BRPI1102572A2

BRPI1102572A2 - medição de ultrassom da velocidade de corrente de um fluido em um duto

Info

Publication number: BRPI1102572A2
Application number: BRPI1102572-7A
Authority: BR
Inventors: Toralf Dietz; john Lansing
Original assignee: Sick Engineering Gmbh
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-27
Also published as: AU2011201426B2; EP2386835A1; AU2011201426A1; CN102288780A; EP2386835B1; AU2011201426C1; US8234934B2; US20110277558A1; CN102288780B

Abstract

MEDIçãO DE ULTRASSOM DA VELOCIDADE DE CORRENTE DE UM FLUIDO EM UM DUTO. é indicado um dispositivo de medição de ultrassom (10) para a medição da velocidade de corrente de um fluido em um duto (12) com uma infinidade de transformadores de ultrassom (14), que armam entre si, respectivamente, aos pares várias trilhas de medição principal e, pelo menos, uma trilha de medição de diagnóstico, e com uma unidade de avaliação (24), que é executada para definir em cada trilha de medição (16, 18), respectivamente, um valor de medição individual para a velocidade de corrente de tempos de operação de ultrassom transmitido e recebido com e contra a corrente, compensar valores de medição individual das trilhas de medição principal de um valor de medição principal para a velocidade de corrente, definir a partir do, pelo menos um, valor de medição individual da trilha de medição de diagnóstico, um valor de medição de diagnóstico e comparar o valor de medição principal e o valor de medição de diagnóstico entre si. Neste caso, pelo menos, alguns dos transformadores de ultrassom (14a) apresentam davas de transmissão e de recepção alargadas, de tal modo que, vários transformadores de ultrassom (14, 14a) estão dispostos em sua dava de transmissão e de recepção, para que adicionalmente às trilhas de medi- ção (16) primárias, armadas entre cada dois transformadores de ultrassom alinhados um ao outro seja aberta, pelo menos, uma trilha de medição (18) secundária, adicional como trilha de medição principal ou como trilha de medição de diagnóstico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEDIÇÃO DE ULTRASSOM DA VELOCIDADE DE CORRENTE DE UM FLUIDO EM UM DUTO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo de ultrassom e a um processo para a medição da velocidade de corrente de um fluido em um duto de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e da reivindicação 13.

As velocidades de corrente em dutos e canais podem ser de- terminadas por meio da técnica de medição por ultrassom de acordo com o processo de tempo de operação diferencial. Um campo de aplicação impor- tante e exigente é o de contadores de gás para canalizações de gás natural, onde, devido às imensas quantidades de gás transportadas e ao valor do material bruto, já os menores desvios na exatidão de medição correspon- dem valores consideravelmente percebidos economicamente.

Um princípio de medição conhecido está representado na figura .8. Como componente essencial de um dispositivo de medição 110 tradicio- nal, dois transformadores de ultrassom 118, 120 estão dispostos em um ân- gulo na parede de um duto 112, no qual corre um fluido 114 na direção da seta 116. São transmitidos e recebidos pulsos de ultrassom para a trilha de medição entre os transformadores de ultrassom 118, 120 transversal à cor- rente do fluido, sendo que, os transformadores de ultrassom 118, 120 fun- cionam alternadamente como transmissores e receptores. Os sinais de ul- trassom transportados através do fluido são acelerados na direção da cor- rente, e são freados na direção contrária à corrente. A diferença do tempo de operação resultante é compensada com grandezas geométricas para uma velocidade de corrente média do fluido. Com a superfície da seção transversal disso resulta a vazão de operação, a qual, por exemplo, com fluido calculado de acordo o volume, é a grandeza de medição mais interes- sante. As relações geométricas são descritas através das seguintes variá- veis:

v: velocidade de corrente do fluido no condutor

L: comprimento da trilha de medição entre os dois transformadores de ul- trassom α: ângulo sob o qual os transformadores de ultrassom transmitem e rece- bem

Q: vazão

D: diâmetro do condutor

tv: tempo de operação do ultrassom com a corrente tr: tempo de operação do ultrassom contra a corrente

Disto, para as grandezas ν e Q procuradas resultam as seguin- tes relações:

v=L/(2cos a) (1/tv - IZlr) e Q=v 1/4 D2 π.

Dessa forma, de acordo com isto é determinada a velocidade de corrente média local na posição da trilha de medição. Contudo, isto só resul- ta um valor de medição exato no caso de correntes uniformes. Por isto, para aplicações mais exigentes, são distribuídas geometricamente várias trilhas de medição sobre a seção transversal do duto. Através da adição pondera- da dos valores de medição das trilhas de medição individuais é determina- do, então, um valor mais exato para a velocidade de corrente média para toda a superfície da seção transversal. Uma série de configurações ou Ia- youts da trilha de medição é apresentada na norma IS017089-1.

Também com várias trilhas de medição, a passagem para uma velocidade de superfície média dos pontos de apoio individuais, que são formados pelas trilhas de medição, está ligada com um erro de aproxima- ção. Este erro nem sempre é mínimo, mas, por exemplo, somente então, quando o perfil de corrente medido corresponde ao perfil de corrente esco- lhido para um polinômio de aproximação. Contudo, devido a motivos geomé- tricos, uma elevação do número de trilhas de medição só é possível de mo- do condicionado e, além disso, está ligada com uma considerável elevação dos custos de fabricação.

Da patente EP 2 072 972 A1 é conhecido um dispositivo para a medição do movimento de um fluido em um tubo, que apresenta ao todo 32 transformadores de ultrassom alinhados um ao outro aos pares, sendo que, são armadas trilhas de medição adicionais também para os transformadores de ultrassom que estão adjacentes aos transformadores de ultrassom coor- denados. Esta enorme quantidade de transformadores de ultrassom e trilhas de medição conduz a um sistema muito caro, e a uma avaliação complica- da. Neste caso, também estão previstos transformadores de ultrassom no fundo que, contudo, na prática se sujam regularmente. Por isto, para o em- prego industrial robusto, conscientemente custoso o sistema não é apropri- ado, ainda mais que ele não possui nenhuma função de diagnóstico.

A fim de garantir uma medição correta, são examinados os valo- res de medição para que, entre outras coisas, sejam reconhecidas altera- ções de perfil de corrente. Possíveis causas para isto estão em uma rugosi- dade da parede alterada devido à sujeira e corrosão, em condicionamento ou retificação de corrente parcialmente bloqueadas, ou em válvulas ou cor- rediças não completamente abertas.

Uma possibilidade de diagnóstico da correção da medição con- siste em comparar o valor de medição com um segundo valor de medição obtido independente. Para isto pode ser empregado um outro sistema de medição por ultrassom. A fim de evitar neste contador de comparação uma reação do mesmo tipo para uma influência de interferência, o Iayout da trilha do contador de comparação se distingue do aparelho de medição de ultras- som propriamente dito. Uma conversão conhecida deste princípio é a com- binação de um sistema de várias trilhas com um sistema de uma trilha, co- mo apresentado no trabalho de Michael Brown1 "Custody Transfer Imple- mentation of Multi-path Ultrasonic Meters/ Implementação de Transferência Protegida de Medidores de Ultrassom de Trilhas Múltiplas", A.G.A. Opera- ting Section Operations Conference in Seattle, Washington, 18-21 de maio de 1998. Contudo, o contador de comparação eleva consideravelmente o dispêndio de fabricação e de montagem.

A patente DE 10 2007 004 936 A1 divulga um aparelho de me- dição de fluxo por ultrassom com várias trilhas de medição em forma de V realizadas, respectivamente, através de um refletor, bem como, um ou vá- rios transformadores de ultrassom adicionais, que armam uma outra trilha de medição em forma de V na direção vertical, a fim de reconhecer acúmu- los de sujeira no fundo do tubo de medição. Para isto são necessários os transformadores de ultrassom adicionais junto com o sistema eletrônico cor- respondente.

Portanto, é a tarefa da invenção aperfeiçoar a exatidão de medi- ção e a confiabilidade de um dispositivo de medição por ultrassom.

