[发明专利]抗寄生超声波的超声流量计

说明书

本发明涉及超声流量计，它包括超声传感器，在超声传感器之间限定一个超声测量路线，并以至少一个超声频率沿所述测量路线向流体发射和接受超声波。

多年来已知，流体的速度能够通过从超声传感器在所述流体的流动方向和相反方向向流体发射超声波，并测量在此两个方向的发射的波的相应的传播时间进行测量。根据测量流体速度，容易确定它的流量，以及在一定的时间流过的体积。

然而在这样的流量计中，发现了“寄生”超声波的传播，扰乱了沿测量路线上的一个传感器对另一个传感器发射的超声波的接受。

能够提出两类不同类型的寄生超声波：由流量计外的源产生的超声波；和由传感器本身发射的超声波。

例如在一个调压器安装在气体流量计的上游时，遇到第一类型。例如在超声气体流量计的上游使用调压器将气体的压力从几巴减小到约20毫巴。然而，在调压器中的压降是一个相当大的噪声的源，并且，业已观察到，这样的压降能够产生大压力振幅的，与流量计的超声传感器的频率一致的寄生超声波。这些寄生超声波由向超声传感器流动的流体传送。这造成完全不可接受的相当大的测量误差。

寄生超声波的第一类型也能够在设置在流动截面急剧减小的下游的超声流量计中遇到，流动截面的急剧减小能够引起所谓的“空洞”现象，气泡以接近超声传感器使用的频率出现在流体中。

寄生超声波的第二类型相应于这样的情况，即在超声传感器间限定的超声测量路线处于输送要测定其流速的流体的导管内时，并且导管的材料的刚性不足以防止流体介质和所述材料间声耦合。例如，在导管是金属(钢)的，流体介质是水，或导管是塑料的，流体是气体时。

在这样的情况下，当在测量导管内从一个传感器向另一个发射超声波时，这些波的被称为“寄生”超声波的部分通过构成所述测量导管的材料传播，在通过流体介质传播的超声波之前或一起到达另一个传感器。因此在另一个传感器接受的超声波中分辨出确实是在流体介质中传播的和在构成测量导管的介质中传播的波是很困难的。

文献FR-A-2 357 869公开一种装置，衰减超声流量计外产生的声波，其呈一个隔声材料套筒形式，设置在流量计的流入口的配件中。但是，这样的衰减装置是不足的，另外，它们不能够衰减第二类的寄生超声波。

文献EP-A0 048 791公开一种装置，消除在测量管外的传感器发出的超声波。但是这样的装置不能够使得在测量管的壁中传播的超声波衰减，也不能够衰减第一类型的寄生超声波。

本发明的目的是为了解决这个问题，以简单和有效的方式衰减在超声流量计中传播，并且干扰一个传感器沿测量路线对另一个传感器发出的超声波的接收的寄生超声波。

因此本发明提供的超声流量计包括：超声传感器，在它们间限定一个超声测量路线，沿所述测量路线以至少一个超声频率向流体发射和接受超声波；和衰减装置，衰减干扰一个传感器接受另一个传感器发出超声波的，波长为λ的“寄生”超声波，其特征是：衰减装置是由至少一个通道构成，其中，所述寄生波传播在与所述通道的纵向尺寸a一致的主方向中，所述通道具有一个与所述尺寸a垂直的横向尺寸b,b比传播介质中的寄生波的波长λ小的多，所述通道包括多个一个接一个的通道部分，每个部分具有一个在通道的尺寸b上的横向传播截面中缩小的部分，每个通道部分的纵向尺寸基本等于1/2λ。

因此，主要沿通道的纵尺寸在传播介质中传播的寄生超声波，在它们的路线上遇到与“正常”的传播截面交替的缩小的传播截面，产生介质中的声阻抗的不连续性，它将这些波中含有的能量的一部分反射，从而，衰减这些波的振幅。没有沿通道的纵尺寸传播的寄生超声波，在它们的路线上也遇到小的传播截面，也被衰减。

根据本发明的特征，通道是由沿尺寸b间隔开的彼此面向的至少两个纵表面限定，并且在其上，至少它们中的一个具有与凸起交替的多个相互平行的一个接一个的槽，每个通道部分具有槽和凸起构成的对。

例如，每个槽具有V形的轮廓，或U形的轮廓，使得所述表面成锯齿状。

在一个改变的实施例中，寄生波的波长是在一个预定范围改变的，通道部分的纵向尺寸以增加或减少的方式变化，使得包括波长的预定范围。

在本发明第一方面，流量计包括一个外壳，它设有一个流体入口孔，和流体出口孔；一个测量块，它安装超声传感器，并分别设有至少两个开口，使得流体能够达到超声测量路线，和离开超声测量路线，寄生超声波传播的通道形成在测量路线和流体入口和出口至少一个之间。