專(zhuān)利名稱(chēng)：用以衰減寄生超聲波的超聲波流體計(jì)量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波流體計(jì)量器，包括多個(gè)超聲波換能器，共同地定義一超聲波測(cè)量路徑和根據(jù)至少一超聲波頻率沿該測(cè)量路徑在流體中發(fā)射和接收超聲波。
多年來(lái)，一流動(dòng)流體的速度是通過(guò)下述方法來(lái)測(cè)量的從超聲波換能器起在流體中沿該流體的流動(dòng)方向及其相反方向傳輸超聲波，并分別測(cè)量在這兩個(gè)方向中發(fā)射波的傳播時(shí)間。
依據(jù)此流體速度的測(cè)量，很容易決定其流率和其在一給定時(shí)間結(jié)束時(shí)流過(guò)的流體的體積，此超聲波流體計(jì)量器，當(dāng)其安裝定位時(shí)可以置于一壓力調(diào)節(jié)器之后。
壓力調(diào)節(jié)器在超聲波氣體計(jì)量器的上游能夠?qū)装?bar)的氣體壓力降低到大約20毫巴(mbar)。
現(xiàn)在，在調(diào)節(jié)器中壓力的下降是一應(yīng)考慮的噪聲來(lái)源，且已觀察到此壓力的下降會(huì)引起具有高壓振幅的寄生超聲波，且其一個(gè)或多個(gè)頻率相當(dāng)于此計(jì)量器的超聲波換能器的頻率。
這些寄生的超聲波通過(guò)此流體流傳輸至超聲波換能器。這造成相當(dāng)大的、完全不能接受的測(cè)量誤差。
一合乎邏輯的解決方案在于，在由調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的噪聲電平不太高時(shí)，增加由換能器發(fā)射的超聲波的振幅。
然而，振幅的增加被技術(shù)所局限。
另一解決方案在于增加超聲波換能器的傳輸頻率，但這會(huì)造成增加此計(jì)量器的能量消耗，當(dāng)使用電池時(shí)形成一缺點(diǎn)。
此外，此換能器所傳輸頻率僅能在一定的限制內(nèi)增加，超過(guò)此限制，換能器需要由較高頻率的換能器所取代。然而，這些換能器意味著對(duì)現(xiàn)有換能器的技術(shù)的改變，其有時(shí)冒著探究組成該計(jì)量器的超聲波測(cè)量路徑和電子線路的特性的風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是，為解決關(guān)于上面所述的問(wèn)題，提供一超聲波流體計(jì)量器，包括-流體入口和排出開(kāi)口，-至少兩個(gè)超聲波換能器，共同地定義一超聲波測(cè)量路徑，和根據(jù)至少一超聲波頻率沿該超聲波測(cè)量路徑在流體中傳輸和接收超聲波。
-用以衰減產(chǎn)生在該流體計(jì)量器外部、并根據(jù)此超聲波頻率由流體傳輸?shù)募纳暡ǖ难b置；該裝置放置在外部源和超聲波測(cè)量路徑之間，且至少部分地由一吸收使用在此計(jì)量器中的超聲波頻率的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)；其中該計(jì)量器包括在此開(kāi)口之一和此超聲波測(cè)量路徑之間的一室，其中放置用以衰減此寄生超聲波的裝置。
在本文中，“衰減”通常指用于寄生超聲波的超聲波測(cè)量的計(jì)量器使用的一個(gè)或多個(gè)頻率的衰減。
因此，通過(guò)在一計(jì)量器內(nèi)部一室內(nèi)衰減此寄生超聲波的振幅，可確保這些寄生波不會(huì)干擾此超聲波換能器。
根據(jù)本發(fā)明的一特性，用以衰減此寄生超聲波的裝置放置于此室中，用于提供在此吸收材料上該超聲波的多個(gè)反射。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，此衰減裝置包括一輸入和一輸出用于流體的流動(dòng)，用作輸入和輸出之間的寄生超聲波的隔板。
此衰減裝置具有由一吸收此超聲波的材料所作成的墻。此衰減裝置的墻可以彎向該裝置的內(nèi)部，用作此裝置的輸入和輸出之間的寄生超聲波的隔板。
根據(jù)另一實(shí)施例，此衰減裝置包括流體流動(dòng)的一輸入和一輸出，且包括至少一置于輸入和出口之間的障礙物，用作輸入和輸出之間的寄生超聲波的隔板。此障礙物可以是一吸收此超聲波的材料。
根據(jù)本發(fā)明的較佳的特性-此障礙物置于輸入的相反處，-此障礙物將由輸入而來(lái)的流體流分成至少二分流。事實(shí)上分開(kāi)此流體使其可維持相當(dāng)大的通過(guò)面積，而因此維持一相當(dāng)微小的壓力損失。
-此障礙物在輸入的反側(cè)具有一延伸向該輸入的剖面形狀，以利于流體的分開(kāi)。
-此障礙物在出口的反側(cè)具有一延伸向此輸出的剖面形狀。
-此障礙物具有能使流體完全繞著該障礙物循環(huán)的形狀。
