[发明专利]非入侵性测量管道中流动流体中的声速的装置和方法

权利要求书

1.一种测量管道中流动流体声速的装置，包括：

被放置在管道端口之间的具有第一和第二端口的纵长套筒，所述套筒具有由不同直径的第一和第二腔体所组成的内部中空部件，该部件与所述第一和第二端口相连，从而限定了沿套筒纵轴方向延展的第一层和第二层壁面，且该壁面之间相隔已知的距离，其中，流体从所述第一端口流入，穿过所述内部部件，并从所述第二端口流出；

安装在所述内部中空部件中的压电传感器，该传感器将信号能量发射到所述第一层和第二层壁面，并反射回所述传感器；

包括微处理器的电路，该电路通过所述传感器控制信号能量的传输，并计算该信号能量由所述传感器传送到每个所述第一层和第二层壁面，并反射回所述传感器的往返时间；其中

所述微处理器被编入所述第一层和第二层壁面之间的已知距离，并根据两次测得的往返时间的差和已知的固定距离计算流动流体中的声速。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述套筒的内部中空部件的第一和第二个腔体通常为圆筒形。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述传感器被安装在所述第一腔体与所述套筒的第一端口相邻的起点处。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述传感器通常是环形的。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述传感器被安装在所述腔体与所述套筒的第一端口相邻的起点处。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一层和第二层壁面通常垂直于套筒纵轴。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微处理器建立窗口以选择性测定经由每个所述第一层和第二层壁面反射回所述传感器的信号能量。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，声速V根据如下公式计算：

V=2Lta-tb,]]>

其中：

ta是信号从传感器到距离所述传感器最远的第一层壁面的往返时间，

tb是信号从传感器到第二层壁面的往返时间，以及

L是第一层和第二层壁面之间的已知固定距离。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述套筒的第一端口被用来容纳管道，该管道将流体发送到所述套筒的内部中空的部件中，且所述第二端口也被用来容纳管道，流体通过该管道流出所述套筒。

10.一种测量管道中流动流体声速的方法，包括以下步骤：

提供一个具有第一和第二端口的纵长套筒，该套筒与一个内部中空的部件相连通，且具有不同直径的第一腔体和第二腔体，该腔体限定了第一层和第二层壁面，该壁面沿套筒纵轴方向延伸，并它们之间相距已知距离；

将所述套筒置于管道端口之间，使流体流入所述第一端口，穿过所述内部部件并从所述第二端口流出；

提供传感器，该传感器位于在所述壁面中空部件中，将信号能量发射到所述第一层和第二层壁面上，并反射回所述传感器；

测量该信号被所述传感器发送到所述第一层和第二层壁面，并反射回所述传感器的往返时间；以及

根据两次测得的往返时间之差和已知的所述第一层和第二层壁面之间的固定距离计算流动流体中的声速。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括，建立窗口以选择性地接收从所述第一层和第二层壁面反射回的每个信号的步骤。