超聲波流量計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波流量計(jì)，包括：測(cè)量管，所述測(cè)量管具有直的測(cè)量管軸線；發(fā)射器，用于發(fā)射第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；接收器，用于接收所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和至少第一反射面，所述第一反射面反射所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)至少一次，其中入射在所述第一反射面上的聲學(xué)信號(hào)沿第一直子段傳播，所述第一直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距，其中所述發(fā)射器、所述接收器和所述第一反射面關(guān)于彼此被定向并且布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得從所述第一發(fā)射器至所述第一接收器的所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)由所述至少第一反射面來反射，以使由所述第一反射面反射的聲學(xué)信號(hào)沿第二直子段在所述第一信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第二直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距，所述第一間距與所述第二間距不同，并且其中第一信號(hào)路徑的具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距的所有子段的投影在所述測(cè)量管軸線上的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第一值，并且其中第一信號(hào)路徑的具有離所述測(cè)量管軸線的第二距離的所有子段的投影在所述測(cè)量管軸線上的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第二值，所述第一值與所述第二值不同，并且所述第一值和第二值不等于0，并且其中所述第一反射面的表面法線相對(duì)于所述測(cè)量管軸線的角度不等于90°。
【專利說明】超聲波流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于流量測(cè)量的超聲波流量測(cè)量裝置，并且包括:測(cè)量管，其具有直的測(cè)量管軸線；發(fā)射器，用于發(fā)射第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；接收器，用于接收第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和第一反射面，第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在該第一反射面上反射，其中入射在第一反射面上的聲學(xué)信號(hào)沿第一直線傳播，該第一直線具有與測(cè)量管軸線的第一間距。
【背景技術(shù)】
[0002]在過程和自動(dòng)控制技術(shù)中廣泛應(yīng)用超聲波流量測(cè)量裝置。它們使得易于確定管道內(nèi)的體積流量和/或質(zhì)量流量。
[0003]已知的超聲波流量測(cè)量裝置通常根據(jù)行程時(shí)間差原理工作。在行程時(shí)間差原理中，根據(jù)波在流動(dòng)液體中行進(jìn)的方向評(píng)估超聲波，尤其是超聲波脈沖，即所謂的突發(fā)脈沖的不同行程時(shí)間。為了該目的，以與流以及與流相對(duì)的特定角度向管軸線發(fā)送超聲波脈沖。通過行程時(shí)間差能夠確定流速，并且在已知管段的直徑的情況下，能夠確定體積流量。
[0004]通過所謂的超聲波換能器的幫助產(chǎn)生或接收超聲波。為了該目的，將超聲波換能器穩(wěn)固地放置在相關(guān)管段的管壁中。也存在夾合式超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)。在該情況下，在外部將超聲波換能器壓在測(cè)量管的管壁上。夾合式超聲波流量測(cè)量系統(tǒng)的極大優(yōu)點(diǎn)在于，它們不接觸測(cè)量介質(zhì)，能夠被放置在已經(jīng)存在的管道上。
[0005]超聲波換能器通常由機(jī)電換能器元件，例如壓電元件和耦合層組成。在機(jī)電換能器元件中，產(chǎn)生超聲波作為聲學(xué)信號(hào)，并且通過耦合層將其引導(dǎo)至管壁，并且在夾合式系統(tǒng)的情況下，從管壁處將超聲波引導(dǎo)到液體中，并且在線上系統(tǒng)的情況下，通過耦合層將超聲波引導(dǎo)到測(cè)量介質(zhì)中。在該情況下，有時(shí)將耦合層稱為膜。
[0006]在壓電元件和耦合層之間，能夠布置另一耦合層，即所謂的適配或匹配層。在一些情況下，適配或匹配層執(zhí)行下列功能，即發(fā)射超聲波信號(hào)，并且同時(shí)降低不同聲學(xué)阻抗導(dǎo)致的兩種材料之間的界面處的反射。
[0007]在夾合式系統(tǒng)的情況下，同樣地在線上系統(tǒng)的情況下，都將超聲波換能器布置在測(cè)量管上的共享平面中，處于測(cè)量管的相對(duì)側(cè)上或者測(cè)量管的相同一側(cè)上，在相對(duì)側(cè)的情況下，被投射到管橫截面上的聲學(xué)信號(hào)沿割線經(jīng)過測(cè)量管一次，在同側(cè)的情況下，聲學(xué)信號(hào)在測(cè)量管的相對(duì)側(cè)上反射，由此聲學(xué)信號(hào)沿投射在貫穿測(cè)量管的橫截面上的割線，橫穿測(cè)量管兩次。US4，103，551和US4，610，167示出在其測(cè)量管中設(shè)置的反射面上具有反射的超聲波流量測(cè)量裝置。也已知多路徑系統(tǒng)，其具有多個(gè)超聲波換能器對(duì)，在每種情況下，該超聲波換能器對(duì)都形成信號(hào)路徑，聲學(xué)信號(hào)沿著信號(hào)路徑經(jīng)過測(cè)量管。在該情況下，相應(yīng)信號(hào)路徑和關(guān)聯(lián)的超聲波換能器位于平行于測(cè)量管軸線的相互平行平面中。US4，024，760和US7, 706，986以示例的方式示出了這種多路徑系統(tǒng)。多路徑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，它們能夠在多個(gè)位置處，測(cè)量被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)的流動(dòng)剖面，并且由此提供高度精確的流量測(cè)量值。這可以基于沿不同信號(hào)路徑的個(gè)別行進(jìn)時(shí)間的權(quán)重不同的事實(shí)等等加以實(shí)現(xiàn)。然而，多路徑系統(tǒng)情況下的缺點(diǎn)在于它們的制造成本，因?yàn)樾枰褂萌舾沙暡〒Q能器，并且在給定情況下，需要復(fù)雜的評(píng)估電子器件。
[0008]存在確定信號(hào)路徑權(quán)重的不同方法。T.Tresch、T.Staubli和P.Gruber的于2006年7月30日一 8月I日在美國(guó)俄勒R州波特蘭市的the handout for6thInternational Conference on Innovation in Hydraulic Efficiency Measurements中的論文 “Comparison of integration methods for multipath accoustic dischargemeasurements”比較了用于計(jì)算對(duì)流量的沿不同信號(hào)路徑行程時(shí)間權(quán)重的確定方法。
[0009]W01995012110A1公開了一種具有下列測(cè)量管的超聲波流量測(cè)量裝置，該測(cè)量管具有平面管壁和直測(cè)量管軸線，以及測(cè)量管中的至少一個(gè)反射面，其中至該反射面的法線在下列直角坐標(biāo)系中具有不等于O的3個(gè)分量，該直角坐標(biāo)系的一個(gè)軸線對(duì)應(yīng)于測(cè)量管軸線。該文獻(xiàn)教導(dǎo)了明顯大于點(diǎn)狀信號(hào)的預(yù)定寬度的超聲波信號(hào)具有貫穿該寬度的高斯形狀靈敏度。該信號(hào)用于流量測(cè)量。在該情況下，信號(hào)的寬度近似對(duì)應(yīng)于矩形測(cè)量管的寬度。如果這種信號(hào)將平行于側(cè)壁地經(jīng)過測(cè)量管，具有最高靈敏度的區(qū)域就將通過測(cè)量管的中心區(qū)域延伸，因而也記錄具有較高值的較高流速。在流速非常小的情況下，這將導(dǎo)致測(cè)量誤差。因此，該文獻(xiàn)也教導(dǎo)了通過借助于定向反射引導(dǎo)超聲波信號(hào)經(jīng)過測(cè)量管的所有區(qū)域，非常均勻地輻射測(cè)量管。為了例示，由個(gè)別束狀部分代表寬超聲波信號(hào)。該個(gè)別束狀部分的路徑長(zhǎng)度等長(zhǎng)，所以束狀部分不因?yàn)楦缮娑窒?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種超聲波流量測(cè)量裝置，其高度精確地確定流量，并且制造的也成本有效。
[0011]通過獨(dú)立權(quán)利要求1和11的特征實(shí)現(xiàn)該目的。通過相應(yīng)從屬權(quán)利要求的特征提供本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)施例。除非另外說明，否則所有的實(shí)施例都能夠彼此組合。
[0012]為了流量測(cè)量，本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置包括:測(cè)量管，其具有直測(cè)量管軸線；至少第一發(fā)射器，用于在第一信號(hào)路徑上發(fā)射聲學(xué)信號(hào)；至少第一接收器，用于接收第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和至少第一反射面，其中發(fā)射器、接收器和第一反射面關(guān)于彼此被定向并布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得從第一發(fā)射器至第一接收器的第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在該至少第一反射面上被反射，以使該聲學(xué)信號(hào)沿至少第一直子段和至少一個(gè)另外的第二直子段在第一信號(hào)路徑上經(jīng)過測(cè)量管，其中第一直子段具有與測(cè)量管軸線的第一間距，并且第二直子段具有與測(cè)量管軸線的第二間距，其中第一間距與第二間距不同，并且其中投影在測(cè)量管軸線上并且具有與測(cè)量管軸線的第一間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第一值，投影在測(cè)量管軸線上并且具有與測(cè)量管軸線的第二間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第二值，第一值與第二值不同，并且第一和第二值不等于O。特別地，入射在第一反射面上的聲學(xué)信號(hào)沿第一直子段傳播，并且在第一反射面上反射的聲學(xué)信號(hào)沿第二直子段傳播。在測(cè)量管中相應(yīng)地布置第一反射面。在該情況下，第一反射面的表面法線不與測(cè)量管軸線垂直相交。如果將第一反射面的表面法線和測(cè)量管軸線視為向量，它們的標(biāo)量積不等于O。如果兩條直線在空間中相交，它們相交的最小角為相交角，這里，該角度不等于90°。
[0013]用作發(fā)射器以及接收器的通常是超聲波換能器，尤其是機(jī)電換能器，例如壓電元件，其適合于發(fā)送以及接收聲學(xué)信號(hào)，尤其是超聲波脈沖或者一個(gè)或多個(gè)超聲波。如果超聲波換能器被用作發(fā)射器和接收器，聲學(xué)信號(hào)就能夠沿第一信號(hào)路徑向后和向前傳遞，因而在兩個(gè)方向中傳播。因而，發(fā)射器和接收器可互換。
[0014]在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)射器適合于接收第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)，并且接收器適合于發(fā)送第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)。發(fā)射器和接收器是超聲波換能器，尤其是具有機(jī)電換能器元件，例如壓電換能器元件的超聲波換能器。
[0015]被稱作信號(hào)路徑也稱為聲學(xué)路徑的是聲學(xué)信號(hào)的路徑，因而例如為發(fā)射器和接收器之間的超聲波或超聲波脈沖的路徑，其中發(fā)射器發(fā)射聲學(xué)信號(hào)，接收器接收聲學(xué)信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，諸如通常在線上系統(tǒng)(inline system)的情況下的聲學(xué)信號(hào)被垂直于膜地輻射。然后，將接收器這樣安置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得信號(hào)繼而垂直地撞擊其膜。
[0016]特別地，用作聲學(xué)信號(hào)的是聲波或一組聲波。用作反射面的是界面，例如被測(cè)介質(zhì)和測(cè)量管之間形成的界面，或者布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上的反射體。在本發(fā)明的實(shí)施例中，反射面是這樣的反射體表面，其被分開地布置在測(cè)量管中，并且在超聲波流量測(cè)量裝置運(yùn)行期間，接觸被測(cè)介質(zhì)。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，垂直于用作發(fā)射器的第一超聲波換能器的膜發(fā)射聲學(xué)信號(hào)，并且垂直于用作接收器的第二超聲波換能器的膜接收聲學(xué)信號(hào)，其中相對(duì)于反射面定向兩個(gè)超聲波換能器，使得在反射面上將聲學(xué)信號(hào)反射至第二超聲波換能器。
[0018]例如，通過沿第一信號(hào)路徑上的第一直線入射的聲學(xué)信號(hào)，和沿第一路徑上的第二直線反射的聲學(xué)信號(hào)之間的角平分線，發(fā)生反射面的定向。該角平分線是反射面的法線。在本發(fā)明的實(shí)施例中，反射面的法線不與測(cè)量管軸線垂直相交。
[0019]這里按數(shù)學(xué)中常用的方式定義兩條直線之間的間距。如果兩條直線在空間中彼此偏斜，就計(jì)算一條直線到與其平行的輔助平面之間的間距，另一條直線位于該輔助平面中。
[0020]不重合的兩條直線相對(duì)彼此始終具有間距。通過測(cè)量垂直于這兩條直線的、這兩條直線之間的法線的長(zhǎng)度來測(cè)量該間距。即使對(duì)于彼此偏斜的直線，也存在法線。因此，能夠構(gòu)造一平面，一條直線位于該平面中，并且該平面平行于另一條直線。因而，能夠構(gòu)造第一平面，第一直線位于其中，并且該第一平面平行于測(cè)量管軸線。類似地，存在平行于測(cè)量管軸線的第二平面，第二直線位于該第二平面中。根據(jù)本發(fā)明，第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在第一反射面上反射，其中在第一反射面上入射的聲學(xué)信號(hào)沿平行于測(cè)量管軸線的第一平面內(nèi)的第一直子段傳播，該第一平面具有離測(cè)量管軸線的第一間距，并且其中在第一反射面上反射的聲學(xué)信號(hào)沿平行于測(cè)量管軸線的第二平面內(nèi)的第二直子段傳播，該第二平面具有離測(cè)量管軸線的第二間距。第一平面與底面半徑為第一間距的第一直圓柱體相切，沿作為該圓柱體側(cè)面一部分的平行于測(cè)量管軸線的直線，恰好，第二平面與底面半徑為第二間距的第二直圓柱體相切。這兩個(gè)平面在平行于測(cè)量管軸線延伸的交叉線上交叉。在該情況下，交叉線尤其處于第一反射面的區(qū)域中。在該方式所基于的模型中，聲學(xué)信號(hào)沿直子段傳播。因此，第一直子段和第二直子段的交叉線將與第一信號(hào)路徑上的光學(xué)信號(hào)在反射面上的反射點(diǎn)相交。當(dāng)然，這是一種模型。實(shí)踐中，第一信號(hào)路徑不止一點(diǎn)那么寬，因此反射點(diǎn)是反射面區(qū)域中的一定面積。
[0021]在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，測(cè)量管具有橢圓形、尤其是圓形橫截面，其中也將測(cè)量管軸線稱為主中心軸線或縱向軸線。介質(zhì)在測(cè)量管中的主流動(dòng)方向與測(cè)量管軸線一致。
