[发明专利]用于非侵入式确定管道内部的流体的声学特性的方法

权利要求书

1.一种用于对流经具有壁和外表面的管道的包括油和水的多相流体的构成进行非侵入式确定的方法，包括：

使用与所述管道的所述外表面超声通信的发射换能器来生成超声频率啁啾信号；

在所述啁啾信号穿过所述多相流体之后，在与所述管道的所述外表面超声通信的、与所述发射换能器完全相对的接收换能器上接收所生成的频率啁啾信号，其中，响应于此来生成电信号；

接收所述电信号；

通过将所接收的电信号与所生成的频率啁啾信号相乘并得到差别频率来对所述频率啁啾进行解啁啾，根据所述差别频率来确定所述频率啁啾信号的总渡越时间；

确定所述频率啁啾信号在所述管道的所述壁中的时间延迟；以及

从所述总渡越时间减去所述时间延迟来确定所述频率啁啾信号穿过所述多相流体的传播时间，根据所述传播时间来确定所述多相流体的所述构成。

2.如权利要求1所述的方法，还包括测量所述多相流体的温度的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率啁啾信号包括在大约100kHz和近似10MHz之间的频率。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述频率啁啾信号具有在大约10μs和10ms之间的持续时间。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述频率啁啾信号的所述持续时间大于所述频率啁啾信号的所述总渡越时间。

6.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：对所述频率啁啾信号的所述传播时间进行数学上的时间偏移，使得所接收的电信号与所生成的频率啁啾信号重叠；以及将时间偏移后的所述传播时间加到所述频率啁啾信号的所述总渡越时间上。

7.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述频率啁啾信号在所述管道的所述壁中的所述时间延迟的所述步骤包括下列步骤：对所接收的电信号进行傅立叶变换；以及测量经傅立叶变换的所接收的电信号的共振峰值之间的间隔，根据所述间隔来确定所述时间延迟。

8.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：确定作为温度的函数的在所述油中的声速；确定作为温度的函数的在所述水中的声速；生成用于表达油中的声速确定和水中的声速确定以确定油和水的未知两相流体混合物中的声速的等式。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述发射换能器和所述接收换能器包括压电换能器。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述发射换能器和所述接收换能器被成形为适应所述管道的所述外表面。

11.一种用于对流经具有壁和外表面的管道的包括油和水的多相流体的构成进行非侵入式确定的方法，包括：

使用与所述管道的所述外表面超声通信的发射换能器来生成超声频率啁啾信号；

在所述啁啾信号穿过所述多相流体之后，在与所述管道的外表面超声通信的、与所述发射换能器完全相对的接收换能器上接收所生成的频率啁啾信号，其中，响应于此来生成电信号；

接收所述电信号；

将所发射的信号与所接收的信号互相关，其中，生成互相关峰值；

选择最高峰值，所述最高峰值对应于所述频率啁啾信号的总渡越时间；

确定所述频率啁啾信号在所述管道的所述壁中的时间延迟；以及

从所述总渡越时间减去所述时间延迟来确定所述频率啁啾信号穿过所述多相流体的传播时间，根据所述传播时间来确定所述多相流体的所述构成。

12.如权利要求11所述的方法，还包括测量所述多相流体的温度的步骤。

13.如权利要求11所述的方法，其中，所述频率啁啾信号包括在大约100kHz和近似10MHz之间的频率。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述频率啁啾信号具有在大约10μs和10ms之间的持续时间。

15.如权利要求11所述的方法，其中，确定所述频率啁啾信号在所述管道的所述壁中的所述时间延迟的所述步骤包括下列步骤：对所接收的电信号进行傅立叶变换；以及测量经傅立叶变换的所接收的电信号的共振峰值之间的间隔，根据所述间隔来确定所述时间延迟。