流量测量制造技术

一种用于流量计的声换能器(7a、7b、7c、7d、9a、9b、9c、9d、11a、11b、11c、11d、13a、13b、13c、13d)的布置5。所述流量计用于测量流体流动的速率。所述布置包括对应假想正多边形NRP的每个边缘的相应换能器组(7、9、11、13)。所述换能器组与用于承载流体的管状腔相关联。每个所述换能器组分别包括两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面MP7中的声学路径，以及另外的两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的另一声学路径。所述换能器组定位成使得，在垂直于管状腔的横截面中，每个相应换能器组的测量平面与假想正多边形的相应边缘重合。

flow measurement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流量测量本申请要求2017年01月17日提交的澳大利亚临时专利申请2017900133的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及流速的测量。本专利技术将描述关于灌溉水流动的速率的测量，但本专利技术的变型可以应用于其他环境，例如用于测量气体流动的速率。
技术介绍
测量水流过管道的速率的传统方法需要安装一对彼此面对的声换能器以限定声学路径。该路径以与管道中心轴线成45°的角度穿过管道的管状内部并将该轴线平分。每个换能器沿声学路径发送信号并从声学路径接收信号。根据这些换能器的输出，可以确定这些信号沿着声学路径在每个方向上的传播时间。这些传输时间之间的差与管道内流体的平均轴向速度相关。速度的计算基于这样的假设，流动平行于管道的中心轴线并且存在层流分布。相关逻辑是使用物理分析得出的。实际上，这些假设并不成立。湍流导致流动模式具有不平行于中心轴线的速度分量和不完全层流的流动分布。因此，管道内的湍流降低了测量的准确性。为了提高精度，通常包括第二对声换能器，其布置成限定第二声学路径，该第二声学路径以90°在管道的中心线处与所述的第一声学路径相交。由两个声学路径占据的公共平面与管道的中心线重合并且被称为测量平面。当然，仅需要实际精度而不是绝对几何精度，并且，这就是在本领域和本专利说明书中如何使用“测量平面”和类似术语的。举例来说，在管道的情况下，在一毫米内彼此交叉的两个声学路径在本文中使用的措辞的公共平面内。虽然增加第二声学路径是一种改进，但是湍流仍然是不准确性的来源。因此，仍然希望最小化到达流量计的湍流。为此，通常的做法是：-在流量计的上游侧，提供至少十个管道直径长的管道的直线段；以及-在流量计的下游侧，提供至少四个管道直径长的管道的直线段。在许多应用中，这种管道的直线段的安装是昂贵且不便的，和/或需要进一步的精确度。原申请人先前已经开发了对这些传统方法的改进，例如在WO2011/020143A1和WO2016/004471A1公布的国际专利申请中公开的改进。WO2011/020143A1(其内容通过引用并入本文)公开了一种声换能器的布置，其限定间隔开的、相互平行的流动测量平面。它还公开了一种换能器的布置，其限定了三个流动测量平面，每个测量平面以不同角度与管道的中心线相交，使得管道的圆形横截面被分成六个扇区。WO2016/004471A1(其内容通过引用并入本文)公开了一种管状腔，其同样被测量平面分成多个扇形。闸阀位于换能器布置的下游和附近。系统识别用于关联流速、闸阀的位置和换能器的输出。表述“系统识别”是指从实验数据导出系统模型的已知技术。它包括为感兴趣的系统模型建议合适的数学表示，然后是优化特定表示的调整过程，以便尽可能接近地再现来自系统的实验定时观察。该方法提供了一种比较不同模型的方法，并根据它们重现系统行为的能力对它们进行排序。系统识别是数学系统理论和统计学中的一个特定子课题。尽管原申请人进行了先前的改进，但本专利技术人已经认识到可以进一步改进。本专利技术的优选形式旨在提供改进的精度和/或更简单和更方便的构造。本文对作为现有技术给出的专利文献或其他事项的引用不应被视为承认或提示该文件或事项是已知的，或其所包含的信息作为任何权利要求的优先权日期的公知常识的一部分。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种用于流量计的声换能器的布置；所述流量计用于测量流体流动的速率；所述布置包括对应假想正多边形的每个边缘的相应换能器组；所述换能器组与用于承载流体的管状腔相关联；每个换能器组分别包括：两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的声学路径；以及另外的两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的另一声学路径；并且，所述换能器组定位成使得，在垂直于管状腔的横截面中，每个相应换能器组的测量平面与所述假想正多边形的相应边缘重合。所述正多边形是由一系列直线段(称为“边缘”或“边”)组成的平面形状，其等角度(所有角度在度量上相等)和等边(所有边具有相同的长度)。正多边形可以是凸的或星形的。三角形、正方形、五边形和六边形等是凸正多边形的示例。五角星和六角星是星形正多边形的示例。优选地，每个相应组的声学路径基本上与相应组的另一声学路径相交。最优选地，每个相应组的声学路径基本上垂直于相应组的另一声学路径。所述假想正多边形可以与管状腔基本上同心，并且优选地是凸的。最优选地，所述假想正多边形是正方形。所述测量平面优选地基本上平行于管状腔。所述布置可以包括换能器单元，其中相应的每一个承载两个声换能器，并且包括安装布置，通过该安装布置将相应的一个安装为单元。所述布置可以包括另外的四个声换能器，其定向为限定位于与管状腔的中心线重合的平面中的两个声学路径。优选地，所述组和另外的四个声换能器中的每个上游声换能器位于横向于管状腔的上游平面中；并且，所述组和另外的四个声换能器中的每个下游声换能器位于横向于管状腔的下游平面中。本专利技术的该方面还提供了一种硬件布置，其包括声换能器的布置和用于感测管状腔中的流体水位的传感器。本专利技术的该方面还提供了一种用于流量计的组件，其包括这一布置；以及限定管状腔并承载声换能器的主体。优选地，所述主体为所述组的每个声换能器限定相应的安装面部分；每个安装面部分基本上垂直于假想正多边形的相应边缘部分。本专利技术的这一方面还提供了一种流量计，其包括这一布置；以及逻辑布置，用于将逻辑应用于来自换能器的输出以产生流体流动速率的指示。优选地，逻辑至少部分地由系统识别确定。本专利技术的这个方面还提供了一种用于流量计的换能器单元；所述流量计用于测量流体流动的速率；所述换能器单元包括声学换能器，其用于沿声学路径发送信号并从声学路径接收信号；另一声换能器，其用于沿另一声学路径发送信号并从所述另一声学路径接收信号；和安装布置，通过该安装布置，所述换能器单元可作为单元安装并与用于承载流体的管状腔相关联；声学路径相对于安装布置从换能器单元在取向上相互远离，使得上游的至少三个换能器单元可与下游的至少三个换能器单元协作，以及限定管状腔的主体，以形成该布置。优选地，所述声学路径以60°的夹角从换能器单元相互远离，使得上游的四个换能器单元可与下游的四个换能器单元协作，并且假想正多边形是正方形。在另一方面，提供了一种用于水灌溉的流量计中的声换能器的布置；所述流量计用于测量水流动的速率；所述布置包括对应假想正多边形的每个边缘的相应换能器组；所述换能器组与用于承载水的管状腔相关联；每个换能器组分别包括：两个声换能器，其定向为限定相对彼此且位于相应组的测量平面中的声学路径；和另外的两个声换能器，其定向为限定相对彼此且位于相应组的测量平面中的另一声学路径；并且，所述换能器组被定位成使得，在垂直于管状腔的横截面中，每个相应换能器组的测量平面与所述假想正多边形的相应边缘重合。附图说明现在将参照附图仅通过示例来描述设备的实施例，其中：图1是流量计组件的轴向剖视图；图2是该组件的端视图；图3是该组件的透视图；图4是图3的更易于观察的透视图；图5是用于流量计的另一组件的透视图；图6是用于图5的组件的安装的换能器单元的轴向剖视图；图7是用于流量计的另一组件的透视图；图8是用于流量计的另一组件的轴向剖视图；图9是该组件的端视图；图10是图9的组件的透视图；图11是图1所示组件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于流量计的声换能器的布置；所述流量计用于测量流体流动的速率；所述布置包括对应假想正多边形的每个边缘的相应换能器组；所述换能器组与用于承载流体的管状腔相关联；每个换能器组分别包括：两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的声学路径；和另外的两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的另一声学路径；并且所述换能器组定位成使得，在垂直于管状腔的横截面中，每个相应换能器组的测量平面与所述假想正多边形的相应边缘重合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.17 AU 20179001331.一种用于流量计的声换能器的布置；所述流量计用于测量流体流动的速率；所述布置包括对应假想正多边形的每个边缘的相应换能器组；所述换能器组与用于承载流体的管状腔相关联；每个换能器组分别包括：两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的声学路径；和另外的两个声换能器，其定向为限定位于相应组的测量平面中的另一声学路径；并且所述换能器组定位成使得，在垂直于管状腔的横截面中，每个相应换能器组的测量平面与所述假想正多边形的相应边缘重合。2.根据权利要求1所述的布置，其中，每个相应组的声学路径基本上与相应组的另一声学路径相交。3.根据权利要求1或2所述的布置，其中，每个相应组的声学路径基本上垂直于相应组的另一声学路径。4.根据权利要求1、2或3所述的布置，其中，所述假想正多边形与管状腔基本上同心。5.根据权利要求1至4中任一项所述的布置，其中，所述假想正多边形是凸的。6.根据权利要求1至4中任一项所述的布置，其中，所述正多边形是正方形。7.根据权利要求1至6中任一项所述的布置，其中，所述测量平面基本上平行于管状腔。8.根据权利要求1至7中任一项所述的布置，包括换能器单元，所述换能器单元中的每一个换能器单元承载两个声换能器并且包括安装布置，通过该安装布置将相应的一个换能器单元作为一个单元安装。9.根据权利要求1至8中任一项所述的布置，包括另外的四个声换能器，其定向成限定位于与管状腔的中心线重合的平面中的两个声学路径。10.根据权利要求9所述的布置，其中，所述组和另外的四个声换能器中的每个上游声换能器位于横向于管状腔的上游平面中；并且所述组和另外的四个换能器中的每个下游声换能器位于横向于管状腔的下游平面中。11.一种硬件布置，包括根据权利要求1至10中任一项所述的布置；以及用于检测管状腔中的流体水位的传感器。12.一种用于流量计的组件，包括根据权利要求1至11中任一项所述的布置；以及限定管状腔并承载声换能器的主体。13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述主体为所述组的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ奥顿，GJ比什，CJ贝利斯，MC卡特里纳，
申请(专利权)人：鲁比康研究有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU