Ультразвуковой расходомер



Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер

 


Владельцы патента RU 2487320:

КРОНЕ АГ (CH)

Ультразвуковой расходомер, содержащий проточную для измеряемой среды измерительную трубу (1), имеющую, глядя в поперечном сечении, две половины, и две пары (2) ультразвуковых преобразователей, с каждой из которых соотнесен ультразвуковой отражатель (4). Причем ультразвуковые преобразователи (3) каждой пары (2) расположены на общей для них половине измерительной трубы (1) со смещением относительно друг друга в продольном направлении измерительной трубы (1), а ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с соответствующей парой (2) ультразвуковых преобразователей, расположен на другой половине и помещен, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), между обоими ультразвуковыми преобразователями (3) таким образом, чтобы ультразвуковой сигнал, посланный одним ультразвуковым преобразователем (3) пары (2) ультразвуковых преобразователей, достигал другого ультразвукового преобразователя (3) по V-образному пути (5) распространения сигнала через ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с этой парой (2) ультразвуковых преобразователей. Первая пара (2) измерительных преобразователей и второй ультразвуковой отражатель (4) располагают на одной половине, а вторую пару (2) ультразвуковых преобразователей и первый ультразвуковой отражатель (4) - на другой половине измерительной трубы. Оба V-образных пути (5) распространения сигнала проходят в разных плоскостях, которые не пересекаются внутри измерительной трубы (1). Преобразователи расположены выше, чем соотнесенные с ними ультразвуковые отражатели (4). Технический результат - повышение точности измерений, выполняемых ультразвуковым расходомером. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру, содержащему проточную для измеряемой среды измерительную трубу, имеющую, глядя в поперечном сечении, две половины, и две пары ультразвуковых преобразователей, с каждой из которых соотнесен ультразвуковой отражатель, причем ультразвуковые преобразователи каждой пары расположены на общей для них половине измерительной трубы со смещением относительно друг друга в продольном направлении измерительной трубы, а ультразвуковой отражатель, соотнесенный с соответствующей парой ультразвуковых преобразователей, расположен на другой половине и помещен, глядя в продольном направлении измерительной трубы, между обоими ультразвуковыми преобразователями таким образом, чтобы ультразвуковой сигнал, посланный одним ультразвуковым преобразователем пары ультразвуковых преобразователей, достигал другого ультразвукового преобразователя по V-образному пути распространения сигнала через ультразвуковой отражатель, соотнесенный с этой парой ультразвуковых преобразователей.

Уровень техники

Как правило, точность измерений, выполняемых ультразвуковыми расходомерами, ухудшается, если в потоке движущейся через измерительную трубу измеряемой среды возникают возмущения, вызывающие отклонения характера течения от установившегося ламинарного или турбулентного течения. Такие возмущения могут быть вызваны, например, изменением сечения или изгибом трубопроводов, по которым движется поток среды. Различают возмущения трех основных типов, а именно осевые возмущения, тангенциальные возмущения, такие как завихрения потока, и радиальные возмущения. Тангенциальные и радиальные возмущения не вызывают изменений фактического расхода среды. Однако они влияют на результаты ультразвуковых измерений, как это поясняется ниже.

В состав ультразвукового расходомера обычно входят по меньшей мере два ультразвуковых преобразователя, которые совместно образуют пару ультразвуковых преобразователей и для этого располагаются в направлении потока со смещением относительно друг друга. Один из ультразвуковых преобразователей посылает ультразвуковой сигнал, который проходит через поток измеряемой среды и принимается другим ультразвуковым преобразователем. При этом, как правило, другой ультразвуковой преобразователь также способен посылать ультразвуковой сигнал, принимаемый первым ультразвуковым преобразователем. Таким образом, ультразвуковые сигналы проходят через движущуюся среду попеременно по течению (в направлении потока среды) и против течения. Вследствие эффекта сложения скоростей в потоке среды время возникает разность времен прохождения сигнала по потоку и против потока. Если известны длина пути акустических волн и угол наклона этого пути к направлению потока, то, зная время прохождения сигнала в направлении потока среды и в противоположном направлении, можно судить о скорости движения среды.

Если трубопровод изгибается, например, сначала вверх или вниз, а затем вправо или влево, то можно ожидать появления в профиле потока осевых, а также тангенциальных возмущений. При этом тангенциальное возмущение привносит дополнительную составляющую скорости вдоль измерительного тракта, соответствующего пути прохождения акустических сигналов, и таким образом приводит к искажению значений времени прохождения сигнала, характеризующего скорость потока в целом.

Для разрешения этой проблемы ранее было предложено использовать по меньшей мере два измерительных тракта, пересекающихся в общей плоскости. Если оба измерительных тракта проходят под одинаковым углом к направлению потока, то усреднением скоростей, определяемых в обоих измерительных трактах, исключается влияние нежелательных тангенциальных и радиальных составляющих скорости на результаты измерений.

