CZ188195A3 - Flow meter - Google Patents
Flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- CZ188195A3 CZ188195A3 CZ951881A CZ188195A CZ188195A3 CZ 188195 A3 CZ188195 A3 CZ 188195A3 CZ 951881 A CZ951881 A CZ 951881A CZ 188195 A CZ188195 A CZ 188195A CZ 188195 A3 CZ188195 A3 CZ 188195A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- flow
- passage
- flow meter
- fluid
- passages
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
- G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
- G01P5/248—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves by measuring phase differences
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Description
Oblast techniky '~~ —' — _____/
Vynález še týká průtokoměru kapaliny, a to druhu, který obsahuje první akustický snímač umístěný vůči druhému zvukovému snímači ve směru proti proudu kapaliny, a kde se k měření rychlosti toku kapalného média používá čas, který jednotlivé zvukové vlny potřebují k průchodu mezi oběma snímači.
Dosavadní stav techniky
Ultrazvukové zařízení pro sledování pohybu kapaliny, které používá tuto metodu, je popsáno v EP-A-0347096. Toto zařízení se dá použít k měření průtoku plynu průchodem o známém rozměru. Objem průtoku se dá vypočítat vynásobením změřené rychlosti koeficientem závislým na rychlosti. Popsané zařízení se dá použít jako část domácího plynoměru.
Nevýhodou tohoto zařízení podle dosavadního stavu techniky, t.j. EP-A-0347096 je skutečnost, že se objem průtoku musí počítat násobením měřené rychlosti koeficientem závislým na rychlosti. Vztah mezi měřenou rychlostí a objemem průtoku není lineární, což činí tuto techniku měření pro praxi složitou a nepřesnou. Proto bude výhodné, jestliže budeme schopni poskytnout pro výpočet objemu průtoku mnohem přesnější metodu.
Jak je popsáno v publikaci Teorie doby průchodu ultrazvukových průtokoměrú (j. Hemp, Cranfield Institute of technology, ze dne 27.července 1981) je, za jistých průtokových a akustických podmínek, fázový posun rovinné vlny, procházející trubicí vlivem průchodu touto trubicí proporcionální, vzhledem k objemu samotného průtoku. Je to způsobeno integračními vlastnostmi rovinné zvukové vlny.
Náhrada za mimoosový modus je popsána ve W093/00570. U této metody je použita technika prstencového přenosu, při které je každý čtvrtý svazek vln inverzní vzhledem k předchozímu svazku, a to za účelem anulování efektu šíření modusú vyššího řádu v potrubí.V US-A-4365518 je uveden zvukový průtokoměr, ve kterém je dráha toku prútokoměrem rozdělena do množství prodloužených trubiček, které jsou dostatečně velké, vzhledem k délce ultrazvukové vlny, takže ultrazvuková tlaková vlna prochází každou trubičkou bez podstatného zkreslení. Dosavadní stav techniky není schopen dosáhnout lineární odezvy na významnější vzdálenost.
V GB-A-2209216 se uvádí, že zavedením průchodů o průměru, který je pod jistou hodnotou průřezu, se přenáší podél dráhy toku pouze rovinná vlna. Objem průtoku se potom dá přímo spočítat bez použití koeficientu závislém na rychlosti.
Nejvyšší přesnosti se dá dosáhnout tehdy, sleduje-li měřený signál přímou dráhu přenosu, aniž by byl modifikován konstruktivními nebo destruktivními ozvěnami, které mi mohly vyvolat fázové chyby. Z toho důvodu omezení podmínek rovněž zlepšuje přesnost tím, že zajišťuje, že signály sledují přímou dráhu. Průchody toku jsou uspořádány do těsných svazků v průtokové trubičce tak, že různé dráhy průtoku kapaliny v průchodech jsou nastaveny v různé radiální vzdálenosti od střední osy průtokové trubky. To může vésti k chybám při měření průtoku.
Podstata vynálezu
Podle prvního aspektu tohoto vynálezu, obsahuje průtokoměr kapaliny dvojici snímačů, umístěných odděleně ve směru proudu kapaliny, dále prostředky pro přenos zvukových signálů kapalinou v obou směrech pomocí snímačů, a prostředky pro zpracování informací, které se týkají toku kapaliny, a které monitorují čas přenosu zvukových signálů přijímaných snímači, kde část prostoru mezi snímači určuje dráhu toku, která má strukturu toku složenou z množství rovnoběžných průchodů toku kapaliny, které axiálně vybíhají ve směru toku, kde rozměry průřezu průchodu jsou voleny tak, aby byly těmito průchody přenášeny pomocí kapaliny pouze rovinné vlny, a kde by za určitých pracovních podmínek kapalina protékala každým průchodem tak, že poměr objemu průtoku průchodem k celkovému množství průtoku zůstává konstantní, vzhledem k celkovému objemu průtoku. (J tohoto uspořádání je každý průchod reprezentativním vzorkem části celkového průtoku.
