[发明专利]用于测量流体的流速的测量装置

说明书

本发明涉及用于测量流体的流速的测量装置。本发明涉及一种用于测量在圆形管道中以主流方向流动的流体的流速的测量装置，该测量装置包括用于将流体从圆形管道引导到测量装置中的入口段；用于将流体从测量装置引导到圆形管道中的出口段；用于使入口段与出口段相连的测量段；至少一个用于发射和/或接收超声波的超声波装置，其中该超声波装置布置在测量段的壁上；以及用于执行传播时差测量并且用于确定流速的评估单元，其中入口段具有第一超椭圆的过渡形状并且出口段具有第二超椭圆的过渡形状，并且测量段具有矩形形状，特别是具有带圆角的矩形形状。

技术领域

本发明涉及一种用于测量在圆形管道中以主流方向流动的流体的流速(Durchflussgeschwindigkeit)的测量装置。

背景技术

为了确定管道中、优选为圆形管中流体的流速，除了各种物理原理外还使用超声波，超声波被发送到管道中。借助传播时差法(Differenzlaufzeitverfahren)可以确定流动流体的流速并从而确定流动的流速。

在这种情况下，超声波由一对超声波装置，特别是超声波换能器发送并接收，其中超声波装置在斜向于主流方向或流体的流动的测量路径的端部处彼此相对地布置在管道的壁上。

由流体输送的超声波在流动方向加速并且在与流动方向相反时减速。将得到的传播时间差用几何量计算成流体的平均流速，从中确定流动流体的流速。

天然气管道的气体计量表是一个重要的且要求高的应用领域，其中，由于输送的气体量和原料价值巨大，因此在测量精度中(例如实际输送量与所测得的量之间的)最微小的偏差就能够导致价值的显著差异。这会导致资金差异很大。上述测量装置在大气体量测量的领域因其准确性、免于维护和自诊断能力而越来越多地在气体输送和气体存储方面使用。

因为超声波测量路径仅扫描定义位置上的流动速度，所以最终趋近于通过整个流动横截面的平均流动速度。因此，高准确性只有在下述情况下才能实现，即流动可以很好地再现或具有不受干扰的流动剖面，或者许多测量路径能够解决不均匀性。

在圆形管道或管上指定多个测量路径时，超声波装置可以仅布置在圆形管道的壁上，从而产生沿直径的测量路径。这也就是说，测量路径相交于管中心点，使得测量总是通过该管中心点来进行。这样一来，测量信号穿过受速度梯度影响最强的流动横截面，因为层流时流体在圆形管道中的速度分布是抛物线。因此，测量信号只能提供不准确的流动速度的平均值。

由于这个原因，为了更好地扫描流动剖面，令人感兴趣的是测量装置的测量段中的非圆形的流动横截面。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种用于测量流体的流速的测量装置，该测量装置能使流速的测量质量得以提高。

根据本发明，该任务通过具有以下所述的特征的测量装置得以实现。

在此，根据本发明的用于测量在圆形管道中以主流方向流动的流体的流速的测量装置包括：入口段，该入口段用于将流体从圆形管道引导到测量装置中；出口段，该出口段用于将流体从测量装置引导到圆形管道中；测量段，该测量段用于将入口段与出口段连接；至少一个超声波装置，该超声波装置用于发射和/或接收超声波，其中超声波装置布置在测量段的壁上；以及评估单元，该评估单元用于执行传播时差测量并且用于确定流速，其中入口段具有第一超椭圆的过渡形状并且出口段具有第二超椭圆的过渡形状，并且测量段具有矩形形状，特别是具有带圆角(abgerundeten Ecken)的矩形形状。

由此产生的优点是，从圆形管道至根据本发明的测量装置的(特别是带圆角的)矩形的测量段的特别均匀的过渡几何形状用于层流是可行的，从而使得在流动均匀的同时，可以将根据本发明的测量装置的结构长度构造得极小。

根据优选的实施例，根据本发明的测量装置在圆形管道中与流体的主流同轴地布置。