專利名稱：流率測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于超聲波信號(hào)測(cè)定管道中流動(dòng)介質(zhì)流率的流率測(cè)量裝置。
這種流率測(cè)量裝置最好應(yīng)用在要測(cè)定管道中流動(dòng)介質(zhì)(特別是液體)流率的場(chǎng)合。管道中介質(zhì)的流率小時(shí)，流率的測(cè)定就有困難。西德專利DE-A-3，941，546公開(kāi)了這樣一種裝置，該裝置為了感測(cè)出小的流率，縮小了管道某段的橫截面。管道橫截面經(jīng)如此縮小提高了其中介質(zhì)的流率。然而，這一來(lái)也增加了縮小段上游的壓力，必須用額外的泵功率來(lái)平衡這個(gè)增加的壓力。西德專利DE-A-3，734，635公開(kāi)了一種裝置，其中，讓流動(dòng)中的介質(zhì)轉(zhuǎn)向來(lái)測(cè)定流率，其目的是保持整個(gè)聲功率且信號(hào)的耦合輸入平行于軸線。這種已知的流率測(cè)量裝置除具有上述缺點(diǎn)外，在測(cè)量過(guò)程中還未考慮到諸如流動(dòng)介質(zhì)溫度的變化和組成上的不同等因素。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種流率測(cè)量裝置，可以感測(cè)出流動(dòng)介質(zhì)流很小的小流率，而且消除了使流率測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確的各種因素。
按照本發(fā)明，上述目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的設(shè)置了起碼一個(gè)電振蕩電路，該電路有一個(gè)超聲波發(fā)射器和一個(gè)超聲波信號(hào)接收器，兩者通過(guò)聲波傳輸通路彼此連接起來(lái)。
為感測(cè)流動(dòng)介質(zhì)的流率，設(shè)置了起碼一個(gè)振蕩電路，該電路有一個(gè)聲音信號(hào)發(fā)射器和一個(gè)聲音信號(hào)接收器。發(fā)射器和接收器通過(guò)聲波傳輸通路(在此情況下為流動(dòng)介質(zhì))彼此耦合。為了能夠消除對(duì)流率測(cè)定有不利影響的各種不良因素，設(shè)置了另一個(gè)振蕩電路，該電路同樣也有一個(gè)聲音信號(hào)發(fā)射器和一個(gè)聲音信號(hào)接收器。在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)振蕩電路共用一個(gè)發(fā)射器。兩振蕩電路的發(fā)射器和接收器分別設(shè)計(jì)成超聲波發(fā)射器和超聲波接收器，其信號(hào)通路垂直于介質(zhì)流的方向延伸。此外還配備了一個(gè)放大器，該放大器具有這樣的傳輸特性，即其帶寬大得足以覆蓋住振蕩電路諧振頻率的各種變化。聲波傳輸通路在振蕩電路中起延遲線的作用。振蕩電路中的相位關(guān)系滿足諧振條件時(shí)，超聲波從流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)入第一振蕩電路的傳輸就處于最佳狀態(tài)。如果經(jīng)放大的聲波的相位與所收到的聲波的相位一致，就滿足了諧振條件。聲波傳輸通路配置得使在第一振蕩電路中聲波在介質(zhì)流動(dòng)的方向上發(fā)射，在第二振蕩電路中在垂直于介質(zhì)流動(dòng)方向上發(fā)射。因此第一振蕩電路的諧振回路中的相位與信號(hào)在聲波傳輸通路中的渡越時(shí)間有關(guān)，且隨流率而變化。第二振蕩電路的相位與流率無(wú)關(guān)。頻率的選擇是借助于放大器和反饋入振蕩電路的信號(hào)進(jìn)行的。振蕩電路調(diào)定到其諧振頻率。由于電信號(hào)線路中信號(hào)的速度比介質(zhì)中的聲速大某一個(gè)倍數(shù)，因而相位取決于聲速及介質(zhì)流率。這樣，通過(guò)測(cè)定諧振頻率就可以靈敏地檢測(cè)出流率。借助于另一個(gè)振蕩電路可以消除使測(cè)量信號(hào)不準(zhǔn)確的各種負(fù)因素，例如介質(zhì)的溫度或不同的組成等。經(jīng)該另一個(gè)振蕩電路的聲波傳輸通路發(fā)送的信號(hào)與流率無(wú)關(guān)。然而，它同樣還是受上述各干擾因素的影響。將一部分電信號(hào)耦合輸出，再將頻率進(jìn)行比較，可以消除這些影響因素。
本發(fā)明的其它主要特點(diǎn)見(jiàn)從屬權(quán)項(xiàng)。
下面參看附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1示出了流率測(cè)量裝置，圖2示出了一具有附加振蕩電路的流率測(cè)量裝置。
圖1中所示的流率測(cè)量裝置1有一個(gè)振蕩電路2和一個(gè)估值機(jī)構(gòu)3。振蕩電路中裝有超聲波發(fā)射器4和超聲波接收器5。振蕩電路2還有一個(gè)放大器6。超聲波發(fā)射器4與放大器6的信號(hào)輸出端相連接，超聲波接收器5的信號(hào)輸出端與放大器6的信號(hào)輸入端相連接。超聲波接收器5的信號(hào)輸出端與放大器6的信號(hào)輸入端相連接。超聲波發(fā)射器4裝入管道10的管壁10A中。超聲波接收器5裝入管道10另一側(cè)的管壁10B中。超聲波接收器5配置使其在介質(zhì)流動(dòng)的方向上相對(duì)于超聲波發(fā)射器偏移一個(gè)角度α。超聲波發(fā)射器4和超聲波接收器5經(jīng)聲波傳輸通路7(此通即為流動(dòng)介質(zhì)8)彼此耦合。通過(guò)測(cè)定振蕩電路2的諧振頻率可以檢測(cè)出介質(zhì)8的流率，該流率即由估值機(jī)構(gòu)3確定。
圖2示出了本發(fā)明流率測(cè)量裝置的另一個(gè)實(shí)施例，借助于這種流率測(cè)量裝置可以消除使流率測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確的各種因素。流率測(cè)量裝置計(jì)1有一個(gè)振蕩電路2和一個(gè)附加振蕩電路20。各超聲波接收器5和50分別結(jié)合到兩個(gè)振蕩電路中。兩振蕩電路2和20共用一個(gè)超聲波發(fā)射器4。超聲波發(fā)射器4裝入管道10周邊的壁10A中，流動(dòng)介質(zhì)8即通過(guò)管道10流通。兩個(gè)超聲波接收器5和50裝入管道10另一側(cè)的周邊壁10B中。振蕩電路2的超聲波接收器5配置得使其從介向8流動(dòng)的方向看去時(shí)相對(duì)于超聲波發(fā)射器4偏移一個(gè)α角。超聲波接收器50配置在超聲波發(fā)射器4的正對(duì)面。超聲波信號(hào)由超聲波發(fā)射器4發(fā)射，為超聲波接收器5所接收，其相位受介質(zhì)8流量的影響。為超聲波接收器50所接收的超聲波信號(hào)仍然不受流量的影響。所收到的某些信號(hào)借助于開(kāi)關(guān)元件70和80耦合輸出。使測(cè)量信號(hào)不準(zhǔn)的那些因素對(duì)該兩個(gè)信號(hào)影響的程度相同。借助于估值機(jī)構(gòu)3，通過(guò)比較所獲得的信號(hào)可以確定介質(zhì)的流率，在此情況下補(bǔ)償了引起失準(zhǔn)的影響。
權(quán)利要求
1.一種借且于超聲波信號(hào)測(cè)定在管道(10)中流動(dòng)的介質(zhì)(8)的流率的流率測(cè)量裝置，其特征在于，配備有起碼一個(gè)電振蕩電路(2)，該電路有一個(gè)超聲波發(fā)射器(4)和一個(gè)超聲波信號(hào)接收器(5)，兩者通過(guò)聲波傳輸通路(7)彼此連接起來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流率測(cè)量裝置，其特征在于，聲波傳輸通路由流動(dòng)介質(zhì)(8)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流率測(cè)量裝置，其特征在于，配備了一個(gè)附加振蕩電路(20)，該電路有一個(gè)結(jié)合到電路中的超聲波接收器(50)用來(lái)補(bǔ)償使流率測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)的那些干擾因素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的流量計(jì)，其特征在于，第一振蕩電路(2)和附加振蕩電路(20)共用一個(gè)超聲波發(fā)射器(4)，且附加振蕩器電路(20)的超聲波接收器(50)經(jīng)過(guò)作為聲波傳輸通路的介質(zhì)(8)與超聲波發(fā)射器(4)耦合。
5.根據(jù)1至4任一權(quán)利要求所述的流率測(cè)量裝置，其特征在于，附加振蕩電路(20)的超聲波接收器(50)配置在發(fā)射器(4)的對(duì)面，且聲波通路(7)垂直于介質(zhì)流動(dòng)的方向配置。
6.根據(jù)1至5任一權(quán)利要求所述的流率測(cè)量裝置，其特征在于，超聲波發(fā)射器(4)裝入管道(10)的周邊管壁(10A)中，振蕩電路(2)的超聲波接收器(5)裝入管道(10)另一側(cè)的周邊管壁(10B)中，且超聲波接收器(5)配置得使其從介質(zhì)流動(dòng)的方向看去時(shí)相對(duì)于超聲波發(fā)射器(4)偏移一定的角度α。
7.根據(jù)1至6任一權(quán)利要求所述的流率測(cè)量裝置，其特征在于，與所收到信號(hào)的輸出部分耦合的相關(guān)方向性耦合器(70，80)集成到振蕩電路(2)和(20)中，且方向性耦合器(70)和(80)的輸出信號(hào)可以饋到估值機(jī)構(gòu)(3)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流率測(cè)量裝置，可以感測(cè)出管道(10)中介質(zhì)(8)的流率。按照本發(fā)明，該流率測(cè)量裝置配備有一個(gè)振蕩電路(2)，電路(2)有一個(gè)超聲波發(fā)射器(4)和一個(gè)超聲波接收器(5)，兩者通過(guò)聲波傳輸通路(7)彼此耦合起來(lái)，該聲波傳輸通路由流動(dòng)介質(zhì)(8)構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01P5/00GK1092160SQ9312044
公開(kāi)日1994年9月14日 申請(qǐng)日期1993年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月8日
發(fā)明者R·米蘭諾維克, T·基耶林, G·拜耶P·A·施特龍堡 申請(qǐng)人:Abb.專利有限公司