Esta tarefa é solucionada por meio de um dispositivo de medi- ção por ultrassom de acordo com a reivindicação 1, e de um processo para a medição da velocidade de corrente de um fluido em um duto por meio de ultrassom, de acordo com a reivindicação 13. Neste caso, a invenção parte da idéia básica de implementar uma função de diagnóstico como compara- ção de um segundo valor de medição de diagnóstico independente com o valor de medição principal propriamente dito. Para isto, pelo menos, uma das trilhas de medição existentes não é empregada para a determinação da medição principal, mas do valor de medição de diagnóstico. Para que, para a trilha de medição de diagnóstico não precisem ser colocados especifica- mente outros transformadores de ultrassom, os cones de som de, pelo me- nos, alguns dos transformadores de ultrassom existentes são propagados, de tal modo que, surge uma trilha de medição adicional.

Por conseguinte, sob o ponto de vista geométrico, existem tri- lhas de medição primárias que estão armadas, respectivamente, entre um par de transformadores de ultrassom alinhados um ao outro, cujos eixos de irradiação são, portanto, alinhados um sobre o outro. Este alinhamento pode ocorrer tanto diretamente, como também, indiretamente através de um refle- tor. Além disso, em virtude do cone de som alargado, surgem trilhas de me- dição secundárias para os transformadores de ultrassom, que estão dispos- tas adjacentes ao transformador de ultrassom coordenado em virtude do alinhamento. Em geral, neste caso, as trilhas de medição secundárias são empregadas para os vizinhos mais próximos do transformador de ultrassom coordenado porque, neste caso, o ângulo é o mais favorável, porém isto não é obrigatório. Por conseguinte, um transformador de ultrassom deste tipo, com cone de som alargado está envolvido em várias trilhas de medição. Às trilhas de medição primárias e secundárias podem então, quanto ao aspecto funcional, ser alocadas, pelo menos, de forma antes de tudo opcional, ou a função como trilha de medição principal, para a determinação do valor de medição principal, ou como trilha de medição de diagnóstico.

A invenção tem a vantagem que, através da função de diagnós- tico, a confiabilidade do valor de medição principal pode ser continuamente examinada. Através da comparação contínua de diferentes resultados de medição, que se baseiam, respectivamente, em um outro Iayout de trilha, a qualidade do valor de medição e o respeito de confiança do valor de medi- ção com a manutenção do dispêndio no sistema sensor do ultrassom são aumentados. Prejuízos da exatidão de medição são rapidamente reconheci- dos e conduzem, por exemplo, a uma exigência de manutenção. Para esta função de diagnóstico não precisa ser empregado nenhum transformador de ultrassom adicional, porém as trilhas de medição secundárias adicionais são empregadas ou como trilhas de medição de diagnóstico ou substituem as trilhas de medição primárias, para a determinação do valor de medição prin- cipal se, ao invés disso tiver que ser empregada uma trilha de medição pri- mária como trilha de medição de diagnóstico. O dispêndio adicional devido à medição de comparação integrada no contador principal é, por isto, mínimo.

Pelo menos, uma trilha de medição de diagnóstico é, de prefe- rência, uma trilha de medição secundária. Na medição propriamente dita do valor de medição principal não se altera então nada, além disso, todas as trilhas de medição primárias estão à disposição como trilhas de medição principal. Com isto, as adaptações necessárias durante a integração da fun- ção de diagnóstico são particularmente pequenas.

A, pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico está dis- posta, de preferência, diametralmente. Com isto, a sensibilidade a possíveis alterações de perfil de corrente é máxima, de tal modo que, a função de controle é apoiada de modo otimizado.

De forma vantajosa, as trilhas de medição principal estão de a- cordo com as trilhas de medição primárias. O Iayout da trilha e, com isso, a avaliação no caso da definição do valor de medição principal diferencia-se, então, não daquele de um dispositivo de medição de ultrassom sem função de diagnóstico. De modo ainda mais preferido, também a, pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico está de acordo com a, pelo menos uma, trilha de medição secundária. Neste caso, então, a divisão geométrica em trilhas de medição primárias e secundárias, e a divisão funcional em trilhas de medição principal e em trilhas de medição de diagnóstico é idêntica.

De preferência, as trilhas de medição primárias são alinhadas paralelas uma à outra. Com isso, o perfil de corrente pode se aproximar de modo particularmente bom sem redundâncias e, por conseguinte, com transformadores de ultrassom menores possíveis.

