[发明专利]单收发器超声流量计设备及方法

摘要

单个波束形成超声换能器元件阵列(210)的元件被选择性地激活，从而将两个或更多个超声波束(220‑222‑224、230‑232‑234)引导到安装到或者制作在管道214内表面的已知位置处的一系列声学镜(255、260、265)。超声波束(220‑222‑224、230‑232‑234)在被单个换能器阵列(210)接收返回之前，通过流过管道(214)的流体以已知角度穿过测量路径段(224、234)。根据减去由已知长度的非测量路径段(220、230、222、232)提供的飞行时间(TOF)分量后的沿第一和第二超声波束路径(220‑222‑224、230‑232‑234)的TOF差计算沿流体流动路径的流体流动速率。TOF中的差由沿第一测量路径段(224)的增加的下游流体流动速率矢量分量和沿第二测量路径段(234)的减少的上游流体流动速率矢量分量引起。

主权项

1.一种流体流量测量设备，包括：波束形成超声换能器元件阵列，其能够安装在管道壁的单个位置处以提供超声能量的方向控制，所述超声能量从所述换能器元件阵列发射并在所述换能器元件阵列处接收；波束形成驱动器电路，其通信地耦合到所述波束形成超声换能器元件阵列，以选择性地激活所述换能器元件阵列的至少一个第一子阵列，从而将至少两个输出的超声波束通过流过所述管道的流体引导到安装在所述管道的内壁处的至少一个声学镜，并选择性地激活换能器元件的至少一个第二子阵列，从而以所选择的角度感测与所述至少两个输出的超声波束相关的反射的返回信号；以及控制和测量模块，其通信地耦合到所述波束形成超声换能器元件阵列以测量所述至少两个超声波束从所述超声元件阵列的发射到所述超声元件阵列处所述返回信号的接收的飞行时间即TOF，并根据能够穿过第一路径的所述至少两个超声波束中的第一个和能够穿过第二路径的所述至少两个超声波束中的第二个之间的TOF的差计算流体流动速度，TOF的至少一部分差是由沿第一路径测量段的增加的下游流体流动速率矢量分量和沿第二路径测量段的减少的上游流体流动速率矢量分量引起，其中所述第一路径测量段以与管道的纵轴线成小于90度的角度穿过所述流体，所述第二路径测量段以与管道的纵轴线成小于90度的角度穿过所述流体。