[发明专利]流体流量测量系统

说明书

本发明总的来说涉及的是流体的超声波流量测量，具体涉及的是在测量中，控制和/或抑制非基频声波波型的影响。

已知气体的流速以及在气体中的声速是能够通过在气流的上游测和下游测对超声波脉冲的传播时间进行两次测量来确定。这是传播时间式超声波气体流量计的工作的原理。为了使这种计时具有较小的不确性，需要选择一些能够作为计时标记的具有精确特征的脉冲。信号的过零点在时间上能够非常准确地确定并成为一个很好的记时标记。但是，过零点有很多，必须从中可靠地选择一个这样的过零点作为计时标记。

图1E表示的是一种典型的超声测量装置1，其中，两个传感器2，3通过一个管道4面对面地相对设置，管道4为圆柱形，截面为圆形，气体沿箭头6所示方向在管道4中流动。

图1A-1D表示的是从入射到圆形管道4中的超声波脉冲所获得的典型信号。图1A表示的是一开始的接收信号，而图1B、1C和1D表示的是经过一些时间的接收信号，其中，各时间标记分别表示信号1次，2次，3次和4次经过信号开始时的初始到达点。

选择一个特定的负过零点，作为记时的标记。PCT/AU92/00314(WO93/00569)号国际专利申请披露了一种电子流体流量计，其中，包含一完善的以两级处理来选择这种特定过零点的电路系统。利用信号幅度，负向过零点检测器能够在到达所需的过零点之前选择时间。对于这个预备过程在时间上允许有适当的自由度，但是，很明显这种选择必须是在所选择的过零点之前而在前一个过零点之后进行。此外，这可以用来代替精确的时间标记。

已经发现这种装置工作令人满意。由于这种装置是根据信号幅度工作并随时间变化，所以，引起信号幅度改变的任何因素都有干扰初始时间的选择，从而干扰正确的过零点的选择的可能。在电子系统中幅值变化的一个原因是增益变化。增益发生变化可能是因为老化，温度变化，或其他环境影响。一般是采用某种自动增益控制(AGC)的方法来对这些变化进行补偿，自动增益控制的方法几乎消除了这些幅值的变化。但是，会有另外的使幅值改变的原因。即，即使由于使用AGC的结果在最大峰值高度恒定的时候也会对信号中个别峰值高度产生影响。此外，当幅值改变导致错误选过零点的时候，所产生的时间误差至少是信号的一个整周期。由于这是系统性的，所以，这意味着一个严重的误差，而且进行平均也不会产生不精确性更小的无偏差平均值。这些幅值变化的一个明显原因是非基频声波波型的存在和传播。

本发明的目的就是通过采用一个装置来基本解决上述问题，或使上述问题得到改善，利用该装置，能够进一步减少非基频声波波型对所接收的信号，典型的是对其幅值的影响。

在整个说明书中所称的“非基频声波波型”是指包括称为高次声波波型的声波波型，反之也一样。

按照本发明的一个方面提供一种流体流量测量系统，它包括一个输送流体的管道，在管道中有分开设置的两个传感器，在两个传感器之间限定一个流体流量测量部分，其特征在于，这个测量部分适于控制非基频声波波型对由至少一个传感器所接收的信号的作用而基本上不改变基频声波波型对所述信号的作用；其中所说的测量部分具有至少一个位于管道中的阻碍物，由此管道中的流体能够围绕阻碍物流动，该阻碍物具有的形状和被设置在管道里面都用于控制非基频声波波型的影响。

总的来说，构成这个测量部分以便控制非基频声波波型在传感器之间的传播，是为了在被传感器接收时减少它们的影响，其中，通过降低非基频声波波型前进的速度来抑制它的传播。

其优点是，不降低基频声波波型的速度，并且通过减少非基频声波波型单纯对一个传感器所接收的信号的幅值的作用来降低非基频声波波型的影响。

在一种结构形式中，测量部分具有至少一个位于管道中的阻碍物，以使流体能围绕阻碍物流动，阻碍物的形状和在管道中的位置都是为抑制非基频声波波型的影响而设计的。一般来说，阻碍物位于管道的中央。另外一种是阻碍物可以不位于管道的中央。其优点是，按流体动力学原理设计阻碍物的形状以使在其附近流体压力的减小被降至理论上的最低点。一般来说，这是通过在管道的测量部分中设置一个或一些具有合适的按流体动力学设计的形状的阻碍物以把管道内的流体压降减小到最小或显著地减小来实现的，其中，阻碍物具有基本光滑的表面。