[发明专利]一种双道混合型超声波流量计及测量方法

权利要求书

1.一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.采用双道多普勒法测得流经管道中心流体的中心流速Vc；

S2.采用双道延时法测得经过管道中心的声道的流体线平均流速Vxc；

S3.基于测量所得的中心流速Vc、线平均流速Vxc，计算出待测流体的流速分布，从而得到平均流速Vavg；

S4.根据平均流速Vavg计算得到待测流体流量并输出待测流体的流量。

2.根据权利要求1所述的一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，多普勒法采用双道连续波，发出的声波经管道中心区域的杂质或气泡反射后被接收传感器接收，测得管道中心区域的中心流速Vc。

3.根据权利要求1所述的一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：多普勒法和延时法各自采用两个测量声道，每一个声道可以独立完成流量测量，每一种方法的流量结果由两个声道的测量结果经过对比、加权平均计算得出。

4.根据权利要求1所述的一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

由中心流速Vc和线平均流速Vxc估算待测流体的雷诺系数Re；

将待测流体的雷诺系数Re与设定范围值比较；

根据上述的比较结果，确定待测流体的流体状态，所述流体状态包括：

当流体的雷诺系数Re大于设定范围上限值时，流体处于紊流状态；

当流体的雷诺系数Re小于设定范围下限值时，流体处于层流状态；

当流体的雷诺系数Re处于设定范围值区间内时，流体处于中间过渡状态；

根据待测流体所处的流体状态，选择相应的测量模式，计算待测流体的平均流速Vavg，所述测量模式包括：

当待测流体处于层流状态时，根据和的加权平均计算平均流速Vavg；

当待测流体处于紊流状态时，由已获得的Vc和Vxc根据紊流流速分布公式计算出其中的曲面特征参数N，然后计算出平均流速Vavg，其中Vc为中心流速，V(r)为距离管道中心点距离为r的流体流速，r为距离管道中心点的距离，R为管道的直径，N为曲面特征参数；

当待测流体处于中间过渡状态时，先分别根据层流状态、紊流状态的计算方法计算出平均流速Vavg，然后对两种方法得到的平均流速Vavg进行加权平均，所得最终结果作为中间过渡状态时的平均流速Vavg。

5.根据权利要求4所述的一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：所述步骤S3还包括对延时法和多普勒法的测量信号进行智能判断：

当延时法与多普勒法测量信号均可接受时，根据权利要求4所述的方法得到流量结果；

当延时法测量信号不可接受时，延时法的测量结果加权系数为零，由多普勒法得到Re估算值，紊流状态和过渡状态下由经验公式N＝1.66*log(Re)得到曲面特征参数N值；

当多普勒法测量信号不可接受时，多普勒法的测量结果加权系数为零，由延时法得到Re估算值，紊流状态和过渡状态下由经验公式N＝1.66*log(Re)得到曲面特征参数N值。

6.根据权利要求1所述的一种双道混合型超声波流量测量方法，其特征在于：所述延时法和多普勒法传感器可以采用不同频率或编码。

7.一种双道混合型超声波流量计，包括四个传感器单元和一个电子装置，其特征在于：四个传感器单元位于一个通过管道轴线的平面上并固定安装在管道外壁上，通过导线与电子装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种双道混合型超声波流量计，其特征在于：所述每一个传感器单元包括一延时法超声波换能器和多普勒法超声波换能器，所述延时法超声波换能器和多普勒法超声波换能器位于不同的轴线上。

9.根据权利要求7所述的一种双道混合型超声波流量计，其特征在于：所述电子装置包括延时法测量单元、多普勒法测量单元、测量信号判断单元、流量计算单元和流量输出单元，所述延时法测量单元和多普勒测量单元的测量信号输出给测量信号判断单元，所述测量信号经智能判断后输出给流量计算单元，经流量计算单元运算后将待测流体流量从流量输出单元输出显示。

10.根据权利要求7所述的一种双道混合型超声波流量计，其特征在于：调整管道外壁上传感器单元的位置，组成双Z型或双V型安装的延时法测量装置。