Недостатком этого решения является то, что количество необходимых ультразвуковых преобразователей увеличивается как минимум вдвое. Если в измерительной трубе необходимо разместить большее количество ультразвуковых преобразователей, то в общем случае для них потребуются и дополнительные гнезда или карманы в стенке измерительной трубы, что вносит в поток дополнительные возмущения потока.

Другой подход к разрешению рассмотренной выше проблемы заключается в применении схем с V-образными путями распространения сигнала. При этом оба ультразвуковых преобразователя в составе пары ультразвуковых преобразователей располагаются на общей для них половине измерительной трубы, а на противоположной стороне измерительной трубы располагается ультразвуковой отражатель. В зависимости от кривизны стенки измерительной трубы в соответствующей плоскости подобным ультразвуковым отражателем может служить сама внутренняя стенка измерительной трубы, но может быть предусмотрен и отдельный ультразвуковой отражатель, выполненный, например, в виде плоской пластинки. Эта схема применяется как в уровне техники, так и в рассматриваемом ниже изобретении.

Тогда ультразвуковой сигнал, посланный ультразвуковым преобразователем, следует по V-образному пути распространения сигнала через ультразвуковой отражатель к другому ультразвуковому преобразователю пары ультразвуковых преобразователей. Точно так же ультразвуковой сигнал может быть послан и в другом направлении. Как указано выше, получаемая таким образом схема также исключает влияние тангенциальных и радиальных составляющих потока на результаты измерений путем усреднения. При этом важным преимуществом такой схемы является отсутствие необходимости дополнительных ультразвуковых преобразователей.

Из публикации US 2004/0011141 А1 известен ультразвуковой расходомер описанного выше типа. В этом аппарате предусмотрено несколько V-образных путей распространения сигнала, которые проходят в плоскостях, параллельных друг другу. Пары ультразвуковых преобразователей, с одной стороны, и ультразвуковые отражатели, с другой стороны, расположены на разных сторонах измерительной трубы ультразвукового расходомера. Это выгодно с той точки зрения, что по меньшей мере самый верхний и самый нижний V-образные пути распространения сигнала могут проходить на небольшом максимальном расстоянии от внутренней стенки измерительной трубы. В частности, было установлено, что указанное небольшое расстояние от внутренней стенки измерительной трубы приводит к повышению точности измерения, поскольку при таком расположении пути распространения сигнала можно с высокой точностью определить возмущения, в частности осевые, а значит - и исключить их влияние на результаты измерений. Кроме того, совместное расположение ультразвуковых отражателей только с одной стороны измерительной трубы облегчает техническое обслуживание, в частности, если доступ к измерительной трубе затруднен и возможен только с одной ее стороны.

Было установлено, что описанное выше применение нескольких V-образных путей распространения сигнала, расположенных в параллельных друг другу плоскостях, позволяет исключать влияние радиальных и тангенциальных возмущений потока на результаты измерений значительно лучше, чем в случае рассмотренных выше обычных схем распространения сигналов. Однако исследования показали, что ошибки измерений, составляющие около 0,15%, все же имеют место.

Раскрытие изобретения

Исходя из вышеизложенного, в основу изобретения положена задача создания подобного ультразвукового расходомера, который при определении скорости потока позволял бы почти полностью исключить влияние тангенциальных и радиальных возмущений потока на результаты измерений.

В рассмотренной выше конструкции ультразвукового расходомера эта задача решается за счет того, что первая пара измерительных преобразователей и второй ультразвуковой отражатель расположены на одной половине измерительной трубы, а вторая пара ультразвуковых преобразователей и первый ультразвуковой отражатель - на другой половине измерительной трубы.

Иначе говоря, изобретение предусматривает расположение пар ультразвуковых преобразователей с противоположных сторон таким образом, чтобы ультразвуковые сигналы одной пары ультразвуковых преобразователей посылались в движущуюся среду с одной стороны, а ультразвуковые сигналы другой пары ультразвуковых преобразователей - с другой стороны. В основе этой новой схемы лежит вывод, что ошибки измерений, остающиеся после устранения влияния тангенциальных и радиальных возмущений потока, обусловлены в основном тем, что эти возмущения непостоянны в осевом направлении. Благодаря предложенному расположению путей распространения сигнала ошибки измерений, объясняющиеся таким непостоянством, можно практически полностью исключить, как это поясняется ниже.

Здесь следует отметить, что расположение ультразвукового преобразователя или отражателя "на" одной или другой половине измерительной трубы подразумевает такую схему, которая делает возможным передачу, прием или отражение ультразвуковых сигналов в зоне внутренней стенки измерительной трубы.

