用于确定流体量的方法和测量装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于通过测量装置来确定与流体和/或流体的流体流相关的流体量的方法，包括以下步骤：通过第一和/或第二振荡换能器通过波分量来激励传导通过测量管的壁的相应总波；由相应总波来激励流体的压缩振荡；记录与通过相应的另外振荡换能器来产生的压缩振荡相关的测量数据；根据测量数据来确定流体量。本申请还公开了一种用于确定与流体和/或流体流有关的流体量的测量装置，所述测量装置包括：控制装置；测量管，测量管接收流体和/或流体流过所述测量管；以及第一和/或第二振荡换能器，其彼此间隔一定距离地布置在测量管上，其中，控制装置设置成驱动第一和/或第二振荡换能器，以便通过波分量来激励相应总波。

Method and measuring device for determining fluid volume

The present application discloses a method for determining fluid flow related to fluid and/or fluid flow by means of a measuring device, including the following steps: exciting the corresponding total wave conducting through the wall of the measuring tube through the wave component of the first and/or second oscillating transducer; exciting the compression oscillation of the fluid by the corresponding total wave; recording and passing through the corresponding additional oscillating transducer The measurement data related to the compressed oscillation generated; the fluid volume is determined according to the measured data. The present application also discloses a measuring device for determining the amount of fluid related to fluid and/or fluid flow, comprising: a control device; a measuring tube, which receives fluid and/or fluid flowing through the measuring tube; and a first and/or second oscillating transducer, which is arranged on the measuring tube at a certain distance from each other, in which the control device is arranged as a driving section. The first and/or second oscillatory transducers are used to excite the corresponding total wave through the wave component.

【技术实现步骤摘要】
用于确定流体量的方法和测量装置
本专利技术涉及一种用于通过测量装置来确定流体量的方法，该流体量与流体和/或流体的流体流量相关，该测量装置包括：测量管，该测量管接收流体和/或流体流过该测量管；以及第一和第二振荡换能器，该第一和第二振荡换能器在测量管上布置成相互间隔开一定距离。本专利技术还涉及一种测量装置。
技术介绍
用于测量通过测量管的流量的一种可能涉及超声波测量仪。其中，使用至少一个超声波换能器，以便将超声波引入流过该测量管的流体中，该波在直通路上传导，或者在壁或特殊反射元件处多次反射之后传导至第二超声波换能器。经过测量管的流量能够由超声波在超声波换能器之间行进(flight)的时间来确定，或者通过在发射器和接收器互换的情况下的行进时间差来确定。从G.Lindner的文章“基于沿固-液界面传播的表面声波的传感器和促动器(Sensorsandactuatorsbasedonsurfaceacousticwavespropagatingalongsolid-liquidinterfaces)”(J.Phys.D：Appl.Phys.41(2008)123002)中可知，为了激励传导波，使用所谓的叉指式换能器，其中使用了压电元件，该压电元件有以梳子方式相互接合的控制线，以便实现传导波的特定激励模式的激励。因为压电元件的剪切模式必须激励，因此通常不会实现高效率的激励。而且，为了以足够的精确度来施加所需的电极结构，需要相对精细的高精度光刻，不过通常不能实现激励的足够模式纯度。不过，纯模式传导波的激励与在超声波测量仪中的使用非常相关，因为将压缩振荡发射至流体中的角度取决于传导波的相速度，通常对于相同的激励频率，该相速度在不同的激励模式中不同。当激励多种模式时，这导致压缩振荡在流体中的多种传播通路，这能够通过精细信号评估而最佳地补偿。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种使用传导波来用于测量的测量方法，意图是获得较低的安装空间需求以及使用简单结构的测量装置，优选是获得传导波的最大纯模式激励。根据本专利技术，该目的通过在引言中所述类型的方法来实现，该方法包括以下步骤：-通过第一和/或第二振荡换能器通过波分量来激励传导通过测量管的壁的相应总波(totalwave)，该波分量分别在壁中传导，通过在多个相互分开的激励区域中的相应振荡换能器来激励，这些波分量进行叠加，以便形成相应的总波，在激励区域的中心之间的距离和激励频率选择为使得要衰减的振荡模式通过至少沿一个传播方向的波分量的相消干涉而至少部分减弱(quenched)；-由相应总波来激励流体的压缩振荡；-记录与通过相应的另外振荡换能器来产生压缩振荡相关的测量数据；-根据测量数据来确定流体量。根据本专利技术，提出了在多个相互分开的激励区域中激励测量管的壁。通过叠加产生的波分量而产生总波，该总波随后用于激励在流体中的压缩振荡。在这种情况下，激励区域和激励频率彼此匹配，以使得要衰减的振荡模式至少在一个传播方向上通过相消干涉来衰减。这样，可以通过特意衰减不希望的振荡模式来提高激励的模式纯度。另外或者也可选择，如后面更详细所述，可以执行振荡模式的方向相关衰减，从而例如当激励基本平面波时，平面波的发射可以完全沿一个方向进行，或基本上沿一个方向进行。在测量管有多个壁的情况下，振荡换能器可以布置在测量管的相同壁上或不同壁上。在这种情况下，总波的激励特别在布置相应振荡换能器的壁中进行。特别是，总波和/或波分量是兰姆波(Lambwave)。当壁厚与固体中的横波的波长相当时，将产生兰姆波激励。兰姆波是组合的压力和剪切波，因此，壁的内表面沿流体方向或远离流体的偏转也导致在测量管的壁的外侧激励的情况。通过这些偏转，又在流体中开始压缩波。因此，传导波在壁上传播的整个区域可以用作用于流体的压缩振荡的激励表面。相反，在壁的延伸区域中的流体压缩振荡又可以激励传导波，该传导波能够由相应的接收振荡换能器来记录。在这种情况下，通过激励区域的选定间隔以及可选地通过在记录于各个激励区域中的测量信号叠加时符号或相位的选择，可以实现测量的波长的选择性。借助于用于多个激励区域的振荡元件，可以在各个激励区域中引入波分量，该元件只在相应激励区域中直接或间接地与测量管连接。不过优选是，单独的振荡元件用于各区域。振荡元件可以与测量管的壁直接连接，例如粘接在测量管上，或者连接元件可以布置在振荡元件和壁之间。振荡元件可以通过粘性层而与测量管或另一连接元件连接。该层可有小于108mPas(毫帕-秒)的粘度，特别是在0.6mPas和106mPas之间的粘度。例如，硅油可以用作粘性连接层，该硅油的性质可以通过添加剂来进一步调整，添加剂例如引入颗粒。连接层的层厚可以在10μm和100μm之间。与刚性连接(例如粘接)相比，获得的优点是在温度变化的情况下能够避免在振荡元件和壁之间的应力。测量管例如可以由金属或塑料来形成，振荡元件例如可以是具有施加电极的压电陶瓷。由于这些材料有不同的热膨胀系数，因此有利的是通过粘性层来补偿产生的不同膨胀。粘性层可以电绝缘，例如以便使振荡元件的电极与导电测量管绝缘。也可选择，粘性层能够导电，例如以便能够通过导电层来接触电极。粘性层可以包含颗粒，特别是金属颗粒。这一方面可以用于实现粘性层的导电性，另一方面可以通过添加颗粒来根据需要调整粘性层的粘度。作为通过粘性层来连接的替代方案，还能够使得振荡元件直接与壁连接，以便能够更高效地将振荡引入壁中。例如，在测量装置的操作过程中当并不期望过大的温度变化时能够这样。激励区域可以基本为矩形，例如以便激励基本平面波分量。不过，它们也可以弯曲，以便例如发射聚焦波分量或者将波分量散布至孔径角中。如前面所述，在根据本专利技术的方法中，当在激励区域中激励平面波分量时，可以实现要衰减的振荡模式的几乎完全减弱。下面将解释能够用于此的多种方法。具有选择激励频率的、要衰减振荡模式的半波长或半波长的奇数倍可以选择为在两个激励区域的中心之间的距离，激励在两个激励区域以相同的相位角来进行，特别是有相同的激励型面(excitationprofile)。这导致至少在要衰减的振荡模式的传播方向上的相消干涉，该传播方向平行于连接所述中心的直线。当激励基本平面波分量，特别是通过使用矩形激励区域来激励时，要衰减的振荡模式可以基本完全减弱。对于给定的激励频率，激励的振荡模式的波长由测量管的壁或传导波的壁部分的散射关系来决定。所述处理过程也可以用于在超过两个激励区域中的激励。优选是，在这种情况下，对于多对激励区域，它们的中心的间距对应于要衰减的振荡模式的半波长或者半波长的奇数倍。激励型面可以将型面介绍为由激励或施加的力引起的壁变形的时间的函数。当相同的振荡元件在不同的激励区域中用于进行激励时，特别是相同的激励信号可以用于多个振荡元件，以便实现相同的激励型面。作为可选方案，具有选择激励频率的、要衰减的振荡模式的波长或波长的倍数选择为在两个激励区域的中心之间的距离，激励在激励区域之间有180°的相位偏移或有相反的激励型面的情况下进行。这也导致要衰减的振荡模式的相消干涉。例如，可以通过分配了相应振荡元件的各激励区域来实现相反的激励型面，一个激励信号输送至一个振荡元件，相反的激励信号输送至另一个振荡元件，或者对于不同激励区域，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过测量装置(1)来确定与流体和/或流体的流体流相关的流体量的方法，所述测量装置(1)包括：测量管(3)，所述测量管(3)接收流体和/或流体流过所述测量管(3)；以及第一振荡换能器和第二振荡换能器(5、6、15、35)，所述第一振荡换能器和第二振荡换能器(5、6、15、35)在测量管(3)上布置成相互间隔开一距离，所述方法包括以下步骤：‑通过第一振荡换能器和/或第二振荡换能器(5、6、15、35)通过波分量来激励传导通过测量管(3)的壁(9)的相应总波，所述波分量分别在壁(9)中传导，通过在多个相互分开的激励区域(16、17、36、37)中的相应振荡换能器(5、6、15、35)来激励，这些波分量进行叠加，以便形成相应的总波，在激励区域(16、17、36、37)的中心(21、22、43、44)之间的距离(20、45)和激励频率选择为使得要衰减的振荡模式通过至少沿一个传播方向(23、24、39、40)的波分量的相消干涉而至少部分减弱；‑由相应总波来激励流体的压缩振荡；‑记录与通过相应的另外振荡换能器(5、6、15、35)来产生的压缩振荡相关的测量数据；‑根据测量数据来确定流体量。...

【技术特征摘要】
2017.06.29 DE 102017006505.5;2017.09.19 DE 10201701.一种用于通过测量装置(1)来确定与流体和/或流体的流体流相关的流体量的方法，所述测量装置(1)包括：测量管(3)，所述测量管(3)接收流体和/或流体流过所述测量管(3)；以及第一振荡换能器和第二振荡换能器(5、6、15、35)，所述第一振荡换能器和第二振荡换能器(5、6、15、35)在测量管(3)上布置成相互间隔开一距离，所述方法包括以下步骤：-通过第一振荡换能器和/或第二振荡换能器(5、6、15、35)通过波分量来激励传导通过测量管(3)的壁(9)的相应总波，所述波分量分别在壁(9)中传导，通过在多个相互分开的激励区域(16、17、36、37)中的相应振荡换能器(5、6、15、35)来激励，这些波分量进行叠加，以便形成相应的总波，在激励区域(16、17、36、37)的中心(21、22、43、44)之间的距离(20、45)和激励频率选择为使得要衰减的振荡模式通过至少沿一个传播方向(23、24、39、40)的波分量的相消干涉而至少部分减弱；-由相应总波来激励流体的压缩振荡；-记录与通过相应的另外振荡换能器(5、6、15、35)来产生的压缩振荡相关的测量数据；-根据测量数据来确定流体量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具有选择激励频率的要衰减的振荡模式的半波长(25)或半波长(25)的奇数倍选择为在两个激励区域(16、17)的中心(21、22)之间的距离(20)，激励在两个激励区域(16、17)中以相同的相位角来进行。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具有选择激励频率的要衰减的振荡模式的波长(26)或波长(26)的多倍选择为在两个激励区域(16、17)的中心(21、22)之间的距离(20)，激励以在两个激励区域(16、17)之间具有180o的相位偏移或者具有彼此相反的激励型面的情况下执行。4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：激励频率选择为使得总波的另外激励振荡模式具有要衰减的振荡模式的波长(25、26)的两倍或一半。5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：激励频率选择为只激励要衰减的振荡模式以及所述另外振荡模式或另一振荡模式。6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：记录另外测量数据，以便确定流体量或另外流体量，在相同相位和相同激励型面的情况下执行在两个激励区域(16、17)中的激励，以便记录测量数据；以及在相位偏移180o或相反激励型面的情况下执行在两个激励区域(16、17)中的激励，以便记录另外测量数据，或者相反。7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：具有选择激励频率的、要衰减的振荡模式的四分之一波长(46)或四分之一波长(46)的奇数倍选择为在两个激励区域(36、37)的中心(43、44)之间的距离(45)，激励在激励区域(36、37)之间的相位偏移为90o的情况下执行。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：激励频率选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅勒，P·普洛斯，
申请(专利权)人：代傲表计有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE