[实用新型]微波流量计

说明书

技术领域

 本实用新型公开一种微波流量计，按国际专利分类表(IPC)划分属于流量测试装置类制造技术领域，可用于能源（如石油、天然气）、冶金、环保、纸浆造纸、矿石、核电、化工等众多行业中的两相流和多相流采用微波原理测量方法计量装置。

背景技术

流量计是指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表，传统的流量计一般采用接触式测量被测流体，其不足是易腐蚀且测量精度不高，后来出现利用超声波非接触式流量计，根据检测的方式不同可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计，但上述的检测方式有一定的局限，如传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;多普勒法测量精度不高。但非接触式流量测试方式是现代流体测量领域的一种趋势。

中国专利文献CN1055596公开一种多用途微波煤粉流量计，在管内流动煤粉作用下一部分微波反射产生频差,测出煤粉流速。一部分微波穿过煤粉流被反射板反射再次穿过煤粉流产生衰减,测出煤粉浓度，该仪表主要是用于测试流动煤粉；中国专利文献CN101802562A公开了一种用于测量在管内携带由油气井中采出的气态-液态烃和水的多相混合物的流动特性的方法和系统，所述方法和系统可以用于组合用于测量管道中的气相的流动特性的夹紧式超声波气体流量计和用于测量液相的流动特性的脉冲多普勒传感器(一个或多个)和/或射频(RF)/微波电磁(EM)传感器(一个或多个)。传感器的组合可以用于在诸如当气-液正在大致水平管道中流动时、当流动被分层或使所述被分层和/或类似条件的一定流动条件下进行多相流测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构合理、测量精确的微波流量计，采用微波原理的测量方法达到对两相或多相流体测量。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种微波流量计，包括微波信号源、微波传感器和微波信号处理电路，其中：

微波信号源，其为发射微波信号装置，通过微波传感器向流体辐射微波信号；

微波传感器，其为沿流体管道轴线相距L的两路传感器组成并检测到的两路流动噪声信号x（t）和y（t）；

微波信号处理电路，其接收并提取上述的两路信号x（t）和y（t），两信号的互相关函数为：

，其中 T是积分时间也就是测量时间，相关函数的峰值表明了x（t）和y（t）在某时差上的相似性，相关函数的峰值点对应着两路信号的延时；

对上述两路噪声信号调制转换处理后进行相关算法处理而得到流速v=L/，其中L为两传感器之间的距离，为互相关函数的峰值点所对应的时间。

进一步，所述的两路传感器包括安装于流体管道上的发射传感器和接收传感器，两个接收传感器分别将接收到的信号转换成电信号并传输给微波信号处理电路。

进一步，所述的微波信号处理电路是由信号预处理电路和信号处理电路组成，信号预处理电路用于提取两个接收传感器获得的低频模拟噪声信号，信号处理电路与信号预处理电路电性联接完成信号的模数转换，对两路低频噪声信号进行相关算法处理而得到流速，进而得到流量、累计流量所需最终数据信息。

进一步，所述的信号预处理电路包括射频放大模块、解调模块及低通滤波器、低频放大模块，上述各模块电性联接，信号预处理电路从接收传感器输送的两路信号中解调出低频调制信号，再经过低通滤波器滤除高频噪声并低频放大为两路模拟信号。

进一步，所述的信号处理电路包括模/数转换器进行模/数转换，并将上述数据传送到上位机，并对两路接收的低频噪声信号进行相关算法处理从而得到流速。

流体在封闭管道内流动时，其内部存在着与流动状况有关的随机流动噪声；当微波在流体中传播时，流动噪声会对微波的幅度、相位、频率产生调制或混合调制现象；当这种流动噪声信号被微波传感器检测出来后，通过随机信号理论中的相关测速理论即可提取流速信息。