KR100311855B1 - 유체유동계량기 - Google Patents

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KR100311855B1
KR100311855B1 KR1019950703010A KR19950703010A KR100311855B1 KR 100311855 B1 KR100311855 B1 KR 100311855B1 KR 1019950703010 A KR1019950703010 A KR 1019950703010A KR 19950703010 A KR19950703010 A KR 19950703010A KR 100311855 B1 KR100311855 B1 KR 100311855B1
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제임스 딕비 얄릿 콜리어
크리스토퍼 데이비스
크리스토퍼 제임스 뉴튼 프라이어
앨레인 헨리 와하
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에이취.로제, 제이.뢰슬러
지.크롬슈로더악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 유체유동방향으로 서로 이격된 한쌍의 변환기(8,9)를 갖추고, 전송기(20)가 상기 변환기에 의해 유체를 통해 양 방향으로 음향신호가 전송되어지도록 하며, 처리기(22)가 상기한 변환기에의해 수신된 음향신호의 비행시간을 모니터함으로써 유체유동에 관한 정보를 결정하며, 변환기사이에 공간의 일부가 유동방향으로 축방향으로 연장된 다수의 평행한 유체유동통로(51,52;61,62;71,72)를 갖춘 유동구조(5)를 구성하는 유동경로를 구획하고, 그 통로의 횡단직경은 유체에 의해 통로를 통해 평면음파만이 전송되어지도록 선택되어지는 한편 작동상태하에서 유체가 각 통로를 통해 이 통로를 통한 체적유동속도의 전체체적유동속도에 대한 비가 전체 체적속도에 대해 일정하게 유지되도록 유동하게 된다.

Description

유체 유동계량기
상기한 방법을 사용하는 초음파유동장치가 유럽특허 A-0347096호에 기재된바, 이는 공지된 크기의 통로를 통한 가스의 유동속도를 측정하는데 사용가능하며, 측정된 속도와 속도계수를 곱하여 체적유동속도를 계산할 수 있는데, 이러한 장치는 가정용가스계량기로 사용가능하다.
그러나 상기한 유럽특허 A-0347096호와 같은 종래의 장치는 체적유동속도를 측정된 속도와 속도계수를 곱함으로써 계산해 주어야만 하였고, 측정된 속도와 체적유동속도관계가 비선형적인 단점이 있었다. 따라서 체적유동속도를 계산하는 더욱 정확한 방법이 요구되었다.
한편 특정 유동과 음파상태하에서 "통과 시간 초음파 유동계량기의 이론"(1981년 7월 27일 J. Hemp, Cranfield Insititute of Technology)에서 기술한 바와 같이 튜브내의 흐름으로 인한 튜브하부로 이동하는 평면파의 위상이동은 체적유동속도에만 비례하게 되고, 이는 평면 음파의 통합특성에 기인한 것이다.
그리고 축이탈 상태의 보정이 W093/00570호에 기재된 바, 상기한 방법에 의하면 링거라운드(ringaround) 전송기술은 매 4번째 웨이브 패킷이 앞선 패킷에 대해 역전되어 덕트내의 고오더모드(high order mode)의 전파효과를 제거하게 된다.
또한 미국 특허 A-4365518호에는 계량기를 통한 유동경로가 음파의 파장에 대해 비교적 큰 다수의 길다란 튜브로 세분되는 음파의 유동계량기가 기재되어 있는데, 거기서는 초음파압력 웨이브가 각 튜브를 통해 큰 비틀림 없이 진행되는 바, 이같은 종래 기술로는 큰 영역에 걸쳐 선형 반응(linear respons)은 불가능하였다.
또한 영국 특허 A-22092l6에는 소정 컷오프(cut-off)점 이하의 직경을 가진 통로를 구비하여 단지 평면파만이 유동경로를 따라 전송되고, 체적유동속도가 이후 속도 의존 계수의 사용없이도 직접적으로 계산될 수 있으며 직접 전송 경로를 따라 측정된 신호가 펄스에러를 유도하는 에코에 의해 수정됨이 없이 직접전송경로를 따라 이동되면 고정밀도가 획득되므로 상기 유동경로는 유동튜브내 폐쇄된 팩 설비내에 설치되어 상이한 유체 유동경로가 유동튜브의 중심축으로부터 가변적인 방사상 거리에서 통로내에 설치되며, 이는 측정된 유동속도의 에러를 초래할 수 있게 된다.
