專利名稱：夾合式氣體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量氣體流速的方法及裝置；具體地說涉及一種利用非侵入式的夾合式流量計(jì)測量管道中氣流的裝置及方法。
背景技術(shù)：
過渡時間超聲波氣體流量計(jì)已為公知。圖1給出了一種常規(guī)的氣體流量計(jì)，其中傳感器經(jīng)過管壁上的孔直接引入到氣體中。由于管道中的壓力一般很高，通常在幾個至幾百個大氣壓之間，因此有必要在傳感器的周圍采用壓力密封以防止氣體泄漏。由于傳感器本身也必須承受壓力，因此其必須堅(jiān)硬并具有較高的密度。因?yàn)槁曌柚苯尤Q于材料的密度，即ZS＝材料密度×聲音的傳播速度，因此傳感器/管道的界面表現(xiàn)出與較低的氣體聲阻不相匹配的較高聲阻。相應(yīng)地，將聲能引入到氣體中的效率較低。為了克服該低效率，有必要在發(fā)射傳感器100的發(fā)射表面生成一個強(qiáng)脈沖。由于傳感器的高阻抗與管壁阻抗的相互匹配，使得傳感器體內(nèi)大量能量通過壓力密封優(yōu)先進(jìn)入與傳感器體連接的管120。
一旦該能量進(jìn)入到管壁，其將直接通過管壁到達(dá)接收傳感器110。與接收傳感器110接收到的氣體信號強(qiáng)度相比，發(fā)射能量的幅度要高得多，且由于在管壁間斷面之間的反射，發(fā)射能量在管中的滯留時間過長。從而非常小的氣體接收信號幅度模糊不清。這使得流體效應(yīng)中接收氣體信號過渡時間的檢測由于較低的信噪比變的困難或不可能。
在一個解決方案中，侵入式氣體傳感器裝配有用于將到達(dá)傳感器的位置之前沒有傳送給氣體的聲能驅(qū)散到管壁壓力密封的內(nèi)部裝置。金屬和粘性彈性件的結(jié)合物可以用來驅(qū)散該聲能?？傻玫綆装俦纫换蚋蟮男旁氡取?br> 一般地，常規(guī)過渡-時間流量的操作計(jì)包含流量計(jì)算機(jī)，其使用已知的算法通過將接收信號數(shù)字化由所測得的上游和下游的過渡時間差以及所測得的絕對過渡-時間計(jì)算得出流量。
使用常規(guī)過渡時間式流量計(jì)，由于管壁中插入傳感器的固定位置，在高流量時會產(chǎn)生問題。當(dāng)探照光比如“窄”光束寬生成且被注入到氣流的路徑上時，問題就會出現(xiàn)。由于氣體流速可以達(dá)到氣體自身傳播速度的高百分比，可以理解在這些條件下，將導(dǎo)致來自上游和下游傳感器的向下游的聲束“風(fēng)吹現(xiàn)象”。附圖2給出了該現(xiàn)象。由發(fā)射傳感器100發(fā)射的垂直聲束被氣流“吹”向下游，使得預(yù)期的信號不能被接收傳感器1 10接收。從而除了將它們軸向串連安裝，沒有位置放置任一傳感器以避免丟失聲束中之一或者全部的可能性。然而，這將導(dǎo)致上游的傳感器影響氣流的形狀且甚至改變傳感器之間路徑中聲束的視在速度。
已知夾合式液體流量計(jì)具有很高的測量精度。影響氣體與液體流量測量的條件之間的重要差別在于氣體的聲波阻抗非常低--大約為液體的平均情況的100倍或更低。這使得從管壁進(jìn)入到氣體媒質(zhì)中的聲能的信號強(qiáng)度大減。另一個差別在于與一般液體相比氣體中聲音的傳播速度明顯較低--通常約為液體速度的五分之一。該較低的傳播速度也導(dǎo)致由管壁生成的聲能進(jìn)入氣體時相對于液體非常大的反射角。圖3給出了氣體和液體反射角之間的差別。波的法線角如直線300所示。如直線310所示氣體中的聲速約為12000英寸/秒。如305所示液體中的聲速約為60000英寸/秒。如305所示管壁的聲速約為115000英寸/秒。對于氣體來說，這導(dǎo)致角330與法線角相差約6度，對于液體來說，相差約26度。這意味著與這些角度的正弦值成比例，氣體流量檢測的靈敏度要遠(yuǎn)小于液體。然而，為了補(bǔ)償該情況，氣體與液體相比通常具有高的多的流速。
由于氣體的聲阻與高聲阻的金屬相比非常低，因此很難將來自管壁的聲能發(fā)射至管道中的氣體中。相應(yīng)地，與用于液體的管道相比較，在典型的夾合式聲波流量計(jì)中，僅有非常少量的聲能進(jìn)入氣體自身。遺憾的是，夾合式流量計(jì)要求聲能在注入到管壁之前進(jìn)入到氣體中。在管壁中一旦聲音信號已經(jīng)進(jìn)入氣體中，將會遇到管壁中的聲能趨向停留在管道中，并在連接傳感器安裝在其上的管道和其余部分上的法蘭或焊縫之間來回反射。
