本發(fā)明涉及流體計量領域，特別涉及一種流體速度測量方法及流體計量方法及流量計。

背景技術：

超聲波計量表由于其全電子結構、無機械傳動器件的結構特點，運行時無機械噪音，不受機械磨損及故障的影響，不采用磁感元件，計量不易受磁場影響，相比機械表，在體積、精度、重復性以及壽命、維護上、智能化擴展方面都有著無可比擬的優(yōu)勢。

但是由于在不同的流體條件下，超聲波的傳播速度不同，而傳統(tǒng)的超聲波計量表計量方式由公式計算得出，如圖1所示，式中，C為超聲波在被側流體中的傳播速度，L_L是超聲波在流道中的單向傳播距離，ΔT是超聲波不同方向傳輸時間差；由此我們看到，該計算方式需用到超聲波在被測流體中的傳播速度，但是，一般的計量表在生產線上會采用特定組分的流體(如空氣或特定組分燃氣)進行測量校準，而在實際使用時測量被測流體又是與生產線上完全完全不同條件的被測流體(如不同溫度、不同組分的天然氣等)，從而導致測量校準定下的超聲波速度錯誤，進而導致計量結果不準確。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術中超聲波流體測量方式中需用到超聲在被側流體中傳播速度，進而由于校準流體與實際被側流體不同導致超聲實際傳播速度不同導致的測量誤差的問題，提供一種不應用超聲在被測流體中的傳播速度即可得出被測流體流速的測量方法。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

一種流體速度測量方法，包含如下步驟：

讓被測流體通過一管狀流道；

第一超聲波換能器通過被測流體向第二超聲波換能器發(fā)送第一超聲波信號并記錄該第一超聲波信號傳遞時間T₁；

第二超聲波換能器通過被測流體向第一超聲波換能器發(fā)送第二超聲波信號并記錄該第二超聲波信號的傳遞時間T₂；

根據公式計算被測流體流速，其中，L_c是超聲波信號自第一超聲波換能器中心到第二超聲波換能器中心傳播的距離；l是超聲波在流道中傳遞路線在流道壁上的投影長度。

本發(fā)明同時提供一種流體計量方法，包含如下步驟：

包含采用如上所述的流體速度測量方法測量被測流體流速V的步驟；

包含采用公式Q＝V×S計算被測流體流量的步驟，其中，Q表征被測流體流量，S是管狀流道的截面面積。

本發(fā)明還提供一種超聲波流量計，包括，

管狀流道，用于通過被測流體；

第一超聲波換能器、第二超聲波換能器，所述第一超聲波換能器、第二超聲波換能器設置在所述管狀流道兩側或同側，用于互相發(fā)射、接收超聲波信號，該超聲波信號通過被測流體；

微處理器，與所述第一超聲波換能器、第二超聲波換能器連接，用于控制發(fā)送超聲波的時間、頻率，并接收第一超聲波換能器、第二超聲波換能器的感測信號，計算第一超聲波換能器發(fā)送的第一超聲波信號傳遞至第二超聲波換能器的時間T₁，以及第二超聲波換能器發(fā)送的第二超聲波信號傳遞至第一超聲波換能器的時間T₂，并根據T₁、T₂計算被測流體的流速V。

進一步的，所述微處理器根據公式計算被測流體流速，其中，L_c是超聲波信號自第一超聲波換能器中心到第二超聲波換能器中心傳播的距離；l是超聲波在流道中傳遞路線在流道壁上的投影長度。

進一步的，所述微處理器還根據公式Q＝V×S計算被測流體流量，其中，Q表征被測流體流量，S是管狀流道的截面面積。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種測量被測流體流速及流量的方法在測量過程中不會應用到超聲波在被測流體中的傳播速度，僅僅測量兩個超聲波換能器通過被測流體傳播超聲信號的時間即可，即本發(fā)明提供的方法，即使在不同的流體條件(如不同組分的天然氣，不同溫度等)下，均可不受超聲波實際傳播速度的影響獲取實際的被測流體速度值或流量值，保證了計量的準確性。

附圖說明：

圖1為現有技術中測量示意圖。

圖2本發(fā)明具體實施例中被測流體流速測量原理圖。

圖3為本發(fā)明提供的超聲波流量計結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內容所實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1：如圖2所示，本實施例提供一種流體速度測量方法，包含如下步驟：