Кроме того, под "V-образными" путями распространения сигнала понимаются любые такие формы путей распространения сигнала, которые достигаются расположением ультразвуковых преобразователей соответствующей пары ультразвуковых преобразователей, глядя в направлении потока, со смещением относительно друг друга, а также расположением ультразвукового отражателя в расположенном между ними, глядя в направлении потока, месте. В частности, V-образная форма пути распространения сигнала не подразумевает обязательного наличия определенного угла между двумя сторонами "V", как и обязательного равенства длин этих сторон.

В принципе, возможен вариант, в котором оба V-образных пути распространения сигнала проходят в одной и той же плоскости. Однако предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает возможность прохождения обоих V-образных путей распространения сигнала в разных плоскостях. Кроме того, предпочтительно, чтобы указанные разные плоскости не пересекались внутри измерительной трубы. При этом особенно предпочтителен вариант, в котором эти разные плоскости проходят параллельно друг другу.

Рассмотренные выше преимущества изобретения достигаются уже при наличии всего двух пар ультразвуковых преобразователей. Однако предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает возможность использования по меньшей мере одной дополнительной пары ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем для реализации еще одного V-образного пути распространения сигнала. При этом особенно предпочтительно использовать несколько таких дополнительных пар ультразвуковых преобразователей, чтобы в нескольких отдельных друг от друга и предпочтительно проходящих параллельно друг другу плоскостях реализовать по одному V-образному пути распространения сигнала, причем ультразвуковые преобразователи, задающие соседние пути распространения сигнала, должны быть расположены на разных половинах измерительной трубы. Таким образом, глядя в радиальном направлении измерительной трубы, получаем набор V-образных путей распространения сигнала, растворы и вершины которых располагаются попеременно на одной и на другой половинах измерительной трубы.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения два ультразвуковых отражателя могут быть расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы, на расстоянии друг от друга, не превышающем максимального расстояния между двумя ультразвуковыми преобразователями пары ультразвуковых преобразователей. При этом особенно предпочтителен вариант, в котором все ультразвуковые отражатели расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы, на одном и том же отрезке измерительной трубы.

Наряду с рассмотренной выше задачей изобретения часто также возникает проблема оснащения ультразвукового расходомера диагностической функцией, позволяющей делать вывод о том, протекает ли процесс измерений корректно.

В рассмотренной выше конструкции ультразвукового расходомера эта задача решается за счет того, что ультразвуковой расходомер содержит третью пару ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем для реализации V-образного пути распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая внутри измерительной трубы пересекает две другие плоскости распространения сигнала.

Иначе говоря, в соответствии с изобретением это решение предусматривает использование третьего пути распространения сигнала, который в любом случае проходит относительно двух других плоскостей под таким отличным от нуля углом, чтобы пересекать эти две плоскости распространения сигнала в области движущегося потока среды. Это позволяет, например, получить такую диагностическую функцию, с помощью которой можно выявить наличие скопившихся на дне измерительной трубы загрязнений.

В частности, следствием подобного накопления загрязнений может быть смещение точки на трубе, в которой предусмотрено отражение сигнала, к середине измерительной трубы, что также укорачивает длину пути акустического сигнала. Поэтому, если в процессе проведения измерений будет выявлено уменьшение времени прохождения сигнала в третьей плоскости, пересекающей две другие плоскости, это может служить признаком нежелательного отложения загрязнений. Кроме того, расположение третьего V-образного пути распространения сигнала в плоскости, пересекающей внутри измерительной трубы две другие плоскости, также может использоваться как дополнительное средство измерения расхода среды, чтобы еще более повысить точность измерений расхода.

При этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения две указанные другие плоскости могут не пересекаться внутри измерительной трубы. При этом особенно предпочтителен вариант, в котором две указанные другие плоскости проходят параллельно друг другу, а третья плоскость проходит перпендикулярно им. В этом случае предпочтительно, чтобы третья плоскость проходила через продольную ось измерительной трубы.

В предпочтительном частном варианте осуществления изобретения ультразвуковой расходомер может содержать еще и четвертую пару ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем для реализации V-образного пути распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая пересекает первые две плоскости распространения сигнала внутри измерительной трубы, причем третья плоскость и четвертая плоскость проходят относительно первой плоскости и второй плоскости под углом, отличным от 90°, и не параллельны друг другу. Таким образом, зону действия описанной выше диагностической функции можно распространить на несколько контролируемых точек отражения сигнала.

Другие предпочтительные частные варианты осуществления изобретения аналогичны вариантам осуществления изобретения, рассмотренным выше в отношении первого объекта изобретения, в частности, что касается применения нескольких дополнительных пар ультразвуковых преобразователей, предусмотренных, в частности, для получения V-образных путей распространения сигнала в различных плоскостях, предпочтительно проходящих параллельно друг другу.