此障礙物可以包括一反射此超聲波的部分。對(duì)于整個(gè)障礙物其也可能用一反射此超聲波在使用于此計(jì)量器中的超聲波頻率的材料制成。
當(dāng)在此計(jì)量器外部的噪聲來(lái)源位于該計(jì)量器的上游(或下游)，此衰減裝置放置于此超聲波測(cè)量路徑的上游(或下游)。
此外，完全可以將此衰減裝置放置在此超聲波測(cè)量路徑的上游及下游。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，此計(jì)量器包括一軸向的測(cè)量管，其中此流體由上游流至下游和帶有一具有一末端穿入一超過(guò)一特定長(zhǎng)度的測(cè)量室的部分，此吸收寄生超聲波的材料放置在該測(cè)量室內(nèi)，在至少一部分包括該末端的測(cè)量管的穿入長(zhǎng)度，以便在該測(cè)量管的外部產(chǎn)生至少一空間，其中此流體平行于此管子的軸流動(dòng)在該管中的流體流動(dòng)的相反方向。
因此，此流和吸收此寄生超聲波的材料接觸，沿此測(cè)量管超過(guò)一相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，其有利于該波在此材料上的多次反射，因此，強(qiáng)烈地衰減這些波的振幅。
此外，由于此衰減發(fā)生在此測(cè)量室中的測(cè)量路徑的緊上游或緊下游(決定于此噪聲的外部來(lái)源的定位)，此測(cè)量路徑不會(huì)被這些寄生波所干擾。
此實(shí)施例比那些在其中衰減裝置較遠(yuǎn)離測(cè)量路徑的實(shí)施例更有效像在這些實(shí)施例中，一部分的超聲波可以由此計(jì)量器的金屬結(jié)構(gòu)傳播，且因此經(jīng)由一轉(zhuǎn)向的路線到達(dá)此測(cè)量路徑，避免該衰減裝置。
根據(jù)此實(shí)施例，繞此測(cè)量提供一周邊空間，此吸收寄生超聲波的材料與測(cè)量室的壁接觸。
其次在此實(shí)施例中，吸收此超聲波的材料首先與此測(cè)量室的壁接觸，其次與測(cè)量管接觸，以便產(chǎn)生位于該測(cè)量管兩側(cè)的通道形式的二空間。
尤其，此吸收超聲波的材料完全地包圍此測(cè)量管，以便確保此通道不會(huì)與該測(cè)量管接觸。
因此，在每一通道中的流體流動(dòng)完全被此吸收寄生超聲波的材料所包圍，其更增加衰減的效果。
其他的特性和優(yōu)點(diǎn)由以下參考附圖通過(guò)非限制的例子所給予的描述會(huì)顯得更容易，其中-

圖1是一超聲波氣體計(jì)量器的組態(tài)的縱向切去一部分的示意圖，-圖1a是此裝置的第一實(shí)施例的用以衰減寄生超聲波的裝置的切去一部分的放大示意圖，該裝置放置在圖1的室22中，在與圖1相同的平面內(nèi)，-圖2a是用以衰減寄生超聲波的裝置的第二實(shí)施例的類(lèi)似圖1a的一示意圖，-圖2b是沿A-A的圖2的截面圖，-圖3是表示在圖2a中的衰減裝置的實(shí)施例的第一變形的示意圖，-圖4是表示在圖2a中的衰減裝置的實(shí)施例的第二變形的示意圖，-圖5是表示在圖2a中的衰減裝置的實(shí)施例的第三變形的示意圖，-圖6是用以衰減寄生超聲波的裝置的第三實(shí)施例的類(lèi)似圖1a的放大示意圖，-圖6a是沿B-B的圖6的截面視圖，-圖6b是表示在圖6和6a中的衰減裝置的實(shí)施例的第一變形的示意圖，在與圖6a相同的剖面內(nèi)，-圖7是表示在圖6中的衰減裝置的實(shí)施例的第二變形的簡(jiǎn)化的示意圖，-圖8是表示在圖6中的衰減裝置的實(shí)施例的第三變形的示意圖，-圖9是表示在圖6中的衰減裝置的實(shí)施例的第四變形的示意圖，-圖10是用以衰減寄生超聲波的裝置的第四實(shí)施例的類(lèi)似圖6的示意圖，-圖11是表示在圖10中的衰減裝置的實(shí)施例的第一變形，-圖11a是表示在圖10中的衰減裝置的實(shí)施例的第二變形，-圖12為另一超聲波氣體計(jì)量器組態(tài)的類(lèi)似于圖1的縱向切去一部分的輪廓視圖，-圖13是圖12沿C-C的部分截面視圖，-圖14是用于圖12的氣體計(jì)量器的類(lèi)似于圖6的衰減裝置的放大截面示意圖，-圖15是圖14沿D-D的截面視圖，-圖16是用于一超聲波氣體計(jì)量器的衰減寄生超聲波的裝置的另一例子的切去一部分的視圖，其中氣體流動(dòng)的入口和出口被對(duì)齊，-圖17表示二曲線A和B，其說(shuō)明圖1的超聲波氣體計(jì)量器的下游測(cè)量的噪聲頻譜，曲線A沒(méi)有用以衰減寄生超聲波的系統(tǒng)，曲線B帶有表示在圖2a和2b上用以衰減寄生超聲波的系統(tǒng)，