본 발명은 제 2음향 변환기와 그 상부에 있는 제 1음향변환기를 갖추고, 상기 변환기 사이의 음파의 이동시간으로 변환기 사이를 유동하는 유체의 유속을 측정하는 유체유동계량기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유체 유동계량기의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상술하는바,
제 1도는 전체시스템의 블럭다이아그램,
제 2도는 유동센서장치의 횡단면도,
제 3도는 테이퍼진 유통튜브 디자인을 도시한 개략도,
제 4도는 테이퍼진 유동튜브 디자인의 다른 실시예를 도시한 개략도,
제 5도는 제 1도의 A-A신 횡단면도,
제 6도는 제 2실시예에 따른 제 5도와 유사한 횡단면도,
제 7도는 제 3실시예에 따른 제 5도와 유사한 횡단면도,
제 8도는 제 4실시예에 따른 제 5도와 유사한 횡단면도,
제 9도는 제 8도의 통로안으로 음파를 전송하는 피에조전기 변환기를 도시한 부분 분리측면도,
제 10도는 피에조전기의 방사상진동을 도시한 제 9도의 평면도,
제 11도는 종래의 확성기를 도시한 개략도,
제 12도는 한형 유동통로안으로 전송하는 환형 변환기의 제 2실시예를 도시한 측면개략도,
제 13도는 제 5실시예에 따른 제 5도와 유사한 횡단면도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따르면 유체유동계량기는 유체 유동방향내에 서로 이격된 한쌍의 변환기와, 음파의 신호가 상기 변환기에 의해 유체를 통해 양방향으로 전송되도록 하는 전송수단 및, 변환기에 의해 수신된 음파신호의 비행시간을 모니터함으로써 유체유동에 관한 정보를 결정하는 처리수단을 갖추고, 상기 전환기사이의 공간의 일부가 유동의 방향으로 축방향으로 연장된 다수의 평행한 유체유동통로를 갖춘 유동구조체를 구성하는 유동경로를 형성하며, 이 통로의 횡단면은 단지 편평한 음파만이 유체에 의해 통로를 매개로 전송되면서 작동상태에서 유체가 각 통로를 따라 흘러 통로를 통한 체적유동속도의 비가 전체 체적흐름속도에 대해 일정한 상태로 유지되게 된다.
상기한 설비에 있어서, 각 통로는 전체 유동속도의 대표적인 부분을 견본으로 조사한다.
종래 기술에 비해 본 발명은 30회 이상 ±1%의 선형성을 획득하였다.
또한 통로사이의 틈새는 바람직하기로는 차폐되어 이 사이의 유체유동을 방지하는 것이 좋다.
한편 각 통로는 원형단면을 갖는 것이 바람직하다.
그리고 상기한 바와 같이 원형단면 형상을 갖는 통로의 사용은 예컨대 영국 특허 A-2209216호에서 사용된 바와 같은 6각횡단형상에 비해 많은 장점을 갖게 되는 바, 특히 유동통로를 따라 압력드롭을 최소해야하는 요구와 펄스이동을 극대화 해야하는 요구를 적절히 절충할 수 있게 된다.
통상 본 발명은 변환기가 유동통로의 선단에 중심적으로 설치된 대칭적인 구조로 설비하게 되는 바, 유동통로들은 변환기의 중심을 결합하는 라인으로부터 방사상으로 등간격으로 그 중심이 설치되므로 유동이 외부영향을 받지 않게 된다면 균일한 유동과 음파장(acoustic field)를 표본조사하는데, 필수적이지는 않지만 입구쳄버내에서 유동통로의 축방향으로 속도성분을 갖지않는 회전유체유동을 창출함으로써 가능하다.
또한 본 발명 유체유동 계량기의 제2실시예에 따르면 유체유동의 방향으로 이격된 한쌍의 변환기쌍과, 변환기에 의해 유체를 통해 양방향으로 전송될 음향신호를 초래하는 전송수단 및, 변환기에 의해 수신된 음파신호의 비행시간을 모니터함으로써 유체유동에 관한 정보를 결정하는 처리수단을 갖추고, 변환기사이에 공간의 일부가 환형유동통로를 갖춘 유동구조체를 구성하는 유동통로를 형성하는 바 상기한 변환기는 상응하는 환형상을 갖게 된다.