在這種條件下，留在管壁中的聲能要比通過氣體后返回到接收傳感器的較小的聲能來說大的多。因此，由于氣體信號被管壁的信號淹沒，因此幾乎不可能檢測氣體信號。而且，在常規(guī)的侵入式聲波氣體流量計(jì)中，傳感器的設(shè)計(jì)避免將聲能引入到管壁中。這樣在夾合式氣體流量計(jì)的情況中，引入一個足夠強(qiáng)的聲音信號至管壁中非常重要，因?yàn)檫@是引入到氣體媒質(zhì)中的實(shí)際聲能源。因此，其解決的辦法就是在通過氣體由接收傳感器完全接收氣體信號之前驅(qū)散滯留在管壁中的聲能和氣體的信號源。幸運(yùn)的是通過氣體的速度與管壁中的聲能較高的速度相比要低的多。這些速度的典型比例大約是10∶1。
如果傳感器夾合在安裝好的管道上，且該管道的管壁中兩個不連續(xù)部分(例如是法蘭)之間非常長，則管壁中的傳輸信號會“離開附近”并基本上在從這些法蘭反射之前被吸收，并且使非常小的氣體信號變得模糊。圖4A所示為一個在短管中的直達(dá)波噪音振幅相對距離的反射特性。圖4B所示為一個無阻尼和阻尼短管的反射特性。圖4C所示為一個直達(dá)波的噪音振幅相對時間的反射特性。圖4D所示為一個無阻尼和有阻尼短管的噪音振幅相對時間的反射特性。可以看出如果管道的區(qū)段很小則回聲室產(chǎn)生，當(dāng)氣體信號到達(dá)時最初的聲音傳輸能量將在接收傳感器區(qū)域出現(xiàn)。因此，對夾合式氣體流量計(jì)的安裝區(qū)域來說，推薦將傳感器安置在較長相互間不接觸的管道的位置上。要求實(shí)現(xiàn)預(yù)定設(shè)計(jì)效果的實(shí)際長度由信噪比限定，并短于用于較高氣體壓力的長度，該較高的壓力用于增加的氣體信號的振幅。
但是氣體計(jì)量領(lǐng)域的標(biāo)定已證明是最困難的，通常都不可能，這里所描述的是制作一個短管形式的氣體流量計(jì)。這樣就允許其被帶到實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定。當(dāng)然如果有必要的話也可以把短管做的長一點(diǎn)如上面提到的，這樣的長度使得其制作、校準(zhǔn)、運(yùn)輸和安裝都不切合實(shí)際。因此需要制作氣體短管。為了實(shí)現(xiàn)這個目的重要的是開發(fā)一種裝置，它能在氣體信號到達(dá)接收傳感器之前驅(qū)散傳輸聲能。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種利用非侵入式夾合式過渡時間超聲波流量計(jì)來測量氣體流速的方法和裝置。該裝置和方法利用寬束過渡時間性傳感器，其中它的頻率與管道的厚度模式和縱向模式的諧振頻率相匹配，傳感器的相位速度與橫波的傳播速度在管道軸線方向上相匹配。這些條件確保聲束出射點(diǎn)被較高流速的氣體從管壁移動時而保持其形狀，其中較高流速是相對于通過氣體媒質(zhì)的聲脈沖的流速。
提供一種裝置，其驅(qū)散管壁中非常高的傳輸聲能，使其小于相對較低的接收氣體信號，該接收氣體信號由從較高聲阻的金屬管壁向較低聲阻的氣體中引入的聲能的低效率所限制。如果夾合式傳感器裝配在安裝好的氣體管道上，該管道中在傳感器的位置和最近的管壁不連續(xù)處(例如是法蘭或者接縫)之間具有較大距離，這種能量會自然消散。然而，如果制成一個夾合式氣體短管產(chǎn)品，其中的短管設(shè)計(jì)成限定長度的短管，這樣聲能會“收集”在這些非連續(xù)處之間，并經(jīng)過傳感器位置而連續(xù)混響，從而在氣體路徑接收的聲波到達(dá)時出現(xiàn)并具有很大振幅，從而使其檢測模糊。
另外還公開了一種氣體流量計(jì)，該流量計(jì)包括一將聲能注入到氣體中的發(fā)射傳感器；一個接收聲能的接收傳感器；一個短管，具有金屬管壁、聲阻比金屬管壁的聲阻要低的襯套，其中傳輸和接收傳感器安裝在短管上。因此，襯套可以吸收或者消耗較高的聲能以顯著地提高該裝置的信噪比。