-圖18a和18b分別表示存在一給定外部噪聲源的情況下，在圖1的氣體計(jì)量器中另一換能器發(fā)射后兩個(gè)由一超聲波換能器所接收的超聲波信號(hào)，圖18a沒(méi)有任何用以衰減此寄生超聲波的裝置，圖18b帶有表示在圖11a上的衰減裝置，-圖19是一表示第三種超聲波氣體計(jì)量器組態(tài)的縱向切去一部分的示意圖，其中給出了此衰減裝置的另一實(shí)施例，-圖20是沿E-E的圖19的斷面視圖，-圖21至23是圖20的實(shí)施例的變形。
圖1是一超聲波氣體計(jì)量器10的輪廓的縱向切去部分的視圖，其中二超聲波換能器12、14放置在一圓柱形的測(cè)量管16的二相反末端，其在流動(dòng)于該管子中流體的內(nèi)部共同地定義一縱向超聲波測(cè)量路徑。
每一個(gè)換能器發(fā)射和接收超聲波，其以一大約40KHz的超聲波頻率在此流體中傳播。
注意到本發(fā)明并不限于一特別的超聲波換能器的配置和數(shù)目、或甚至它們使用的一個(gè)或多個(gè)頻率。例如，此管子的形狀可以是一具有矩形橫截面的孔，而此換能器可以放置在此壁之一的該管子內(nèi)，如專(zhuān)利書(shū)WO9109280中所描述的。
其也可能用二個(gè)以上的換能器，像在專(zhuān)利申請(qǐng)DE4241225中所描述的。
根據(jù)此圖，計(jì)量器10包含一主體連接至一U形入口18和出口20的給氣體。此氣體流來(lái)自入口18，通入一第一室22，沿此超聲波測(cè)量路徑的XX′軸穿過(guò)此縱向室，并流入一容納此超聲波換能器之一12的小的第二室和此測(cè)量管16的第一部分。
一壁26將計(jì)數(shù)的主體分開(kāi)成二部分且被測(cè)量管18穿過(guò)。因此，介于此計(jì)量器的入口和出口之間氣體唯一可能的通道由測(cè)量管16實(shí)現(xiàn)。
在此第二室24的入口處，此氣體流轉(zhuǎn)180°的彎，沿縱向方向XX′通過(guò)測(cè)量管16的第一部分，從壁26移開(kāi)，然后繞另一個(gè)180°彎移動(dòng)并進(jìn)入該管子16。此氣體流通過(guò)測(cè)量管16，進(jìn)入一小的第三室28，換能器14和此測(cè)量管16的第二部分位于第三室28中。
離開(kāi)此測(cè)量管，此氣體流繞一180°的彎移動(dòng)，沿縱向方向XX′通過(guò)測(cè)量管的第二部分流向壁26，繞另一個(gè)180°離開(kāi)此室28。然后此流體進(jìn)入一第四室29，其沿此軸XX＇縱向地移動(dòng)，離開(kāi)壁26并進(jìn)入計(jì)量器的出口20。如圖1所示，此計(jì)量器相對(duì)于包含壁26的平面對(duì)稱(chēng)，且垂直于XX′軸。一壓力調(diào)節(jié)器(未示出)置于該計(jì)量器的上游，且表示外部噪聲的來(lái)源，其特別是產(chǎn)生寄生超聲音波，其特別是以40Hz的頻率傳播在氣體流中，且其具有一足夠高的壓力振幅，來(lái)干擾換能器12和14之間的超聲波測(cè)量。
為了避免任何干擾的風(fēng)險(xiǎn)，用以衰減此寄生超聲波的振幅的裝置由此計(jì)量器所構(gòu)成，且置于此壓力調(diào)節(jié)器和此超聲波測(cè)量路徑之間。為了清楚的緣故，這些衰減裝置未表示在圖1中。例如，用以衰減此寄生超聲波的裝置置于此計(jì)量器的第一室22中。
然而，最好此衰減裝置不要形成此計(jì)量器的一部分，且置于入口18的上游和噪聲源的下游。
如圖1a所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，此用以衰減寄生超聲波的裝置30由一室形成，其相當(dāng)于此計(jì)量器的第一室22，且包含一相當(dāng)于該計(jì)量器的入口18的入口；和一相當(dāng)于介于圖1的第一室22和第二室24之間的開(kāi)口的出口32。圖1a位于與圖1相同的平面內(nèi)部，是圖1的室22的放大視圖。
此室22準(zhǔn)備有由一吸收傳遞于換能器之間超聲波頻率的超聲波的材料所做成的壁。
此吸收材料具有一多孔的結(jié)構(gòu)，而此細(xì)孔的大小被選擇以便引起想要的衰減。例如，選擇一材料具有一在40Hz時(shí)每厘米大約15分貝的衰減特性。例如此材料是一聚亞胺酯泡沫，其為一類(lèi)氰酸鹽和聚乙醇混合物，其密度在30和80Kg/m3之間變化。
此泡沫的硬度可以是柔軟的或甚至是剛體。
例如，此聚亞胺酯泡沫由混合相等量的由位于法國(guó)Venette B.P.609,60206 Compiege的ROBBE S.A.公司所商品化的Isorob 058和Isothane1320而獲得。
對(duì)于一由一吸收材料所作的壁，選擇例如大約5mm的厚度。
組成帶有一這種室的氣體計(jì)量器的事實(shí)使來(lái)自于上游的流所傳播的寄生超聲波能被反射數(shù)次在構(gòu)成此壁的吸收材料上，且因此衰減這些波的振幅，因此其可以衰減20分貝的噪聲電平。
該室22的入口18和出口32也可以彼此對(duì)齊。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，用以衰減寄生超聲波的裝置36的是那些表示于圖2a和2b中的裝置。
室22的壁38位于入口18的反側(cè)，其被彎向該入口方向的該室的內(nèi)部，且因此形成一中央投影，其產(chǎn)生其他的壁40、41和42，一通道部分地圍繞該中央投影，此室的壁由一吸收超聲波的材料做成。此通道44對(duì)于此超聲波構(gòu)成一U形管，其在首先反射在中央投影38的上表面38a上之后反射許多次而失去能量。
壁38被弄彎，用作介于入口18和出口32之間的屏，因此預(yù)防此寄生超聲波從入口向出口直接的通過(guò)(其沒(méi)有反射)。
根據(jù)一變形實(shí)施例，用以衰減此寄生超聲波的裝置46表示在圖3上。
在此圖中，室22的壁48和50，其彼此相反方向，彎曲此出口32的上游向該室的內(nèi)部且在此方向彼此關(guān)聯(lián)，以便形成一窄的區(qū)域給此氣體流。
此彎曲的壁因此形成一屏于入口18和出口32之間，面向超聲波，且因此使其在到達(dá)該出口32以前，在構(gòu)成此室22的壁的吸收材料上反射。
在此例中，申請(qǐng)人也觀察到噪聲電平的非常清楚的衰減。
根據(jù)表示于圖4中用以衰減寄生超聲波的裝置52的另一變形，由此室22的吸收超聲波材料所做成的壁54、56被彎向該室的內(nèi)部，以便給予此室一吸管的形狀。
注意此組態(tài)，越過(guò)此室的入口18的寄生超聲波在到達(dá)此出口32之前經(jīng)過(guò)多次反射，在該處振幅大幅度衰減。
如圖5所表示的，再次根據(jù)另一變形，用以衰減寄生超聲波的裝置60具有一壁62，延伸在此室22的入口18，垂直于流入該入口的氣體流的方向，以便向來(lái)自于入口的超聲波隱藏此出口32。
此彎曲的壁強(qiáng)迫此氣體流流過(guò)一迂回的路徑，沿該迂回的路徑流體所載的寄生超聲波在此室22的吸收壁上反射若干次。此組態(tài)造成例如由此氣體流傳播的噪聲電平每十倍衰減40分貝。
為了同時(shí)獲得此寄生超聲波的高衰減度和氣體流的一可接受的壓力損失，本發(fā)明的第三實(shí)施例表示在圖6中。根據(jù)此圖，用以衰減此寄生超聲波的裝置70包含一障礙物72，架在此氣體計(jì)量器的室22中，介于該室的入口18和出口32之間。
此障礙物72，例如，具有一平行六面體的形狀，置于入口18的反側(cè)，且在垂直于軸XX′(圖6a)的方向中沿此室的整個(gè)尺寸延伸。此障礙物的對(duì)立的端點(diǎn)72a和72b固定在室22的對(duì)立的壁上，而來(lái)自于入口18的氣體流因此被該障礙物分成二流體，如圖6所示。
障礙物72用作介于入口和出口之間的屏，用于由來(lái)自于入口的氣體流傳播的寄生超聲波，并因此強(qiáng)迫該波在此室的壁和此障礙物上形成多次反射。
此室的壁和此障礙物由一如上述吸收此寄生超聲波的材料所作成，其在穿過(guò)此室22以后已經(jīng)受到多次的反射，具有大幅度衰減的壓力振幅。
必須注意，此障礙物不必具有該形狀，且可以例如具有一能使此氣體流繞該障礙物的四周的形狀。在此情況中，例如，障礙物74通過(guò)一桿76維持在室22中適當(dāng)?shù)奈恢?，此桿橫過(guò)它且經(jīng)由其二相反端點(diǎn)76a和76b固定在此室22的相反側(cè)的壁上(圖6b)。
其也可能提供一障礙物78，如圖7所示，而在其上障礙物不是位于入口18的兩側(cè)。
此障礙物78元件則置于出口的兩側(cè)，以便預(yù)防此寄生超聲波直接由入口通向出口。
此組成當(dāng)其想要放置一元件用來(lái)在室22入口兩側(cè)提供在此空間中截?cái)啻藲怏w流時(shí)是有利的。
為了幫助來(lái)自于入口18的氣體流分成至少二氣體流，此障礙物82可以給予一輪廓的形狀82a對(duì)立于該入口，并延伸向后者，如圖8所示。
為了增加此流體分離器的效力，此輪廓形狀有利地延伸入此入口18。
平行六面體的障礙物82上的輪廓的形狀82a在圖8的平面內(nèi)部具有一三角形斷面，且當(dāng)此入口18具有一三角形的通道斷面時(shí)具有例如一圓錐體的形狀。
為了降低在此室22位置處的壓力損失，在該處氣體流滲入此出口32，可以給予此障礙物82一輪廓的形狀82b，面向該出口32，并延伸向后者，如圖9所示。
此圖也顯示參考圖8描述此障礙物的輪廓形狀82a。然而，此二輪廓的形狀的同時(shí)出現(xiàn)是不必要的。
此輪廓的形狀82b事實(shí)上起機(jī)翼后緣的功能。此氣體流因此更有效地傳送向出口，因此限制了此壓力損失。
此輪廓的形狀82延伸超過(guò)此出口32的整個(gè)大小，其垂直于圖9的平面。
在圖9的平面中，此輪廓的形狀82b具有二壁，每一個(gè)都大約復(fù)制此室32的墻壁的輪廓，其置于對(duì)立的位置，因此提供一微小的通道斷面增加給此氣體流。
此輪廓的形狀82b的二壁加在一起以形成一邊緣延伸入此出口32。
必須指出，有可能組合第一和第二實(shí)施例的特性，以獲得此衰減裝置，包括由一吸收超聲波材料做成的壁彎向此室的內(nèi)部，和一障礙物。
其可能具有衰減裝置，其中此障礙物獨(dú)自由一吸收超聲波的材料實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)表示在圖10中的本發(fā)明的第四實(shí)施例，此用以衰減寄生超聲波的裝置包括一障礙物92，架在介于入口18和出口32之間的氣體計(jì)量器的室22中，用作介于入口和出口之間的超聲波的屏。
此障礙物92由一反射超聲波的材料所作成，像一硬紙板或塑料薄片，并以具有一1mm厚度的平行六面體形狀的薄板的形式出現(xiàn)。此平板沿一垂直于圖10的平面的方向延伸，且經(jīng)由二相反的端點(diǎn)固定于此室22的相對(duì)立的壁。此室22的壁由一吸收超聲波的材料作成，如先前的描述。因此，引自此入口18產(chǎn)生40Hz頻率的寄生超聲波反射在此障礙物92上，然后反射在此室的壁上，在該處在到達(dá)出口32之前損耗了大量的能量。
此反射的障礙物不需要位于此入口18的對(duì)面。然而，當(dāng)此障礙物位于此入口的對(duì)面，此寄生超聲波反射在其上，且直接傳送在此室的壁上，然后再次反射在此障礙物上，且觀察到在此障礙物和壁上超聲波的連續(xù)的多次反射，因此使其可能非常大地衰減這些波的振幅，且因此降低了聲音電平。
此障礙物元件可以放置于出口32的對(duì)面。因此，在遇到反射的障礙物之前，此寄生超聲波首先會(huì)被此室22的壁反射和衰減，該障礙物會(huì)再次將其射向此壁，在該處其再次被反射，其會(huì)更加強(qiáng)其衰減。
為了增加此超聲波的衰減的效率，表示在圖11中的衰減裝置94包括一像參考圖6的標(biāo)號(hào)72所述的障礙物96和像參考圖10所述的反射障礙物92的結(jié)合，此室22的壁由一吸收超聲波的材料作成。因此，獲得具有一反射部分92和一吸收部分96的合成障礙物。
此反射的障礙物92完全地壓制此由入口18向出口32的超聲波的直接路徑，而吸收障礙物96幫助衰減此超聲波的振幅。由于障礙物96由一吸收超聲波材料作成，此室的壁也具吸收性是不必要的。
然而，當(dāng)此室的壁也是由一吸收超聲波的材料所作成時(shí)，此衰減裝置的效率較高。
此申請(qǐng)人因此已觀察到大約50分貝的噪聲的降低。
也可以使障礙物面向入口18和出口32，如參考圖8和9所描述的，而因此獲得圖11a中所示的衰減裝置95。此障礙物的厚度為10mm。
采用這些裝置，對(duì)于一具有氣體流速為6m3/h大約20Pa的壓力損失的衰減例如是50分貝。
雖然用以衰減寄生超聲波的不同裝置已結(jié)合一如圖1所示的氣體計(jì)量器進(jìn)行了描述，這些系統(tǒng)可應(yīng)用于任何形式的超聲波計(jì)量器和任何組成，像在圖12和13中所示的一種。
當(dāng)為表示在圖12和13中的氣體計(jì)量器100時(shí)，此氣體流經(jīng)由入口118滲入和流入此室122中，其位于該入口側(cè)的壁包含二開(kāi)口123、125，形成氣體流的出口。
此氣體流打在該壁上且破成二部分，每一部分沖入此室122的出口開(kāi)口之一。
根據(jù)本發(fā)明和前面的描述，用以衰減此寄生超聲波的裝置置于此室122中，并包含用一吸收超聲波的材料作成的壁。
此衰減裝置也可以包括一吸收及/或反射超聲波的障礙物。
也可能是此衰減裝置包含一吸收此超聲波的障礙物，但其中此室的壁不是用一吸收超聲波的材料作成，或其中此障礙物是可吸收也可反射的，但此壁是不具吸收性的。
因此如圖14和15所示，且類(lèi)似于參考圖6和6a所描述的，用以衰減此寄生超聲波的裝置包括一具有吸收性的障礙物172，置于此室122介于入口118和出口123、125之間，且用作該寄生超聲波的屏。
此室122的壁由一吸收超聲波的材料作成。
其也可能提供一如圖6b中所示的障礙物。
本發(fā)明也可應(yīng)用于一包含對(duì)齊的入口和出口的超聲波流體計(jì)量器。
例如，由此計(jì)量器所組成的用以衰減此寄生超聲波的裝置可以獲得表示在圖16中的形式。根據(jù)此圖，此以一室182形式實(shí)現(xiàn)的衰減裝置180包括流體流對(duì)齊的入口184和出口186、和用于此寄生超聲波介于入口和出口之間形成一屏的障礙物188。
此障礙物的例如二對(duì)立端點(diǎn)固定在此室的對(duì)立的壁上，類(lèi)似于圖14和15的障礙物172。因此，此流體分成二分流。
其也可能具有一像圖6b所示的一個(gè)障礙物，而此流體繞其流動(dòng)。
表示在圖16中的障礙物具有二輪廓的形狀188a和188b，分別置于入口184和出口186的另一側(cè)，且延伸向后者，并給予該障礙物一旋轉(zhuǎn)頂端的一般形狀。
根據(jù)此圖，此室的障礙物和壁由一吸收寄生超聲波的材料做成。類(lèi)似于早先所描述的，此壁不能吸收超聲波。
也可以提供具有吸收性的壁和一吸收，及/或反射超聲波的障礙物，或甚至不具有吸收性的壁和一吸收及反射此超聲波的障礙物。
在參考圖1至16的描述中，注意當(dāng)此衰減裝置包括由一吸收超聲波的材料作成的障礙物和壁時(shí)，此用于壁的材料不必和障礙物所用的一樣。
必須提到此衰減裝置180也可用于一超聲波流體計(jì)量器，其中該計(jì)量器的入口和出口不對(duì)齊(圖1和圖2)。
本發(fā)明也可應(yīng)用于一超聲波流體計(jì)量器，其中二個(gè)以上的超聲波頻率用于超聲波換能器之間的測(cè)量。在此情況中，選擇此衰減裝置是為了衰減用于此流體計(jì)量器的頻率的超聲波。
本發(fā)明特別可用于像描述于英國(guó)專(zhuān)利GB2275108中的流體計(jì)量器，其中二不同頻率的超聲波用來(lái)在換能器之間傳播超聲波。
在此情況中，作成此壁及/或障礙物的材料需要選擇，以便吸收由一在計(jì)量器外部的來(lái)源在此二頻率傳遞的寄生超聲波。
特定的超聲波測(cè)量方法在超聲波頻率范圍的內(nèi)部使用一可變的頻率，而在此，本發(fā)明也可以用于流體計(jì)量器，其中這些方法被完成。
此外，應(yīng)該注意一超聲波流體計(jì)量器可以由置于超聲波測(cè)量路徑上游用以衰減此寄生超聲波的裝置所組成，例如，在圖1的計(jì)量器的室29或在圖12的計(jì)量器的室129，以便預(yù)防位于該計(jì)量器下游的任何外部源干擾后者在使用于換能器的一個(gè)或多個(gè)工作頻率的功能。
圖17表示二曲線A和B，其解釋圖1的超聲波氣體計(jì)量器的下游測(cè)量的噪聲頻譜，不用衰減此寄生超聲波的裝置(曲線A)和用表示在圖2a和2b中衰減此寄生超聲波的裝置(曲線B)。
采用選擇的衰減裝置，此計(jì)量器的下游測(cè)量的噪聲電平，每十倍有10分貝的降低。
采用表示于圖11a的衰減系統(tǒng)，此降低可達(dá)到50分貝。
本發(fā)明的用以衰減寄生超聲波的裝置的效率是非常清楚的。而圖18a和18b完美地說(shuō)明此效率。
圖18a表示由超聲波換能器之一接收的超聲波信號(hào)的本質(zhì)，伴隨一另一換能器的信號(hào)的發(fā)射在一位于圖1的計(jì)量器的上游的外部噪聲源的出現(xiàn)，沒(méi)有任何用以衰減此寄生超聲波的裝置。非常明顯地，此信號(hào)不能被利用。
另一方面，當(dāng)表示于圖11的用以衰減寄生超聲波的裝置由圖1的計(jì)量器所組成，在相同外部噪聲源出現(xiàn)下由相同換能器所接收的超聲波信號(hào)表示在圖18b中。
本發(fā)明的衰減裝置的另一實(shí)施例表示在圖19和20中。
如圖19中所示的氣體計(jì)量器219包括一進(jìn)氣開(kāi)口218以及一出氣開(kāi)口220。
導(dǎo)入自開(kāi)口218的氣體流滲入一室222，在該處其繞一測(cè)量方塊224分布，且經(jīng)由安裝于此方塊的較低部分的窗226沖入該方塊。
此測(cè)量方塊包括由一隔板232所分隔的二測(cè)量室228和230、和一測(cè)量管234，該測(cè)量管為一管或?qū)Ч艿男问剑鐨W洲專(zhuān)利n°0538930中所描述的，其內(nèi)表面具有橢圓體的形狀，且其具有沿其主軸內(nèi)部尖頂拱形狀的障礙物，以便形成一繞該障礙物的環(huán)形通道。
此軸管234橫過(guò)隔板232且部分穿透室228和230一特定長(zhǎng)度。
二超聲波換能器236、238分別置于此測(cè)量管234的二端點(diǎn)234a、234b的反側(cè)。
在歐洲專(zhuān)利n°538930中所描述的組成中，此超聲波換能器分別置于此橢圓的中心點(diǎn)，使所有發(fā)射自管內(nèi)的換能器之一的超聲波都被橢圓內(nèi)部的表面反射，而由另一換能器所接收，此障礙物置于此二換能器之間，以便避免其之間的直接路徑。
用以衰減此寄生超聲波的裝置用一吸收該超聲波的材料240的形式所作成，且安裝于測(cè)量室228中繞此管234，以便提供后者的四周一間隔241(圖20)，其中氣體在穿過(guò)此窗226后流動(dòng)。
在此間隔241中沿管234的氣體流動(dòng)到端點(diǎn)234a為止，在該處其產(chǎn)生一半回轉(zhuǎn)，以便沖入該管，然后再次出來(lái)經(jīng)由端點(diǎn)234b進(jìn)入測(cè)量室230，且排出通過(guò)開(kāi)口220。
如圖20所示，此吸收材料240與此室228的內(nèi)壁接觸在此測(cè)量管穿透長(zhǎng)度的一部分。繞此管的自由間隔在此隔板232的直接的鄰近部分留下自由度給此氣體流。
此具有吸收性的材料也置于此端點(diǎn)234a的四周、此測(cè)量管的上游，以便確保此流體滲入此管不會(huì)帶走任何產(chǎn)生自計(jì)量器外部的極少的寄生超聲波。
此具有吸收性的材料也可和室228的內(nèi)壁的形狀結(jié)合為一體，或呈現(xiàn)其他形狀。
放置具有吸收性材料的長(zhǎng)度要非常大，以便確保此寄生超聲波容易受多次反射，此會(huì)非常有利于這些超聲波的衰減。為了具有一夠大的長(zhǎng)度，其可能置于測(cè)量管234相對(duì)于隔板232成非對(duì)稱(chēng)，使該管穿透入室228的長(zhǎng)度大于穿入室230的長(zhǎng)度，如圖19所示。
此使用的吸收材料可以與先前描述的其他實(shí)施例的一樣。
作為一種變形，圖21表示此具有吸收性的材料242可以與此測(cè)量管234的外表面相切地接觸，以便此后者的兩面形成兩個(gè)縱向通道形式的間隔243、244。此衰減效率相對(duì)在圖20的組態(tài)是增加的，因?yàn)榇瞬牧系暮穸仍趫D21的組成中是較大的，且當(dāng)此流體被分成二部分時(shí)，其更與具有吸收性的材料接觸。
對(duì)于圖21的組成，采用一厚度為5mm、長(zhǎng)度為80mm、和橫斷面尺寸(圖21的平面)為56×42mm的具有吸收性的材料，可以將出現(xiàn)在流體中的噪聲每十倍衰減30分貝。
圖22說(shuō)明另一實(shí)施例的變形，其中此具有吸收性的材料246與此測(cè)量管234接觸比圖21的組態(tài)大的表面，以便形成二縱向通道247、248。此吸收材料的放置很有利，可從下述事實(shí)得知?dú)怏w流與吸收材料的接觸比在圖21中的組態(tài)更好。
此外，測(cè)量管234因此維持在二吸收材料部分之間，此使其可能預(yù)防該測(cè)量管的振動(dòng)。
此外，吸收材料的放置使在測(cè)量方塊224中的測(cè)量方塊234的設(shè)置容易，因?yàn)樵摴艿奈恢妙A(yù)先成形在此吸收材料246上。
在表示于圖23的變形中，吸收材料250完全地包圍此測(cè)量管234，以便形成二縱向通道251和252，其不與該管接觸，而其因此被此吸收材料繞在所有的零件上。
因此，衰減甚至比圖22的組態(tài)更有效。
表示于圖20至23的吸收材料的組態(tài)也可以置于此測(cè)量路徑的下游的測(cè)量室230中，如果噪聲源位于計(jì)量器的下游。
在此情況中，實(shí)際上此測(cè)量管穿入此室230的長(zhǎng)度比穿入228中的大。
如果必須放置此吸收材料在此測(cè)量路徑的上游和下游，其最好是此管子放置相對(duì)于隔板232不會(huì)太對(duì)稱(chēng)。
表示于圖22和23中的通道247、248和251、252的形狀可以變化，且可有包圍的部分，以便改善此氣體流的通道。
權(quán)利要求
1.一種超聲波流體計(jì)量器(10；110；210)，包括-流體入口和排出開(kāi)口(18，20；118，120；218，220)；-至少二超聲波換能器(12，14；236，238)，共同地定義一超聲波測(cè)量路徑和在流體中根據(jù)至少一超聲波頻率沿所述超聲波波測(cè)量路徑發(fā)射和接收超聲波；-用以衰減產(chǎn)生自所述流體計(jì)量器外部并根據(jù)一個(gè)或多個(gè)超聲波頻率由流體傳輸?shù)募纳暡ǖ难b置(30，36，46，52，60，70，80，90，95，180；240，242，246，250)，所述裝置置于介于外部來(lái)源和超聲波測(cè)量路徑之間，并至少部分由具有吸收使用于計(jì)量器中的頻率的超聲波的材料所做成；其中所述計(jì)量器包括介于開(kāi)口(18，20；118，120；218，220)和超聲波測(cè)量路徑之間的一室(22；122；228；230)，其中放置用以衰減寄生超聲波的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量器，其中用以衰減寄生超聲波的裝置安置于室(22；122；228；230)中，以便提供所述寄生超聲波在吸收超聲波的材料上的多次反射。
3，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)量器，其中用以衰減寄生超聲波的裝置包括一流體流的入口(18；118)和至少一出口(32；123；125)，且向寄生超聲波提供介于所述裝置的入口和出口之間的屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的計(jì)量器，其中衰減裝置具有由一吸收超聲波的材料所做成的壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的計(jì)量器，其中衰減裝置的壁(38；48；50；54；56；62)向所述裝置的內(nèi)部變形，以便向寄生超聲波提供介于所述裝置的入口和出口的屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