De preferência, estão previstas duas ou quatro trilhas de medi- ção primárias. Para isso são suficientes quatro ou oito transformadores de ultrassom. De modo correspondente estão previstas, de preferência, uma ou duas trilhas de medição secundárias, a fim de evitar ângulos desfavoráveis para essas trilhas de medição secundárias. Expresso sob o ponto de vista funcional estão previstas, de preferência, duas ou quatro trilhas de medição principal e/ ou uma ou duas trilhas de medição de diagnóstico, sendo que, a coordenação às trilhas de medição primárias e secundárias, em princípio, pode ser escolhida. Em uma forma de execução especial, justamente as duas ou quatro trilhas de medição primárias são as trilhas de medição prin- cipal, e a uma ou as duas trilhas de medição secundárias são a trilha de medição de diagnóstico ou as trilhas de medição de diagnóstico.

Aqueles transformadores de ultrassom, cujas correspondentes trilhas de medição primárias apresentam o intervalo mínimo em relação ao eixo do duto, apresentam, de preferência, clavas de transmissão e de re- cepção alargadas. Com isso, são aqueles transformadores de ultrassom os que abrem a, pelo menos uma, trilha de medição secundária. No caso dessa disposição, as trilhas de medição secundárias ficam o mais próximo possível ao eixo do tubo, portanto, no centro na corrente, e com isso, são bons pon- tos de apoio representativos do perfil de corrente. Isto vale, em particular, então, quando os transformadores de ultrassom, que armam as trilhas de medição primárias com intervalo mínimo em relação ao eixo do duto, ficam simétricos em relação a esse eixo. Então as trilhas de medição secundárias, pois, são automaticamente diametrais.

De modo particularmente preferido, os transformadores de ul- trassom são colocados em uma disposição simétrica. Isto rende uma mon- tagem simples e, sem conhecimento prévio sobre irregularidades da corren- te, a melhor posição de saída para sua aproximação.

A unidade de avaliação é executada, de preferência, para alterar a coordenação das trilhas de medição principal e da, pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico para trilhas de medição primárias e trilhas de medição secundárias durante a operação. Isto pode ocorrer somente aleato- riamente, por exemplo, uma vez por hora ou por exigência, mas também em intervalos de tempo curtos até uma troca com cada ciclo de medição. A alte- ração, além disso, pode ocorrer durante a operação ou em uma configura- ção. Através da troca da coordenação a escolha do local de apoio durante a aproximação é quase misturada, de tal modo que, eventuais artefatos da escolha, cuja trilha é uma trilha de medição principal, e que é uma trilha de medição de diagnóstico são eliminados. Além disso, por exemplo, é conce- bível, em amplas partes da operação aproximar todas as trilhas de medição disponíveis para a determinação do valor de medição principal, e só formar de vez em quando um valor de medição de diagnóstico para sua plausibili- dade.

De preferência, a unidade de avaliação é executada para, du- rante a transmissão de um sinal por um transformador de ultrassom, o qual está envolvido em uma trilha de medição secundária, receber, ao mesmo tempo, um sinal de recebimento a todos os transformadores de ultrassom coordenados ao transformador de ultrassom, através de uma trilha de medi- ção primária ou trilha de medição secundária, e calcular uma infinidade de tempos de operação de sinal correspondente. Todas as trilhas de medição nas quais um transformador de ultrassom transmissor está envolvido, são avaliadas, assim, em conjunto no tempo efetivo. De modo alternativo tam- bém é concebível uma multiplexação, na qual os transformadores de ultras- som receptores pertencentes ao transformador de ultrassom transmissor são avaliados um após o outro por meio da trilha de medição primária ou secundária. Então, se prolonga o ciclo de avaliação, para o que é suficiente um sistema eletrônico de avaliação mais simples.

A unidade de avaliação é executada, de preferência, para transmitir em um ciclo de medição, a) um sinal de cada transformador de ultrassom sucessivamente, b) calcular um tempo de operação de sinal para todas as trilhas de medição do respectivo transformador de ultrassom, c) depois que todos os tempos de operação de sinal do ciclo de medição foram definidos, coordenar esses tempos um ao outro, respectivamente, aos pares com auxílio das trilhas de medição, e disso d) definir os valores de medição individuais. Nesse decurso todas as trilhas de medição são avaliadas sem interferências recíprocas.

De preferência, o fluido é gás natural, que flui mais uma vez, de preferência, em uma canalização. Então, o dispositivo de medição de ultras- som é empregado, portanto, em instalação de escala industrial, por exem- plo, para fornecimentos de gás natural transnacional.

O processo de acordo com a invenção pode ser aperfeiçoado de forma similar e, neste caso, mostra vantagens similares. As características vantajosas desse tipo são descritas a título de exemplo, mas não terminan- do nas reivindicações subordinadas que se seguem às reivindicações inde- pendentes.

A invenção será esclarecida em mais detalhes, a seguir, tam- bém com respeito a outras características e vantagens a título de exemplo, com auxílio de formas de execução e com referência ao desenho anexo. Nas ilustrações do desenho são mostrados:

na figura 1 um corte inclinado através de um duto, com os trans- formadores de ultrassom de uma primeira forma de execução de um dispo- sitivo de medição de ultrassom de acordo com a invenção e suas trilhas de medição;

na figura 2 um corte longitudinal através do duto e da disposição de transformadores de ultrassom de acordo com a figura 1;

na figura 3 um corte inclinado similar à figura 1, de uma outra forma de execução do dispositivo de medição de ultrassom de acordo com a invenção com somente uma trilha de medição secundária;

na figura 4 um corte inclinado similar à figura 1, de uma outra forma de execução do dispositivo de medição de ultrassom de acordo com a invenção com quatro, ao invés de oito, transformadores de ultrassom;

na figura 5 um corte inclinado similar à figura 4 com somente uma trilha de medição secundária;

na figura 6 um corte inclinado similar à figura 1, de uma outra forma de execução do dispositivo de medição de ultrassom de acordo com a invenção com trilhas de medição secundárias adicionais;

na figura 7 um diagrama de blocos do processamento de sinal e da unidade de avaliação do dispositivo de medição de ultrassom; e

na figura 8 uma representação em corte longitudinal de um dis- positivo de medição de ultrassom de acordo com o estado da técnica, para o esclarecimento do processo de tempo de operação diferencial.

A figura 1 mostra em um corte inclinado um dispositivo de medi- ção de ultrassom 10 de acordo com a invenção, que no exemplo represen- tado compreende oito transformadores de ultrassom 14 colocados na circun- ferência de um duto 12. Normalmente o dispositivo de medição de ultrassom10 apresenta uma seção de duto 12 própria, que é presa por flange em um duto existente, por exemplo, uma canalização de gás natural, em um local de medição desejado. A direção de corrente de um fluido no duto 12 na figu- ra 1 passa para dentro no plano do papel. Uma das metades dos transfor- madores de ultrassom 14, por exemplo, os quatro transformadores de ul- trassom 14 representados à esquerda, está disposta deslocada à montante ou à jusante em relação à outra metade.

A figura 1 é um corte inclinado, que compensa esse desloca- mento para a capacidade de representação bidimensional, de tal modo que os transformadores de ultrassom 14 ficam em uma elipse no plano da re- presentação. A figura 2 mostra o mesmo dispositivo de medição de ultras- som 10 em um corte longitudinal. Neste caso, os transformadores de ultras- som 14 são encurtados, a fim de indicar sua posição inclinada. Os transfor- madores de ultrassom 14 representados na parte esquerda com linhas chei- as estão dispostos na parede do tubo voltada para o observador, os trans- formadores de ultrassom 14 restantes representados com linhas tracejadas estão dispostos na parede do tubo afastadas do observador.

Dois transformadores de ultrassom 14, respectivamente, estão alinhados com seus eixos de som, um em relação ao outro, e armam entre si uma trilha de medição 16 primária, que está representada com linhas cheias. Os quatro transformadores de ultrassom 14a centrais possuem um cone de som mais largo, de tal modo que, não apenas o transformador de ultrassom 14a respectivamente disposto diretamente em frente, mas tam- bém seu vizinho imediato ou até mesmo possivelmente um vizinho ainda mais afastado recebe ultrassom. Deste modo são armadas as trilhas de me- dição 18 secundárias, que estão representadas com linhas tracejadas. A- queles transformadores de ultrassom 14, que não estão envolvidos em tri- lhas de medição 18 secundárias, em contrapartida, têm um cone de som mais estreito possível, a fim de utilizar de modo mais eficiente possível a energia de ultrassom. Mas também é concebível que, esses transformado- res de ultrassom 14 apresentem o mesmo ângulo de abertura mais largo de seu cone de som. As trilhas de medição secundárias, então, nessa forma de execução permanecem inexploradas.

Uma outra unidade de avaliação esclarecida em detalhes mais abaixo no contexto com a figura 7 define para cada trilha de medição 16 primária ou trilha de medição 18 secundária, o tempo de operação durante a medição com e contra a corrente. Neste caso, o princípio de medição é a- quele, que foi descrito na introdução no contexto com a figura 8. Cada trans- formador de ultrassom 14 trabalha alternadamente como transmissor e re- ceptor, de tal modo que, em cada trilha de medição 16, 18 é definido o tem- po de operação de um pulso de ultrassom com e contra a corrente. A partir desses tempos de operação ou da diferença do tempo de operação, a uni- dade de avaliação define para cada trilha de medição, uma estimativa da velocidade de corrente.

Em seguida, a unidade de avaliação forma dois grupos dessas estimativas. O primeiro grupo é compensado para o valor de medição princi- pai propriamente dito. Para isso é calculada uma média, sendo que, porém, a influência das estimativas individuais pode ser ponderada com auxílio da geometria da trilha de medição 16, 18 que serve de base, e de seu signifi- cado para todo o perfil de corrente. O outro grupo é compensado de acordo com o mesmo princípio básico para um segundo valor de medição definido independentemente, que é empregado como valor de medição de diagnósti- co.

O valor de medição principal e o valor de medição de diagnósti- co são comparados em seguida. Se o desvio for maior que a exatidão de medição exigida, isto é, um sinal para uma função de falha, ou para uma sujeira do tubo 12 ou de um transformador de ultrassom 14. A unidade de avaliação emite, então, por exemplo, uma advertência ou uma exigência de manutenção.

A coordenação dos dois grupos de estimativas em princípio é li- vre. Em geral, porém, à definição do valor de medição principal são atribuí- das mais trilhas de medição 16, 18 e, por exemplo, são empregadas somen- te uma ou duas trilhas de medição 16, 18 como trilhas de medição de diag- nóstico. Em uma forma de execução preferida essas trilhas são justamente as trilhas de medição 18 secundárias. Se, como na figura 1, os transforma- dores de ultrassom 14a posicionados mais próximos ao eixo do tubo, armam as trilhas de medição 18 secundárias, então resulta uma trilha de diagnósti- co que passa diametralmente, a qual reage de modo particularmente sensí- vel às alterações do perfil de corrente.

Para o Iayout da trilha está à disposição uma infinidade de dis- posições geométricas dos transformadores de ultrassom 14, dos quais nas figuras de 3 a 6 são mostrados alguns a título de exemplo. A forma de exe- cução de acordo com a figura 3 difere daquela de acordo com a figura 1 pe- lo fato de que, está prevista somente uma trilha de medição 18 secundária. Nas formas de execução de acordo com a figura 4 e com a figura 5 o núme- ro total de transformadores de ultrassom 14 foi reduzido para quatro, sendo que, na figura 4 estão previstas duas trilhas de medição 18 secundárias, e na figura 5 está prevista somente uma trilha de medição 18 secundária. Na forma de execução de acordo com a figura 6, por sua vez, são empregados oito transformadores de ultrassom 18, sendo que, neste caso, todas as tri- lhas de medição 18 secundárias possíveis são realizadas entre vizinhos próximos, a fim de melhorar a cobertura espacial do perfil de corrente. Tudo isso são apenas exemplos para Iayouts de trilhas, que podem ser ligadas entre si também para formar formas mistas, e às quais a invenção não está restrita. Por exemplo, não é obrigatório que, as trilhas de medição 16 primá- rias passem paralelamente uma à outra.