어떤 경우든 간에 유동구조체를 벗어나는 음향 에코를 방지하는 것이 바람직하며, 이는 예컨대 변환기를 유동구조체에 매우 근접하게 위치시키거나 유동구조체상에 흡수성재질을 사용함으로써 가능하지만 유동구조체는 입사되는 음향신호에 대하여 테이퍼진(tapered) 선단면을 형성하는 것이 바람직하다.
앞서 기술한 유체유동계량기는 적은 물리적인 크기(예컨대 집별돌크기)로 축소되면서 비용감소가 가능해지며, 상기한 유니트는 가정용 가스 계량에 아주 적합하게 된다.
그리고 높은 전자-음향변환 효율과 단순한 데이터처리를 통해 동력소비가 감소되어 건전지가 오래도록 작용할 수 있게 된다.
또한 상기한 디자인은 가스계량기로 사용될 때 가스성분에 대해 영향을 받지않으며, 예컨대 물같은 액체를 포함하는 다른 유체으로 활용가능하다.
제 1도와 제 2도는 유동센서(1)와 전기 측정장지(2)의 2부분으로 구성된 유동계량기를 도시한 것으로, 유체가 입구(3)에서 유동센서로 유입되고, 입구쳄버(6)와 출구쳄버(7)를 연결하는 계량튜브(5) 하부로 이송된 후에 출구(4)에서 배출된다.
여기서 상기한 유동은 2개의 초음파 변환기(8,9)를 사용하는 유동센서내에서 감지되어 계량튜브하부로 음파의 펄스를 방출하고 수신하게 되는 바, 전송으로부터 수신까지 경과된 시간 Δt는 전기장치(2)에 의한 상방(+)과 하방(-)으로 정해지고 이러한 측정으로부터 계량기를 통한 체적유동속도는 전술한 바와 같이 결정된다.
그리고 전기장치(2)는 통상 하부측정용 변환기(9)를 구동하고 상부측정용 변환기(8)를 구동하는 신호발생기로 구성되고, 음향신호가 계량튜브(5)를 통해 진행되고, 다른 변환기에 의해 수신되며, 수신된 신호는 디지털화되고 유동속도신호가 출력되는 디지털 신호처리 유니트로 공급된다.
한편 입구쳄버(5)는 원통형중공으로 입구를 통해 유입된 유체가 접선방향으로 방출되어 쳄버(6)내에서 계량튜브(5)의 축방향으로 속도성분을 갖지 않은 회전유체유동을 생성하고, 전술한 과정을 통해 계량튜브(5)내에 유동속도에 영향을 미칠 수 있는 입구(3)의 상부에 영향을 주는 흐름을 감소하거나 제거하게 된다. 따라서 계량튜브(5)는 유입흐름내에 외부 방해 영향으로부터 효과적으로 단절되면서, 튜브를 통한 유체유동이 변환기의 중심들을 결합하는 라인(32)주위로 회전적으로 대칭된다.
더불어 내부튜브홀더(10)는 직접경로로부터 멀리 신호를 반사하는 형상으로 되어 이로부터 반사된 에코가 측정되기까지 직접경로신호와 간섭되지 않으며, 이는 적은 횡단면의 각진 면를 구비하여 더 긴 중간경로 또는 흡수경로를 향해 신호를 분산하면서 편향하게 된다.
그리고 계량튜브(5)의 선단면(11)에서 변환기(8,9)로 되돌아오는 음향신호의 반사에 기인하는 에코를 역시 경험하는데, 이는 제 3도 또는 제 4도에 도시한 바와 같이 계량튜브(5)를 디자인함으로써 피할 수 있으며, 상기한 계량튜브(5)는 다수의 유통통로(61,62 또는 71,72)를 갖추고, 계량튜브 선단면(11,11')이 테이퍼져 변환기와 직접통로로부터 멀리 신호(12)를 반사하게 되어 이로부터 반사하는 에코가 측정기간중에 직접통로 신호와 간섭되지 않게 된다.
또한 변환기의 방향성이 계량튜브의 하부로 전파되지 않는 신호의 세기를 최소화하도록 정해질 수 있다.
그리고 상기한 계량기를 통한 체적유동속도는 측정된 속도로부터 계산되는바, 상기한 속도가 흐름을 가로질러 균일하다면 체적유동속도는 단순히
Q = U A
가 되는데, 여기서 상기한 Q는 체적유동속도이고, U는 균일한 유동속도이며, A는 유동지역의 단면적이다.