Na rozdíl od dosavadního stavu techniky, může tento vynález dosáhnout po tři dekády ±% linearity. Mezery mezi průchody jsou blokovány, aby se mezi nimi zabránilo průtoku kapaliny.
Přednost se dává tomu, aby každý průchod měl kruhový průřez. Použití kruhového průřezu má proti šestihrannému průřezu používanému v GB-A-2209216 mnoho výhod. Zvláště v tom, že umožňuje dosažení optimálního kompromisu mezi potřebou minimalizovat pokles tlaku podél dráhy toku, a maximalizovat fázový posun.
Vynálezu bylo dosaženo uspořádáním symetrické soustavy se snímači umístěnými centrálně na koncích dráhy toku. Průchody toku mohou být umístěny svými středy ve stejné radiální vzdálenosti od čáry, která spojuje středy snímačů, a jsou vzorem ekvivalentního toku a zvukových polí, jestliže je tok izolován od vnějších vlivů. Ačkoliv to není podstatné, může se toho rovněž dosáhnout vytvořením rotačního toku kapaliny ve vstupní komoře, jestliže v axiálním směru průchodů neexistuje žádná složka rychlosti.
V souladu s druhým aspektem tohoto vynálezu, poskytujeme prútokoměr kapaliny, který obsahuje pár snímačů umístěných od sebe ve směru toku kapaliny, prostředky pro vytvoření zvukových signálů, které se přenáší kapalinou v obou směrech pomocí snímačů, a prostředky pro příjem informací týkajících se toku kapaliny a to tak, že se monitoruje čas přenosu zvukových signálů přijímaných snímači, kde část prostoru mezi snímači určuje dráhu toku, která má strukturu obsahující prstencové průchody toku, a kde snímače mají rovněž odpovídající prstencový tvar.
Ve všech těchto případech je žádoucí odstranit ze struktury toku zvukové ozvěny. Přednost se nicméně dává tomu, aby struktura toku představovala pro přicházející zvukové signály příslušné hranaté, rovinné plochy.
Prútokoměr, tak jak byl popsán, může být fyzický značně zmenšen (na velikost domovní cihly), a může se vyrábět s nízkými náklady. Jednotka, tak jak byla popsána^ je velmi vhodná pro použití jako domácí plynoměr.
Velmi malé spotřeby proudu, což vede k dlouhé pracovní době baterie, se dosahuje pomocí vysoké efektivnosti elektroakustické přeměny a jednoduchým zpracováním dat.
Konstrukce je citlivá na složení plynu, jestliže se používá jako plynoměr, a dá se rovněž přizpůsobit pro jiné tekutiny, včetně kapalin, například pro vodu.
Přehled obrázků na výkrese
Vzor průtokoměru kapaliny, podle tohoto vynálezu, bude nyní popsán s odvoláním na přiložené výkresy, na kterých :
obr.l znázorňuje blokové schéma celého systému, obr.2 znázorňuje příčný řez aparátem průtokového čidla obr.3 znázorňuje zjednodušenou konstrukci průtokové trubičky, obr.4 znázorňuje alternativní zjednodušenou konstrukci průtokové trubičky, obr.5 znázorňuje příčný řez vzorku struktury toku z obr.l podél čáry A-A,
obr. 6 | znázorňuje příčný druhého vzorku, | řez | podobně | jako | na | obr.5, | ale | u |
obr. 7 | znázorňuje příčný třetího vzorku, | řez | podobně | jako | na | obr.5, | ale | u |
obr. 8 | znázorňuje příčný | řez | podobně | jako | na | obr.5, | ale | u |
čtvrtého vzorku, obr.9 znázorňuje piezoelektrický snímač, přenášející zvukové vlny do průchodu z obr.8, obr.10 znázorňuje půdorys obr.9, na kterém jsou zobrazeny radiální oscilace piezoelektrického prvku, obr.11 zobrazuje konvenční reproduktor, obr.12 znázorňuje druhý vzorek prstencového snímače přenášející vlny do prstencového průchodu, a obr.13 znázorňuje příčný řez podobně jako na obr.5, ale pátého vzorku.
Příklady provedení vynálezu
Průtokoměr znázorněný na obr.l a 2 se skládá ze dvou částí: průtokového čidla 1 a elektronického měřícího systému 2. Kapalina vstupuje do průtokového čidla u vtoku 3. a vystupuje u výtoku 4 po tom, co protekla měřící trubičkou 5 spojující komoru vtoku a výtoku 6 a 7.
Proud kapaliny je sondován v průtokovém čidle použitím dvou ultrazvukových snímačů 8 a 9, které emitují a přijímají zvukové pulsy v měřící trubičce. Uplynulý časzt od vyslání signálu po jeho příjem, je měřen ve směru proti proudu (+) a po proudu (-) elektronickým systémem 2. Na základě tohoto měření je vypočítán průtok tak, jak to bylo popsáno dříve.
Elektronický systém 2 obvykle obsahuje generátor signálu, který uvádí v činnost snímač 8 pro měření toku proti proudu, a přepíná na snímač 9 pro měření po proudu. Zvukové signály se šíří přes měřící trubičku 5 a jsou přijímány druhým snímačem. Přijímané signály jsou digitalizovány a vedeny do digitální jednotky pro zpracování signálu odkud je průtokový signál vyveden.
Komora vtoku 6 je válcovitá dutina do které je kapalina přicházející přes vtok 2 tangenciálně vstřikována, za účelem vytvoření rotačního průtoku mezi komorou 6, která nemá v axiálním směru měřící trubičky 5 žádnou složku rychlosti. Důvodem proč se to dělá, je snaha odstranit vlivy proudění proti proudu vtoku, které by mohly ovlivnit rychlost proudění v měřící trubičce 5. Měřící trubička je tím odpojena od vnějších rušivých vlivů ve vstupním proudění, a tok kapaliny trubičkou je rotačně symetrický okolo čáry 32, která spojuje středy snímačů.
Vnitřní držák trubičky může být tvarován tak, aby odrážel jakýkoliv signál pryč od přímé dráhy tak, aby ozvěny jím odražené neinterferovaly se signálem přímé dráhy, dokud nebylo měření provedeno. Může se to realizovat pomocí hranatých ploch s malým průřezem, které mohou signál rozptýlit a odrazit směrem k delší interferenční dráze nebo k absorpční dráze. Ozvěny jsou rovněž známy vlivem odrazu zvukového signálu od konce 11 měřící trubičky 5 zpět k snímači 8 nebo 9. Dá se tomu vyhnout konstrukcí trubičky 5 tak, jak je to znázorněno na obr. 3 nebo 4. Měřící trubička 5 má množství průchodů (61,62) nebo (71,72). Konce (11,11') měřící trubičky 5 jsou zúžené tak, aby odrážely signál 12 směrem od snímače a od přímé dráhy, což vede k tomu, že odražené ozvěny v průběhu měření neinterferují s přímou drahou signálu.
Směrovost snímače může být zabezpečena tak, aby minimalizovala sílu signálu, který neprochází měřicí trubičkou.
Objem průtoku přes měřič je odvozen od měřené rychlosti. Jestliže je během proudění rychlost stálá, objem průtoku bude:
Q= U A kde Q je objem průtoku, U je stálá rychlost proudění a A je příčný průřez oblasti průtoku.
V důsledku působení viskozity však rychlost není stálá, a vykazuje od vtoku v kruhovém potrubí vzrůstající parabolické rozložení.
Profil této rychlosti je dále modifikován nárazy turbulence při vysokých hodnotách průtoku.
Za těchto podmínek nemůže být rychlost prostě násobena plochou příčného řezu, abychom dostali hodnotu velikosti průtoku. Hodnoty je nutno korigovat.
Naneštěstí je profil rychlosti získaný v potrubí funkcí mnoha proměných, a vykazuje nelineární chování. Existují standardy metod zprůměrování získaných hodnot, které se snaží tyto nedostatky opravit, ale jsou příliš nákladné a pro praxi nepřesné.
Tento průtokoměr využívá integrujících vlastností rovinné zvukové vlny. Rovinná vlna procházející trubici získá během průchodu fázový posun. Za jistých podmínek průchodu a zvukových podmínek, je tento posun úměrný vlastnímu průtoku, tak jak je to uvedeno v Teorie doby průchodu ultrazvukových průtokoměrů (J.Hemp, Cranfield Institute of Technology, ze dne 27.července 1981, pp 142144).
Aby se zajistilo, že čas průchodu At je měřen pouze rovinnou vlnou, musíme odstranit modusy vyššího řádu časovou separací a/nebo pracovat pod mezní frekvencí měřící trubičky.
U současného měřiče, je měřící trubička 5 konstruována tak, aby přenášela pouze rovinné vlny s frekvencí používané pro zkoumání toku. Pro každou skupinu frekvencí, průtok, impedance stěny potrubí a geometrie potrubí odpovídají mezní frekvenci, kde pouze pod hodnotou této frekvence se zvuk bude šířit ve svém prvním modusu, nebo jako rovinná vlna.
Při frekvencích vyšších než je mezní frekvence, budou se šířit modusy vyššího řádu, tedy různé modusy šířící se rozdílnou skupinovou rychlostí. Tento rozdíl rychlostí se může rovněž využít pro izolování přenosu rovinných vln, diferenciací časových úseků mezi způsoby šíření.
U kruhového potrubí je dominantním parametrem nad mezní frekvencí průměr potrubí. Tím můžeme na problém pohlížet z hlediska mezního průměru. Tento je definován jako průměr, pod jehož hodnotou se bude zvuk šířit pouze jako rovinná vlna při dané frekvenci.
Vztah mezi mezními rozměry potrubí a mezní frekvenci je zhruba lineární, a nemusí být znám zcela přesně. U perfektně tuhého kruhového potrubí tento požadavek znamená používat menší průměr, než je hodnota 0.586 λ, kde A je vlnová délka signálu šířícího se volným prostorem. Tento požadavek můžeme pominout, bereme-li v úvahu pokles viskozity, pružnost stěn a kvalitu povrchu (texturu). Všechny tyto aspekty působí ve prospěch omezení nebo zabránění šíření vyšších modusů, a k dosažení toho, aby se potrubím šířila pouze rovinná vlna nad stanovenou mezní frekvencí. Tak například, někdo může navrhnout potrubí pokryté materiálem absorbujícím zvuk, který efektivně absorbuje odrazy modusů vyššího řádu a zabrání jejich šíření.
Předkládaný prútokoměr má měřící trubičku 5 s průměrem větším, než je mezní průměr pro vybranou pracovní frekvenci. Je rozdělena na množství paralelních axiálně směřujících průchodů, jejichž individuální průměry jsou pod hodnotou mezních průměrů, při 40 kHz. V průřezu má měřící trubička 5 průchody těsně u sebe, jak je znázorněno na obr.5, který je příčným řezem měřící trubičky 5, kde je znázorněno množství průchodů (51,52,53) · Mezery 33 mezi průchody 51,52,53 jsou blokovány.
Výhodou je, že se rychlost průtoku udržuje na nízké úrovni, a tím se snižuje průtočný odpor. Rovněž se snižuje hluk a zlepšuje se přesnost metody.
Oproti struktuře s těsným uspořádáním průchodů, jak je to znázorněno na obr.5, dává se přednost struktuře znázorněné na obr.6 nebo 7. Mezery 33 na obr.6 jsou odblokovány a neobsahují kapalinu. Struktury na obr.6 nebo 7 se liší od struktury s těsným uspořádáním z obr.5 následovně. Střední osa 32 spojující snímače je znázorněna na obr.5 až 7, a je kolmá k rovině průduchů. Průchody (51,52,52) na obr.5 mají různou radiální vzdálenost od osy 32. To má za následek různý průtok a zvukovou dráhu u jednotlivých průchodů, ve srovnání s jiným průchodem. Naproti tomu, všechny průchody (.61,62) na obr.6 a (71,72) na obr.7 mají stejnou radiální vzdálenost od osy 32. Dráhy toku a zvuku v těchto průchodech jsou stejné, což má za následek omezení chyb.
U všech těchto vzorků je poměr q^/Q konstantní pro všechny pracovní hodnoty Q, kde je objem průtoku zkoumaným průchodem, a Q je celkový objem průtoku mezi komorami vtoku a výtoku 6 a 7. Měření parametru q dává hodnotu pro Q.
Alternativní průchod ( příčný řez) je znázorněn na obr.8. Prstencový průchod 82 obsahuje kapalinu, a uzavírá střední pevnou část 81, kterou je masivní tyč. Část 81 je podpírána lopatkami (nejsou znázorněné), které jsou umístěny v rámci struktury, která ji obklopuje. Vzdálenost d je pod hranicí mezního průměru, aby se potlačily radiální modusy.
Obvodové modusy jsou potlačeny zabezpečením ekvivalentní odezvy vysílače/přijímače okolo obvodu. Toho lze dosáhnout vhodnou konstrukcí snímačů. Ačkoliv to není znázorněno, je zřejmé že existuje množství kombinací vzorku z obr.8 se vzorky z obr.5 a 6.
Vzorek vhodného typu snímače je znázorněn na obr.9, u kterého prstencové průchody 82 jsou příkladem prstencové oblasti vln, emitovaných piezoelektrickým snímačem 130. Snímač zahrnuje piezoelektrický prvek 133, který je spojen s kovovým diskem 131, jak je to znázorněno v průřezu na obr.9. Na obr.10 lze v půdorysu vidět piezoelektrický prvek 133, jak kmitá v radiálním směru označeném 141. což má za důsledek, že kovový disk kmitá, což je označeno čárkováním 132 na obr.9.
Druhý vzorek vhodného snímače použitý ve spojení s prstencovým průchodem je znázorněn na obr.12. Konstrukce snímače se podobá obvyklému reproduktoru s pohyblivou cívkou s permanentním magnetem, jak je to znázorněno na obr.11. Permanentní magnet 141 přenáší magnetický tok, znázorněný čárami 142. Cívka 143. spojená s membránou 145, kmitá v magnetickém poli v prstencovém prostoru 146 mezi póly permanentního magnetu 141, jako odezva na elektrický proud který jí prochází, viz 147.
U snímače na obr.12 mají konce pólů 152. 153 kónický tvar za účelem zvýšení magnetického pole mezi póly. Lehká nevodivá membrána nese na svém povrchu spirálovou cívku vodičů proudu 155. Spirálová cívka se nachází v magnetickém poli mezi póly 152, 153 a kmitá jako odezva na procházející proud. To poskytuje prstencové zvukové pole 157, které může být vstupem do prstencového průchodu 82., a které se kolem obvodu prstence nemění, tak jak je to požadováno. Je výhodné, aby se vzdálenost 159 rovnala přibližně Λ/2, kde λ je vlnová délka zvuku v plynu.
Na obr. 13 je znázorněn příčný řez jiného alternativního průchodu, který má štěrbinu 121 s rozměry h a w, (kde w je mnohem větší než h). (Stejně jako na obr. 8 a 10, kapalina teče ve směru pohledu na výkres). Hodnota h je pod mezní hodnotou průměru, a modusy směřující od osy ve směru w jsou potlačeny vhodnou konstrukcí snímače, jak je tomu v případě prstencového průchodu.
U tohoto příkladu je plocha příčného řezu A měřící trubičky 5 vybrána tak, že maximální rychlost toku je definovaná jako: U Q
A a vytváří subcyklický fázový posuv, to znamená:
c-u c+u f<l kde f je frekvence zvukové vlny, c je rychlost zvuku a 1 je vzdálenost mezi snímači.
Toto provedení zlepšuje linearitu měřiče a zjednodušuje měření. Analýza ukazuje, že redukce fázového posunu 4 0 vlivem proudu naAocjr, zajišťuje nezávislost měřeni na profilu rychlosti toku, a zvyšuje linearitu průtokoměru. Udržováním fázového posunu ve formě subcyklického posunu umožňuje, aby bylo použito stejné akviziční (vstupní-přístupové ?) okénko jak proti proudu, tak i po proudu, čímž se snižuje citlivost snímače při odezvě/zahájení. Použitím plochy A, která nevyvolává subcyklické fáze, se dosáhne plně přijatelného výkonu.
PATENTSERVI
Praha a.s.//
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Průtokoměr kapaliny zahrnuje pár snímačů 8., 9, které jsou od sebe odděleny ve směru toku kapaliny, prostředky přenosu 20, pro vyvolání zvukových signálů a jejich přenos kapalinou v obou směrech snímači, a prostředky pro zpracování informací 22 týkající se toku kapaliny, a vzniklé monitorováním času přenosu zvukových signálů příjmutých snímači, kde část prostoru mezi snímači definuje dráhu toku, sestávajíc! ze struktury toku 5, která má množství rovnoběžných průchodů kapaliny (51,52,61,62,71,72), které vybíhají rovnoběžně ve směru toku, kde jsou průměry příčných řezu vybrány tak, aby byly přes průchody kapalinou přenášeny pouze rovinné vlny, a kde za určitých pracovních podmínek kapalina protéká každým průchodem tak, že poměr objemu průtoku průchodem k celkovému objemu průtoku zůstává konstantní vzhledem k celkovému objemu průtoku.
- 2. Průtokoměr podle nároku 1,vyznačující se tím, že kapalina je tangenciálně vstřikována do komory vtoku 6 za účelem vytvářet v rámci komory rotační tok kapaliny, který nemá v axiálním směru průchodu žádnou složku rychlosti.
- 3. Průtokoměr podle nároku 1 nebo 2,vyznačující se tím, že průchod má kruhový průřez.
- 4. Průtokoměr podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že mezery 33 mezi průchody jsou blokovány, aby se zabránilo toku kapaliny kolem nich.
- 5. Průtokoměr podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že průchody jsou uspořádány do těsného svazku.
- 6. Průtokoměr zahrnující pár snímačů (8,9) oddělených od sebe ve směru toku kapaliny, prostředky pro přenos 20 pro vyvolání zvukových signálů a jejich přenos kapalinou v obou směrech snímači, a prostředky pro zpracování informací 22 týkajících se toku kapaliny, a vzniklé monitorováním času přenosu zvukových signálů příjmutých snímači, kde část prostoru mezi snímači definuje dráhu toku, sestávající z prstencovítých průchodů 82, kde snímače mají rovněž odpovídající prstencový tvar.
- 7. Průtokoměr podle kteréhokoliv předchozího nároku, má průchody, které jsou umístěny v radiální vzdálenosti od střední osy, která probíhá podél dráhy toku.
- 8. Průtokoměr podle kteréhokoliv předchozího nároku, má strukturu toku, která představuje hranaté rovinné plochy 11 pro vstupující zvukové signály.
- 9. Průtokoměr pro plyn podle kteréhokoliv předchozího nároku.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB939301873A GB9301873D0 (en) | 1993-01-30 | 1993-01-30 | Method and apparatus for fluid flow metering |
GB9316001A GB2275108A (en) | 1993-01-30 | 1993-08-02 | Fluid flow meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ188195A3 true CZ188195A3 (en) | 1996-04-17 |
Family
ID=26302363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ951881A CZ188195A3 (en) | 1993-01-30 | 1994-01-27 | Flow meter |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5777237A (cs) |
EP (2) | EP0681685B1 (cs) |
JP (1) | JP3283519B2 (cs) |
CN (1) | CN1116877A (cs) |
AU (2) | AU678807B2 (cs) |
CZ (1) | CZ188195A3 (cs) |
DE (2) | DE69417543T2 (cs) |
ES (1) | ES2131672T3 (cs) |
FR (4) | FR2701111A1 (cs) |
HU (1) | HUT73364A (cs) |
PL (1) | PL173732B1 (cs) |
SK (1) | SK95995A3 (cs) |
WO (2) | WO1994017371A1 (cs) |
Families Citing this family (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2724016B1 (fr) * | 1994-08-23 | 1996-10-25 | Schlumberger Ind Sa | Dispositif de mesure ultrasonore d'une quantite volumique d'un fluide a proprietes acoustiques ameliorees |
US5969263A (en) * | 1995-04-08 | 1999-10-19 | Schlumberger Industries, S.A. | Ultrasonic fluid counter for attenuating parasitic ultrasonic waves |
GB2313910A (en) * | 1996-06-07 | 1997-12-10 | Kromschroeder Ag G | Acoustic fluid flowmeter |
JP3175632B2 (ja) * | 1997-04-18 | 2001-06-11 | 松下電器産業株式会社 | シーンチェンジ検出方法およびシーンチェンジ検出装置 |
US6338277B1 (en) * | 1997-06-06 | 2002-01-15 | G. Kromschroder Aktiengesellschaft | Flowmeter for attenuating acoustic propagations |
US6382033B1 (en) * | 1997-10-09 | 2002-05-07 | Krohne Mebtechnik Gmbh & Co. Kg | Sound damper for ultrasonic waves |
DE19857963A1 (de) * | 1998-12-16 | 2000-06-21 | Bayer Ag | Agrochemische Formulierungen |
JP3562712B2 (ja) * | 1999-05-17 | 2004-09-08 | 松下電器産業株式会社 | 流量計測装置 |
DK199901477A (da) * | 1999-10-14 | 2001-04-15 | Danfoss As | Sende- og modtagekredsløb for ultralydsflowmåler |
JP3570315B2 (ja) * | 1999-12-07 | 2004-09-29 | 株式会社村田製作所 | 超音波式流量計およびそれを用いたガスメータ |
US6854338B2 (en) * | 2000-07-14 | 2005-02-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fluidic device with integrated capacitive micromachined ultrasonic transducers |
EP1279368A3 (de) * | 2001-07-17 | 2004-09-15 | ndd Medizintechnik AG | Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Molmasse von Gasen- oder Gasgemischen |
DK200101581A (da) | 2001-10-26 | 2003-04-27 | Danfoss As | Transceiverkredsløb til ultralydsflowmåler |
US7237441B2 (en) | 2003-02-24 | 2007-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic type fluid measurement device |
JP4186645B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2008-11-26 | 松下電器産業株式会社 | 超音波流量計測装置 |
JP4604520B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2011-01-05 | パナソニック株式会社 | 流れ計測装置 |
DE102004026556B3 (de) * | 2004-05-27 | 2006-01-12 | Krohne Ag | Sende- und Empfangsschaltung für ein Ultraschalldurchflußmeßgerät und Verfahren zum Betreiben einer solchen Sende- und Empfangsschaltung |
DE102005015456A1 (de) * | 2005-04-04 | 2006-10-05 | Viasys Healthcare Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der zeitlichen Lage eines Wellenpakets sowie Flussmessgerät |
US7152490B1 (en) | 2005-08-15 | 2006-12-26 | Daniel Measurement And Control, Inc. | Methods for determining transducer delay time and transducer separation in ultrasonic flow meters |
DE102007020491A1 (de) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Hydrometer Gmbh | Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft eines strömenden Mediums sowie Ultraschallzähler |
US8135245B2 (en) * | 2008-12-05 | 2012-03-13 | General Electric Company | Fiber optic sensing system |
US8181536B2 (en) * | 2009-12-19 | 2012-05-22 | Cameron International Corporation | Ultrasonic Flow Meter including a transducer having conical face |
CN101806605A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-08-18 | 山东万华电子信息科技有限公司 | 平行对射式超声波流量传感器 |
US7954387B1 (en) * | 2010-08-18 | 2011-06-07 | General Electric Company | Ultrasonic transducer device |
EP2633275B1 (en) | 2010-10-27 | 2015-12-16 | Kamstrup A/S | Ultrasonic flow meter with zero impedance measuring electronics |
TW201219780A (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-16 | Tatung Co | Ultrasonic gas flow measurement device |
JP6124410B2 (ja) | 2011-03-18 | 2017-05-10 | ソネター, インク.Soneter, Inc. | 流体流測定方法および装置 |
JPWO2012137489A1 (ja) * | 2011-04-05 | 2014-07-28 | パナソニック株式会社 | 超音波流量計測装置 |
US8505391B1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-08-13 | Joseph Baumoel | Flange mounted ultrasonic flowmeter |
CN102778263B (zh) * | 2012-08-10 | 2014-05-14 | 深圳市建恒测控股份有限公司 | 轴向外夹式传感装置 |
US9494454B2 (en) | 2013-12-06 | 2016-11-15 | Joseph Baumoel | Phase controlled variable angle ultrasonic flow meter |
US9310236B2 (en) | 2014-09-17 | 2016-04-12 | Joseph Baumoel | Ultrasonic flow meter using reflected beams |
US10281303B2 (en) * | 2015-03-23 | 2019-05-07 | Rosemount Aerospace, Inc. | Air data probe with improved performance at angle of attack operation |
US9752907B2 (en) | 2015-04-14 | 2017-09-05 | Joseph Baumoel | Phase controlled variable angle ultrasonic flow meter |
GB2558473B (en) * | 2015-09-14 | 2021-12-22 | Cameron Tech Ltd | Flow meter system |
US10006791B2 (en) * | 2015-09-23 | 2018-06-26 | Texas Instruments Incorporated | Ultrasonic flow meter auto-tuning for reciprocal operation of the meter |
US11415442B2 (en) * | 2020-10-30 | 2022-08-16 | Honeywell International Inc. | Ultrasonic flow tube having a plurality of outer pipes surrounding a center pipe positioned between an inlet wall and an outlet wall having transducers therein |
US12018975B2 (en) | 2021-03-11 | 2024-06-25 | Honeywell International Inc. | Ultrasound and thermal massflow in one flow channel |
US20220373372A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Honeywell International Inc. | Fluid sensor for bubble and occlusion detection |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3817098A (en) * | 1972-08-09 | 1974-06-18 | Saratoga Systems | Axial fluid flow and sound speed |
EP0007782B1 (en) * | 1978-07-22 | 1982-08-04 | Robert James Redding | Fluid flow measuring apparatus |
DE3025788C2 (de) * | 1980-07-08 | 1985-07-04 | Danfoss A/S, Nordborg | Ultraschall-Meßgerät |
US4365541A (en) * | 1980-12-12 | 1982-12-28 | Caterpillar Tractor Co. | Filter arrangement for an air circulatory system |
US4365518A (en) * | 1981-02-23 | 1982-12-28 | Mapco, Inc. | Flow straighteners in axial flowmeters |
IT1144295B (it) * | 1981-07-10 | 1986-10-29 | Fiat Ricerche | Dispositivo ultrasonico per la misura della portata di un fluido in un condotto |
US4523478A (en) * | 1983-08-18 | 1985-06-18 | Nusonics, Inc. | Sonic flow meter having improved flow straighteners |
CH666549A5 (de) * | 1985-01-02 | 1988-07-29 | Landis & Gyr Ag | Verfahren und einrichtung zur temperaturunabhaengigen messung einer mittleren stroemungsgeschwindigkeit einer fluessigkeit. |
US4633719A (en) * | 1985-03-27 | 1987-01-06 | Badger Meter, Inc. | Digital flow meter circuit and method for measuring flow |
CH670156A5 (cs) * | 1986-06-17 | 1989-05-12 | Landis & Gyr Gmbh | |
DE3704472A1 (de) * | 1987-02-13 | 1988-08-25 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Messeinrichtung zur messung der relativgeschwindigkeit |
GB2209216A (en) * | 1987-08-28 | 1989-05-04 | Gen Electric Co Plc | Ultrasonic flowmeter combined with a pressure sensor |
GB2209217A (en) * | 1987-08-28 | 1989-05-04 | Gen Electric Co Plc | An ultrasonic fluid flow meter |
GB8813640D0 (en) * | 1988-06-09 | 1988-07-13 | Gill M J | Speed measurement device |
US5168762A (en) * | 1988-06-09 | 1992-12-08 | British Gas Plc | Speed measurement device |
DE59100815D1 (de) * | 1991-02-08 | 1994-02-17 | Flowtec Ag | Betriebsschaltung für Ultraschall-Volumendurchflussmessgeräte. |
DE4114650A1 (de) * | 1991-05-05 | 1992-11-12 | Krieg Gunther | Verfahren und vorrichtung zur messung von volumenstroemen in fluessigkeiten und gasen |
GB9119742D0 (en) * | 1991-09-16 | 1991-10-30 | British Gas Plc | Measurement system |
FR2683046B1 (fr) * | 1991-10-25 | 1994-02-04 | Schlumberger Industries | Dispositif de mesure de la vitesse d'un fluide. |
AU4578993A (en) * | 1992-10-20 | 1994-05-09 | Endress & Hauser Limited | Acoustic flowmeter |
-
1994
- 1994-01-27 AU AU58650/94A patent/AU678807B2/en not_active Ceased
