[发明专利]用于进行超声流测量的装置和方法

说明书

本发明涉及用于根据渡越时间法进行超声流测量的方法和布置结构。本发明的目的是开发一种用于进行不受黏度影响的准确且非侵入的流测量的方法。此外，目的在于描述一种用于该方法的可用装置。根据本发明的用于进行超声流测量的装置具有至少一个声音换能器对，该至少一个声音换能器对由以传输操作运行的外夹式超声换能器和以接收操作运行的外夹式超声换能器组成。气态或液态介质流动通过的测量管的截面大致为五边形，具有基部侧部、并具有以直角相邻的侧部、以及具有与上述侧部相邻并位于基部侧部对面、包括小于180°的角度的侧部。声音换能器对布置在基部侧部上，以产生第一声音路径。由于位于基部侧部对面的顶点的平坦化，同一声音换能器对还产生第二声音路径。

背景技术

本发明涉及用于进行超声流测量的装置和方法。

超声流量计广泛应用于许多工业领域。在用渡越时间法进行超声流测量的情况下，测量顺着和逆着流传播的两个声信号之间的差，并据此计算体积流量。可以使用一个或多个测量路径（声学路径）进行测量。在该关系中，由两个声换能器形成测量路径，两个声换能器均能运行作为发射器和接收器。根据渡越时间的差Δt、流体中的渡越时间分数以及在工厂确定的传感器常数Ka来确定声学路径上的平均流速Vl：

Vl= Ka *（∆t/2tl） 等式（1）

流量Q由路径平均值Vl、管的截面面积A和流体力学校准因数KF得到，表示为

Q = KF*A*Vl 等式（2）

根据路径平均值Vl与流速的面积平均值VA的比计算校准因数KF：

KF = VA/Vl 等式（3）

通过将声换能器从外部放置到管上，可以以无干预的方式进行测量。然而，在截面为圆形的管的情况下，这种测量布置受到直径测量路径的限制。这样，流体力学校准因数KF在很大程度上取决于雷诺数和摄入条件，特别是在流的层流/湍流渡越区中的雷诺数和摄入条件。在DE 19808642 C1中，提出了一种具有无干预声换能器的布置结构，其使得测量效果可以在很大程度上不受流动剖面的影响。通过使用截面为五边形的测量管，实现下述声学路径轮廓，其中，路径平均值Vl大约等于面积平均值VA，使得流体力学校准系数KF为约KF=1，不受雷诺数和摄入条件的影响。然而，这仅在近似法的情况下成立。这种布置也显示出对雷诺数的依赖性——虽然轻微。流体力学校准因数KF对雷诺数的函数可以在工厂通过校准确定，并可以保存在测量发射器的算术逻辑单元中。在操作期间，该函数可以用于校正测得值。由于雷诺数取决于黏度，因此，在测量期间，黏度必须是已知的。但在许多介质的情况下，尤其是例如在碳氢化合物的情况下，已知的仅仅是不够精确的黏度。

US 2015260558 A1中描述了用于测量雷诺数的一种可能性。根据四路径布置结构的剖面因数确定雷诺数和黏度。为此，首先借助于流调整器和减速器生成对称剖面，使得剖面因数仅取决于雷诺数，而不取决于可能的之前的摄动。该方案不适合进行无干预测量。

发明内容

本发明的目的是开发一种用于进行不受黏度影响的准确且无干预的流测量。此外，目的在于描述一种可以用于该方法的装置。

一种可能的方案是一种用于用至少一个第一声音换能器对进行超声流测量的装置，至少一个第一声音换能器对由以发射模式运行的一个外夹式超声换能器和以接收模式运行的一个外夹式超声换能器组成。气态或液态介质流动通过的测量管的截面大致为五边形，具有基部并具有各自均以直角邻接的侧部、以及具有与上述侧部邻接并位于基部对面、以小于180°的角度围封的侧部。第一声音换能器对布置在基部上，用于生成第一声学路径的目的。另外，布置了至少一个第二声音换能器对，由其生成一个或多个另外的声学路径。该至少第二声音换能器对布置在邻接基部的侧部的一个或两个上。