그러나 점성의 영향으로 속도가 균일하지 않으며, 원형파이프에서 입구로부터 포물선분포를 띠게 될 것으로 추정되는 바, 상기한 속도 프로파일은 고유동속도에서 난류의 발생으로 추가로 수정된다.
상기한 조건하에서 측정된 속도는 단순히 단면적을 곱함으로써 체적유동속도값이 되지 않으며, 이는 보정을 필요로 하게 된다.
그러나 파이프내에 추정되는 속도 프로파일은 많은 변수의 함수로 비선형특성을 나타내고, 표준화된 평균화 방법은 상기한 단점을 보정하지만 고가이면서 실제로 정밀도가 떨어지게 된다.
그리고 상기한 계량기는 편평한 음파의 병합특성을 사용하게 되는 바, 튜브하부로 주행하는 평면파는 튜브내의 유동으로 인한 위상이동이 수반되고, 특정 유동과 음향상태하에서 상기한 위상이동은 "통과 시간 초음파 유동계량기의 이론 "(l981년 7월 27일 J. Hemp, Cranfield Institute of Technology의 142페이지에서 144페이지)에 기재된 바와 같이 단지 유동속도에만 비레하게 된다.
또한 비행 시간 Δt가 평면음파만에 의해 측정되도록 하기 위해서는 시간영역(time domain) 분리 또는 계량튜브의 컷오프진동수 이하 작동으로 고오더 모드(high oraer mode)를 제거해야만 한다.
본 계량기에 있어서, 계량튜브(5)는 유동을 조사하는 데 사용되는 진동수의 평면파로만 전송되어 각 세트의 진동수와, 유동속도, 파이프벽 임피던스및, 파이프형상에 대해 음파가 그 이하에서는 단지 제 1모드 또는 평면파로만 진행되는 컷오프진동수와 일치하게 된다.
그리고 컷오프진동수보다 높은 진동수에서는 고오더 모드들이 상이한 그룹속도로 전파되는 상이한 모드로 진행하고, 이러한 속도의 차이가 확대모드들간의 시간영역의 차이에 의해 전송된 평면파를 격리하는 데 사용될 수 있게 된다.
그리고 원형파이프에서 컷오프진동수에 관한 주된 계수는 파이프직경이므로, 상기한 문제를 컷오프직경과 관련하여 고찰할 수 있는 바, 음파가 주어진 진동수에서 편평한 음파로만 진행되는 직경 이하로 한정된다.
그리고 컷오프파이프직경과 컷오프진동수 사이의 관계는 대체로 선형적이며정확히 알 필요는 없으며, 확실히 견고한 원형 파이프용으로는 0.586λ 보다 작은 직경을 사용하여야 하는 바, 여기서 λ는 자유공간을 진행하는 신호의 파장이다. 상기한 요구치는 점성에 의한 댐핑과 벽탄성 및 표면 조도를 고려할 경우에 완화되며, 상기한 특성으로 인해 고모드 진행을 제한하거나 방지하게 되어 계산된 컷오프진동수이상의 파이프내를 진행하는 평면파만 얻어지는데, 예컨대 음향흡수재와 정렬되어 고오더 모드 반사를 효과적으로 흡수하고 그 진행을 방지하도록 디자인할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 계량기는 전체 직경이 선택된 작동의 진동수용 컷오프직경보다 훨씬 큰 계량튜브(5)를 구비하지만 다수의 평행하게 축방향으로 연장된 통로로 세분되는데 그 개별적인 직경은 40kHz에서 컷오프직경보다 충분히 작다. 횡단면내에서 계량튜브(5)는 제 5도에서 도시한 바와 같이 폐쇄된 팩 구조로 될 수 있으며, 이는 다수의 통로(51,52,53)를 도시하는 계량튜브(5)의 횡단면이고, 통로(51,52,53) 사이의 틈새(33)들은 차폐된다.
이에 따라 유동속도가 낮게 유지되어 유동저항을 줄이면서 유동소음을 줄이고 방법의 정확성을 향상시키게 된다.
