[发明专利]多声道超声波计量器及其计量方法

权利要求书

1.一种多声道超声波计量器，用于计量管段内流体的流速或者流量，包括超声波换能器，其特征在于：其还包括微处理器、切换开关和超声波发送接收器；

所述管段内设有多个声道，多个所述声道在管段的横截面方向依次设置；对应每个所述声道均设有两个所述超声波换能器，两个所述超声波换能器沿流体的流动方向依次设置，分别为上游超声波换能器和下游超声波换能器；

所述切换开关与微处理器和超声波发送接收器连接，其用于接收所述微处理器发送的声道切换信号，并根据所述声道切换信号来切换超声波发送接收器与不同声道的超声波换能器连接；

所述超声波发送接收器用于产生并发送超声波信号至超声波换能器、接收超声波换能器发送的超声波信号，并将发送超声波信号和接收超声波信号的时间间隔发送至微处理器；

所述微处理器与切换开关和超声波发送接收器连接，用于产生并发送声道切换信号至切换开关；用于产生并发送计量信号至所述超声波发送接收器，所述超声波发送接收器根据计量信号发送或接收超声波信号；还用于接收所述超声波发送接收器发送的时间间隔，并根据所述时间间隔计算管段内流体的流速或流量。

2.如权利要求1所述的多声道超声波计量器，其特征在于：所述超声波发送接收器具有第一信号端和第二信号端，所述超声波发送接收器根据所述计量信号在第一信号端和第二信号端中选择一个用作发送超声波信号端，另一个用作接收超声波信号端。

3.如权利要求2所述的多声道超声波计量器，其特征在于：所述切换开关具有第一切换触头和第二切换触头，所述第一切换触头和第二切换触头两者的一端分别与第一信号端和第二信号端连接；所述切换开关根据所述声道切换信号控制第一切换触头和第二切换触头的另一端分别与不同声道上的上游超声波换能器和下游超声波换能器连接。

4.如权利要求1所述的多声道超声波计量器，其特征在于：所述切换开关为模拟开关。

5.如权利要求1所述的多声道超声波计量器，其特征在于：所述微处理器还用于输出片选信号，所述切换开关根据片选信号进入休眠状态或者工作状态。

6.如权利要求1所述的多声道超声波计量器，其特征在于：所述管段靠近其管心位置的两两声道之间的间距小于靠近其管壁位置的两两声道之间的间距。

7.一种多声道超声波计量方法，用于计量管段内流体的流速，其特征在于：使用权利要求1-6任一项所述的计量器，其包括以下步骤，

(1)超声波发送接收器的第一信号端和第二信号端分别与其中一个声道的上游超声波换能器和下游超声波换能器连接；

(2)超声波发送接收器的第一信号端发送超声波脉冲，第二信号端接收超声波信号，测定第一信号端发送信号至第二信号端接收信号的时间间隔T1；

(3)超声波发送接收器的第二信号端发送超声波脉冲，第一信号端接收超声波信号，测定第二信号端发送信号至第一信号端接收信号端的时间间隔T2；

(4)微处理器根据以下公式一计算管段内当前声道的流体流速υ_i：

υ_i＝(T2-T1)*C (公式一)

其中，T2为第二信号端发送信号至第一信号端接收信号端的时间间隔；T1为第一信号端发送信号至第二信号端接收信号的时间间隔；C为超声波在流体内传播的速度；

(5)超声波发送接收器的第一信号端和第二信号端分别与下一个声道的上游超声波换能器和下游超声波换能器连接；依次重复步骤(2)～步骤(4)，计算管段内各个声道的流体流速υ_i，i为声道序号；

(6)微处理器根据以下公式二计算管段内流体的流速V：

其中，n为管段内声道的个数。

8.如权利要求7所述的多声道超声波计量方法，其特征在于：微处理器根据以下公式三计算管段内流体的流速：

其中，A_i为第i个声道流速的权重，所述管段靠近其管壁位置的声道流速权重小于靠近其管心位置的声道流速权重。