- 1994-01-27 DE DE69417543T patent/DE69417543T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-27 SK SK959-95A patent/SK95995A3/sk unknown
- 1994-01-27 ES ES94904726T patent/ES2131672T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-27 EP EP94904726A patent/EP0681685B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-27 JP JP51683194A patent/JP3283519B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-27 AU AU58649/94A patent/AU5864994A/en not_active Abandoned
- 1994-01-27 DE DE69402534T patent/DE69402534T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-27 WO PCT/GB1994/000156 patent/WO1994017371A1/en active IP Right Grant
- 1994-01-27 PL PL94310051A patent/PL173732B1/pl unknown
- 1994-01-27 HU HU9502264A patent/HUT73364A/hu unknown
- 1994-01-27 CN CN94191014.8A patent/CN1116877A/zh active Pending
- 1994-01-27 US US08/492,058 patent/US5777237A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-27 EP EP94904725A patent/EP0681684B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-27 WO PCT/GB1994/000157 patent/WO1994017372A1/en not_active Application Discontinuation
- 1994-01-27 CZ CZ951881A patent/CZ188195A3/cs unknown
- 1994-01-28 FR FR9400949A patent/FR2701111A1/fr active Pending
- 1994-12-13 FR FR9414991A patent/FR2713763A1/fr active Pending
- 1994-12-13 FR FR9414990A patent/FR2713762A1/fr active Pending
- 1994-12-13 FR FR9414989A patent/FR2713761B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-10-03 US US08/725,536 patent/US5811689A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU678807B2 (en) | 1997-06-12 |
HUT73364A (en) | 1996-07-29 |
CN1116877A (zh) | 1996-02-14 |
ES2131672T3 (es) | 1999-08-01 |
FR2713761A1 (fr) | 1995-06-16 |
DE69402534D1 (de) | 1997-05-15 |
FR2713761B1 (fr) | 1998-05-07 |
FR2713763A1 (fr) | 1995-06-16 |
JPH08512126A (ja) | 1996-12-17 |
DE69402534T2 (de) | 1998-04-23 |
PL173732B1 (pl) | 1998-04-30 |
US5811689A (en) | 1998-09-22 |
EP0681684B1 (en) | 1997-04-09 |
DE69417543D1 (de) | 1999-05-06 |
JP3283519B2 (ja) | 2002-05-20 |
HU9502264D0 (en) | 1995-09-28 |
WO1994017371A1 (en) | 1994-08-04 |
EP0681685B1 (en) | 1999-03-31 |
EP0681684A1 (en) | 1995-11-15 |
WO1994017372A1 (en) | 1994-08-04 |
FR2713762A1 (fr) | 1995-06-16 |
AU5864994A (en) | 1994-08-15 |
US5777237A (en) | 1998-07-07 |
SK95995A3 (en) | 1995-12-06 |
AU5865094A (en) | 1994-08-15 |
FR2701111A1 (fr) | 1994-08-05 |
EP0681685A1 (en) | 1995-11-15 |
PL310051A1 (en) | 1995-11-13 |
DE69417543T2 (de) | 1999-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ188195A3 (en) | Flow meter | |
US7469599B2 (en) | Flowmeter mounted on a containment | |
US4103551A (en) | Ultrasonic measuring system for differing flow conditions | |
EP0746764B1 (en) | Ultrasonic transducer system with temporal crosstalk isolation | |
US5717145A (en) | Detector for an ultrasonic flow meter | |
CN203672423U (zh) | 用于使用孔板流量计装置的超声波计量的*** | |
US6912918B1 (en) | Mass flow sensor and methods of determining mass flow of a fluid | |
US4610167A (en) | Apparatus for measuring flow velocity of fluids | |
US8505391B1 (en) | Flange mounted ultrasonic flowmeter | |
JP5629265B2 (ja) | 超音波流量計 | |
EP2545345B1 (en) | Apparatus and method for sensing fluid flow in a pipe with variable wall thickness | |
EP1742024B1 (en) | Ultrasonic flowmeter with triangular cross section | |
US7831398B2 (en) | Method for quantifying varying propagation characteristics of normal incident ultrasonic signals as used in correlation based flow measurement | |
Lynnworth et al. | Extensional bundle waveguide techniques for measuring flow of hot fluids | |
CN103477194A (zh) | 用于超声流量测量装置的超声换能器的耦合元件 | |
KR100311855B1 (ko) | 유체유동계량기 | |
US7614309B2 (en) | Cup-shaped ultrasonic transducer for a flowmeter | |
EP1439377A2 (en) | Ultrasound flow meter using a parabolic reflecting surface | |
WO1994009342A1 (en) | Acoustic flowmeter | |
CN207215202U (zh) | 一种超声流量计 | |
JP2005180988A (ja) | 超音波流量計 | |
KR101119998B1 (ko) | 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서 | |
Jackson et al. | A three-path ultrasonic flowmeter for small-diameter pipelines | |
WO2007074779A1 (ja) | 超音波流量計および超音波流量計に用いるくさび | |
RU2073830C1 (ru) | Способ измерения расхода жидких и газообразных сред |