[0022]在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，第一間距以及第二間距都不等于O。在另外實(shí)施例中，測(cè)量管的尺寸是或是發(fā)射器和/或接收器的超聲波換能器的尺寸的數(shù)倍。因而，在圓形測(cè)量管和盤狀發(fā)射器和/或接收器的情況下，測(cè)量管的直徑至少比發(fā)射器和/或接收器的盤片直徑大2倍，尤其是5倍，尤其是至少10倍。例如，如果測(cè)量管具有成角度的、尤其是矩形、尤其是正方形橫截面，和/或作為發(fā)射器和/或接收器的超聲波換能器具有一些不同的形狀，諸如也成矩形，則測(cè)量管內(nèi)腔橫截面的表面積就至少比超聲波換能器的表面積大4倍，甚至25倍，或者甚至至少大100倍。
[0023]在本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的實(shí)施例中，使用行程時(shí)間差方法測(cè)量流量。對(duì)應(yīng)于其適合的方法具體實(shí)施本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置。
[0024]在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步發(fā)展中，第一間距小于第二間距，并且投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線的第一間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度的值之和大于投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線第二間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度的值之和。第一信號(hào)路徑上的信號(hào)具有測(cè)量管軸線方向的或者相反方向的方向分量。
[0025]在本發(fā)明的另外、進(jìn)一步發(fā)展中，對(duì)投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線相同間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度值的求和，利用根據(jù)該間距的共享、預(yù)定特別是是固定的計(jì)算公式來實(shí)現(xiàn)。例如，通過與下列權(quán)重系數(shù)成比例，實(shí)現(xiàn)對(duì)投影在測(cè)量管軸線上并且具有離測(cè)量管軸線相同間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度值的求和，該權(quán)重系數(shù)用于對(duì)沿下列測(cè)量路徑的聲學(xué)信號(hào)的行程時(shí)間確定權(quán)重，該測(cè)量路徑具有離模擬多路徑、超聲波流量測(cè)量裝置的測(cè)量管軸線相同間距，該測(cè)量裝置具有多條測(cè)量路徑，該多條測(cè)量路徑與第一信號(hào)路徑的不同子段離測(cè)量管軸線的距離相同。如果多路徑、超聲波流量測(cè)量裝置的測(cè)量路徑具有關(guān)于測(cè)量管軸線的相同角度，則例如，就根據(jù)離測(cè)量管軸線的相應(yīng)間距，根據(jù)Gauss-Jacobi或OWICS方法計(jì)算權(quán)重系數(shù)，Gauss-Jacobi或OWICS方法例如為 1999 年的 A.Voser 的:"Analyse und Fehleroptimierung der mehrpfadigenakustischen Durchflussmessung in Wasserkraftanlagen(ANALYSIS AND ERROROPTIMIZING OF MULTIPATH, ACOUSTIC, FLOW MEASUREMENT IN HYDROPOWER PLANTS)'ETHZurich Dissertation N0.13102,論文中描述的方法。類似地，子段具有預(yù)定長(zhǎng)度，這樣定它們的尺寸，即與模擬多路徑、超聲波流量測(cè)量裝置的權(quán)重系數(shù)成比例地，實(shí)現(xiàn)被投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線相同間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度值的求和。
[0026]例如，通過同一 申請(qǐng)人:與本專利申請(qǐng)同時(shí)提交的，標(biāo)題為“ULTRASONIC, FLOWMEASURING DEVICE”的另外專利申請(qǐng)中描述的方法，制造本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置，在此通過引用將另外專利申請(qǐng)并入。因而，可通過使用本發(fā)明的制造過程獲得本發(fā)明的超聲
波流量測(cè)量裝置。
[0027]在本發(fā)明的另外、進(jìn)一步發(fā)展中，第一子段和第二子段在測(cè)量管中彼此偏斜。
[0028]在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步發(fā)展中，該超聲波流量測(cè)量裝置包括至少一個(gè)另外的第二反射面，其中發(fā)射器、接收器和第一反射面以及該至少一個(gè)另外的第二反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得來自第一發(fā)射器的第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在第一反射面和至少一個(gè)另外的第二反射面上被反射至第一接收器，以使聲學(xué)信號(hào)沿經(jīng)過測(cè)量管的至少一個(gè)另外的第三直子段在第一信號(hào)路徑上行進(jìn)，其中第三直子段具有離測(cè)量管軸線的第三間距，其中第三間距與第一和第二間距不同，并且其中投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線第三間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第三值，第三值不同于第一值并且不同于第二值，并且第三值不等于O。
[0029]在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步發(fā)展中，該超聲波流量測(cè)量裝置包括:至少一個(gè)另外的第二發(fā)射器，用于發(fā)射第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和至少一個(gè)另外的第二接收器，用于接收第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和至少一個(gè)另外的第三反射面，其中第二發(fā)射器、第二接收器和該至少一個(gè)另外的第三反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得來自第二發(fā)射器的第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在該至少一個(gè)另外的第三反射面上被反射至第二接收器，以使第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)沿至少第四直子段和至少第五直子段行進(jìn)經(jīng)過測(cè)量管，其中第四直子段具有離測(cè)量管軸線的第四間距，和第五直子段具有離測(cè)量管軸線的第五間距，其中第四間距與第五間距不同，并且其中投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線第四間距的第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第四值，并且其中投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線第五間距的第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第五值，其中第四值與第五值不同，并且其中第四和第五值不等于O0
[0030]在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步發(fā)展中，該超聲波流量測(cè)量裝置包括至少一個(gè)另外的第四反射面，其中第二發(fā)射器、第二接收器和第三反射面以及該至少一個(gè)另外的第四反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得從第二發(fā)射器向第三反射面和向至少一個(gè)另外的第四反射面發(fā)射的第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)被反射至第二接收器，使得聲學(xué)信號(hào)沿至少一個(gè)另外的第六直子段的第二路徑上行進(jìn)經(jīng)過測(cè)量管，其中第六直子段具有離測(cè)量管軸線的第六間距，并且第六間距與第四和第五間距不同，并且其中投影在測(cè)量管軸線上且具有離測(cè)量管軸線第六間距的第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第六值，其與第四值以及第五值不同，并且其中第六值不等于O。
[0031]在本發(fā)明的另外的進(jìn)一步發(fā)展中，第一信號(hào)路徑和第二信號(hào)路徑在測(cè)量管中彼此作為鏡像延伸。
[0032]在進(jìn)一步發(fā)展的超聲波流量測(cè)量裝置中，第一發(fā)射器、第一接收器和第一反射面被相對(duì)彼此定向并且布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得從第一發(fā)射器向第一接收器發(fā)射的第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)螺旋式圍繞測(cè)量管軸線而傳播。同樣地，第二發(fā)射器和接收器以及第二反射面能夠被相對(duì)彼此定向和布置在測(cè)量管中或測(cè)量管上，使得與第一信號(hào)路徑類似地，第二信號(hào)路徑螺旋式圍繞測(cè)量管軸線。
[0033]在根據(jù)行程時(shí)間差方法，通過具有本質(zhì)直測(cè)量管軸線的測(cè)量管測(cè)量介質(zhì)流量的本發(fā)明方法的情況下，將至少一個(gè)聲學(xué)信號(hào)從至少第一發(fā)射器，在第一信號(hào)路徑上發(fā)射到至少第一接收器，其中在至少第一反射面上，反射從發(fā)射器至接收器的第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)通過測(cè)量管到達(dá)第一接收器，使得第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)沿至少第一和至少第二直子段傳播經(jīng)過測(cè)量管，其中第一直子段具有離測(cè)量管軸線的第一間距，并且其中第二直子段具有離測(cè)量管軸線的第二間距，其中第一間距不同于第二間距，并且其中在測(cè)量管軸線上投影的并且具有離測(cè)量管軸線的第一間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第一值，并且其中在測(cè)量管軸線上投影的并且具有離測(cè)量管軸線第二間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第二值，其中第一值不同于第二值，并且其中第一和第二值不等于O。