Наконец, изобретение также относится к ультразвуковому расходомеру, содержащему проточную для измеряемой среды измерительную трубу, имеющую, глядя в поперечном сечении, две половины, и две пары ультразвуковых преобразователей, с каждой из которых соотнесен ультразвуковой отражатель, причем ультразвуковые преобразователи каждой пары расположены на общей для них половине измерительной трубы со смещением относительно друг друга в продольном направлении измерительной трубы, а ультразвуковой отражатель, соотнесенный с соответствующей парой ультразвуковых преобразователей, расположен на другой половине и помещен, глядя в продольном направлении измерительной трубы, между обоими ультразвуковыми преобразователями таким образом, чтобы ультразвуковой сигнал, посланный одним ультразвуковым преобразователем пары ультразвуковых преобразователей, достигал другого ультразвукового преобразователя по V-образному пути распространения сигнала через ультразвуковой отражатель, соотнесенный с этой парой ультразвуковых преобразователей.

Как отмечалось выше, ультразвуковые преобразователи обычно размещают в гнездах или карманах, которые могут располагаться в стенке измерительной трубы. Проблематичным моментом при этом является то, что в случае измерений в газах с жидкими фракциями эти фракции откладываются в гнездах преобразователей, что может привести там к проблемам. Если в гнезде преобразователя осаждается, например, капля воды, то эта капля при определенных условиях может образовать перемычку между ультразвуковым преобразователем и измерительной трубой, что приводит к нежелательному вводу в измерительную трубу акустической энергии, излучаемой преобразователем, который в отсутствие таких перемычек в значительной мере акустически изолирован от измерительной трубы.

Таким образом, еще одна задача изобретения заключается в создании подобного ультразвукового расходомера, который устранил бы описанную выше проблему.

В рассмотренной выше конструкции ультразвукового расходомера эта задача решена за счет того, что измерительная труба имеет такую ориентацию, что ультразвуковые преобразователи пары ультразвуковых преобразователей расположены выше, чем соотнесенный с этой парой ультразвуковой отражатель.

Тем самым изобретение обеспечивает возможность наклона гнезд или карманов, предусмотренных для ультразвуковых преобразователей, во внутреннее пространство измерительной трубы таким образом, чтобы обеспечить автоматическое опорожнение этих гнезд или карманов от жидких и пастообразных сред. В принципе, этот подход может применяться в сочетании с любыми вариантами осуществления изобретения, рассмотренными выше.

В предпочтительном частном варианте осуществления изобретения ультразвуковой расходомер содержит по меньшей мере одну дополнительную пару ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней отражателем для реализации еще одного V-образного пути распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая не пересекает плоскость первого V-образного пути распространения сигнала внутри измерительной трубы, причем ультразвуковые преобразователи дополнительной пары ультразвуковых преобразователей расположены выше, чем соотнесенный с этой парой ультразвуковой отражатель. При этом особенно предпочтителен вариант, в котором указанные плоскости проходят параллельно друг другу, причем пары ультразвуковых преобразователей расположены на одной половине измерительной трубы, а ультразвуковые отражатели - на другой половине измерительной трубы. Таким образом, вышеупомянутое автоматическое опорожнение гнезд или карманов для ультразвуковых преобразователей достигается и при наличии нескольких V-образных путей распространения сигнала.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение рассматривается более подробно со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на фиг.1а и 1б - схематическое изображение, иллюстрирующее выполнение ультразвукового расходомера в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения,

на фиг.2а и 2б - схематическое изображение, на котором в плане показано расположение путей распространения сигнала в ультразвуковом расходомере, выполненном в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения, по сравнению с уровнем техники,

на фиг.3а и 3б - схематическое изображение ультразвукового расходомера во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения,

на фиг.4а и 4б - схематическое изображение ультразвукового расходомера в третьем предпочтительном варианте осуществления изобретения, и

на фиг.5 - схематическое изображение ультразвукового расходомера в четвертом предпочтительном варианте осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг.1а и 1б представлен ультразвуковой расходомер в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения, схематически изображенный соответственно в поперечном сечении и в аксонометрической проекции. На чертежах изображены только существенные с точки зрения изобретения компоненты ультразвукового расходомера, а именно измерительная труба 1, проточная для измеряемой среды, на чертежах не обозначенной, и несколько пар 2 ультразвуковых преобразователей 3, причем с каждой парой 2 ультразвуковых преобразователей соотнесен ультразвуковой отражатель 4. При этом пары 2 ультразвуковых преобразователей располагаются попеременно на одной и другой половине измерительной трубы 1 таким образом, чтобы пути 5 распространения сигнала между двумя преобразователями каждой пары находились в параллельных плоскостях. Благодаря такому чередованию пар 2 ультразвуковых преобразователей и соответственно ультразвуковых отражателей 4 на одной и другой стороне измерительной трубы 1 соответствующие V-образные пути 5 распространения сигнала обращены своими растворами попеременно в одну и в другую стороны. При этом следует также отметить, что для пути 5 распространения сигнала, проходящего в середине измерительной трубы, в качестве ультразвукового отражателя 4 выступает сама внутренняя стенка измерительной трубы, т.е. отдельный ультразвуковой отражатель не требуется.

Это также схематически представлено на фиг.2а и 2б. На фиг.2а в плане показан пример из уровня техники, в котором предусмотрен единственный V-образный путь 5 распространения сигнала или несколько V-образных путей 5 распространения сигнала, все из которых, однако, обращены растворами вправо. В отличие от этой схемы, на фиг.2б схематически показано расположение путей 5 распространения сигнала в том виде, как оно реализовано в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.1а и 1б, а именно таким образом, что по меньшей мере один путь 5 распространения сигнала обращен своим раствором вправо, а еще один путь 5 распространения сигнала обращен своим раствором влево. Исследования показали, что такое решение позволяет значительно повысить точность измерения.

На фиг.3а и 3б, а именно в поперечном сечении и схематически в аксонометрической проекции, показан ультразвуковой расходомер во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения. В этом ультразвуковом расходомере пары 2 ультразвуковых преобразователей и ультразвуковые отражатели 4 также расположены таким образом, чтобы получить V-образные пути распространения сигнала, проходящие в параллельных друг другу плоскостях. В этом варианте дополнительно предусмотрены ультразвуковые преобразователи 3, расположенные вверху измерительной трубы 1 и определяющие V-образный путь распространения сигнала, проходящий в плоскости, перпендикулярной вышеупомянутым параллельным плоскостям. Эта плоскость распространения сигнала проходит через продольную ось измерительной трубы 1, благодаря чему ультразвуковым отражателем 4 может служить внутренняя стенка измерительной трубы 1, а отдельное устройство в качестве ультразвукового отражателя не требуется. То же самое относится и к средней плоскости в числе параллельных друг другу плоскостей распространения сигнала.

Такая компоновка позволяет реализовать диагностическую функцию, позволяющую определить, не накопились ли загрязнения на дне измерительной трубы 1. Как уже было отмечено выше, вследствие подобного накопления загрязнений точка, в которой предусмотрено отражение сигнала, должна сместиться к середине измерительной трубы 1, что также укорачивает длину пути акустического сигнала. Если с течением времени время прохождения сигнала по пути, пересекающему другие плоскости распространения сигнала, уменьшается, это может указывать на нежелательное отложение загрязнений. Кроме того, такое расположение V-образного пути распространения сигнала, который пересекает внутри измерительной трубы 1 другие плоскости распространения сигнала, также можно дополнительно использовать для получения значений расхода среды, чтобы еще более повысить точность измерений расхода.

На фиг.4а и 4б, а именно опять же в поперечном сечении и схематически в аксонометрической проекции, показан ультразвуковой расходомер в третьем предпочтительном варианте осуществления изобретения. Такая компоновка по существу обеспечивает достижение преимуществ, обсуждавшихся при рассмотрении ультразвукового расходомера во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения, причем в отличие от второго варианта в данном случае параллельные друг другу плоскости распространения сигнала пересекаются не одной, а несколькими другими плоскостями распространения сигнала, проходящими под углом друг к другу. Хотя в рассматриваемом случае предусмотрен один ультразвуковой отражатель 4, общий для нескольких пар преобразователей, таким образом зону действия описанной выше диагностической функции по выявлению загрязнения измерительной трубы 1 можно распространить на несколько контролируемых точек отражения сигнала.

Наконец, на фиг.5 схематически в поперечном сечении показан ультразвуковой расходомер в четвертом предпочтительном варианте осуществления изобретения. При этом особенность этого варианта состоит в том, что ультразвуковые преобразователи 3 расположены выше, чем соотнесенные с ними ультразвуковые отражатели 4, благодаря чему гнезда 6, в которых находятся ультразвуковые преобразователи 3, расположены с наклоном вниз. Как было отмечено выше, это обеспечивает автоматическое опорожнение гнезд 6 преобразователей от жидких и пастообразных сред.

1. Ультразвуковой расходомер, содержащий проточную для измеряемой среды измерительную трубу (1), имеющую, глядя в поперечном сечении, две половины, и две пары (2) ультразвуковых преобразователей, с каждой из которых соотнесен ультразвуковой отражатель (4), причем ультразвуковые преобразователи (3) каждой пары (2) расположены на общей для них половине измерительной трубы (1) со смещением относительно друг друга в продольном направлении измерительной трубы (1), а ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с соответствующей парой (2) ультразвуковых преобразователей, расположен на другой половине и помещен, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), между обоими ультразвуковыми преобразователями (3) таким образом, чтобы ультразвуковой сигнал, посланный одним ультразвуковым преобразователем (3) пары (2) ультразвуковых преобразователей, достигал другого ультразвукового преобразователя (3) по V-образному пути (5) распространения сигнала через ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с этой парой (2) ультразвуковых преобразователей, отличающийся тем, что первая пара (2) измерительных преобразователей и второй ультразвуковой отражатель (4) расположены на одной половине измерительной трубы, а вторая пара (2) ультразвуковых преобразователей и первый ультразвуковой отражатель (4) - на другой половине измерительной трубы, причем оба V-образных пути (5) распространения сигнала проходят в разных плоскостях, которые не пересекаются внутри измерительной трубы (1), а ультразвуковые преобразователи (3) всех пар (2) ультразвуковых преобразователей расположены выше, чем соотнесенные с ними ультразвуковые отражатели (4).

2. Ультразвуковой расходомер по п.1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну дополнительную пару ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации еще одного V-образного пути (5) распространения сигнала.

3. Ультразвуковой расходомер по п.1, отличающийся тем, что два ультразвуковых отражателя (4) расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), на расстоянии друг от друга, не превышающем максимального расстояния между двумя ультразвуковыми преобразователями (3) пары (2) ультразвуковых преобразователей.

4. Ультразвуковой расходомер по п.2, отличающийся тем, что два ультразвуковых отражателя (4) расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), на расстоянии друг от друга, не превышающем максимального расстояния между двумя ультразвуковыми преобразователями (3) пары (2) ультразвуковых преобразователей.

5. Ультразвуковой расходомер по п.3, отличающийся тем, что все ультразвуковые отражатели (4) расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), на одном и том же отрезке измерительной трубы (1).

6. Ультразвуковой расходомер по п.4, отличающийся тем, что все ультразвуковые отражатели (4) расположены, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), на одном и том же отрезке измерительной трубы (1).

7. Ультразвуковой расходомер по п.1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну дополнительную пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации еще одного V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая не пересекает плоскость первого V-образного пути (5) распространения сигнала внутри измерительной трубы (1), причем ультразвуковые преобразователи (3) дополнительной пары (2) ультразвуковых преобразователей расположены выше, чем соотнесенный с этой парой ультразвуковой отражатель (4).

8. Ультразвуковой расходомер по п.7, отличающийся тем, что указанные плоскости проходят параллельно друг другу, причем пары (2) ультразвуковых преобразователей расположены на одной половине, а ультразвуковые отражатели (4) - на другой половине измерительной трубы (1).

9. Ультразвуковой расходомер, содержащий проточную для измеряемой среды измерительную трубу (1), имеющую, глядя в поперечном сечении, две половины, и две пары (2) ультразвуковых преобразователей, с каждой из которых соотнесен ультразвуковой отражатель (4), причем ультразвуковые преобразователи (3) каждой пары (2) расположены на общей для них половине измерительной трубы (1) со смещением относительно друг друга в продольном направлении измерительной трубы (1), а ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с соответствующей парой (2) ультразвуковых преобразователей, расположен на другой половине и помещен, глядя в продольном направлении измерительной трубы (1), между обоими ультразвуковыми преобразователями (3) таким образом, чтобы ультразвуковой сигнал, посланный одним ультразвуковым преобразователем (3) пары (2) ультразвуковых преобразователей, достигал другого ультразвукового преобразователя (3) по V-образному пути (5) распространения сигнала через ультразвуковой отражатель (4), соотнесенный с этой парой (2) ультразвуковых преобразователей, отличающийся тем, что он содержит третью пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая внутри измерительной трубы (1) пересекает две другие плоскости распространения сигнала, причем две указанные другие плоскости не пересекаются внутри измерительной трубы (1), а ультразвуковые преобразователи (3) всех пар (2) ультразвуковых преобразователей расположены выше, чем соотнесенные с ними ультразвуковые отражатели (4).

10. Ультразвуковой расходомер по п.9, отличающийся тем, что две указанные другие плоскости проходят параллельно друг другу, а третья плоскость проходит перпендикулярно им.

11. Ультразвуковой расходомер по п.9, отличающийся тем, что третья плоскость проходит через продольную ось измерительной трубы.

12. Ультразвуковой расходомер по п.9, отличающийся тем, что он содержит четвертую пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая пересекает первые две плоскости распространения сигнала внутри измерительной трубы (1), причем третья плоскость и четвертая плоскость проходят относительно первой плоскости и второй плоскости под углом, отличным от 90°, и непараллельны друг другу.

13. Ультразвуковой расходомер по п.11, отличающийся тем, что он содержит четвертую пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая пересекает первые две плоскости распространения сигнала внутри измерительной трубы (1), причем третья плоскость и четвертая плоскость проходят относительно первой плоскости и второй плоскости под углом, отличным от 90°, и непараллельны друг другу.

14. Ультразвуковой расходомер по п.9 или 10, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну дополнительную пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации еще одного V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая проходит параллельно первым двум параллельным друг другу плоскостям.

15. Ультразвуковой расходомер по п.11, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну дополнительную пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации еще одного V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая проходит параллельно первым двум параллельным друг другу плоскостям.

16. Ультразвуковой расходомер по п.12, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну дополнительную пару (2) ультразвуковых преобразователей с соотнесенным с ней ультразвуковым отражателем (4) для реализации еще одного V-образного пути (5) распространения сигнала, проходящего в плоскости, которая проходит параллельно первым двум параллельным друг другу плоскостям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области водоизмерения и водоучета в гидромелиоративных системах, в частности к устройствам ультразвукового типа для измерения расхода жидкости (воды) с переменным уровнем в открытых каналах, и может быть использовано на гидромелиоративных и водохозяйственных системах.

Изобретение относится к области расходомеров. .

Изобретение относится к измерительной технике по ультразвуковым расходомерам, а именно к способам и устройствам измерения расхода массы и объема жидких сред в безнапорных трубопроводах.

Изобретение относится к способу определения и/или контроля расхода измеряемой среды через измерительную трубу с одним первым и, по меньшей мере, одним вторым ультразвуковыми датчиками, из которых первый ультразвуковой датчик содержит, по меньшей мере, один электромеханический ультразвуковой преобразовательный элемент и размещен на первом участке измерительной трубы, а второй ультразвуковой датчик содержит, по меньшей мере, два электромеханических ультразвуковых преобразовательных элемента и размещен на втором участке измерительной трубы так, что переданные первым ультразвуковым датчиком через измеряемую среду ультразвуковые сигналы принимаются вторым ультразвуковым датчиком, а переданные вторым ультразвуковым датчиком через измеряемую среду ультразвуковые сигналы принимаются первым ультразвуковым датчиком, и, по меньшей мере, с одним блоком регулирования/оценки, который с помощью ультразвуковых измерительных сигналов или измеренных данных, выведенных из ультразвуковых измерительных сигналов, определяет объемный и/или массовый поток протекающей в измерительной трубе измеряемой среды методом разности времени прохождения, а также к измерительной системе.

Изобретение относится к области измерения объема или массы жидкостей или газов путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком и измерением частоты фазового сдвига, времени распространения электромагнитных или других волн и может найти применение для измерения расхода жидкости или газа в напорных трубопроводах.

Изобретение относится к измерительной системе для определения и/или контроля расхода измеряемой среды через измерительную трубу, содержащей, по меньшей мере, один ультразвуковой преобразователь и, по меньшей мере, один блок регулирования/оценки, который с помощью измерительных сигналов или измеренных данных, выведенных из измерительных сигналов, определяет объемный и/или массовый поток протекающей в измерительной трубе измеряемой среды, причем ультразвуковой преобразователь содержит, по меньшей мере, один электромеханический преобразовательный элемент, передающий и/или принимающий ультразвуковые сигналы, а также, по меньшей мере, один связующий слой в зоне между электромеханическим преобразовательным элементом и измеряемой средой, направляющий ультразвуковые сигналы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидких и газообразных сред и, в частности, для измерения расхода природного газа.

Изобретение относится к способу и устройству для определения расхода протекающей жидкости

Изобретение относится к жидкостным и газовым ультрозвуковым расходомерам. Пьезоэлектрический узел для ультразвукового расходомера содержит пьезоэлектрический элемент, содержащий первую поверхность и вторую поверхность, пьезоэлектрический первый электрод, взаимодействующий с первой поверхностью, и второй электрод, взаимодействующий со второй поверхностью. Кроме того, пьезоэлектрический узел содержит проводимую соединительную прокладку, прикрепленную к первому электроду, при этом первый провод, электрически соединен с соединительной прокладкой. Технический результат - повышение надежности электрического соединения с электродами пьезоэлектрического элемента преобразователя с возможностью сопротивления температурным и механическим нагрузкам. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к бытовым ультразвуковым счетчикам для измерения расхода газа. Техническим результатом является повышение точности, а также увеличение динамического диапазона измеряемого расхода газа. Достижение указанного результата обеспечивается тем, что ультразвуковой газовый расходомер содержит два пьезоэлектрических преобразователя, каждый из которых состоит, по крайней мере, из двух блоков, смещенных относительно друг друга вдоль направления излучения (приема). Результат по п.2 формулы достигается тем, что каждый преобразователь содержит четное число излучающих (принимающих) блоков. Результат по п.3 формулы достигается тем, что преобразователи расположены на противоположных боковых стенках измерительной камеры со смещением один относительно другого вдоль направления распространения газового потока. Достижение результата по п.4 формулы обеспечивается тем, что преобразователи расположены на одной из боковых стенок измерительной камеры со смещением один относительно другого по стенке вдоль направления газового потока симметрично относительно плоскости поперечного сечения измерительной камеры, в центре противоположной боковой стенки измерительной камеры расположено, по крайней мере, одно акустическое зеркало, так что его плоскость параллельна плоскостям излучающих (принимающих) поверхностей блоков, причем смещение блоков одного преобразователя зеркально относительно смещения блоков другого преобразователя, а плоскости зеркала и приемно-излучающих преобразователей не выступают внутрь измерительной камеры за ее плоскость. Результат по п.5 формулы достигается тем, что приемно-излучающие блоки каждого из преобразователей объединены в группы, причем каждая из групп состоит из одинакового количества, но не менее двух, блоков, имеющих одинаковое смещение вдоль нормали к излучающей (принимающей) поверхности. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам выравнивания потока текучей среды в проточной части расходомеров или в трубопроводах на входе расходомеров, предназначенных для измерений объемного расхода текучих сред. Ультразвуковой расходомер, содержащий прямолинейную проточную часть - трубопровод, первый и второй электроакустические датчики, размещенные в соответствующих корпусах, установленных внутри проточной части на расстоянии друг от друга, каждый датчик связан с измерительным блоком. При этом между датчиками в проточной части установлена трубка-вкладыш, внутреннее сечение которой выполнено в виде равностороннего многоугольника с закругленными углами. При этом сечение трубки-вкладыша по направлению от первого датчика ко второму выполнено сужающимся, с каждой торцевой стороны трубки-вкладыша в ее нижней части выполнены полки, обращенные наружу к близлежащему датчику, внутренняя полость трубки-вкладыша образует зону измерения. Корпус каждого датчика имеет обтекаемую форму, плавно расширяющуюся по направлению к зоне измерения. Датчики установлены симметрично по отношению к трубке-вкладышу. Технический результат - расширение арсенала средств для выпрямления потока в ультразвуковых расходомерах, а также упрощение конструкции устройства и повышение степени выравнивания потока. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Способ одновременного определения расходов жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси, включающий зондирование восходящего потока несепарированной газожидкостной смеси непрерывным ультразвуковым сигналом, прием отраженного от неоднородностей сигнала, комплексное детектирование, выделяющее синфазную с зондирующим сигналом и квадратурную составляющие, проведение спектрального анализа с определением знака преобладающей частоты, определение частоты сигнала и доли времени, когда преобладающая частота принимает отрицательное значение. При этом определяют мощность принятого сигнала, сравнивают мощность с пороговой величиной и исключают из определения частоты сигнала и доли времени, когда преобладающая частота принимает отрицательное значение, т.е. участки сигнала, где мощность менее пороговой. Во время калибровки определяют зависимости частоты и доли времени, когда преобладающая частота принимает отрицательное значение, от расходов жидкой и газообразной фаз. По полученным во время калибровки зависимостям частоты и доли времени, когда преобладающая частота принимает отрицательное значение, определяют расходы жидкой и газовой фаз. Технический результат - упрощение способа определения расхода жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси при одновременном повышение точности измерения и расширении диапазона измеряемых величин.

Ультразвуковой преобразователь ультразвукового расходомера снабжен корпусом, содержащим ближний к месту крепления конец, дальний к месту крепления конец и внутренний объем. При этом ультразвуковой преобразователь ультразвукового расходомера выполнен с возможностью соединения с трубным узлом ультразвукового расходомера, пластмассовым согласующим слоем и преобразовательным элементом, соединенным с внутренней поверхностью пластмассового согласующего слоя. При этом пластмассовый согласующий слой имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и герметично соединен с дальним концом корпуса и расположен закрывающим его. Также пластмассовый согласующий слой имеет коэффициент теплового расширения, больший коэффициента теплового расширения корпуса. Технический результат - повышение долговечности расходомера и его компонентов. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике и, в частности, к способу и системе обнаружения и отслеживания отложений. Система обнаружения нароста отложений в ультразвуковом расходомере включает ультразвуковой расходомер, муфту, пару преобразователей, закрепленных на муфте. Причём каждая пара преобразователей содержит преобразователь, установленный ниже по потоку, и связанный с ним преобразователь, расположенный выше по потоку, и задает хорду, проходящую между ними. Также система содержит группу электронных устройств, электрически связанных с парами преобразователей и выполненных с возможностью получения диагностических данных посредством акустических сигналов, передаваемых каждой парой преобразователей. При этом диагностические данные включают расчетную скорость распространения звука через текучую среду для каждой пары преобразователей, а электронные устройства выполнены с возможностью обнаружения нароста отложений на внутренней поверхности муфты на основании разницы длин хорд и изменения скорости распространения звука через текучую среду во времени для пар преобразователей. Способ обнаружения нароста отложений предполагает определение диагностических данных посредством акустических сигналов, которые передаются между каждой из пар преобразователей ультразвукового расходомера. При этом диагностические данные включают расчетную скорость распространения звука через текучую среду, проходящую через ультразвуковой расходомер для каждой пары преобразователей, изменение во времени скорости распространения звука через текучую среду для каждой из пар преобразователей, разницу длин хорд пар преобразователей, изменение скорости распространения звука через текучую среду. Технический результат изобретения - повышение точности измерений. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх