FI129728B - Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen - Google Patents
Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen Download PDFInfo
- Publication number
- FI129728B FI129728B FI20165529A FI20165529A FI129728B FI 129728 B FI129728 B FI 129728B FI 20165529 A FI20165529 A FI 20165529A FI 20165529 A FI20165529 A FI 20165529A FI 129728 B FI129728 B FI 129728B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- ultrasound
- control unit
- measurement
- receivers
- air flow
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
-
- 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
- G01F1/663—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 by measuring Doppler frequency shift
-
- 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
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
- G01F15/04—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured
- G01F15/043—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured using electrical means
- G01F15/046—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured using electrical means involving digital counting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Laitteisto ja menetelmä ilmavirtauksen mittaukseen kanavassa esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa (300). Laitteisto käsittää kanavan yhteyteen tietyn etäisyyden päähän häiriölähteestä sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen (100) ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta (102, 104), ja ohjausyksikön (304) johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaanottimet ovat liitettävissä. Ohjausyksikkö on sovitettu mittaamaan ainakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta. Ohjausyksikkö on sovitettu kompensoimaan määritettyä ilman virtausnopeutta ja/tai virtaussuuntaa kertoimella, joka on muodostettu kanavan halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja/tai anturin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella.
Description
SEEN Keksinnön ala Keksintö liittyy laitteistoon ja menetelmään ilmanvirtauksen mit- taukseen esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmän kanavassa.
Keksinnön tausta Ilmanvaihtojärjestelmän toiminnan kannalta on olennaista, että il- manvirtaus ilmanvirtauskanavissa on suunnitellun kaltaista. Tutki- malla ilmanvirtauksien suuntia ja nopeuksia ilmanvaihtokanavissa voidaan varmistaa, että järjestelmä toimii halutulla tavalla. Ilman- virtauksen suuntia ja nopeuksia mittaamalla voidaan myös suorittaa järjestelmässä esimerkiksi erilaisia manuaalisia tai automaattisia säätötoimenpiteitä. Erilaisia ratkaisuja virtauksen mittaamiseksi tunnetaan ennestään esimerkiksi julkaisuista US4860593 A, WO02013164805 Al ja US2015127275 Al. Tunnetussa tekniikassa ilmanvirtausta on mitattu ilmanvaihtokana- vaan asennettavan tai asennetun elimen avulla. Tällaiset ilmanvir- tausanturit aiheuttavat painehäviötä ilmanvaihtokanavassa sekä tuottavat ääntä.
N O Tunnetussa tekniikassa on myös ultraääneen perustuvia virtausan- O tureita. Tyypillinen tällainen tunnetun tekniikan virtausanturi on kes- 7 30 kimääräisen virtausnopeuden mittaamiseen perustuva tilavuusvirta- N mittari ja sen toiminta perustuu myötä- ja vastavirtaan lähetetyn z ultraäänisignaalin välisen kulkuaikaeron mittaukseen. Tunnetussa 2 tekniikassa on myös esitetty ns. hybridivirtausmittareita jotka toimi- 2 vat sekä kulkuaika- että doppler-periaatteilla. = 35 N Tunnetun tekniikan järjestelmissä on ongelmana erilaisten häiriöläh- teiden, kuten — käyrien, T-haarojen ja muuntoliitinten ja äänenvaimentimien, vaikutus mittaustarkkuuteen.
Häiriölähteet ai- heuttavat muutoksia ilman virtauksen käyttäytymiseen häiriöläh- teen lähellä ja tunnetun tekniikan järjestelmissä on tästä syystä jä- tettävä tietty etäisyys anturin ja häiriölähteen välille, jotta mittaus- tulos vastaisi ilmavirtauksen oikeaa virtausnopeutta ja suuntaa.
Keksinnön lyhyt selostus Keksinnön mukainen laitteisto ilmavirtauksen mittaukseen perustuu ultraäänitekniikan käyttöön ja ultraäänen vaihe-eron mittaukseen kanavassa esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa.
Keksinnön ratkaisun avulla voidaan kompensoida häiriölähteiden aiheuttamia muutoksia virtausmittauksen tulokseen ja tällä tavalla mahdollistaa mittauksen suorittaminen lähempänä häiriölähdettä kuin tunnetun tekniikan rat- kaisuissa.
Keksinnön mukainen laitteisto käsittää kanavan yhteyteen tietyn etäisyyden päähän häiriölähteestä sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen ja ainakin kaksi ultraäänivastaan- otinta, ja ohjausyksikön johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaan- ottimet ovat liitettävissä.
Ohjausyksikkö on sovitettu mittaamaan ai- nakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta.
Ohjausyksikkö on sovitettu kompensoimaan N määritettyä ilman virtausnopeutta ja/tai virtaussuuntaa kertoimella, O joka on muodostettu kanavan halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja/tai & anturin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella.
N 30 N Keksinnön eräässä suoritusmuodossa häiriölähteen tyyppi on käyrä, E T-haara ja/tai muuntoliitin. 2 2 Keksinnön eräässä suoritusmuodossa putken halkaisija, häiriöläh- = 35 teen tyyppi ja/tai anturin ja häiriölähteen välinen etäisyys voidaan N määrittää ja/tai tallentaa järjestelmään ja/tai ohjausyksikköön.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ohjausyksikölle ja/tai järjes- telmälle määritetään putken halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja/tai anturin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella yksi para- metri, esim. luku, joka määrittää kompensoinnissa käytettävän ker- toimen. Keksinnön mukainen ratkaisu toimii luotettavasti myös lähellä häi- riölähdettä toisin kuin tunnetun tekniikan ratkaisut, joissa anturit on sijoitettava kauaksi häiriölähteestä luotettavan mittaustuloksen mahdollistamiseksi. Kuvioiden lyhyt selostus Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerk- kien avulla viitaten piirustuksiin 1 — 6, joissa: kuvio 1 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon toimintaperiaatetta; kuvio 2 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon rakennetta, kuvio 3 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon N kaaviokuvana;
N O kuvio 4 esittää erään keksinnön suoritusmuodon mukai- 7 30 sen esimerkin ultraäänilähetteestä;
N z kuviot 5A — 5C esittävät erään keksinnön suoritusmuodon QR mukaisia ratkaisuja tilanteessa, jossa anturin läheisyy- > dessä on häiriönlähde; ja = 35 N kuvio 6 esittää kaaviokuvana tietyn häiriölähteen vaiku- tusta mittaustulokseen.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen ilmanvirtausanturin toimintape- riaatetta. Laitteisto käsittää ainakin yhden ultraäänilähettimen 100 ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta 102, 104. Laitteiston toimin- nan aikana ultraäänilähetin 100 lähettää ultraääntä ja vastaanotti- met vastaanottavat ultraäänilähettimen lähettämän ultraäänen. Tä- män jälkeen samalla ajanhetkellä vastaanotettuja ultraäänilähetteitä verrataan toisiinsa ja määritetään niiden vaihe ero.
Kuviossa 1 on esitetty myös ultraäänilähetteen 110 vaiherintamat 106, 108. Jos ilmavirran 112 nopeus v lähettimen ja vastaanottimien välisessä tilassa on nolla, etenee vaiherintama 106 suoraan lähetti- meltä vastaanottimia kohti, kohtisuorasti ilmanvaihtokanavaan näh- den. Jos tässä tilanteessa molemmat vastaanottimet 102, 104 ovat yhtä suuren etäisyyden x päässä lähettimestä 100, vastaanottimien 102, 104 vastaanottamien ultraäänilähetyksillä ei ole vaihe-eroa. Tämän avulla laitteisto voi määrittää, että ilman virtausnopeus v ult- raäänilähettimen 100 ja vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa on nolla. Jos ultraäänilähettimen 100 ja -vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa on ilmanvirtausta, ts. ilmavirran 112 nopeus v on suurempi kuin nolla, siirtyy vaiherintama 108 virtauksen suuntaan. Tällöin lait- teiston avulla havaitaan vaihe-ero vertailemalla vastaanottimien 102, 104 samalla ajanhetkellä vastaanottamaa ultraäänilähetettä ja N tämän avulla voidaan määrittää ilmanvirtauksen suunta ja nopeus v O ultraäänilähettimen 100 ja vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa.
S N 30 Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen ilmanvirtausanturin ra- N kennetta. Laitteisto koostuu virtaussuuntaan nähden kohtisuoraan z asennetusta lähettimestä 100 ja kahdesta tai useammasta vastaan- 2 ottimesta 102, 104. Jos virtauksen suunta 112 on vasemmalta oike- 2 alle, saapuu ääniaalto nopeammin oikealla olevalle anturille 104 kuin = 35 vasemmalla olevalle anturille 102, eli saapuva ääniaalto on vaihesiir- N tynyt. Vaihesiirto on suoraan verrannollinen keskimääräiseen vir- tausnopeuteen v, vastaanottimien 102, 104 etäisyyteen (x1 + x2)
ja ultraäänen taajuuteen, mutta kääntäen verrannollinen äänenno- peuteen. 360 asteen vaihesiirto voi esimerkiksi vastata ilmanvir- tausnopeutta 15 m/s.
5 Keksinnön eräässä suoritusmuodossa vastaanottimien 102, 104 etäisyys toisistaan (x1 + x2) on 20 mm - 80 mm. Edellä mainittua etäisyyttä käyttämällä voidaan varmistaa virtausnopeuden mahdol- lisimman tarkka mittaus keksinnön mukaisen laitteiston avulla.
Mittausmenetelmässä voidaan ultraääntä generoida joko jatkuvana tai pulssitettuna riippuen putken geometriasta. Pulssitetussa ajossa vaihe-ero mitataan vastaanottimille 102, 104 saapuvan äänipurs- keen sisältä. Käyttämällä pulssitettua ajoa saadaan eliminoitua ää- nen heijastumisista aiheutuvat mittausvirheet. Esimerkiksi muutok- set geometriassa ja/tai lämpötilassa saattavat muuttaa heijastusten vaiheistusta aiheuttaen virhettä mittaukseen. Pulssin optimaalinen pituus ja toistotaajuus riippuvat putken geometriasta ja antureiden ominaisuuksista. Resonoivilla antureilla kestää O jaksoa ennen kuin amplitudi vakaantuu. Vaihe on edullista lukea pulssin tasaiselta alu- eelta. Toinen reunaehto voidaan saada vastaanottimien ja lähetti- mien lyhimmästä etäisyydestä, heijastusten kautta tulevan pulssin kulkuajasta ja lähettimen suuntaavuudesta. Esimerkiksi jos käyte- tään 60 kHz:n ultraääntä ja 10 mm halkaisijan omaavaa lähetintä, niin pyöreälle putkelle sopiva pulssin pituus on karkeasti putken hal- kaisija d jaettuna äänennopeudella. Koska mittaus perustuu vaihei- den mittaukseen, on mittaus amplitudista riippumaton.
N O Molemmissa mittausmenetelmissä voidaan edullisesti käyttää laaja- O kaistaisia antureita. Laajakaistaisilla antureilla vaihevaste on tasai- 7 30 sempi jolloin vastaanottopuolella Q-arvojen ja resonanssitaajuuk- N sien poikkeamista aiheutuva virhe on pienempi. Myös nousuajat ovat E lyhempiä, mikä on tärkeää, jos käytetään pulssitettua ajoa. Lähetin- 2 puolella pieni O-arvo tarkoittaa nopeampaa pulssivastetta. Lähetti- 2 men on syytä olla riittävän suuntaava, mutta kuitenkin niin että keila = 35 osuu kaikilla virtausnopeuksilla vastaanottimille. Lähettimen keilan N leveys voi olla esimerkiksi 20 © — 40 ©, edullisesti esimerkiksi noin ?.
Kuviossa 3 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukainen laitteisto ilmanvirtauksen mittaukseen.
Laitteisto käsittää yhden ult- raäänilähettimen 100 ja kaksi vastaanotinta 102, 104 jotka sijaitse- vat ilmanvaihtokanavan 300 vastakkaisilla puolilla.
Ultraäänilähetin 100 ja ultraäänivastaanottimet 102, 104 on kytketty ohjausyksik- köön 304, joka käsittää mittauselektroniikkaa, esimerkiksi välineet vastaanottimien 102, 104 vastaanottamien signaalien vaihe-eron mittaamiseen.
Vastaanottimien vastaanottamien signaalien vaihe- erosta ohjausyksikkö 304 voi määrittää ilmanvirtauksen suunnan ja nopeuden ilmanvaihtokanavassa.
Ohjausyksikkö 304 voi myös hal- lita ultraäänilähettimen lähettämää ultraäänisignaalia.
Ohjausyk- sikkö 304 voi olla integroitu lähettimen ja/tai vastaanotinten yhtey- teen tai se voi olla erillinen yksikkö.
Jos ohjausyksikkö 304 on erilli- nenyksikkö, voidaan ultraäänilähetin 100 ja ultraäänivastaanottimet 102, 104 kytkeä ohjausyksikköön 304 langallisesti tai langattomasti.
Ohjausyksikkö 304 voi myös käsittää näyttölaitteen, jolla mittaustu- lokset voidaan esittää.
Ohjausyksikkö 304 voi myös välittää mittaus- tulokset ulkopuoliselle laitteelle, esimerkiksi tietojenkäsittelylait- teelle tai näyttölaitteelle.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänivastaanottimena voi- daan käyttää esimerkiksi MEMS-mikrofoneja.
Ultraäänilähettimen taajuus voi olla esimerkiksi 60 kHz, toimintajakso 60 Hz ja yhden pulssin pituus 250 mikrosekuntia.
Esimerkkisuoritusmuoto ultraää- nilähettimen lähettämästä signaalimuodosta 400 on esitetty kuvi- N ossa 4. Keksinnön ratkaisussa voidaan käyttää muitakin taajuus- ja O pulssisuhteita ja yllä kuvattu ja kuviossa 4 esitetty signaalimuoto on O vain eräs esimerkki. 7 30 N Ilmanvaihtokanavassa olevat häiriölähteet, kuten esim. käyrät, T- = haarat, muuntoliittimet, ym. osat. aiheuttavat muutoksia ilmanvir- 2 taukseen, kuten esim. turbulenttista virtausta, kyseisten osien lä- 2 hellä.
Ultraäänimittaus on luotettava mittaustapa myös häiriölähteen = 35 kohdalla mutta absoluuttista virtausnopeuden mittaustulosta pitää N kompensoida, jotta mittaustulos vastaisi virtausnopeutta muualla kanavissa, eli riittävän kaukana häiriölähteestä.
Mittaustulos kompensoidaan keksinnön ratkaisussa kertoimella, joka määritetään putken halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja/tai anturin ja häiriöläh- teen välisen etäisyyden perusteella.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa putken halkaisija, häiriöläh- teen tyyppi ja/tai anturin ja häiriölähteen välinen etäisyys voidaan määrittää ja/tai tallentaa järjestelmään ja/tai ohjausyksikköön. Kek- sinnön eräässä suoritusmuodossa ohjausyksikölle ja/tai järjestel- mälle määritetään putken halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja/tai an- turin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella yksi parametri, esim. luku, joka määrittää kompensoinnissa käytettävän kertoimen. Kuviot 5A — 5C esittävät erään keksinnön suoritusmuodon mukaisia ratkaisuja tilanteessa, jossa anturin läheisyydessä on häiriönlähde. Kuvion 5A suoritusmuodossa häiriönlähde on T-haara 500, joka on tietyn etäisyyden e päässä anturin keskikohdasta. Etäisyys e, jonka avulla kerroin määritetään, voidaan keksinnön mukaisessa ratkai- sussa määrittää esim. häiriölähteen anturia lähimmän kohdan ja an- turin keskikohdan väliseksi etäisyydeksi. Etäisyys e voidaan myös määrittää olennaisesti anturin keskikohdan ja häiriölähteen keski- kohdan ja/tai anturia lähimmän osan väliseksi etäisyydeksi. Kuvioiden 5B ja 5C suoritusmuodot vastaavat muuten kuvion 5A suoritusmuotoa mutta kuvion 5B suoritusmuodossa häiriönlähde on muuntoliitin 502 ja kuvion 5C suoritusmuodossa häiriönlähde on käyrä 504.
N O Kuvio 6 esittää esimerkkinä tietyn häiriölähteen vaikutusta ilmanvir- O tauksen absoluuttiseen mittaustulokseen. Kuvion 6 esimerkissä mit- 7 30 taustulokset on mitattu T-haaran läheisyydessä. Kuvion 6 toisella N akselilla on absoluuttisen mitatun virtausnopeuden ja kanavan oi- z kean virtausnopeuden suhde, ja toisella akselilla etäisyys häiriöläh- 2 teestä. Kun etäisyys häiriölähteeseen on pieni, mitattu virtausno- 2 peuden arvo eroaa ilmanvaihtokanavan ilman oikeasta virtausno- = 35 peudesta eli virtausnopeudesta kaukana häiriölähteestä. Kun etäi- N syys häiriölähteestä kasvaa, pienenee häiriölähteen aiheuttama vai- kutus. Kun etäisyys häiriölähteeseen on suuri niin mitattu virtausnopeus vastaa olennaisesti ilmanvaihtokanavan ilman oikeaa virtausnopeutta eli nopeutta tarpeeksi kaukana häiriölähteestä. Keksinnön ratkaisussa käytettävällä kertoimella kompensoidaan mi- tattua virtausnopeuden arvoa jotta se olennaisesti vastaisi ilman- vaihtokanavan ilman oikeaa nopeutta eli nopeutta kaukana häiriö- lähteestä. Kun etäisyys häiriölähteestä on pieni, mitattua virtausno- peuden arvoa pitää kompensoida enemmän ja kun etäisyys häiriö- lähteestä kasvaa, kompensaation tarve pienenee.
Myös ilmanvaihtokanavan halkaisija ja häiriölähteen tyyppi vaikut- tavat siihen kuinka paljon virtausnopeuden mitattu arvo tietyllä etäi- syydellä häiriölähteestä tarvitsee kompensointia. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa esimerkiksi eri häiriötyypit aiheuttavat häiriötä il- man virtaukseen siten, että t-haaraa lähellä suoritettua mittausta pitää kompensoida eli korjata eniten ja muuntoliitintä lähellä olevaa mittausta vähiten. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa esimerkiksi tilanteessa, jossa häi- riönlähde aiheuttaa mitatun ilman virtausnopeuden pienenemistä häiriölähteen lähellä (verrattuna ilmanvaihtokanavan ilman oikeaan nopeuteen eli nopeuteen kaukana häiriölähteestä), mittaustulosta pitää kompensoida suurentamalla mitattua arvoa. Näin arvo saa- daan vastaamaan olennaisesti ilmanvaihtokanavan ilman oikeaa no- peutta eli nopeutta kaukana häiriölähteestä. Mitä lähempänä tässä tilanteessa mittaus suoritetaan häiriölähteestä, sitä enemmän mit- N taustulosta pitää kompensoida eli tässä esimerkkitilanteessa suuren- O taa. Mitä kauempana mittaus suoritetaan häiriölähteestä, sitä vä- O hemmän mittaustulos vaatii kompensointia eli tässä esimerkkitilan- 7 30 teessa suurentamista.
N E Keksinnön ratkaisussa käytettävä kerroin voidaan muodostaa esi- 2 merkiksi kokeellisesti eli mittaamalla tai simuloimalla ilmavirtausta 3 tietyn tyyppisen häiriölähteen lähellä eri etäisyyksillä. Mittaus ja/tai 5 35 simulointi voidaan suorittaa erikseen eri putken halkaisijoille. Kek- N sinnön eräässä suoritusmuodossa kerroin tai kertoimet voidaan tal- lentaa tietokantaan, taulukkoon ja/tai ohjausyksikköön.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänivastaanottimien ei tarvitse olla ilmanvaihtokanavan vastakkaisella puolella ultraääni- lähettimeen nähden vaan on myös mahdollista, että ultraäänilähetin ja yksi tai useampi ultraäänivastaanotin ovat ilmanvaihtokanavan samalla puolella. Jos ultraäänilähetin ja -vastaanotin tai -vastaanot- timet ovat samalla puolella ilmanvaihtokanavaa, tarvitaan ilman- vaihtokanavan anturien vastakkaiselle puolelle pinta, joka heijastaa ultraäänilähettimen lähettämät ultraäänet ultraäänivastaanottimelle tai ultraäänivastaanottimille. Putken pinta on edullista muotoilla tai käsitellä niin, että ääni heijastuu tehokkaasti takaisin vastaanotti- mille. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa yksittäistä ultraäänianturia voidaan käyttää sekä ultraäänivastaanottimena että ultraäänilähet- timenä. Keksinnön mukainen laite ilmanvirtauksen mittaukseen voi olla il- manvaihtokanavan yhteyteen kiinteästi asennettu. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänilähetinanturi ja ultraäänivas- taanotinanturit on kiinteästi asennettu ilmanvaihtokanavan yhtey- teen, esimerkiksi ilmanvaihtokanavan sisäpintaan. Keksinnön toi- sessa suoritusmuodossa ultraäänilähetinanturi ja ultraäänivastaan- otinanturit on integroitu osaksi putkea kiinteästi niin, että ainakin osa antureiden rakenteesta on putken ulkopuolella ja putkeen on tehty anturin lähetintä ja/tai vastaanotinta vastaava aukko, jonka N avulla anturi voi lähettää tai vastaanottaa ilmastointikanavan sisällä O olevia ultraäänisignaaleja. Keksinnön mukaisen laitteiston ohjausyk- O sikkö voi olla myös integroituna anturin tai anturien yhteyteen tai 7 30 laitteisto voi käsittää vain liittimet, joilla erillinen ohjausyksikkö voi- N daan liittää antureihin. Ilmastointikanavien osiin, esimerkiksi put- E kiin, kiinteästi asennettujen antureiden etuna on se, että ilmastoin- 2 tikanavan osat ovat helposti paikoilleen asennettavia eikä niitä asen- 2 taessa tarvitse suorittaa erillisiä ilmanvirtausantureiden säätö- tai = 35 asennustoimenpiteitä.
Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan suorittaa jatkuvaa ilman- virtauksen mittausta tai ilmanvirtauksen mittaus voi olla säädetty tapahtumaan tietyin ennalta määrätyin ja/tai valittavissa olevin ai- kavälein.
Keksinnön mukaista laitteistoa ilmanvirtauksen mittaukseen voidaan käyttää ilman virtauksen mittaukseen ilmanvaihtojärjestelmän eri osissa kuten esimerkiksi kanavissa, tasauslaatikoissa, puhaltimissa, ilmanvirtaussäätimissä, iris-säätimissä ja mittauspäissä.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuo- dot eivät myöskään rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerk- keihin, ja ne voivatkin siksi vaihdella jäljempänä esitettävien patent- tivaatimusten puitteissa. Selityksessä mahdollisesti yhdessä muiden tunnusmerkkien kanssa esitettyjä tunnusmerkkejä voidaan tarvitta- essa käyttää myös toisistaan erillisinä.
N © ?
I = oO
Claims (13)
1. Ilmanvaihtokanavan ilmavirtauksen mittauslaitteisto joka laitteisto käsittää: kanavan yhteyteen tietyn etäisyyden (e) päähän häiriöläh- teestä sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähetti- men (100) ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta (102, 104), ja ohjausyksikön (304) johon ultraäänilähetin ja ultraäänivas- taanottimet ovat liitettävissä, missä ohjausyksikkö on sovitettu mittaamaan ainakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö on sovitettu tallentamaan putken halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja anturin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella yhden parametrin, esim. luvun, joka määrittää kompen- soinnissa käytettävän kertoimen, ja ohjausyksikkö on sovitettu kompensoimaan eli korjaamaan määritettyä ilman virtausnopeutta ja/tai virtaussuuntaa mainitun yhden parametrin määrittämän kertoimen avulla.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että häiriölähteen tyyppi on käyrä, äänenvaimennin, T-haara ja/tai muuntoliitin.
N O
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu O siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) on sijoitettu siten, että 7 30 etäisyys molemmista ultraäänivastaanottimesta (102, 104) ultraää- - nilähettimeen (100) on samansuuruinen. jami 2
4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen lait- > teisto, tunnettu siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) ovat = 35 ilmanvaihtokanavan vastakkaisella puolella ultraäänilähettimeen N (100) nähden.
5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen lait- teisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu suorittamaan mit- tausta jatkuvana mittauksena.
6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen lait- teisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu suorittamaan mit- taus ennalta määrätyin ja/tai valittavissa olevin aikavälein.
7. Menetelmä ilmavirtauksen mittaukseen ilmanvaihtokana- vassa (300) ilmavaihtokanavan ilmavirtauksen mittauslaitteistolla, joka laitteisto käsittää kanavan yhteyteen tietyn etäisyyden (e) päähän häiriölähteestä sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen (100) ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta (102, 104), ja ohjausyksikön (304) johon ultraäänilähetin ja ultra- äänivastaanottimet ovat liitettävissä, missä menetelmässä: ohjausyksikkö mittaa ainakin kahden kanavan yhteyteen so- vitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-eron ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittää ilman virtausnopeuden ja/tai virtaussuunnan, tunnettu siitä, että ohjausyksikölle määritetään putken halkaisijan, häiriölähteen tyypin ja anturin ja häiriölähteen välisen etäisyyden perusteella yksi parametri, esim. luku, joka määrittää kompensoinnissa käytettävän kertoimen, ja N ohjausyksikkö kompensoi eli korjaa määritettyä ilman vir- O tausnopeutta ja/tai virtaussuuntaa mainitun yhden parametrin mää- O rittämän kertoimen avulla. 7 30 N
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu E siitä, että häiriölähteen tyyppi on käyrä, äänenvaimennin, T-haara QR ja/tai muuntoliitin. 2 S 35
9. Minka tahansa patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen me- N netelmä, tunnettu siitä, että ultraäänilähetin (100) lähettää ultra- äänisignaalia pulssitettuna signaalina.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (304) mittaa ainakin kahden kanavan yh- teyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajan- hetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-eron yhden ultra- äänisignaalipulssin (400) sisältä.
11. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tun- nettu siitä, että ultraäänilähetin (100) lähettää ultraäänisignaalia jatkuvana signaalina.
12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7 - 11 mukainen me- netelmä, tunnettu siitä, että mittausta suoritetaan jatkuvana mit- tauksena.
13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7 - 11 mukainen me- netelmä, tunnettu siitä, että mittausta suoritetaan ennalta määrä- tyin ja/tai valittavissa olevin aikavälein.
N
N
O
N
O <Q
PP
N
I = oO
N
LO
LO
O
O
N
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20165529A FI129728B (fi) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen |
| PCT/IB2017/052953 WO2018002740A1 (en) | 2016-06-27 | 2017-05-19 | Apparatus and method for measuring air flow |
| US16/312,018 US10816375B2 (en) | 2016-06-27 | 2017-05-19 | Apparatus and method for measuring air flow |
| EP17730277.5A EP3475666A1 (en) | 2016-06-27 | 2017-05-19 | Apparatus and method for measuring air flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20165529A FI129728B (fi) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20165529A FI20165529A (fi) | 2017-12-28 |
| FI129728B true FI129728B (fi) | 2022-08-15 |
Family
ID=59062055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20165529A FI129728B (fi) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10816375B2 (fi) |
| EP (1) | EP3475666A1 (fi) |
| FI (1) | FI129728B (fi) |
| WO (1) | WO2018002740A1 (fi) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10884017B2 (en) * | 2018-03-23 | 2021-01-05 | Rosemount Aerospace Inc. | Acoustic angle-of-attack sensor |
| US10739371B2 (en) | 2018-08-16 | 2020-08-11 | Rosemount Aerospace Inc. | Acoustic airspeed sensors |
| GB201820713D0 (en) * | 2018-12-19 | 2019-01-30 | Agco Int Gmbh | Grain cleaning system and method of controlling such |
| CN116608917B (zh) * | 2023-07-19 | 2023-09-22 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 气体超声波计量仪表计量抗扰方法与智慧燃气物联网*** |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI10752A (fi) | 1925-07-24 | Maidon jäähdyttäjä | ||
| DE2541699A1 (de) | 1975-09-18 | 1977-03-24 | Siemens Ag | Vorrichtung zur messung von stroemungsgeschwindigkeiten |
| US4633719A (en) * | 1985-03-27 | 1987-01-06 | Badger Meter, Inc. | Digital flow meter circuit and method for measuring flow |
| IT1196886B (it) * | 1986-12-30 | 1988-11-25 | Weber Srl | Dispositivo ultrasonico di misurazione della portata di fluido in un condotto |
| JPH0298633A (ja) | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Corona Dengiyou Kk | 超音波流速計 |
| EP1812774B1 (en) | 2004-11-12 | 2015-10-28 | Xtralis Technologies Ltd | Method and apparatus for determining flow |
| CA2589198C (en) * | 2004-12-02 | 2013-04-30 | Siemens Energy & Automation, Inc. | System and method for flow profile calibration correction for ultrasonic flowmeters |
| HUP0700785A2 (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-29 | Thormed Kft | Method and apparatus for determining the flow parameters of a streaming medium |
| US7942068B2 (en) | 2009-03-11 | 2011-05-17 | Ge Infrastructure Sensing, Inc. | Method and system for multi-path ultrasonic flow rate measurement |
| US20120266690A1 (en) * | 2009-11-19 | 2012-10-25 | Panasonic Corporation | Ultrasonic flow meter device |
| GB201103642D0 (en) * | 2011-03-03 | 2011-04-13 | Univ Bradford | Methods and systems for detection of liquid surface fluctuations |
| WO2013165314A1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-11-07 | Dhi Water & Environment (S) Pte Ltd | A flow meter system |
| US8806958B2 (en) | 2012-07-05 | 2014-08-19 | Honeywell International Inc. | Ultrasonic air flow sensor |
| US9335194B2 (en) | 2013-09-16 | 2016-05-10 | Agena A/S | System or a method for measuring flow of fluid or gas |
| GB2521661A (en) | 2013-12-27 | 2015-07-01 | Xsens As | Apparatus and method for measuring flow |
| US10041859B2 (en) * | 2014-03-13 | 2018-08-07 | Siemens Energy, Inc. | Parameter distribution mapping in a gas turbine engine |
| DE102014118187A1 (de) * | 2014-12-09 | 2016-06-09 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchflussmessgerät |
| EP3261708B1 (en) * | 2015-02-27 | 2022-05-04 | MAQUET Cardiopulmonary GmbH | Fluid flow rate measuring and gas bubble detecting apparatus |
| US10309818B2 (en) * | 2015-05-19 | 2019-06-04 | Alphinity, Llc | Fluid monitoring assembly with flow sensor |
| US9612145B2 (en) * | 2015-05-21 | 2017-04-04 | Yildirim Hurmuzlu | Revolving ultrasound field multiphase flowmeter |
-
2016
- 2016-06-27 FI FI20165529A patent/FI129728B/fi active IP Right Grant
-
2017
- 2017-05-19 US US16/312,018 patent/US10816375B2/en active Active
- 2017-05-19 WO PCT/IB2017/052953 patent/WO2018002740A1/en unknown
- 2017-05-19 EP EP17730277.5A patent/EP3475666A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190376823A1 (en) | 2019-12-12 |
| WO2018002740A1 (en) | 2018-01-04 |
| FI20165529A (fi) | 2017-12-28 |
| US10816375B2 (en) | 2020-10-27 |
| EP3475666A1 (en) | 2019-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI129728B (fi) | Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen | |
| US8960017B2 (en) | System and method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting | |
| US8613226B2 (en) | Ultrasonic flow meter having ultrasonic sensor with plurality of transmitters for transmitting ultrasonic waves at different frequencies | |
| EP3559605B1 (en) | Apparatus and method for measuring air flow | |
| EP2202494B1 (en) | Ultrasonic meter | |
| KR20160029656A (ko) | 초음파 유량계 및 유량 계측 방법 | |
| CN114787590A (zh) | 用于测量经过通道的气体的流量的***和方法 | |
| JP2015001507A (ja) | 超音波流量計 | |
| US11573107B2 (en) | Hydraulic system for ultrasonic flow measurement using direct acoustic path approach | |
| EP1726920B1 (en) | Method for ultrasonic Doppler fluid flow measurement | |
| CN113167619A (zh) | 用于夹装超声流量测量点的超声换能器装置和夹装超声流量测量点以及用于将夹装超声流量测量点投入运行的方法 | |
| US11841254B2 (en) | Clamp-on ultrasonic transducer arrangement independent of measuring tube diameter at a measuring point | |
| US11118950B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
| FI128408B (fi) | Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen | |
| US10884017B2 (en) | Acoustic angle-of-attack sensor | |
| WO2017216657A1 (en) | Apparatus and method for fastening an airflow sensor to a duct | |
| US20220228930A1 (en) | Method for Calibrating a Temperature Measuring Unit Based on Ultrasonic Measurement, Method for Measuring the Temperature of a Medium, Temperature Measuring Unit and Ultrasonic Flowmeter | |
| KR102035748B1 (ko) | 초음파를 이용한 유동 측정 공정 | |
| WO1994009342A1 (en) | Acoustic flowmeter | |
| WO2018116070A1 (en) | Apparatus and method for measuring air flow | |
| JP2009270882A (ja) | 超音波流量計 | |
| CN115032417A (zh) | 用于确定流动介质的速度的方法和超声流量测量设备 | |
| JP2016212123A (ja) | 超音波流量計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: FLA KTGROUP SWEDEN AB |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 129728 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |