。與傳統(tǒng)的孔板流量計相比，根據(jù)本發(fā)明的設備能夠檢測故障狀況并且向使用者報警。在液體部分增加的情況下，由于該液體而引起更低的測量路徑故障的極端情況，第一流速和第二流速的差變得更明顯。積分裝置在檢測到缺乏可靠性或路徑的故障時優(yōu)選使用替代流速值代替該流速值，該替代流速值是默認值或第一兩路測量系統(tǒng)的另一路徑的重定比例的流速值。這是一種暫時更換故障測量路徑的容易方式。流量的近似值仍能以相同的方式計算。該替代流速能是默認值。對仍起作用的路徑的流速值重定比例是更靈活和精確的，系數(shù)是理論值或在兩個路徑的先前操作期間適合的系數(shù)。超聲測量設備優(yōu)選包括第二兩路測量系統(tǒng)，其具有由安裝到管部的壁的第三對超聲換能器和第四對超聲換能器限定的第三路徑和第四路徑，每個路徑的超聲換能器在其路徑的端部處彼此對置， 第三路徑和第四路徑是第一路徑和第二路徑的關于由中心縱向軸線限定的豎直參考平面的鏡像；第二評估裝置，其用以通過將沿第三路徑順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定第三路徑的第三流速值以及通過將沿第四路徑順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定第四路徑的第四流速值；第二積分裝置，其用以根據(jù)該第三流速值和該第四流速值來確定流速；以及校正裝置，其用以將第一兩路測量系統(tǒng)和第二兩路測量系統(tǒng)的流比較，或者基于從兩個兩路測量系統(tǒng)確定的流速來對流速進行校正。在此實施例中，設置第二兩路流量計，該第二兩路流量計是第一兩路流量計的鏡像。它僅能用于冗余或用于兩個兩路流量計的結果的比較?？商娲?，在一種具有專門路徑布局的四路流量計中，它用于根據(jù)所有四條路徑計算流速。根據(jù)此路徑布局，所有路徑距水平參考平面相同距離，其中在管部的上半部中的兩個各自路徑和在管部的下半部中的兩個路徑形成X。利用此設計，將橫向流的影響整合到該近似值中。在其它實施例的第一、獨特的兩路流量計的上下文中討論的任何細節(jié)和優(yōu)點也能適用于具有雙兩路流量計的此實施例的第二兩路流量計。此外以類似的方式能夠開發(fā)出根據(jù)本發(fā)明的方法并且該方法顯示出類似的優(yōu)點。 這些有利特征以示例性、但非唯一的方式在從屬于獨立權利要求的從屬權利要求中描述。


此外在下文中，將參照實施例和附圖通過實例就進一步的特征和優(yōu)點對本發(fā)明進行更詳細地說明。附圖顯示如下圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲測量設備的透視圖；圖2是用以說明幾何限定和參數(shù)的管部的示意性透視圖；圖3是管部的橫截面，用以說明在圖2中介紹的路徑布局和距水平參考平面的路徑距離；圖如-b是管部的正視圖和頂視圖，用以示出本發(fā)明一實施例中的具有平行路徑的路徑布局；圖fe-b是管部的正視圖和頂視圖，用以示出本發(fā)明另一實施例中的具有橫向路徑的路徑布局；圖6是根據(jù)本發(fā)明的超聲測量設備的部件的框圖；圖7a是管部的內壁的平面圖，用以示出超聲換能器在形成袋的大孔中的安裝；圖7b是根據(jù)圖7a的內壁和換能器的橫截面；圖8a_b是管部的正視圖和頂視圖，用以示出本發(fā)明一實施例中的具有附加的兩路測量系統(tǒng)的路徑布局；圖9是具有圖8的路徑布局的超聲測量設備的部件的框圖；圖IOa是對于傳統(tǒng)孔板流量計和本發(fā)明用于干燥氣體的測量誤差與氣體流量的相關性的比較；圖IOb是根據(jù)圖IOa的針對濕氣的圖示；以及圖11是超聲測量路徑的頂視圖，用以說明傳統(tǒng)的超聲渡越時間差原理。
具體實施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲測量設備10的透視圖。設備10包括具有超聲測量元件的管部12、細長饋送部14和用于將裝置10安裝到管道中的兩個法蘭16a-b。 饋送部14具有與該管道的直徑的大約10倍對應的長度且與管部12 —體形成。可選的流動調節(jié)器18設置在饋送部14的進口處。作為一未示出的可選方案，當延伸管道的所需上游部設置在安裝的位置處時，能夠省去饋送部14。在管部12內，超聲換能器測量在管道中流動的流體，特別是干燥氣體或含有液體的濕氣體的流速。液體是不需要的、但不可避免的混合物，例如油或水，從而與作為真正測量目標的氣體形成兩相流動。超聲換能器的信號在評估部20中進行評估，在該評估部20 中，對流速進行計算、顯示和/或輸出到外部控制器。該部20還能用于顯示或輸出診斷信息?？赡艿脑\斷包括對處于流動中的液體的檢測或對如下事實的檢測，即因為液相太強而不能確定可靠的流速。圖2是管部12的幾何結構的示意性透視圖。管道優(yōu)選關于中心縱向軸線22軸向對稱，此外該中心縱向軸線示出了流動的方向。管部12具有半徑為R的橫截面M。包含中心縱向軸線22的水平參考平面沈將管部12切成上半部和下半部。將垂直于水平參考平面沈并且包含中心縱向軸線22的平面稱為豎直參考平面觀。顯然，如果選擇在橫向于中心縱向軸線22地旋轉的情況下安裝管部12，則平面沈、觀將具有傾斜。圖3顯示了管部12的橫截面。與圖2的橫截面M不同，此橫截面不是垂直的，而是成角度取向以包含兩對超聲換能器32的兩個測量路徑30a-b。由于測量路徑30a-b具有既順著流動又橫向于流動的分量，所以該橫截面不是垂直的，而是具有橢圓形的形式。每個測量路徑30a_b如參照圖11的介紹中描述的那樣進行使用和評估以獲得各自路徑30a_b 的流速值。如所圖示的那樣，測量路徑30a_b相對于水平參考平面沈距離0. 6R。該位置能夠具有公差并且在可替代實施例中，還能夠在例如
或
的區(qū)間內變化。 在所有這些實施例中，與傳統(tǒng)路徑布局形成對比，該距離大于0. 5R并且與用以將絕對誤差減到最小程度的傳統(tǒng)途徑相反。盡管在0. 6R處絕對誤差較大，但是該誤差在雷諾數(shù)或流量的相關性方面顯示了平直特性。這是使?jié)駳怏w流量的測量更魯棒的一個因素。滿足圖3的距離條件的本發(fā)明的實施例在圖如中以正視圖以及在圖4b中以頂視圖顯示。路徑30a_b彼此平行并且平行于水平參考平面沈，該水平參考平面沈是對稱平面。作為如圖5中所示的一種變型，路徑30a-b在圖恥的頂視圖中還能夠形成X。超聲測量設備10的構造在圖6中以其部件的示意性框圖顯示。安裝在超聲換能器32的各自測量路徑30a-b的端部處的超聲換能器32連接到控制電路34以交替發(fā)送和接收超聲信號?？刂齐娐?4可包括放大器、模擬數(shù)字轉換器以及用以對信號進行預處理的類似元件。評估單元36經(jīng)由控制電路34連接到所有的超聲換能器32。評估單元36包括用以計算路徑30a-b中的每一條路徑的流速值的評估裝置38。評估裝置38基本上執(zhí)行如圖 11中所示的傳統(tǒng)超聲渡越時間原理。此外，評估單元36包括積分裝置40，該積分裝置40 從評估裝置38接收所有路徑30a-b的流速值并且根據(jù)所述流速值來確定整個橫截面M的流速近似值。圖7顯示了超聲換能器32如何安裝到管部12的內壁，這里圖7a是平面圖，而圖 7b是內壁的截面?？?2明顯大于超聲換能器32，例如是1.5倍以上。因此，形成袋，在所述袋中，流體中含有的液體不能以對可再現(xiàn)流動不利的方式聚集。此外超聲換能器32與內壁平齊(或稍稍凹進)地安裝，而不是伸入流中。這防止腐蝕并再次將對流動的影響減到最小程度。超聲換能器32優(yōu)選由鈦制成并且與流不透氣地密封以避免超聲換能器32的可言旨損壞。圖以正視圖而圖8b以平面圖顯示了本發(fā)明的另一實施例，該實施例具有附加的兩路測量系統(tǒng)，從而導致總共產(chǎn)生四條測量路徑30a-d。附加路徑30b、d是原路徑30a、 c的關于豎直參考平面觀的鏡像。由此，產(chǎn)生雙X構造，其中所有路徑30a-d距水平參考平面26的距離為0. 6R。圖9顯示了超聲測量設備10的針對此路徑布局的相應構造。與圖6的主要差別在于部件32、34、38、40加倍以支撐另外的兩個測量路徑30c_d。此外，校正裝置44包括在評估單元36中以對如分別通過積分裝置40a和40b計算的兩個流速進行比較或校正。圖 9的構造相當直接地包括兩個附加路徑30c-d。這尤其適合于實現(xiàn)冗余系統(tǒng)。此外對評估裝置進行修改是可能的，例如通過僅具有一個能夠確定所有路徑30a-d的流速值的評估裝置38的情形。這些流速值能饋送到單一的組合積分和校正裝置以獲得總體流速。圖10通過傳統(tǒng)孔板流量計與本發(fā)明的超聲測量設備10的比較示出了本發(fā)明的有益效果。圖IOa顯示了干燥氣體的與氣體流量相關的流量計誤差。在兩種情形中，特征幾乎保持平直，因而對性能沒有明顯的影響。圖IOb顯示了含有GVF (氣體體積分數(shù)，液相的一種補體)為0. 9945的液相的濕氣體的流量計誤差?？装辶髁坑嫷恼`差明顯增加，而本發(fā)明的兩路超聲測量設備10的誤差基本與圖IOa中的干燥氣體的情形相同。綜上所述，在上游應用中，特別是在濕氣體的測量中，采取若干措施來對兩路超聲流量計進行改進以實現(xiàn)最優(yōu)的性能。盡管液相導致傳統(tǒng)孔板流量計的大量增加的誤差，但是這些措施使本發(fā)明的超聲測量設備10健壯并且能夠耐受液體。作為又一優(yōu)點，對診斷進行了改進，從而顯示液體的存在以及液體防止精確測量的情形。一個重要措施是將路徑 30a-d的距離從傳統(tǒng)的0. 5R特別地增加到0. 6R的位置。另一措施是具有更大的孔42并且超聲換能器32與管部的內壁平齊。又一措施是使細長饋送部14成一體以確保流動足夠平滑和均勻以獲得可再現(xiàn)的測量結果。
權利要求
1.一種用于確定導管中的流體的流速的超聲測量設備(10)，所述超聲測量設備(10) 包括管部(12)，所述管部(1 具有中心縱向軸線0 和有半徑(R)的橫截面(M)，所述中心縱向軸線0 限定水平參考平面06)；至少第一兩路測量系統(tǒng)，所述至少第一兩路測量系統(tǒng)具有由安裝到所述管部(12)的壁的第一對超聲換能器(3 和第二對超聲換能器(3 限定的第一路徑(30a)和第二路徑 (30b)，每條路徑(30a-b)的所述超聲換能器(3 在它們的路徑(30a-b)的端部處彼此對置，每條路徑(30a-b)距所述水平參考平面06) —距離地平行于所述水平參考平面06) 取向，同時具有橫向于所述中心縱向軸線02)的分量；第一評估裝置(38)，所述第一評估裝置(38)用以通過將沿所述第一路徑(30a)順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第一路徑(30a)的第一流速值以及通過將沿所述第二路徑(30b)順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第二路徑(30b)的第二流速值；以及第一積分裝置(40)，所述第一積分裝置00)用以從所述第一流速值和所述第二流速值來確定流速，其特征在于從所述路徑(30a-b)到所述水平參考平面06)的距離大于所述半徑(R)的一半。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲測量設備(10)，其中所述第一路徑(30a)和所述第二路徑(30b)彼此平行且/或距所述水平參考平面 (26)具有相同的距離且/或關于所述水平參考平面06)對稱，其中一條路徑(30a)在所述水平參考平面06)的上方，而另一條路徑(30b)在所述水平參考平面06)的下方。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超聲測量設備(10)，其中從所述路徑(30a-b)到所述水平參考平面06)的距離以所述半徑(R)為單位小于0.7，特別地以所述半徑(R)為單位在區(qū)間W. 55，0.65]內。
4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，其中從所述路徑(30a-b)到所述水平參考平面06)的距離以所述半徑(R)為單位基本上是0. 6。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，其中所述超聲換能器(3 與所述管部(1 的內壁平齊地或比所述管部(1 的內壁稍稍凹進地安裝到所述管部(12)。
6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，其中所述管部(1 包括用于安裝所述超聲換能器(3 的孔(42)，所述孔0 的直徑是所述超聲換能器(3 的1.5倍以上，以在所述管部(1 的內壁中形成袋。
7.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，其中所述管部(1 包括一體的上游饋送部(14)，所述上游饋送部具有以所述半徑(R) 為單位至少10特別是至少20的縱向延伸部。
8.根據(jù)權利要求7所述的超聲測量設備(10)，其中所述饋送部(14)包括流動調節(jié)器(18)。
9.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，其中所述積分裝置GO)能夠通過將所述第一流速值和所述第二流速值與默認值相比較或將所述第一流速值和所述第二流速值彼此相比較來檢測不可靠的路徑(30a_b)或檢測路徑(30a_b)的故障。
10.根據(jù)權利要求9所述的超聲測量設備(10)，其中所述積分裝置00)在檢測到缺乏可靠性或檢測到路徑(30a_b)的故障時使用替代流速值代替所述流速值，所述替代流速值是默認值或所述第一兩路測量系統(tǒng)的另一路徑 (30a-b)的重定比例的流速值。
11.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的超聲測量設備(10)，包括第二兩路測量系統(tǒng)，所述第二兩路測量系統(tǒng)具有由安裝到所述管部(1 的壁的第三對超聲換能器(3 和第四對超聲換能器(3 限定的第三路徑(30c)和第四路徑(30d)， 每條路徑的所述超聲換能器(3 在它們的路徑(30c-d)的端部處彼此對置，所述第三路徑 (30c)和所述第四路徑(30d)是所述第一路徑(30a)和所述第二路徑(30b)的關于由所述中心縱向軸線02)限定的豎直參考平面08)的鏡像；第二評估裝置(38b)，所述第二評估裝置(38b)用以通過將沿所述第三路徑(30c)順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第三路徑(30c)的第三流速值以及通過將沿所述第四路徑(30d)順著所述流體流和逆著所述流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第四路徑(30d)的第四流速值；第二積分裝置GOb)，所述第二積分裝置(40b)用以從所述第三流速值和所述第四流速值來確定所述流速；以及校正裝置(44)，所述校正裝置04)用以將所述第一兩路測量系統(tǒng)和所述第二兩路測量系統(tǒng)的流速相比較，或者用于基于從所述第一兩路測量系統(tǒng)和所述第二兩路測量系統(tǒng)確定的流速來對流速進行校正。
12.一種用于確定導管中的流體的流速的方法，所述導管具有中心縱向軸線0 和有半徑(R)的橫截面(24)，所述中心縱向軸線0 限定水平參考平面( )，所述方法包括如下步驟在順著流體流和逆著流體流的方向上沿第一路徑(30a)和第二路徑(30b)發(fā)送超聲信號，每條路徑(30a-b)距所述水平參考平面06) —距離地平行于所述水平參考平面06) 取向，同時具有橫向于所述中心縱向軸線02)的分量；通過將沿所述第一路徑(30a)順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第一路徑(30a)的第一流速值以及通過將沿所述第二路徑(30b)順著流體流和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定來自所述第二路徑(30b)的第二流速值；以及通過基于所述第一流速值和所述第二流速值的經(jīng)過所述橫截面04)的流量的近似值來確定流速，其特征在于在所述路徑(30a-b)距所述水平參考平面06)的距離大于所述半徑(R)的一半的情況下沿路徑(30a-b)發(fā)送所述超聲信號。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中在所述路徑(30a-b)距所述水平參考平面06)的距離以所述半徑(R)為單位小于0. 7、特別地在區(qū)間
內或基本上是0. 6的情況下沿路徑(30a_b)發(fā)送所述超
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法，其中通過將所述第一流速值和所述第二流速值與默認值相比較或將所述第一流速值和所述第二流速值彼此相比較來檢測不可靠的路徑(30a_b)或檢測路徑(30a_b)的故障。
15.根據(jù)權利要求12至14中的任一項所述的方法，其中當檢測到缺乏可靠性或路徑(30a-b)的故障時，使用替代流速值代替所述流速值，所述替代流速值是默認值或另一路徑(30a-b)的重定比例的流速值。
全文摘要
流速的超聲測量。確定導管中的流體的流速的超聲測量設備包括管部，具有中心縱向軸線和有半徑的橫截面，中心縱向軸線限定水平參考平面；至少第一兩路測量系統(tǒng)，具有由安裝到管部的壁的第一和第二對超聲換能器限定的第一和第二路徑，每條路徑的超聲換能器在其路徑的端部處彼此對置，每條路徑成距離地平行于水平參考平面取向，同時具有橫向于中心縱向軸線的分量；第一評估裝置，通過將沿第一路徑順著和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定第一路徑的第一流速值，通過將沿第二路徑順著和逆著流體流的超聲渡越時間相比較來確定第二路徑的第二流速值；第一積分裝置，從第一流速值和第二流速值確定流速。從路徑到水平參考平面的距離大于半徑的一半。
文檔編號G01P5/24GK102455368SQ20111025053
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2010年10月19日
發(fā)明者托拉夫·迪茨, 拉斯·厄米陳, 約翰·蘭辛 申請人:西克工程有限公司