CN108027263A

CN108027263A - 用于测量较小尺寸的气体的超声仪

Info

Publication number: CN108027263A
Application number: CN201680053538.6A
Authority: CN
Inventors: M.托伊菲尔; A.韦伯; R.施密特
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-05-11
Also published as: EP3350547A1; EP3350547A4; JP2018527565A; US20170074698A1; WO2017048703A1

Abstract

一种***（100）包括控制***（138）和现场设备（200）。控制***配置成与现场设备传送数据。现场设备包括配置成使用多个超声换能器（235）测量通过管道的流体流（305）的流剖面（330）的超声仪（220）。每一个超声换能器配置成传输经反射并且由每一个其它超声换能器接收的超声脉冲（335）。现场设备还包括配置成向控制***输出流剖面的网络接口（152）。

Description

用于测量较小尺寸的气体的超声仪

技术领域

本公开大体涉及超声流测量。更具体地，本公开涉及用于气体和用于较小尺寸的超声仪。

背景技术

通常使用在工业控制和自动化***中的涡轮流量计和转子流速计对于以小流尺寸的气体测量而言并不总是理想的。因而存在对于用于较小尺寸的非机械测量工具的日益增加的需求，所述非机械测量工具不呈现明显的价格增加。

发明内容

本公开提供了一种用于使用超声仪测量小尺寸的气体的装置和方法。

在第一实施例中，提供了一种***。该***包括控制***和现场设备。控制***配置成与一个或多个现场设备传送数据。现场设备包括配置成使用多个超声换能器测量通过管道的流体流的流剖面的超声仪。每一个超声换能器配置成传输经反射并且由每一个其它超声换能器接收的超声脉冲。现场设备还包括配置成向控制***输出流剖面的网络接口。

在第二实施例中，提供了一种现场设备。该现场设备包括配置成使用多个超声换能器测量通过管道的流体流的流剖面的超声仪。每一个超声换能器配置成传输经反射并且由每一个其它超声换能器接收的超声脉冲。现场设备还包括配置成向控制***输出流剖面的网络接口。

在第三实施例中，提供了一种方法。该方法包括将第一超声脉冲反射离开与生成第一超声脉冲的第一压电换能器相对的墙壁。该方法还包括测量使第一超声脉冲由第二压电换能器接收到的第一时间量，以及使第一超声脉冲被第四压电换能器接收到的第二时间量。该方法还包括将第二超声脉冲反射离开与生成第二超声脉冲的第三压电换能器相对的墙壁。该方法还包括测量使第二超声脉冲由第四压电换能器接收到的第三时间量，以及使第二超声脉冲被第二压电换能器接收到的第四时间量。该方法还包括将第三超声脉冲反射离开与生成脉冲信号的第二压电换能器相对的墙壁。该方法还包括测量使第三超声脉冲由第一压电换能器接收到的第五时间量，以及使第三超声脉冲被第三压电换能器接收到的第六时间量。该方法还包括将第四超声脉冲反射离开与生成第四超声脉冲的第四压电换能器相对的墙壁。该方法还包括测量使第四超声脉冲由第三压电换能器接收到的第七时间量，以及使第四超声脉冲被第一压电换能器接收到的第八时间量。该方法还包括基于第一时间量和第五时间量计算第一速度，基于第三时间量和第七时间量计算第二速度，并且基于第二时间量、第四时间量、第六时间量和第八时间量计算第三速度。该方法还包括基于第一速度、第二速度和第三速度计算流率。

其它技术特征可以从以下附图、描述和权利要求而对本领域技术人员是容易清楚的。

附图说明

为了本公开及其特征的更加完整的理解，现在参考结合附图理解的以下描述，其中：

图1图示了根据本公开的具有现场设备的示例工业控制和自动化***；

图2图示了根据本公开的现场设备；

图3图示了示出根据本公开的图2的现场设备的进一步细节的截面侧视图；

图4图示了示出根据本公开的图2的现场设备的进一步细节的截面底视图；以及

图5图示了根据本公开的用于测量流体中的较小尺寸的示例方法。

具体实施方式

以下讨论的图1至5以及用于描述本专利文档中的本发明的原理的各种示例仅作为说明，并且不应以任何方式解释成限制本发明的范围。本领域技术人员将理解到，可以以任何合适的方式并且在任何类型的经适当布置的设备或***中实现本发明的原理。

图1图示了根据本公开的示例工业过程控制和自动化***100。如图1中所示，***100包括促进至少一种产品或其它材料的生产或处理的各种组件。例如，***100在此用于促进对一个或多个工厂101a-101n中的组件的控制。每一个工厂101a-101n表示一个或多个处理机构（或其一个或多个部分），诸如用于生产至少一种产品或其它材料的一个或多个制造机构。一般而言，每一个工厂101a-101n可以实现一个或多个过程，并且可以单独地或共同地被称为过程***。过程***一般表示配置成以某种方式处理一种或多种产品或其它材料的任何***或其部分。

在图1中，使用过程控制的普渡模型实现***100。在普渡模型中，“层级0”可以包括一个或多个传感器102a以及一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示可以执行各种各样的功能中的任何一种的过程***中的组件。例如，传感器102a可以测量诸如温度、压强或流速之类的过程***中的各种各样的特性。而且，致动器102b可以更改过程***中的各种各样的特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何合适的过程***中的任何其它或附加的组件。传感器102a中的每一个包括用于测量过程***中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每一个包括用于影响过程***中的一个或多个条件或对所述条件进行操作的任何合适的结构。

至少一个网络104耦合到传感器102a和致动器102b。网络104促进与传感器102a和致动器102b的交互。例如，网络104可以从传感器102a输送测量数据，并且向致动器102b提供控制信号。网络104可以表示任何合适的网络或网络的组合。作为特定示例，网络104可以表示以太网网络、超声脉冲网络（诸如HART或FOUNDATION FIELDBUS网络）、气动控制信号网络或任何其它或附加的（一种或多种）类型的网络。

在普渡模型中，“层级1”可以包括一个或多个控制器106，所述一个或多个控制器106耦合到网络104。除其它事物之外，每一个控制器106可以使用来自一个或多个传感器102a的测量结果以控制一个或多个致动器102b的操作。例如，控制器106可以从一个或多个传感器102a接收测量数据并且使用测量数据生成用于一个或多个致动器102b的控制信号。多个控制器106还可以操作在冗余配置中，诸如当一个控制器106操作为主控制器时，而另一控制器106操作为备用控制器（其与主控制器同步并且可以在关于主控制器的故障的事件中接替主控制器）。每一个控制器106包括用于与一个或多个传感器102a交互并且控制一个或多个致动器102b的任何合适的结构。每一个控制器106可以例如表示多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术（RMPCT）控制器或实现模型预测控制（MPC）或其它高级预测控制（APC）的其它类型的控制器。作为特定示例，每一个控制器106可以表示运行实时操作***的计算设备。

两个网络108耦合到控制器106。网络108促进与控制器106的交互（诸如通过输送去往/来自控制器106的数据）。网络108可以表示任何合适的网络或网络的组合。作为特定示例，网络108可以表示以太网网络对或以太网网络的冗余对，诸如来自霍尼韦尔国际公司的容错以太网（FTE）网络。

至少一个交换机/防火墙110将网络108耦合到两个网络112。交换机/防火墙110可以从一个网络向另一个输送业务。交换机/防火墙110还可以阻止一个网络上的业务到达另一网络。交换机/防火墙110包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如霍尼韦尔控制防火墙（CF9）设备。网络112可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级2”可以包括耦合到网络112的一个或多个机器级控制器114。机器级控制器114执行各种功能以支持控制器106、传感器102a和致动器102b的操作和控制，控制器106、传感器102a和致动器102b可以与工业装备（诸如锅炉或其它机器）的特定部件（piece）相关联。例如，机器级控制器114可以记录由控制器106收集或生成的信息，诸如来自传感器102a的测量数据或用于致动器102b的控制信号。机器级控制器114还可以执行控制控制器106的操作的应用，从而控制致动器102b的操作。此外，机器级控制器114可以提供对控制器106的安全访问。机器级控制器114中的每一个包括用于提供对机器或装备的其它单独部件的访问、机器或装备的其它单独部件的控制或与机器或装备的其它单独部件有关的操作的任何合适的结构。机器级控制器114中的每一个可以例如表示运行MICROSOFTWINDOWS操作***的服务器计算设备。尽管未示出，但是不同的机器级控制器114可以用于控制过程***中的装备的不同部件（其中装备的每一个部件与一个或多个控制器106、传感器102a和致动器102b相关联）。

一个或多个操作者站116耦合到网络112。操作者站116表示提供对机器级控制器114的用户访问的计算或通信设备，机器级控制器114然后可以提供对控制器106（以及可能地，传感器102a和致动器102b）的用户访问。作为特定示例，操作者站116可以允许用户使用由控制器106和/或机器级控制器114所收集的信息来审阅传感器102a和致动器102b的操作历史。操作者站116还可以允许用户调节传感器102a、致动器102b、控制器106或机器级控制器114的操作。此外，操作者站116可以接收和显示由控制器106或机器级控制器114生成的警告、警报或其它消息或显示。操作者站116中的每一个包括用于支持***100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作者站116中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的计算设备。

至少一个路由器/防火墙118将网络112耦合到两个网络120。路由器/防火墙118包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络120可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级3”可以包括耦合到网络120的一个或多个单元级控制器122。每一个单元级控制器122典型地与过程***中的单元相关联，所述过程***中的单元表示一起操作以实现过程的至少一部分的不同机器的集合。单元级控制器122执行各种功能以支持较低层级中的组件的操作和控制。例如，单元级控制器122可以记录由较低层级中的组件收集或生成的信息，执行控制较低层级中的组件的应用，以及提供对较低层级中的组件的安全访问。单元级控制器122中的每一个包括用于提供对一个或多个机器或过程单元中的装备的其它部件的访问、一个或多个机器或过程单元中的装备的其它部件的控制或与一个或多个机器或过程单元中的装备的其它部件有关的操作的任何合适的结构。单元级控制器122中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的服务器计算设备。尽管未示出，但是不同的单元级控制器122可以用于控制过程***中的不同的单元（其中每一个单元与一个或多个机器级控制器114、控制器106、传感器102a和致动器102b相关联）。

可以通过一个或多个操作者站124提供对单元级控制器122的访问。操作者站124中的每一个包括用于支持***100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作者站124中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的计算设备。

至少一个路由器/防火墙126将网络120耦合到两个网络128。路由器/防火墙126包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络128可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级4”可以包括耦合到网络128的一个或多个工厂级控制器130。每一个工厂级控制器130典型地与工厂101a-101n之一相关联，所述工厂101a-101n可以包括实现相同的、相似的或不同的过程的一个或多个过程单元。工厂级控制器130执行各种功能以支持较低层级中的组件的操作和控制。作为特定示例，工厂级控制器130可以执行一个或多个制造执行***（MES）应用、调度应用或其它或附加的工厂或过程控制应用。工厂级控制器130中的每一个包括用于提供对过程工厂中的一个或多个过程单元的访问、过程工厂中的一个或多个过程单元的控制或与过程工厂中的一个或多个过程单元有关的操作的任何合适的结构。工厂级控制器130中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的服务器计算设备。

可以通过一个或多个操作者站132提供对工厂级控制器130的访问。操作者站132中的每一个包括用于支持***100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作者站132中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的计算设备。

至少一个路由器/防火墙134将网络128耦合到一个或多个网络136。路由器/防火墙134包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络136可以表示诸如企业范围的以太网或其它网络或更大网络（诸如因特网）的全部或一部分之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“层级5”可以包括耦合到网络136的一个或多个企业级控制器138。每一个企业级控制器138典型地能够执行用于多个工厂101a-101n的计划操作，并且控制工厂101a-101n的各种方面。企业级控制器138还可以执行各种功能以支持工厂101a-101n中的组件的操作和控制。作为特定示例，企业级控制器138可以执行一个或多个订单处理应用、企业资源计划（ERP）应用、高级计划和调度（APS）应用或任何其它或附加的企业控制应用。企业级控制器138中的每一个包括用于提供对一个或多个工厂的访问、一个或多个工厂的控制或者与一个或多个工厂的控制有关的操作的任何合适的结构。企业级控制器138中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的服务器计算设备。在本文档中，术语“企业”是指具有要管理的一个或多个工厂或者其它处理机构的组织。要指出的是，如果要管理单个工厂101a，则可以将企业级控制器138的功能性合并到工厂级控制器130中。

可以通过一个或多个操作者站140提供对企业级控制器138的访问。操作者站140中的每一个包括用于支持***100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作者站140中的每一个可以例如表示运行MICROSOFT WINDOWS操作***的计算设备。

普渡模型的各种层级可以包括其它组件，诸如一个或多个数据库。与每一层级相关联的（一个或多个）数据库可以存储与该层级或***100的一个或多个其它层级相关联的任何合适的信息。例如，历史记录器（historian）141可以耦合到网络136。历史记录器141可以表示存储关于***100的各种信息的组件。历史记录器141可以例如存储在生产调度和优化期间使用的信息。历史记录器141表示用于存储和促进信息的检索的任何合适的结构。尽管被示出为耦合到网络136的单个集中式组件，但是历史记录器141可以位于***100中的其它地方，或者多个历史记录器可以分布在***100中的不同位置中。

在特定实施例中，图1中的各种控制器和操作者站可以表示计算设备。例如，每一个控制器可以包括一个或多个处理设备142和一个或多个存储器144，一个或多个存储器144用于存储由（一个或多个）处理设备142使用、生成或收集的指令和数据。每一个控制器还可以包括至少一个网络接口146，诸如一个或多个以太网接口或无线收发器。而且，每一个操作者站可以包括一个或多个处理设备148和一个或多个存储器150，一个或多个存储器150用于存储由（一个或多个）处理设备148使用、生成或收集的指令和数据。每一个操作者站还可以包括至少一个网络接口152，诸如一个或多个以太网接口或无线收发器。

尽管图1图示了工业过程控制和自动化***100的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，控制***可以包括任何数目的传感器、致动器、控制器、服务器、操作者站和网络。而且，图1中的***100的构成和布置仅仅为了说明。根据特定需要，组件可以被添加、省略、组合或放置在任何其它合适的配置中。另外，已经将特定功能描述为由***100的特定组件执行。这仅仅为了说明。一般而言，过程控制***是高度可配置的，并且可以根据特定需要而以任何合适的方式进行配置。

图2图示了根据本公开的现场设备200。为了易于解释，将现场设备200描述为使用在图1的***100中。例如，现场设备200可以表示传感器102a、致动器102b、控制器106、另一组件或图1中所描述的组件的组合（或由其表示）。然而，现场设备200可以使用在任何其它合适的***中。

现场设备200包括上游连接205、喷嘴210、矩形通道215、超声仪220、下游连接225和多个超声换能器235。现场设备200表示安装在管道中以用于测量通过管道的流体流的设备或***。关于流体流的方向来描述现场设备200内的相对方向和位置，其中“上游”指示其中流体流进入现场设备200，并且“下游”指示其中流体流离开设备。虽然所图示的实施例图示了单个方向上的流体流，但是现场设备200可以测量两个方向上的流体流。

上游连接205连接到管道以从上游接收流体流。上游连接205可以包括安装在流体流路径中的集成二维流调节器230，诸如排气套管。集成二维流调节器230减少流剖面的扰动，以得到来自超声换能器235的流读数的增加的精度。下游连接225连接到下游管道，从而允许流体流继续到所意图的目的地。

在上游连接205之后，喷嘴210将流体流从圆形剖面管道转换到矩形通道215。连同集成二维流调节器230，喷嘴210被设计成减少流剖面的扰动，以用于增加来自超声换能器235的流读数的精度。虽然仅在上游连接205与矩形通道215之间图示了喷嘴210和集成二维流调节器230，但是可以在矩形通道215与下游连接225之间包括第二喷嘴和集成二维流调节器。

