超声波流量计制造技术

本发明专利技术涉及一种超声波流量计，包括：测量管，所述测量管具有直的测量管轴线；发射器，用于发射第一信号路径上的声学信号；接收器，用于接收所述第一信号路径上的声学信号；和至少第一反射面，所述第一反射面反射所述第一信号路径上的声学信号至少一次，其中入射在所述第一反射面上的声学信号沿第一直子段传播，所述第一直子段具有离所述测量管轴线的第一间距，其中所述发射器、所述接收器和所述第一反射面关于彼此被定向并且布置在所述测量管中或所述测量管上，使得从所述第一发射器至所述第一接收器的所述第一信号路径上的声学信号由所述至少第一反射面来反射，以使由所述第一反射面反射的声学信号沿第二直子段在所述第一信号路径上传播经过所述测量管，其中所述第二直子段具有离所述测量管轴线的第二间距，所述第一间距与所述第二间距不同，并且其中第一信号路径的具有离所述测量管轴线的第一间距的所有子段的投影在所述测量管轴线上的所有长度之和具有预定第一值，并且其中第一信号路径的具有离所述测量管轴线的第二距离的所有子段的投影在所述测量管轴线上的所有长度之和具有预定第二值，所述第一值与所述第二值不同，并且所述第一值和第二值不等于0，并且其中所述第一反射面的表面法线相对于所述测量管轴线的角度不等于90°。

ultrasonic flowmeter

The present invention relates to an ultrasonic flowmeter, including measuring tube, the measuring tube has a measuring tube axis straight; acoustic signal transmitter, for transmitting a first signal path; the receiver for receiving the acoustic signal of the first signal path; and at least a first reflecting surface, the acoustic signal reflecting the first reflective surface the first signal path at least once, which is incident on the first reflecting surface acoustic signal has been spread along the sub segment, the first straight section is provided with a first distance between the axes of the measuring tube, wherein the transmitter, the receiver and the first reflector is on each other directed and arranged in the measuring tube or the measuring tube, made from the first transmitter to the first receiver of the first signal path of the acoustic signal by At least the first reflection surface to reflect, in order to make the acoustic signal by the first reflecting along the second straight segment spread through the measuring tube in the first signal path, wherein the second sub section is straight away from the axis of the second measuring tube spacing, the distance between the first and the the distance between second different, and the projection of the first signal path has a first distance between the axes of the measuring tube of all sub segment in the measuring tube axis on all length and having a predetermined first value, and has a first signal path of the projection from the measuring tube axis distance all second the measurement on the tube axis on all length and having a predetermined value of second, the first value is second and the value is different, and the first value and the second value is not equal to 0, and wherein the first The angle of the surface normal surface of the reflecting surface relative to the axis of the measuring tube is not equal to 90 degrees.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波流量计
本专利技术涉及一种用于流量测量的超声波流量测量装置，并且包括：测量管，其具有直的测量管轴线；发射器，用于发射第一信号路径上的声学信号；接收器，用于接收第一信号路径上的声学信号；和第一反射面，第一信号路径上的声学信号在该第一反射面上反射，其中入射在第一反射面上的声学信号沿第一直线传播，该第一直线具有与测量管轴线的第一间距。
技术介绍
在过程和自动控制技术中广泛应用超声波流量测量装置。它们使得易于确定管道内的体积流量和/或质量流量。已知的超声波流量测量装置通常根据行程时间差原理工作。在行程时间差原理中，根据波在流动液体中行进的方向评估超声波，尤其是超声波脉冲，即所谓的突发脉冲的不同行程时间。为了该目的，以与流以及与流相对的特定角度向管轴线发送超声波脉冲。通过行程时间差能够确定流速，并且在已知管段的直径的情况下，能够确定体积流量。通过所谓的超声波换能器的帮助产生或接收超声波。为了该目的，将超声波换能器稳固地放置在相关管段的管壁中。也存在夹合式超声波流量测量系统。在该情况下，在外部将超声波换能器压在测量管的管壁上。夹合式超声波流量测量系统的极大优点在于，它们不接触测量介质，能够被放置在已经存在的管道上。超声波换能器通常由机电换能器元件，例如压电元件和耦合层组成。在机电换能器元件中，产生超声波作为声学信号，并且通过耦合层将其引导至管壁，并且在夹合式系统的情况下，从管壁处将超声波引导到液体中，并且在线上系统的情况下，通过耦合层将超声波引导到测量介质中。在该情况下，有时将耦合层称为膜。在压电元件和耦合层之间，能够布置另一耦合层，即所谓的适配或匹配层。在一些情况下，适配或匹配层执行下列功能，即发射超声波信号，并且同时降低不同声学阻抗导致的两种材料之间的界面处的反射。在夹合式系统的情况下，同样地在线上系统的情况下，都将超声波换能器布置在测量管上的共享平面中，处于测量管的相对侧上或者测量管的相同一侧上，在相对侧的情况下，被投射到管横截面上的声学信号沿割线经过测量管一次，在同侧的情况下，声学信号在测量管的相对侧上反射，由此声学信号沿投射在贯穿测量管的横截面上的割线，横穿测量管两次。US4,103,551和US4,610,167示出在其测量管中设置的反射面上具有反射的超声波流量测量装置。也已知多路径系统，其具有多个超声波换能器对，在每种情况下，该超声波换能器对都形成信号路径，声学信号沿着信号路径经过测量管。在该情况下，相应信号路径和关联的超声波换能器位于平行于测量管轴线的相互平行平面中。US4,024,760和US7,706,986以示例的方式示出了这种多路径系统。多路径系统的优点在于，它们能够在多个位置处，测量被测介质在测量管内的流动剖面，并且由此提供高度精确的流量测量值。这可以基于沿不同信号路径的个别行进时间的权重不同的事实等等加以实现。然而，多路径系统情况下的缺点在于它们的制造成本，因为需要使用若干超声波换能器，并且在给定情况下，需要复杂的评估电子器件。存在确定信号路径权重的不同方法。T.Tresch、T.Staubli和P.Gruber的于2006年7月30日－8月1日在美国俄勒冈州波特兰市的thehandoutfor6thInternationalConferenceonInnovationinHydraulicEfficiencyMeasurements中的论文“Comparisonofintegrationmethodsformultipathaccousticdischargemeasurements”比较了用于计算对流量的沿不同信号路径行程时间权重的确定方法。WO1995012110A1公开了一种具有下列测量管的超声波流量测量装置，该测量管具有平面管壁和直测量管轴线，以及测量管中的至少一个反射面，其中至该反射面的法线在下列直角坐标系中具有不等于0的3个分量，该直角坐标系的一个轴线对应于测量管轴线。该文献教导了明显大于点状信号的预定宽度的超声波信号具有贯穿该宽度的高斯形状灵敏度。该信号用于流量测量。在该情况下，信号的宽度近似对应于矩形测量管的宽度。如果这种信号将平行于侧壁地经过测量管，具有最高灵敏度的区域就将通过测量管的中心区域延伸，因而也记录具有较高值的较高流速。在流速非常小的情况下，这将导致测量误差。因此，该文献也教导了通过借助于定向反射引导超声波信号经过测量管的所有区域，非常均匀地辐射测量管。为了例示，由个别束状部分代表宽超声波信号。该个别束状部分的路径长度等长，所以束状部分不因为干涉而抵消。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超声波流量测量装置，其高度精确地确定流量，并且制造的也成本有效。通过独立权利要求1和11的特征实现该目的。通过相应从属权利要求的特征提供本专利技术的进一步发展和实施例。除非另外说明，否则所有的实施例都能够彼此组合。为了流量测量，本专利技术的超声波流量测量装置包括：测量管，其具有直测量管轴线；至少第一发射器，用于在第一信号路径上发射声学信号；至少第一接收器，用于接收第一信号路径上的声学信号；和至少第一反射面，其中发射器、接收器和第一反射面关于彼此被定向并布置在测量管中或测量管上，使得从第一发射器至第一接收器的第一信号路径上的声学信号在该至少第一反射面上被反射，以使该声学信号沿至少第一直子段和至少一个另外的第二直子段在第一信号路径上经过测量管，其中第一直子段具有与测量管轴线的第一间距，并且第二直子段具有与测量管轴线的第二间距，其中第一间距与第二间距不同，并且其中投影在测量管轴线上并且具有与测量管轴线的第一间距的第一信号路径的所有子段的所有长度之和具有预定第一值，投影在测量管轴线上并且具有与测量管轴线的第二间距的第一信号路径的所有子段的所有长度之和具有预定第二值，第一值与第二值不同，并且第一和第二值不等于0。特别地，入射在第一反射面上的声学信号沿第一直子段传播，并且在第一反射面上反射的声学信号沿第二直子段传播。在测量管中相应地布置第一反射面。在该情况下，第一反射面的表面法线不与测量管轴线垂直相交。如果将第一反射面的表面法线和测量管轴线视为向量，它们的标量积不等于0。如果两条直线在空间中相交，它们相交的最小角为相交角，这里，该角度不等于90°。用作发射器以及接收器的通常是超声波换能器，尤其是机电换能器，例如压电元件，其适合于发送以及接收声学信号，尤其是超声波脉冲或者一个或多个超声波。如果超声波换能器被用作发射器和接收器，声学信号就能够沿第一信号路径向后和向前传递，因而在两个方向中传播。因而，发射器和接收器可互换。在本专利技术的实施例中，发射器适合于接收第一信号路径上的声学信号，并且接收器适合于发送第一信号路径上的声学信号。发射器和接收器是超声波换能器，尤其是具有机电换能器元件，例如压电换能器元件的超声波换能器。被称作信号路径也称为声学路径的是声学信号的路径，因而例如为发射器和接收器之间的超声波或超声波脉冲的路径，其中发射器发射声学信号，接收器接收声学信号。在本专利技术的实施例中，诸如通常在线上系统（inlinesystem）的情况下的声学信号被垂直于膜地辐射。然后，将接收器这样安置在测量管中或测量管上，使得信号继而垂直地撞击其膜。特别地，用作声学信号的是声波或一组声波。用作反射面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波流量测量装置，包括：测量管，所述测量管具有直的测量管轴线；发射器，用于发射第一信号路径上的声学信号；接收器，用于接收所述第一信号路径上的声学信号；和至少第一反射面，在所述第一信号路径上所述声学信号在所述第一反射面上反射至少一次，其中入射在所述第一反射面上的声学信号沿第一直子段传播，所述第一直子段具有离所述测量管轴线的第一间距，所述测量装置的特征在于，所述发射器、所述接收器和所述第一反射面相对于彼此被定向并布置在所述测量管中或所述测量管上，使得从所述第一发射器至所述第一接收器的所述第一信号路径上的声学信号在所述至少第一反射面上被反射，以使所述第一反射面上反射的声学信号沿第二直子段在所述第一信号路径上传播经过所述测量管，其中所述第二直子段具有离所述测量管轴线的第二间距，其中所述第一间距不同于所述第二间距，并且其中，投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第一间距的所述第一信号路径的所有子段的所有长度之和具有预定的第一值，投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第二间距的所述第一信号路径的所有子段的所有长度之和具有预定的第二值，所述第一值不同于所述第二值，并且所述第一值和所述第二值不等于0，以及其中，所述第一反射面的表面法线相对于所述测量管轴线具有不等于90°的角度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.17 DE 102011076000.81.一种超声波流量测量装置，包括：圆形测量管，所述测量管具有直的测量管轴线；发射器，用于发射第一信号路径上的声学信号；接收器，用于接收所述第一信号路径上的声学信号；和至少第一反射面，所述第一反射面布置在所述测量管中，在所述第一信号路径上所述声学信号在所述第一反射面上反射至少一次，其中入射在所述第一反射面上的声学信号沿第一直子段传播，所述第一直子段具有离所述测量管轴线的第一间距，所述测量装置的特征在于，所述发射器和所述接收器布置在所述测量管中或所述测量管上，并且所述发射器、所述接收器和所述第一反射面相对于彼此被定向，使得从所述发射器至所述接收器的所述第一信号路径上的声学信号在所述至少第一反射面上被反射，以使所述第一反射面上反射的声学信号沿第二直子段在所述第一信号路径上传播经过所述测量管，其中所述第二直子段具有离所述测量管轴线的第二间距，其中所述第一间距不同于所述第二间距，并且其中，投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第一间距的所述第一信号路径的所有子段的投影的所有长度之和具有预定的第一值，投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第二间距的所述第一信号路径的所有子段的投影的所有长度之和具有预定的第二值，所述第一值不同于所述第二值，并且所述第一值和所述第二值不等于0，以及其中，所述第一反射面的表面法线相对于所述测量管轴线具有不等于90°的角度，其中，所述第一间距、第二间距、第一值和第二值利用Gauss-Jacobi或OWICS方法来计算。2.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述声学信号在从所述发射器至所述接收器的所述第一信号路径上围绕所述测量管轴线螺旋式传播。3.根据权利要求1或2所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述第一间距和所述第二间距不等于0。4.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述第一间距小于所述第二间距，并且投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第一间距的第一信号路径的所有子段的长度的所有的值之和大于投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第二间距的第一信号路径的所有子段的长度的所有的值之和。5.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述第一信号路径的具有离所述测量管轴线相同间距的所有子段投影在所述测量管轴线上的所有长度值的求和，根据该间距，利用计算公式来实现。6.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，相对于指向所述第一反射面的所述测量管的半径，所述第一直子段的角度不同于所述第二直子段的角度。7.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述超声波流量测量装置包括至少一个另外的第二反射面，其中所述发射器、所述接收器和所述第一反射面以及所述至少一个另外的第二反射面被相对彼此定位，并且所述至少一个另外的第二反射面布置在所述测量管中或所述测量管上，使得来自所述发射器的所述第一信号路径上的声学信号在所述第一反射面和所述至少一个另外的第二反射面上被反射至所述接收器，以使所述声学信号沿至少一个另外的第三直子段在所述第一信号路径上传播经过所述测量管，其中所述第三直子段具有离所述测量管轴线的第三间距，所述第三间距不同于所述第一和第二间距，并且其中投影在所述测量管轴线上且具有离所述测量管轴线的第三间距的所述第一信号路径的所有子段的所有长度之和具有预定的第三值，所述第三值不同于所述第一值并且不同于所述第二值，并且所述第三值不等于0。8.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，所述超声波流量测量装置包括：至少一个另外的第二发射器，用于发射第二信号路径上的声学信号；至少一个另外的第二接收器，用于接收所述第二信号路径上的声学信号；和至少一个另外的第三反射面，其中，所述第二发射器、所述第二接收器和所述至少一个另外的第三反射面被相对彼此定位并且布置在所述测量管中或所述测量管上，使得来自所述第二发射器的所述第二信号路径上的声学信号在所述至少一个另外的第三反射面上被反射至所述第二接收器，以使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿希姆·维斯特，安德里亚斯·贝格尔，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：
国别省市：