[发明专利]流量测量装置

说明书

                      技术领域

本发明涉及一种用于测量流体诸如气体等的流量的流量测量装置。

                      背景技术

有很多已知的测量诸如气体、液体等流体的流量的方法。特别是，由于电子技术的进步，利用超声波的可靠的流速度/流量测量装置得到了不同寻常地发展。利用超声波的可靠的流速度/流量测量装置能够用在各种应用领域中，诸如燃气表、工业测量设备、医用血流计、海洋或空中流量的测量等。在某些情况下，这些流速度/量测量装置能够直接利用超声波，而在其他情况下，这些装置能够被用作基于其它测量原理操作并且间接利用超声波的测量装置的检测部分。

如图21所示，常规超声流速度表包括：超声发送换能器2，设置在流体流过的测量路径1中；发送电路3，用于驱动超声发送换能器2；控制器5，用于同时发送一个来自发送电路3振动起始信号和启动计时器4；超声接收换能器6，设置在超声换能器2的上游或下游，并且接收超声换能器2发出的超声波；放大器7，放大来自超声接收换能器6的接收信号；和比较器9，比较来自放大器7的信号输出和来自参考信号产生部分8的参考信号输出，并且当这些信号的幅度关系反相时，停止计时器4。该常规超声流速度表构造成使得基于计时器4测量的时间测量被测流体的流速度。

在上述超声流速度表中，发送电路3响应于来自控制器5的启动信号，在预定时间期间输出一个脉冲，以便驱动超声换能器2。由超声换能器2发射的超声波经被测流体传播，然后在经过时间t之后由超声接收换能器6接收。该接收的信号通过比较器与参考信号比较。当接收信号和参考信号之间的电压关系反相时，一停止信号发送到计时器4。响应于该停止信号，计时器4停止。通过在表达式(1)中分配时间t获得的输出值，计算被测流体的流速度v：

v＝(L/(t-a))-c    (1)

在此，L表示沿超声波发送器和超声波接收器之间的流动方向的有效距离，c表示声速，v表示被测流体的流速度，a表示从接收信号的时刻到比较器9的输出反相的时刻的延迟时间。从超声换能器到超声接收换能器的方向称为正方向。

或者，切换超声换能器2和超声接收换能器6，测量从上游到下游的传播时间t₁和从下游到上游的传播时间t₂，以获得基于表达式(2)的流速度v：

v＝L/2(1/t₁-1/t₂)+a  (2)

按照该方法，能够不受由于温度变化由声速变化引起的影响来测量流动流体的速度。于是，该方法广泛用在流速度、流量、距离等的测量中。

不仅有利用超声波的流速度/流量测量装置而且有使用很多传感器诸如流量传感器、电阻传感器、温度传感器、电压传感器等的一般流速度/流量测量装置。这些发送电信号的传感器受外部条件的影响使得其灵敏度在某些情况下变化。于是，需要在燃气表等中使用的流量测量装置测量甚至流量很小的变化，例如3升/小时。为了正确检测这样一个很小的变化，必须构造一测量装置使得它能够执行零点校正用于测量。

鉴于上述，在日本公开专利第8-271307中公开的技术是一种流量表，其以预定时间间隔确定执行零点校正是否合适，并且基于该确定执行零点校正。这被认为是气体设备领域中一项很有用的技术。

然而，当上述常规结构应用于诸如丙烷可燃气体时，流体的流量在流路径中变化很大；例如，在某些情况下，流量的变化很小，但是，在其他情况下，流量的变化是每小时几万升。相应地，接收信号的输入波形按照流速度变化很大。于是，不调节接收灵敏度难以测量流量。

通常，发送电信号的传感器受外部情况的影响，使得其灵敏度可能变化。这样，需要在燃气表等中使用的流量测量装置测量甚至流量很小的变化，例如3升/小时。为了正确检测很小变化到每小时几万升这样一个宽范围上各种幅度的变化，必须构造一种测量装置使得以预定时间间隔调节用于测量的接收条件(增益等)。在这种情况下，在流体的流动从不中断的设备中，不能关断一条流路径，这样不能进行校正。

鉴于在上述常规范例中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种具有多条流路径的结构，其中，在没有正在进行流量测量的流路径中校正和调节用于接收和放大来自传感器的信号的电路的增益，并且传感器和电路的增益已经调节的流路径被开通用于流量测量。