矩形通道215为流体提供流过以便由超声仪220精确测量的导管。矩形通道215的平面内部表面提供用于反射超声脉冲的比许多圆形通道中所发现的圆拱表面更合适的表面。

超声仪220包括安装在矩形通道215的顶表面245上的外壳240中的多个超声换能器235。虽然在该实施例中将超声仪220安装在顶表面245上，但是可以在矩形通道215的任何部分上安装超声仪220。另外，所描绘的实施例包括四个超声换能器235，但是本公开不限于任何具体数目的超声换能器。在矩形通道215中安装超声换能器235以便与矩形通道215的平面内侧表面齐平。在超声仪240中安装超声换能器235，使得所产生的超声脉冲（例如脉冲信号）以所有其它超声换能器能够接收到经反射的超声脉冲的方式被反射离开矩形通道215的相对内侧表面。外壳240提供保护和稳定性，并且提供超声换能器235的精确定位。

尽管图2图示了示例现场设备200的细节，但是可以对图2做出各种改变。例如，图2中所示的组件的（一个或多个）数目和（一种或多种）类型仅仅为了说明。而且，图2中所示的现场设备200的功能划分仅仅为了说明。根据特定需要，图2中的各种组件可以被省略、组合或进一步细分，并且可以添加附加的组件。

图3图示了示出根据本公开的现场设备200的进一步细节的截面侧视图。在图3中，流体流305从左向右，如通过箭头所指示的。虽然可以在任一方向上测量流体流305，但是为了简化，测量流体流305的讨论将参考从左向右流动的流体。

现场设备200包括第一换能器310、第二换能器315、安装表面320和反射表面325。第一换能器310和第二换能器320可以表示图2中所示的超声换能器235中的两个。反射表面325与安装表面320相对。与安装表面320齐平地安装换能器310-315，以免影响或扰动流体流305。以在反射表面325上反射从第一换能器310生成的超声脉冲335的方式以一定角度安装换能器310-315，使得经反射的脉冲信号340被第二换能器315检测到，并且反之亦然。

一旦流体流305的流体剖面330在矩形通道215中趋于平滑，第一换能器310通过流体流305向矩形通道215的反射表面325传输超声脉冲335。经反射的超声脉冲340由第二换能器315接收和感测。一旦接收到经反射的超声脉冲340，第二换能器315生成超声脉冲以被反射回到第一换能器310。上游和下游的超声脉冲的行进时间，连同诸如流体性质和矩形通道215的尺寸之类的其它因子，用于测量通过现场设备200的流体流305的速度。

尽管图3图示了针对现场设备200的截面侧视图的细节，但是可以对图3做出各种改变。例如，图3中所示的组件的（一个或多个）数目和（一种或多种）类型仅仅为了说明。而且，现场设备200的功能划分仅仅为了说明。根据特定需要，图3中的各种组件可以被省略、组合或进一步细分，并且可以添加附加的组件。

图4图示了示出根据本公开的现场设备200的进一步细节的截面底视图。虽然可以在任一方向上测量流体流，但是为了简化，测量流体流的讨论将参考从左向右流动的流体。

现场设备200包括换能器405、换能器410、换能器415和换能器420。换能器405-420可以表示图2中所示的超声换能器235。换能器405-420用于测量通过矩形通道215的流体剖面。流体剖面包括第一流测量结果425、第二流测量结果430和第三流测量结果435。基于使从换能器405生成的超声脉冲的反射被换能器410接收到所必需的时间量来测量第一流测量结果425。基于使从换能器415生成的超声脉冲的反射被换能器420接收到所必需的时间量来测量第二流测量结果430。从第一交叉测量结果440和第二交叉测量结果445计算第三流测量结果435。基于使从换能器405生成的超声脉冲的反射被换能器420接收到所必需的时间量来测量第一交叉测量结果440。基于使从换能器415生成的超声脉冲的反射被换能器410接收到所必需的时间量来测量第二交叉测量结果445。经反射的路径配置补偿横向速度的附加“错误”测量结果，诸如涡流。

可以使用等式1来计算针对第一流测量结果425、第二流测量结果430、第一交叉测量结果440和第二交叉测量结果445的速度：

其中v是流测量结果的速度，L是超声脉冲的路径长度，α是路径关于管道的角度，T_-是使向下游行进的所生成的超声脉冲被检测到的时间量，T₊是使向上游行进的所生成的超声脉冲被检测到的时间量，并且ΔT是T_-与T₊之间的时间差。

可以使用等式2来计算针对第三流测量结果435的速度：

其中v_M是第三流测量结果435的速度，v_cm1是针对第一交叉测量结果440的速度，并且v_cm2是针对第二交叉测量结果445的速度。

针对整个剖面的均值速度的计算可以例如通过应用具有三个固定点的简单高斯-勒让德积分来执行。这样的过程在标准文献中是已知的。

通过使用等式3使均值速度与矩形截面相乘来计算流率Q：

其中Q是流率，v_m是平均速度，A是矩形通道的截面面积（A=h*D），h是矩形通道的高度，并且D是矩形通道的深度。

尽管图4图示了针对现场设备200的截面视图的细节，但是可以对图4做出各种改变。例如，图4中所示的组件的（一个或多个）数目和（一种或多种）类型仅仅为了说明。而且，现场设备200的功能划分仅仅为了说明。根据特定需要，图4中的各种组件可以被省略、组合或进一步细分，并且可以添加附加的组件。

图5图示了根据本公开的用于测量流体中的较小尺寸的示例方法。为了易于解释，关于图2至4中所示的现场设备200来描述方法500。然而，方法500可以由任何合适的现场设备和在任何合适的***中使用。

在块505中，***将第一超声脉冲反射离开与生成脉冲信号的第一超声换能器相对的墙壁。在块510中，***测量使第一超声脉冲被第二超声换能器接收到的第一时间量，以及使超声脉冲被第四超声换能器接收到的第二时间量。所测量到的时间量在流体流大体在与超声脉冲相同的方向上时较大，并且在流体流大体与超声脉冲的方向相对时较小。

在块515中，***将第二超声脉冲反射离开与生成脉冲信号的第三换能器相对的墙壁。在块520中，***测量使第二超声脉冲被第四超声换能器接收到的第三时间量，以及使超声脉冲被第二超声换能器接收到的第四时间量。

在块525中，***将第三超声脉冲反射离开与生成脉冲信号的第二换能器相对的墙壁。在块530中，***测量使第三超声脉冲被第一超声换能器接收到的第五时间量，以及使超声脉冲被第三超声换能器接收到的第六时间量。

在块535中，***将第四超声脉冲反射离开与生成脉冲信号的第四换能器相对的墙壁。在块540中，***测量使第四超声脉冲被第三超声换能器接收到的第七时间量，以及使超声脉冲被第一超声换能器接收到的第八时间量。

在块545中，***基于第一时间量和第五时间量计算第一速度，基于第三时间量和第七时间量计算第二速度，并且基于第二时间量、第四时间量、第六时间量和第八时间量计算第三速度。在块550中，***基于第一速度、第二速度和第三速度计算流率。

在一些实施例中，超声换能器中的一个或多个可以是压电换能器。

尽管图5图示了用于测量流体中的较小尺寸的方法500的一个示例，但是可以对图5做出各种改变。例如，虽然被示出为一系列步骤，但是图5中所示的各种步骤可以重叠、并行发生或发生多次。而且，一些步骤可以组合或被移除，并且可以添加附加的步骤。

在一些实施例中，在本专利文档中描述的各种功能由计算机程序实现或支持，所述计算机程序由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、致密盘（CD）、数字视频盘（DVD）或任何其它类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除输送暂时性电学或其它信号的有线、无线、光学或其它通信链路。非暂时性计算机可读介质包括其中数据可以被永久存储的介质和其中数据可以被存储并且稍后被盖写的介质，诸如可重写光学盘或可擦除存储器设备。

阐述贯穿本专利文档所使用的某些词语和短语的定义可以是有利的。术语“应用”和“程序”是指适配于合适的计算机代码（包括源代码、目标代码或可执行代码）中的实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据或其部分。术语“包括”和“包含”及其派生词意指包括而没有限制。术语“或”是包括性的，意味着和/或。短语“与……相关联”及其派生短语可以意指包括、被包括在……内、与……互连、包含、被包含在……内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……协作、交错、并列、接近于、绑定于或与……绑定、具有、具有……的性质、具有对……的关系或具有与……的关系等等。在与项目列表一起使用时，短语“其中的至少一个”意指可以使用所列出的项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。

本申请中的描述不应被解读为暗示任何特定要素、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要或关键的要素。专利主题的范围仅由所授权的权利要求限定。而且，除非在特定权利要求中明确使用确切的词语“用于……的部件”或“用于……的步骤”，随后是标识功能的分词短语，否则没有权利要求意图关于任何随附权利要求或权利要求要素而援引35 U.S.C. § 112（f）。诸如（但不限于）“机制”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”，“构件”、“装置”，“机器”、“***”、“处理器”或“控制器”之类的术语在权利要求内的使用被理解并且意图是指相关领域技术人员已知的结构，如通过权利要求本身的特征进一步修饰或增强的，并且不意图援引35 U.S.C §112（f）。

虽然本公开已经描述了某些实施例和一般相关联的方法，但是这些实施例和方法的更改和置换对于本领域技术人员将是清楚的。因此，示例实施例的以上描述不限定或限制本公开。在不脱离如由随附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，其它改变、替换和更改也是可能的。

Claims

1. 一种***（100），包括：

配置成与一个或多个现场设备传送数据的控制***（138）；以及

现场设备（200），包括：

配置成使用多个超声换能器（235）测量通过管道的流体流（305）的流剖面（330）的超声仪（220），其中每一个超声换能器配置成传输经反射并且由每一个其它超声换能器接收的超声脉冲（335）；以及

配置成向控制***输出流剖面的网络接口（152）。

2.权利要求1所述的***，其中超声仪包括四个超声换能器。

3.权利要求2所述的***，其中所述四个超声换能器以矩形布置设置在超声仪中。

4.权利要求1所述的***，其中现场设备还包括配置成包含经过所述多个超声换能器的流体流的矩形通道（215）。

5.权利要求4所述的***，其中所述多个超声换能器全部设置在矩形通道的单个侧（245）上。

6.权利要求4所述的***，其中现场设备还包括配置成将流体流从圆形管道转移到矩形通道的入口处的喷嘴（210）。

7.权利要求1所述的***，其中现场设备还包括配置成减少流体流剖面中的扰动的集成2维流调节器（230）。

8. 一种现场设备（200），包括：

配置成向控制***输出流剖面的网络接口（152）。

9.权利要求8所述的现场设备，其中现场设备还包括配置成包含经过所述多个超声换能器的流体流的矩形通道（215）。

10.权利要求9所述的现场设备，其中所述多个超声换能器全部设置在矩形通道的单个侧（245）上。

11.一种方法，包括：

将第一超声脉冲（335）反射离开与生成第一超声脉冲的第一压电换能器（405）相对的墙壁（325）；

测量使第一超声脉冲由第二压电换能器（410）接收到的第一时间量，以及使第一超声脉冲被第四压电换能器（420）接收到的第二时间量；

将第二超声脉冲（335）反射离开与生成第二超声脉冲的第三压电换能器（415）相对的墙壁（325）；

测量使第二超声脉冲由第四压电换能器接收到的第三时间量，以及使第二超声脉冲被第二压电换能器接收到的第四时间量；

将第三超声脉冲（335）反射离开与生成第三超声脉冲的第二压电换能器相对的墙壁（325）；

测量使第三超声脉冲由第一压电换能器接收到的第五时间量，以及使第三超声脉冲被第三压电换能器接收到的第六时间量；

将第四超声脉冲（335）反射离开与生成第四超声脉冲的第四压电换能器相对的墙壁（325）；

测量使第四超声脉冲由第三压电换能器接收到的第七时间量，以及使第四超声脉冲被第一压电换能器接收到的第八时间量；

基于第一时间量和第五时间量计算第一速度，基于第三时间量和第七时间量计算第二速度，并且基于第二时间量、第四时间量、第六时间量和第八时间量计算第三速度；以及

基于第一速度、第二速度和第三速度计算流率。

12.权利要求11所述的方法，其中第一压电换能器、第二压电换能器、第三压电换能器和第四压电换能器设置在配置成包含流体流的矩形通道（215）中。

13.权利要求12所述的方法，其中第一压电换能器、第二压电换能器、第三压电换能器和第四压电换能器全部设置在矩形通道的单个侧（245）上。