제 5도에 도시한 폐쇄된 팩 구조에 비해 제 6도 또는 제 7도에 도시한 구조가 바람직 한 바, 제 6도에 도시된 틈새(33)는 차폐되어 유체를 함유하지 않는다. 제 6도와 제 7도에 도시한 구조들은 다음과 같이 제 5도에 도시한 폐쇄된 팩 구조와 대비되는데 변환기를 연결하는 중심축 라인(32)이 제 5도 내지 제 7도에 도시되고, 용지의 평면에 수직이며, 제 5도에서 상기한 통로(51,52,53)는 각각 라인(32)으로부터 상이한 방사상의 거리에 위치하며, 이는 상이한 유동을 초래하고 음파경로가 각 통로에 의해 샘플링도록 하게 된다. 이에 반해 예컨대 제 6도의 통로(61,62)와 제 7도의 통로(71,72)가 중앙축인 라인(32)으로부터의 동일한 방사상의 거리에 위치하게 되며, 상기한 통로에서 유동과 음파경로는 동일하여 에러를 감소시키게 된다.
상기한 모든 실시예에서 qn/Q비는 모든 작용값 Q에 대해 일정하고, 여기서 qn은 조사된 통로를 통한 체적유동속도이고, Q는 입력과 출력쳄버(6,7) 사이의 전체체적유동속도이고, 따라서 측정치 q를 계측하면 Q를 알 수 있게 된다.
한편 또다른 유동통로가 제 8도에 도시(횡단면도로)된 바, 일정한 바깥 직경을 가진 환형 유동통로(82)가 유체를 포함하고, 단단한 로드 형태의 중앙 솔리드부(81)를 에워싸게 되며, 상기한 부분(81)은 주위 구조물 내에서 베인(vanes ;도시되지 않음)에 의해 지지되고 거리 d는 방사상 축을 벗어난 모드를 억제하도록 컷오프직경 이하이다.
그리고 주위의 축을 벗어난 모드는 외주주위의 전송기/수신기 반응을 확실하게 균등히 함으로써 억제되는 바, 이는 변환기 디자인을 적절하게 함으로써 가능하다.
또한 도시되지는 않았지만 제 8도에 도시한 실시예와 제 5도와 제 6도에 도시한 실시예의 다양한 조합이 가능하다.
한편 적절한 타입의 변환기의 일례가 제 9도에 도시된 바, 여기서 환형유동통로(82)는 피에조전기 변환기(130)에 의해 방사된 파의 환형지역을 샘플링하는 것으로 상기한 변환기는 제 9도에 횡단면도로 도시한 금속디스크(131)에 부착된 피에조전기부재(133)를 갖추고, 제 10도에 평면도로 도시한 바와 같이 피에조전기부재 (133)는 참조번호 141로 도시된 "방사"모드로 진동하여 금속디스크가 제 9도에서 점선(132)으로 도시된 바와 같이 진동하도록 하게 된다.
그리고 환형 유동통로와 함께 사용하기에 적합한 변환기의 제 2실시예가 제 12도로 도시된 바, 상기한 변환기는 제 11도로 도시한 종래의 영구자석 이동코일 확성기와 유사한데, 영구자석(141)은 플럭스 라인을 참조번호 142로 도시한 바와 같이 이송하고 원뿔형 다이아프램(145)에 부착된 코일(143)은 영구자석(141)의 극들 사이에서 환형공간(146)내의 자장내에 진동하면서 참조변호 147로 도시한 바와 같이 이를 통해 관통하는 전기흐름에 반응하게 된다.
또한 제 13도에 도시한 변환기의 극(152,153)를 테이퍼져서 이들 사이의 지역에서 자장이 증가하게 되며, 가벼운(light) 비전도 지지다이아프램(154)이 그 표면에서 전류컨덕터(155)의 나선형 코일을 이송하고, 이러한 나선형 코일은 극(152,153) 사이의 자장내에 위치하며 코일을 통하는 전류에 반응하여 진동하게 되는 바, 이는 환형유동통로(82)안으로 유입되고 요구되는 바대로 환형통로의 외주주위로 가변적이지 않은 환형음파 장(157)을 제공하게 되며, 거리(159)는 약 λ/2인 것이 바람직한데, 여기서 λ는 가스내 음파의 파장이다.
제 13도는 슬롯(121)을 갖추고 크기가 h와 w인(여기서 h보다 w가 훨씬 큼) 상이한 유동통로의 횡단면을 도시한 바, 여기서 h는 컷오프직경 이하이고(제 8도와제 10도에 도시한 바와 같이) w방향으로 축이탈 모드는 환형 통로의 경우에서와 마찬가지로 적절한 변환기 디자인에 의해 억제된다.
상기한 실시예에 있어서, 계량튜브(5)의 횡단면적"A"는 다음과 같이 정의된 최대 평균 유동속도 Umax가,
Umax = Qmax/A
부주기적(sub-cyclic) 위상이동, 즉
[ℓ/(c-Umax) - ℓ/(c + Umax)｝f 〈 1
을 생성하도록 선택되는데, 여기서 상기한 f는 음파의 진동수이고, C는 음파의 속도이며, ℓ은 변환기 사이의 거리이다.
본 발명을 통해 계량기의 선형성을 향상시키고, 측정을 용이하게 할 수 있는데, 이는 유동으로 인한 위상이등 Δθ을 Δθ〈π으로 감소시켜 유동속도프로파일에 대해 측정의 독립성을 보장하고 흐름 계량기의 선형성을 증가시키는 분석에 의해 알 수 있으며, 위상이동을 주기적으로 유지하여 동일한 포착윈도우가 상부와 하부에서 사용되도록 하며 변환기 반응/시작에 대한 감도를 감소시키지만 완벽한 성능은 주기적 위상이동을 창출하지 않는 측정지역(A)을 사용함으로써 획득될 수 있다.

Claims (7)

  1. 유동방향을 따라 연장되는 실질적으로 환형의 유동통로를 형성하는 유동 구조체; 상기 환형의 유동통로에 대응하는 환형을 가지며, 유체유동방향을 따라 서로 이격된 한쌍의 변환기(8,9); 음향신호가 상기 변환기에 의해 유체를 통해 양방향으로 전송되도록 하는 전송수단; 및 상기 변환기에 의해 수신된 음향신호의 비행시간을 모니터함으로써 유체유동에 관한 정보를 결정하는 처리수단을 포함하여 이루어지는 유체 유동계량기.
  2. 제 1항에 있어서, 상이 유체는 입구쳄버(6)안으로 접선방향으로 사출되어 챔버내에 유동통로의 축방향 속도성분을 갖지 않고 회전하는 유체유동을 생성하도록 된 것을 특징으로 하는 유체 유동계량기.
  3. 제 l항 또는 제 2항에 있어서, 상기 통로는 원형단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 유동계량기.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 통로 사이의 틈새(33)는 이를 따른 유체유동를 방지하도록 차폐된 것을 특징으로 하는 유체 유동계량기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 통로는 폐쇄된 팩구조내에 설치된 것을 특정으로 하는 유체 유동계량기.
  6. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유동통로는 유동경로를 따라 연장된 중앙축으로부터 방사상으로 동일한 거리로 배치된 것을 특징으로 하는 유체유동계량기.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유동구조체는 입사하는 음향신호에 대해 각각 테이퍼진 선단면(11)을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 유동계량기.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US6453757B1 (en) 1999-05-06 2002-09-24 M&Fc Holding Company Symmetrical ultrasound gas flow meter housing and related multi-configuration gas flow meter assembly
JP3585476B2 (ja) * 2002-03-15 2004-11-04 松下電器産業株式会社 流量計測装置
DE102005015456A1 (de) * 2005-04-04 2006-10-05 Viasys Healthcare Gmbh Verfahren zur Bestimmung der zeitlichen Lage eines Wellenpakets sowie Flussmessgerät
GB2472085A (en) * 2009-07-24 2011-01-26 Wayne Rudd Methods and apparatus for determining the time of receipt of a received signal
GB2507118A (en) * 2012-10-19 2014-04-23 Secure Internat Holdings Pte Ltd Ultrasonic fluid flow metering apparatus
GB201421607D0 (en) * 2014-12-04 2015-01-21 Gill Corporate Ltd Apparatus and a method for providing a time measurement
US11906338B2 (en) * 2020-06-05 2024-02-20 Honeywell International Inc. Flow measurement by combining 3L echo with delta time-of-flight cross correlation
US11725968B2 (en) * 2020-06-08 2023-08-15 Honeywell International Inc. Measurement of absolute time of flight in an ultrasonic meter using received and reflected waves

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365518A (en) * 1981-02-23 1982-12-28 Mapco, Inc. Flow straighteners in axial flowmeters
US4527432A (en) * 1983-11-07 1985-07-09 General Motors Corporation Dual frequency acoustic fluid flow method and apparatus
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
NZ243294A (en) * 1991-06-25 1995-04-27 Commw Scient Ind Res Org Time of flight of acoustic wave packets through fluid: reduction of higher order acoustic mode effects

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EP0759540A3 (en) 1997-10-15

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