優(yōu)選的，該管道包括內(nèi)管壁和外管壁，襯套形成在內(nèi)管壁，但是襯套也可以形成在外管壁或者內(nèi)表面外表面都有。襯套可以通過管壁上熔化的襯套材料將其粘結(jié)在管壁上，并以給定的速度降低溫度。襯套的外表面可以通過壓力敏感粘合劑粘結(jié)在管道的外表面，壓力敏感粘合劑優(yōu)選用于現(xiàn)場安裝的或者用于工業(yè)使用的環(huán)氧樹脂粘合劑。短管包括法蘭和漸縮管。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，襯套被制做成或者加工成其厚度與聲波導(dǎo)向管的特性相匹配。接收傳感器安置在間隔發(fā)射傳感器一定距離的位置上，使得聲束從發(fā)射傳感器經(jīng)管道的管壁對面反射至接收傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)射傳感器和接收傳感器設(shè)置在管道的同一側(cè)。在一個可選的實(shí)施例中，發(fā)射傳感器和接收傳感器設(shè)置在管道的相對側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，氣體流量計(jì)包括一個輸送氣體的塑料管，一個塑料發(fā)射傳感器和一個塑料接收傳感器，安裝在短管上用來將聲能注入到氣流的通道中，其中通過接收傳感器接收到的聲能來測量氣流的速度。
另外還公開了一種測量氣流的方法，該方法包括從安裝在金屬短管上的發(fā)射傳感器注入聲能到流經(jīng)短管的氣流中的步驟；在接收傳感器上通過短管的短管壁上粘接的襯套接收聲能，襯套具有比金屬短管更低的聲阻。襯套優(yōu)選由塑料制成。管道包括內(nèi)管壁和外表面，襯套由形成內(nèi)管壁或者外表面上之一或者兩者上。
本發(fā)明的另一個方面，襯套是由熔化的襯套材料粘合在管壁上的，并以給定的速度逐漸降低溫度知道塑料均勻地固化。
在本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例中，發(fā)射傳感器設(shè)置成與傳感器間隔一定距離，使得聲束從發(fā)射傳感器經(jīng)由管壁和經(jīng)過管壁的對面反射到達(dá)接收傳感器。發(fā)射傳感器和接收傳感器最好嵌在管道的同一側(cè)以避免交叉流的誤差，如果有必要的話也可以相互安裝在管道的相對側(cè)以提高其信號的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個最佳實(shí)施例，通過注入并接收穿過氣流通路的聲能來測量氣流的氣體流量計(jì)裝置，該裝置包括一個其中有氣流通過的管道短管；和界面裝置，應(yīng)用于短管的管壁上使其聲阻與聲音通道中的材料匹配。界面裝置包括一個具有比管壁的聲阻還低聲阻的襯套，短管是由金屬材料制成?；蛘撸缑嫜b置包括一個塑料的發(fā)射傳感器用來注入聲能，一個塑料的接收傳感器用來接收聲能，而且該短管也是由塑料材料制成。


圖1所示為安裝在管道中的常規(guī)傳輸和接收傳感器；圖2所示為在氣流通路中的窄束上的風(fēng)吹效果；圖3示出在氣體和液體反射角的不同；圖4A所示為在短管中直達(dá)波的距離相對于噪音振幅的反射特性；圖4B所示為非阻尼和阻尼短管的反射特性；圖4C所示為直接波的時間相對于噪音振幅的反射特性；圖4D所示為非阻尼和阻尼短管的時間相對于噪音振幅的反射特性；圖5是一個根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的流量計(jì)裝置的橫截面圖；圖6示出一個具有襯套和從中流過的聲波的短管的截面圖；圖7示出使用圖5所示的發(fā)射傳感器注入的聲束的路徑特性；圖8所示為具有根據(jù)本發(fā)明的襯套的夾合式流量計(jì)的聲束路徑的特性；
圖9A所示為使用襯套之前的管道的聲音信號；圖9B所示為使用襯套后的聲音信號。
具體實(shí)施例方式
已知?dú)怏w中聲速很慢，大約是金屬管中聲速的1/10。因此，當(dāng)氣體信號在傳輸傳感器和接收傳感器之間很慢地傳遞時，管壁信號在管壁中來來回回回聲很多次。因此，即使能量在管壁中傳出得很慢，但是這種在氣體信號到達(dá)之前出現(xiàn)的多個過程中傳遞的總和也變得非常強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，能量吸收材料緊密連接在管壁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或者內(nèi)側(cè)和外側(cè)都有，來吸收這些能量。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在上述材料和管壁之間使用真正的“分子級”的粘接劑是優(yōu)選的。這樣的材料具有非常高的聲阻來有效地吸收能量傳輸。另外，它能夠?qū)⑽盏摹跋喔傻摹甭暷転檗D(zhuǎn)換為“不相干的”的機(jī)械能或者是熱量。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的夾合式氣體短管用作氣體流量計(jì)的情況。短管包括法蘭500、具有精密加工管壁520的漸縮管510，短管上安裝有發(fā)射傳感器560和接收傳感器570。根據(jù)這一個實(shí)施例，襯套550粘合在管壁520的內(nèi)表面。襯套550適用的材料是粘性的，并且能夠緊密地粘合到管壁上。優(yōu)選的，塑料包括乙烯-四氟乙烯共聚物、聚丙烯或一定等級的聚乙烯。通過在管道的表面熔化塑料，并控制溫度緩慢降低來得到緊密粘合，冷卻的同時移動組件以確保非常均勻的厚度。
有利的是，據(jù)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置在內(nèi)部的塑料襯套的聲阻在金屬管壁較高的聲阻和氣體較低的聲阻之間。這樣，塑料不僅能用來驅(qū)散管壁傳輸?shù)穆暷?，而且還可以通過設(shè)置在管壁和氣體之間來改進(jìn)“阻抗匹配”，使得提供的更多的傳遞聲能進(jìn)入氣體中，以此大幅提高信噪比。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，襯套550設(shè)置在外部(沒有示出)。根據(jù)該實(shí)施例的襯套最好是由交聯(lián)聚亞安酯或其他塑料材料制成，由壓敏的粘合劑粘結(jié)。
可以看出本發(fā)明的一個方面在于將管與流量計(jì)聲阻之間的匹配應(yīng)用于通過塑料管部分的氣流。在該實(shí)施例中，使用具有使得管與傳感器相匹配的聲阻的塑料傳感器替代金屬傳感器，需要或不需要如上述實(shí)施例中的襯套，其中流量計(jì)是夾合在金屬管上。如果使用了襯套，襯套適宜由塑料制成。
注意到管壁厚度及用于高壓氣體傳輸?shù)牟牧纤蟮膶捠鴤鞲衅黝l率、塑料管內(nèi)壁覆層厚度的改變將導(dǎo)致當(dāng)聲能從管壁內(nèi)表面與襯套550之間反射到氣體界面上時，其交替地增強(qiáng)或減弱。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解決方案，加工襯套550的厚度使得當(dāng)聲能沿管壁傳播時，襯套550與管壁同相地均勻反射聲能。這就等同于在振蕩運(yùn)動軌跡上的恰當(dāng)時間推動它以加強(qiáng)其振幅的效果(參見附圖6)。
附圖6給出了具有位于管壁520內(nèi)部的襯套550的套管的一部分及沿套管傳輸?shù)穆暡ā？梢钥闯霎?dāng)聲波由X傳播到Y(jié)時，襯套處于這樣的厚度及反射角，即使得由管壁520反射的聲波在襯套550中以與聲波相同的傳播方向被反射至管壁520上。
當(dāng)由此生成于管壁中的聲能向接收傳感器傳播時，它形成一寬聲束，其中聲能以表示上次發(fā)射后所剩余的殘余能量的幅度被沿著同一管壁連續(xù)發(fā)射。該寬聲束與上述的發(fā)射傳感器發(fā)射的非常窄的聲束相反。相應(yīng)地，如果聲束被吹向或者吹離任一傳感器，當(dāng)聲束被高氣流速度吹動時，將會保留一些作為出射點(diǎn)的位置。這意味著夾合式氣體傳感器系統(tǒng)，其中被送入氣體的能量實(shí)際上來自于兩個傳感器之間的帶狀區(qū)域，而不是來自傳感器自身，有效地解決了困擾著插入氣體傳感器系統(tǒng)的聲束被吹的問題。圖7給出了穿過聲波壁520后自發(fā)射傳感器發(fā)生的聲束的路徑。聲束沿著管壁520由X至Y傳播并在氣體中變?yōu)閷捖暿＞哂懈吡魉俚穆暿窂紹抵達(dá)與具有低流速的聲束路徑A基本相同的點(diǎn)，該點(diǎn)位于臨近于接收傳感器570的聲波管壁上。
根據(jù)本發(fā)明所給出的寬束夾合式系統(tǒng)的另一好處在于通過匹配管道的聲音波導(dǎo)性質(zhì)例如頻率和相位速度，當(dāng)聲束射出點(diǎn)變化且甚至在發(fā)射的管壁信號到達(dá)接收傳感器時，發(fā)射信號的形狀保持不變。既然這是發(fā)生在氣體信號(氣體中傳輸?shù)男盘?到達(dá)前，因此管壁中的信號在氣體信號到達(dá)之前完全消失。但是由于管壁信號僅僅經(jīng)過管壁路徑抵達(dá)從而不受到氣流的影響。
參照圖8，由發(fā)送傳感器射入的聲能經(jīng)過管壁520向接收傳感器570傳播。射入的聲能也通過管中的氣流路徑被襯套550所折射，且被對面的管壁590反射，并在經(jīng)過沿管壁520路徑的聲能到達(dá)后到達(dá)該接收傳感器570。相應(yīng)地，經(jīng)過管壁路徑到達(dá)接收傳感器的信號的上游和下游到達(dá)時間差不受氣流的影響，其為氣體信號本身的標(biāo)記即零漂移補(bǔ)償。相應(yīng)地，檢測管壁信號到達(dá)時間差，并從氣體信號到達(dá)時間將其從中減掉以確保抵抗任何零漂移源，且在非常低的流速下確保較高的精度。該信號也可以用作自動調(diào)零和零矩陣，前一個被用于確保計(jì)量器在流體不能被停止的情況下被正確的調(diào)零，后一個被用于在無需停止流體以獲得零流體參照的情況下，確保在將來的任何時間抵抗零漂移。該漂移通常由非常見模式的影響引起，例如一個傳感器相對與另一傳感器的溫度的變化。顯然需要最大可能的消除聲波能量。這就要求連接在管道的內(nèi)表面或者外表面的材料能從較高振幅的管壁處接收盡可能高的噪音振幅，接著把相關(guān)的聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡s亂無序的聲能，或者轉(zhuǎn)化為“熱”。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種吸收材被應(yīng)用在管道的外部。應(yīng)用于外部的襯套以避免一些時而出現(xiàn)在內(nèi)部的粗糙情況。吸收材料具有粘性及允許來自管道的聲能傳輸?shù)穆曇籼匦?，通過衰減材料分子之間的損耗鍵轉(zhuǎn)化為熱量從而完成吸收。吸收材料優(yōu)選為交聯(lián)聚亞安酯。這些材料可以通過壓敏粘合劑(PSA)或者環(huán)氧樹脂均勻裹覆在管道的外部。當(dāng)使用時其將大量減少聲能，這一般會在聲音氣體信號完全通過傳輸和接收傳感器之間以后出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，作為吸收材料的聚亞安酯是來自Souncoat公司出售的Dyad601。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟知Dyad可以在“聲頻”帶中作為一個衰減聲能的材料使用。在本發(fā)明中，Dyad被用于在超聲波頻率區(qū)域內(nèi)衰減超聲能。Dyad提供在0.02和0.05英寸的薄片上。如果一個“抑制性的”金屬材料應(yīng)用于在Dyad的外部，會增強(qiáng)衰減的效果。通過增加施加在來自抑制層的分子鍵產(chǎn)物上的壓力來完成。
圖9給出了其有效性的一個例子，其中給出了管聲波噪音對氣體信號的模糊。圖9A給出了在應(yīng)用襯套材料之前的管道聲音噪音模糊的氣體中信號，和使用之后圖9B所示的清晰的信號。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個方面，吸收材料也用作一個聲音耦合腔。通常當(dāng)耦合的傳感器，油脂或者其他潤滑劑用來從傳感器向管道耦合聲音。據(jù)發(fā)現(xiàn)將一個聲音傳感器剛好置于這些材料上方，干燥，通過它聲音可得到極好的耦合。吸收材料作為一個聲音耦合器，當(dāng)我們透過20至50密爾厚的傳輸時，但是聲音在管道其他所有的位置的連接區(qū)域傳輸?shù)囊仍谇度雮鞲衅髯鳛槁曇粑昭b置的地方傳輸?shù)倪h(yuǎn)。
雖然已經(jīng)圖示并描述了最佳實(shí)施例，此外的各種修改和替換也不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。具體地說，不能僅僅以本發(fā)明所描述的圖例來理解本發(fā)明，這里所公開的圖例和實(shí)施例不能解釋為對權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種氣體流量計(jì)，其中包括一個發(fā)射傳感器用來把聲能注入到氣體中；一個接收傳感器用來接收聲能；和一個具有金屬管壁的短管和一個具有比金屬管壁的聲阻更低聲阻的襯套，其中發(fā)射傳感器和接收傳感器嵌在短管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中襯套施加于管道的外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中襯套由橫向連接的聚亞安酯制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中管道包括內(nèi)部和外部的管壁，襯套形成在管壁的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中襯套通過管壁上熔化的襯套材料粘結(jié)在管壁上，其中的襯套是由下述粘性材料乙烯一四氟乙烯共聚物，聚丙烯和聚乙烯中的一種制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中襯套的厚度加工成與管道的聲音波導(dǎo)屬性相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)，其中接收傳感器安裝在距離發(fā)射傳感器一定距離上，以使的從發(fā)射傳感器到接收傳感器傳播的聲束經(jīng)過管壁的和經(jīng)過管道對面管壁反射的具有相同的時間。
8.一種氣體流量計(jì)，其中包括一個塑料短管用來傳輸氣體，一個塑料發(fā)射傳感器和一個塑料接收傳感器嵌入在短管上用來將聲能注入到氣流通道中，其中的聲能由接收傳感器接收并以此測量氣流的速度。
9.一種測量氣流的方法，包括以下步驟安裝在金屬短管上的發(fā)射傳感器透過短管將聲能注入到氣流中；接收傳感器透過施加在短管管壁上的襯套接收聲能，襯套具有比金屬管壁的聲阻更低的聲阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中襯套是由塑料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中管道具有內(nèi)管壁和外管壁，襯套應(yīng)用于管壁內(nèi)表面或外表面的一個上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中襯套通過在管壁上熔化的襯套材料以一個給定速率連續(xù)降低其溫度將其粘結(jié)在內(nèi)管壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中襯套應(yīng)用在外管壁上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中襯套通過粘合劑粘結(jié)在外管壁上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中傳輸和接收傳感器直接通過襯套與襯套干耦合。
16.根據(jù)權(quán)利要起11所述的方法，其中襯套由Dyad601或者等同的材料制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中襯套的厚度被加工成與管道的波導(dǎo)屬性相匹配。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將發(fā)射傳感器安裝在距接收傳感器一定距離上的步驟，該距離使得從發(fā)射傳感器到接收傳感器傳播的聲束經(jīng)過管壁的和經(jīng)過管道對面管壁反射的。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括測量氣體不流動時偏移量的步驟測量接收傳感器接收到通過管壁的聲音信號的到達(dá)時間(t1)；測量通過氣體的聲音信號的到達(dá)時間(t2)；和計(jì)算t2減去t1的差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體流量計(jì)，該流量計(jì)包括一個發(fā)射傳感器(560)用于將聲能注入到氣體中；一個接收傳感器(570)用于接收聲能；一個具有金屬管壁(520)的短管和一個具有比金屬管壁的聲阻還要低聲阻的襯套(550)，其中發(fā)射傳感器和接收傳感器嵌入或者平貼地安裝到管道上，直接置在聲波阻尼襯套的表面上。
文檔編號G01F1/66GK1554013SQ02817748
公開日2004年12月8日 申請日期2002年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月10日
發(fā)明者約瑟夫·鮑莫爾, 約瑟夫 鮑莫爾 申請人:約瑟夫·鮑莫爾, 約瑟夫 鮑莫爾