A figura 7 esclarece a avaliação das trilhas de medição 16 pri- márias e das trilhas de medição 18 secundárias. Um transformador de ul- trassom 14a transmite um pulso de ultrassom que, por um lado, é recebido pelo transformador de ultrassom 14, coordenado diretamente a uma trilha de medição 16 primária e, por outro lado, em virtude do cone de som alar- gado também é recebido pelo transformador de ultrassom 14a, para as tri- lhas de medição 18 secundárias, que são adjacentes imediatas do transfor- mador de ultrassom 14 coordenado diretamente. Estão previstos outros transformadores de ultrassom 14 que, porém, não estão envolvidos na parte representada do ciclo de avaliação, porque eles não recebem nenhum ul- trassom do transformador de ultrassom 14a transmissor atualmente.

Cada transformador de ultrassom 14, 14a está ligado com uma unidade de avaliação 24 através de um amplificador 20 e de um transforma- dor digital analógico 22, que está implementado a um microprocessador, como DSP (Digital Signal Processor/ Processador de Sinal Digital), como FPGA (Field Programmable Gate Array/ Arranjo de Porta Programável de Campo), em ASIC (Application-Specific Integrated Circuit/ Circuito Integrado de Aplicação Específica) ou em um módulo de lógica digital similar. Ao invés de um sistema eletrônico de avaliação de múltiplos canais também é conce- bível, por exemplo, um multiplexador de tempo.

A unidade de avaliação 24 recebe, então, o sinal de recebimen- to de todos os transformadores de ultrassom 14 em reação ao pulso de ul- trassom transmitido. Disso, em conhecimento do instante de transmissão, é calculado um tempo de operação do sinal. Em um ciclo de avaliação trans- mitem, uma após a outra respectivamente, uma ou tantas sobreposições de sinal até que através da geometria seja excluído também vários transforma- dores de ultrassom 14 paralelamente um pulso de ultrassom. Depois que cada transformador de ultrassom 14 assumiu uma vez o papel como trans- missor, para todas as trilhas de medição 16, 18 estão à disposição os tem- pos de operação com e contra a corrente, de tal modo que após a correta coordenação a unidade de avaliação 24 pode definir os tempos de operação da diferença. Os valores de medição individual recebidos para cada trilha de medição 16, 18 são, então, compensados na forma descrita acima para o valor de medição principal e esses valores, por sua vez, são comparados entre si.

Claims

1. Dispositivo de medição de ultrassom (10) para a medição da velocidade de corrente de um fluido em um duto (12) com uma infinidade de transformadores de ultrassom (14), que armam entre si, respectivamente, aos pares várias trilhas de medição principal e, pelo menos, uma trilha de medição de diagnóstico, e com uma unidade de avaliação (24), que é exe- cutada para definir em cada trilha de medição (16, 18), respectivamente, um valor de medição individual para a velocidade de corrente de tempos de o- peração de ultrassom transmitido e recebido com e contra a corrente, com- pensar valores de medição individual das trilhas de medição principal a partir de um valor de medição principal para a velocidade de corrente, definir do, pelo menos um, valor de medição individual da trilha de medição de diag- nóstico um valor de medição de diagnóstico e comparar o valor de medição principal e o valor de medição de diagnóstico entre si, caracterizado pelo fato de que, pelo menos, alguns dos transformadores de ultrassom (14a) apresentam clavas de transmissão e de recepção alargadas, de tal modo que, vários transformadores de ultrassom (14, 14a) estão dispostos em sua clava de transmissão e de recepção, para que adicionalmente às trilhas de medição (16) primárias, armadas entre cada dois transformadores de ultras- som alinhados um ao outro seja aberta, pelo menos, uma trilha de medição (18) secundária, adicional como trilha de medição principal ou como trilha de medição de diagnóstico.

2. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com a reivindicação 1, em que, pelo menos, uma trilha de medição de diagnóstico é uma trilha de medição (18) secundária, e/ ou sendo que, a pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico está disposta diametralmente.

3. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que, as trilhas de medição principal estão de acor- do com as trilhas de medição (16) primárias e/ ou a, pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico está de acordo com a, pelo menos uma, trilha de medição (18) secundária.

4. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações, 1 a 3, em que, as trilhas de medição (16) primárias são executadas paralelas uma à outra.

5. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, em que, estão previstas duas ou quatro trilhas de medição (16) primárias e/ ou em que, estão previstas uma ou duas trilhas de medição (18) secundárias.

6. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, em que, aqueles transformadores de ultrassom (14a), cujas correspondentes trilhas de medição (16) primárias apresentam o intervalo mínimo em relação ao eixo de duto (12), apresentam clavas de transmissão e de recepção alargadas.

7. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, em que, os transformadores de ultrassom (14) são colocados em uma disposição simétrica.

8. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, em que, a unidade de avaliação (24) é executada para alterar a coordenação das trilhas de medição principal e da, pelo me- nos uma, trilha de medição de diagnóstico para trilhas de medição (16) pri- márias e trilhas de medição (18) secundárias.

9. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, em que, a unidade de avaliação (24) é executada para, durante a transmissão de um sinal por um transformador de ultrassom (14a), o qual está envolvido em uma trilha de medição secundária, receber, ao mesmo tempo, um sinal de recebimento a todos os transformadores de ultrassom (14, 14a) coordenados ao transformador de ultrassom (14a), atra- vés de uma trilha de medição (16) primária ou trilha de medição (18) secun- dária, e calcular uma infinidade de tempos de operação de sinal correspon- dente.

10. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1a 9 , em que, a unidade de avaliação (24) é execu- tada para transmitir em um ciclo de medição, a) um sinal de cada transfor- mador de ultrassom (14) sucessivamente, b) calcular um tempo de operação de sinal para todas as trilhas de medição do respectivo transformador de ultrassom (14), c) depois que todos os tempos de operação de sinal do ciclo de medição foram definidos, coordenar esses tempos um ao outro, respecti- vamente, aos pares com auxílio das trilhas de medição (16, 18) e disso d) definir os valores de medição individuais.

11. Dispositivo de medição de ultrassom (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, em que, o fluido gás natural e/ ou o duto (12) é uma canalização.

12. Processo para a medição da velocidade de corrente de um fluido em um duto (12) por meio de ultrassom, em que, uma infinidade de transformadores de ultrassom (14) armam entre si, respectivamente, aos pares várias trilhas de medição principal e, pelo menos, uma trilha de medi- ção de diagnóstico e, em que, em cada trilha de medição (16, 18) é, respec- tivamente, determinado um valor de medição individual para a velocidade de corrente de tempos de operação de ultrassom transmitido e recebido com e contra a corrente, valores de medição individual das trilhas de medição prin- cipal para um valor de medição principal são compensados para a velocida- de de corrente, do, pelo menos um, valor de medição individual da trilha de medição de diagnóstico é determinado um valor de medição de diagnóstico e o valor de medição principal é comparado com o valor de medição de di- agnóstico, caracterizado pelo fato de que, através de clavas de transmissão e de recepção alargadas, pelo menos, alguns dos transformadores de ul- trassom (14a) formam trilhas de medição (16, 18) para vários transformado- res de ultrassom (14, 14a), de tal modo que, exceto as trilhas de medição (16) primárias, armadas entre cada dois transformadores de ultrassom (14, 14a) alinhados um ao outro é empregada, pelo menos, uma trilha de medi- ção (18) secundária, adicional como trilha de medição principal ou como trilha de medição de diagnóstico.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, em que, a co- ordenação das trilhas de medição principal e da, pelo menos uma, trilha de medição de diagnóstico para trilhas de medição (16) primárias e trilhas de medição (18) secundárias é alterada.

14. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, em que, durante a transmissão de um sinal por um transformador de ultrassom (14a), o qual está envolvido em uma trilha de medição (18) secundária, é recebido, ao mesmo tempo, um sinal de recebimento a todos os transformadores de ultrassom (14, 14a) coordenados ao transformador de ultrassom (14a), atra- vés de uma trilha de medição (16) primária ou trilha de medição (18) secun- dária, e é calculada uma infinidade de tempos de operação de sinal corres- pondente.

15.

Processo de acordo com uma das reivindicações de 12 a14, em que, em um ciclo de medição, a) um sinal de cada transformador de ultrassom (14, 14a) é transmitido sucessivamente, b) um tempo de operação de sinal é calculado para todas as trilhas de medição do respectivo trans- formador de ultrassom (14, 14a), c) depois que todos os tempos de opera- ção de sinal do ciclo de medição foram definidos, esses tempos são coor- denados um ao outro, respectivamente, aos pares com auxílio das trilhas de medição (16, 18) e disso são definidos os valores de medição individual.