本发明专利技术涉及一种超声流量测量设备，其包括具有直测量管轴线的测量管，用于在第一信号路径上发送声信号的发射器，用于在第一信号路径上接收声信号的接收器，以及多个反射表面，在第一信号路径上声信号在多个反射表面之一上反射至少一次。该第一信号路径由直子段组成，其中：a)至少三个子段与测量管轴线的最小间距为0.4-0.6r，r是测量管的内径；b)限定平行于轴的第一平面的第一子段具有限定平行于轴的第二平面的直接对应的第二子段，该两个平面延伸通过反射表面并且法向向量包围小于10°的角度；c)其中限定平行于第三轴向平行平面的第三平面的第三子段具有限定平行于轴的限定第四轴向平行平面的直接对应的第四子段，其中该两个平面延伸通过第二反射表面并且法向向量包围小于10°的角度；以及d)信号路径的进展在轴向平面图中描述了多边形，它的顶点位于测量管内、上或外侧。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种超声流量测量设备，其包括具有直测量管轴线的测量管，用于在第一信号路径上发送声信号的发射器，用于在第一信号路径上接收声信号的接收器，以及多个反射表面，在第一信号路径上声信号在多个反射表面之一上反射至少一次。该第一信号路径由直子段组成，其中：a)至少三个子段与测量管轴线的最小间距为0.4-0.6r，r是测量管的内径；b)限定平行于轴的第一平面的第一子段具有限定平行于轴的第二平面的直接对应的第二子段，该两个平面延伸通过反射表面并且法向向量包围小于10°的角度；c)其中限定平行于第三轴向平行平面的第三平面的第三子段具有限定平行于轴的限定第四轴向平行平面的直接对应的第四子段，其中该两个平面延伸通过第二反射表面并且法向向量包围小于10°的角度；以及d)信号路径的进展在轴向平面图中描述了多边形，它的顶点位于测量管内、上或外侧。【专利说明】超声流量测量设备本专利技术涉及如在权利要求1至9的前序部分中限定的超声流量测量设备。超声流量测量设备广泛应用在过程和自动化技术中。它们允许简单地确定在管路中的体积流量和/或质量流量。已知的超声流量测量设备常常根据旅行时间差原理来工作。在旅行时间差原理中，相对于液体的流动方向估算超声波，特别是超声脉冲，所谓的短脉冲的不同旅行时间。为此，超声脉冲以某个角度顺着流量以及与流量相反地发送到管轴。可以从旅行时间差确定流速，并且在已知管路段直径的情况下，与其一起确定体积流量。产生超声波，相应地利用所谓的超声传感器接收。为此，超声传感器固定在相关管路段的管壁中。还存在夹持型超声流量测量系统。在这些系统的情况下，超声传感器在外部按压在管壁或管道壁上。夹持型超声流量测量系统的很大优点是，它们不接触测量介质并且可以放置在已经存在的管路上。超声传感器通常包括机电传感器元件，例如压电元件，和耦合层。超声波在机电传感器元件产生作为声波信号，并且在夹持型系统的情况下，经由耦合层被引导到管壁并且从那里进入液体，或者在管内系统的情况下，它们经由耦合层内耦合到测量介质中。耦合层有时被称为隔膜。另一个耦合层，所谓的配合或匹配层，还可以设置在压电元件与该耦合层之间。在这种情况下，该配合或匹配层同时执行发射超声信号和减少在两种材料之间的界面处由于不同声阻抗导致的反射的功能。在夹持型系统的情况下以及在管内系统的情况下，超声传感器都在公共平面中布置在测量管上，或者布置在测量管的相对底壁上，在这种情况下声信号一旦沿着切割线投射在管剖面上延伸通过测量管，或者布置在测量管的相同侧上，在这种情况下声信号在测量管的相对底壁上被反射，从而声信号沿着切割线投射在通过测量管的剖面上两次横穿测量管。专利US 4，103，551和US 4，610，167公开了超声流量测量设备，其具有在为此设置在测量管中的反射表面上的反射。同时多路径系统也是已知的，其具有多个超声传感器对，每对形成信号路径，声信号沿着该路径行进通过测量管。在这种情况下，相应信号路径和相关超声传感器位于互相平行的平面中，并且平行于测量管轴线。专利US 4，024，760和US7，706，986通过示例示出这种多路径系统。多路径系统的优点是，它们在多个位置测量测量管中的测量介质的流量轮廓，并且因此可以提供该流量的高精度测量值。除了其他因素之夕卜，还可以通过沿着不同信号路径差异地加权单个旅行时间来实现。然而，在这种情况下多路径系统的缺点是它们的制造成本，因为需要安装大量的超声传感器以及在给定情况下复杂的估算电子电路。已经对加权信号路径作出不同的建议。在2006年8月I日于美国俄勒同州波特兰举行的第6届国际液压效率测量创新会议中，由T.Tresch, T.Staubli和P.Gruber提出的文章“用于多路径声释放测量的积分方法的比较”比较了为了计算流量加权沿着不同信号路径的旅行时间所建立的方法。DE 198 61 073 Al和DE 297 19 730 Ul每个都公开了流量测量系统，其具有在测量管中多次反射的第一声路径。专利US 7，845，240和EP 2，282，178 Al每个都公开了流量测量系统，其从发射器开始发射第一信号路径，经由双反射发送信号给接收器。然后，接收器变成发射器并且在第二信号路径上借由双反射或多反射发送超声信号回到原始发射器，原始发射器在此时变成接收器。该测量装置包括信号估算，其考虑第一信号路径和第二信号路径的值。在这种情况中的缺点是，在横向传输第一和第二信号路径的过程期间，流量特性已经改变，因此，例如，没有考虑测量管中介质的旋转，因为仅在一个方向上记录它，然而，没有在相反方向上记录它。EP 0715 155 Al具有带有多次折射的测量结构，其中信号路径的子段仅形成一个平面，其平行于测量管轴线延伸。因为此，例如，不能补偿在管道中介质的旋转。WO 02/44662 Al公开了一种流量测量设备，在这种情况下，信号通过在信号路径上的多次反射引导通过测量管。在这种情况下，信号路径的路径部分形成单个平面，其平行于测量管轴线延伸。同样在这里，例如，不能发生旋转的补偿。在这种情况下，确实，信号路径的子段在公共平面上延伸，但这些子段不是直接相继地接续。DE 298 03 912 Ul具有在图2中的信号路径，其具有两个直接接续并且以此对应的子段10和11，它们位于相同平面上。位于公共平面上的其他直接互相对应子段没有公开在该说明书中，因为两个子段5利14不互相对应。WO 2010/002432 Al具有传感器结构，然而，没有反射表面。WO 1995012110 Al示出一种超声流量测量设备，其具有带有平坦壁和直测量管轴线的测量管和在测量管中的至少一个反射表面，具有在该反射表面上的表面法线，其在直角坐标系中具有三个非零分量，直角坐标系的一个轴对应于测量管轴线。该文献教导，明显大于点形信号的具有预定宽度的超声信号具有分布在该宽度上的高斯形灵敏度，并且用于流量测量。在这种情况下，信号的宽度大约对应于矩形测量管的宽度。如果该信号不平行于侧壁延伸通过测量管，那么具有最高灵敏度的区域会延伸通过测量管的中间区域，并且因此，也以较高的值记录较高的流速。在非常小的流速的情况下，这会导致测量误差。结果，该文献进一步教导，通过借由定向反射引导超声信号通过测量管的所有区域来均匀地大量照射测量管。为了说明，宽超声信号由单束部表示。单束部的路径长度是等长的，以便束部不会由干涉抵消。本专利技术的目的在于，提供一种超声流量测量设备，其可靠地记录流量，并且在上游干扰、特别是工厂或过程相关类型干扰的情况下，可以低成本制造。该目的由独立权利要求1的主题和独立权利要求9的主题实现。根据本专利技术，一种超声流量测量设备，包括具有直测量管轴线的测量管，用于在第一信号路径上发送声信号的发射器，用于在第一信号路径上接收声信号的接收器，以及多个反射表面，第一信号路径上的声信号在所述反射表面上至少反射一次，其中该第一信号路径包括直子段，其中a)至少三个子段与测量管轴线的最小间距在0.4-0.6r的范围内，其中r是测量管的内径；b)其中限定第一轴向平行平面的第一子段具有限定第二轴向平行平面的直接对应的第二子段，该两个平面延伸通过一反射表面并且法向向量包围小于10°的角度；c)其中限定第三轴向平行平面的第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声流量测量设备，包括具有直测量管轴线(M)的测量管(2，12)，用于在第一信号路径上发送声信号的发射器(7)，用于在所述第一信号路径(8，18)上接收所述声信号的接收器(9，19)以及多个反射表面(6.1‑6.5，16.1‑16.5)，在所述第一信号路径(8)上所述声信号在所述多个反射表面上反射至少一次，其中，所述第一信号路径(8)由多个直子段(8.1‑8.6，18.1‑18.6)组成，其特征在于，a)至少三个子段(8.1，8.3，8.4，18.1，18.3，18.4)与所述测量管轴线(M)的最小间距在0.4‑0.6r的范围内，其中r是所述测量管(2，12)的内径；b)其中限定第一轴向平行平面的第一子段(8.1，18.1)具有限定第二轴向平行平面的直接对应的第二子段(8.2，18.2)，该两个平面延伸通过第一反射表面(6.1，16.1)并且法向向量包围小于10°的角度；c)其中限定第三轴向平行平面的第三子段(8.4，18.4)具有限定第四轴向平行平面的直接对应的第四子段(8.5，18.5)，其中该两个平面延伸通过第二反射表面(6.4，16.4)并且法向向量包围小于10°的角度；以及d)其中所述信号路径(8，18)在轴向平面图中描述了多边形，它的边交叉点位于所述测量管(2，12)内、上或外侧。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿希姆·维斯特，萨沙·格伦瓦尔德，奥利弗·布伦贝格，托马斯·弗勒利希，奥利弗·贝尔贝里戈，比特·基斯林，奎林·穆勒，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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