讓被測流體通過一管狀流道30；本實施例中，該管狀流道30截面為矩形，該矩形截面的高為H，寬為D；而另外一些實施例中，該管狀流道30的截面也可以為圓形、正方形、橢圓形等。

第一超聲波換能器10通過被測流體向第二超聲波換能器20發(fā)送第一超聲波信號并記錄該第一超聲波信號傳遞時間T₁；

第二超聲波換能器20通過被測流體向第一超聲波換能器10發(fā)送第二超聲波信號并記錄該第二超聲波信號的傳遞時間T₂；在超聲波測量領域中，眾所周知的，第一超聲波信號應沿被測流體流動方向呈一定角度α傳播，而第二超聲波信號與第一超聲波信號逆向傳播，設θ＝90-α，0°＜θ＜90°。

根據公式計算被測流體流速，其中，L_c是超聲波信號自第一超聲波換能器10中心到第二超聲波換能器20中心傳播的距離；l是超聲波在流道中傳遞路線在流道壁上的投影長度。

該公式的推理過程如下：

由于通常第一超聲波換能器10與第二超聲波換能器20的發(fā)射面為呈一定角度設置在管狀流道30兩側或一側，因此實際上，L_c包括第一超聲波信號自第一超聲波換能器10發(fā)射后在管狀流道30外傳播的第一路段、在管狀流道30中被側流體傳播的第二路段、在管狀流道30外傳播的第三路段后才能到達第二超聲波換能器20，通常，為了測量精度，第一路段與第二路段距離相等且長度均為M，在被側流體中傳播的第二路段長度為L_L，即L_c＝2M+L_L,l是第二路段在流道壁上的投影長度，即l＝L_L cosθ；設，第一超聲波信號在第二路段中的傳播時間為t₁，第二超聲波信號在第二路段中的傳播時間為t₂，那么就有：

其中，C是超聲波在被測流體中的傳播速度；又有，

從(3)和(4)中可得出

由于C＞＞V(超聲波的傳播速度C通常在400m/s左右，而流體的流速通常在4～9m/s)，L_L＞2M(超聲波在流道中被側流體傳播的距離一般在60～80mm，M的長度一般在8～15mm)，因此(CL_L+2MC)²＞＞(2MVcosθ)²，這樣，我們把公式(5)簡化為：

從而得出被測流體流速

雖然T₁、T₂的實際測量值會受到超聲波在不同流體條件(溫度、壓力、組分)下傳播速度的影響，但由公式(7)可以看出，最終的V的測量值卻不受該傳播速度的影響，由此保證了采用本方面測量流體速度不受流體條件、流體組分的影響，進而提高了測量方法的適應性。

實施例2：本實施例提供一種流體計量方法，包含如下步驟：

包含采用如實施例1所述的流體速度測量方法測量被測流體流速V的步驟；

包含采用公式Q＝V×S計算被測流體流量的步驟，其中，Q表征被測流體流量，S是管狀流道30的截面面積。由于實施例中，流體管道截面為高為H，寬為D的矩形，因此被測流體流量

實施例3：如圖3所示，本實施例提供一種超聲波流量計，包括，

管狀流道30，用于通過被測流體；被測流體如可以是水、油、天然氣；當被測流體為天然氣時，本實施例提供的流量計為燃氣流量計

第一超聲波換能器10、第二超聲波換能器20，所述第一超聲波換能器10、第二超聲波換能器20設置在所述管狀流道30兩側或同側，用于互相發(fā)射、接收超聲波信號，該超聲波信號通過被測流體；

微處理器40，與所述第一超聲波換能器10、第二超聲波換能器20連接，用于控制發(fā)送超聲波的時間、頻率，并接收第一超聲波換能器10、第二超聲波換能器20的感測信號，計算第一超聲波換能器10發(fā)送的第一超聲波信號傳遞至第二超聲波換能器20的時間T₁，以及第二超聲波換能器20發(fā)送的第二超聲波信號傳遞至第一超聲波換能器10的時間T₂，并根據T₁、T₂計算被測流體的流速V。

所述微處理器40根據公式計算被測流體流速，其中，L_c是超聲波信號自第一超聲波換能器10中心到第二超聲波換能器20中心傳播的距離；l是超聲波在流道中傳遞路線在流道壁上的投影長度。

所述微處理器40還根據公式Q＝V×S計算被測流體流量，其中，Q表征被測流體流量，S是管狀流道30的截面面積。