的計(jì)量器，其中用以衰減寄生超聲波的裝置包括至少一置于入口和出口的障礙物(72，74，78，82，96，172，188)，以便向寄生超聲波提供一屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計(jì)量器，其中障礙物用一吸收超聲波的材料做成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的計(jì)量器，其中障礙物(72，74，82，96，172，188)置于入口的另一側(cè)(18，118)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的計(jì)量器，其中障礙物將來(lái)自于入口的流體分成至少二流體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)量器，其中障礙物(82，188)具有在入口(18，182)另一側(cè)延伸向所述入口的輪廓形狀(82a，188a)，以便有利于流體的分開(kāi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10之一所述的計(jì)量器，其中障礙物(82，188)具有在出口(32，184)的另一側(cè)延伸向所述出口的輪廓形狀(82b，188b)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的計(jì)量器，其中障礙物的形狀能使流體繞所述障礙物四周。
13.根據(jù)權(quán)利要求6至12之一所述的計(jì)量器，其中障礙物包括至少一個(gè)反射超聲波的部分(92)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量器，其中用以衰減寄生超聲波的裝置置于超聲波測(cè)量路徑的上游。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量器，其中用以衰減寄生超聲波的裝置置于超聲波測(cè)量路徑的下游。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)量器，包括一軸向測(cè)量管(234)，其中流體由上游流至下游，且具有其末端穿入測(cè)量室(238；230)超過(guò)一定長(zhǎng)度的一部分，吸收寄生超聲波的材料(240；242；246；250)安裝在所述測(cè)量室中超過(guò)至少測(cè)量管(234)穿入長(zhǎng)度的一部分，所述測(cè)量管包括所述末端，以便向所述測(cè)量管外部提供至少一間隔(241；243，244；247，248；251，252)，其中流體平行于所述管的軸在一與所述管中流體流動(dòng)相反的方向流動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計(jì)量器，其中一周邊空間(241)繞測(cè)量管(234)而設(shè)置，吸收寄生超聲波的材料(242)與測(cè)量室(226；230)的壁接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計(jì)量器，其中吸收超聲波的材料(242；246；250)首先與測(cè)量室(228；230)的壁接觸，而其次與測(cè)量管(234)接觸，以便提供位于所述測(cè)量管二側(cè)的通道形式的二間隔(243，244；247，248；251，252)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)量器，其中吸收超聲波的材料(250)完全地包圍測(cè)量管，使通道(251，252)不會(huì)和所述測(cè)量管(234)接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波流體計(jì)量器(10;110),包括至少二超聲波換能器(12,14),共同地定義一超聲波測(cè)量路徑,并以至少一超聲波頻率沿該超聲波測(cè)量路徑在流體中發(fā)射和接收超聲波,其中產(chǎn)生在所述流體計(jì)量器外部、以一個(gè)或多個(gè)頻率由流體所傳輸?shù)募纳暡ǖ乃p裝置(30,36,46,52,60,70,80,90,95,180)與流體計(jì)量器結(jié)合。
文檔編號(hào)G01F1/66GK1194689SQ9619663
公開(kāi)日1998年9月30日 申請(qǐng)日期1996年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月1日
發(fā)明者帕特里斯·萊格紐爾, 菲利普·霍克奎特, 貝努瓦·弗羅利赫 申請(qǐng)人:施藍(lán)姆伯格工業(yè)公司