[0034]在這種情況下，第一信號(hào)路徑的子段對(duì)，尤其是具有離測(cè)量管軸線相同距離，并且具有投影在測(cè)量管軸線上相同長(zhǎng)度的子段對(duì)能夠彼此作為鏡像相對(duì)地定位在測(cè)量管中。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，為了獲得類似的測(cè)量能力，第二信號(hào)路徑不是必需的。
[0035]然而，自然也能夠在至少一個(gè)另外的第三反射面上反射來自第二發(fā)射器的在第二信號(hào)路徑上的第二聲學(xué)信號(hào)通過測(cè)量管到達(dá)第二接收器，使得聲學(xué)信號(hào)沿至少第四和至少第五直子段，經(jīng)過測(cè)量管在第二信號(hào)路徑上傳播，其中第四直子段具有離測(cè)量管軸線的第四間距，并且其中第五直子段具有離測(cè)量管軸線的第五間距，其中第四間距與第五間距不同，并且其中投影在測(cè)量管軸線上的并且具有離測(cè)量管軸線第四間距的第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第四值，并且其中投影在測(cè)量管軸線上的并且具有離測(cè)量管軸線第五間距的第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定第五值，其中第四值與第五值不同，并且其中第四和第五值不等于O。
[0036]在該情況下，第一和第二信號(hào)路徑能夠彼此作為鏡像相對(duì)地定位在測(cè)量管中，其中然后使兩條信號(hào)路徑在流量計(jì)算中的權(quán)重相同。
[0037]可替換地，兩條信號(hào)路徑在測(cè)量管中延伸，使得能夠通過繞測(cè)量管軸線旋轉(zhuǎn)一條信號(hào)路徑而使第一和第二信號(hào)路徑重合。它們關(guān)于測(cè)量管軸線彼此移位預(yù)定角度。
[0038]在增加流速的情況下，能夠發(fā)生超聲波流量測(cè)量裝置的超聲波信號(hào)分散，這導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度減弱。能夠通過一個(gè)或多個(gè)凹面鏡有利地修正該效應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]本發(fā)明允許多種形式的實(shí)施例?，F(xiàn)在將基于附圖更詳細(xì)地解釋其一些形式。在附圖中為相同的元件提供相同的參考標(biāo)記。附圖如下:
[0040]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的多路徑、超聲波流量測(cè)量裝置，
[0041]圖2示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的透視圖，
[0042]圖3示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的縱截面圖，
[0043]圖4示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的橫截面圖，
[0044]圖5示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的另外實(shí)施例的橫截面圖，
[0045]圖6示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的另外實(shí)施例的透視圖，
[0046]圖7示出本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的另外實(shí)施例的縱截面以及橫截面的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]圖1a示出現(xiàn)有技術(shù)的多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的測(cè)量管I的橫截面圖。圖1b示出同一多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的透視圖。兩幅圖都來自DE102007004936B4。在該情況下，該多路徑超聲波流量測(cè)量裝置包括測(cè)量管I和10個(gè)超聲波換能器3，它們與5個(gè)超聲波反射體4 一起形成5個(gè)V形信號(hào)路徑5。在每種情況下，兩個(gè)超聲波換能器3都形成超聲波換能器對(duì)2。5個(gè)V形信號(hào)路徑5中的每個(gè)都由兩個(gè)直子段形成，第一直子段從其超聲波換能器對(duì)2的第一超聲波換能器3至關(guān)聯(lián)的超聲波反射體4，并且第二直子段從關(guān)聯(lián)的超聲波反射體4至其超聲波換能器對(duì)2的第二超聲波換能器3。這些超聲波換能器對(duì)2中的每個(gè)都與關(guān)聯(lián)的超聲波反射體4位于一平面內(nèi)，該平面具有離測(cè)量管軸線的預(yù)定間距。同樣地，各V形信號(hào)路徑5的兩個(gè)直子段位于這些這樣的5個(gè)平面內(nèi)，5個(gè)V形信號(hào)路徑5在這5個(gè)平面延伸，并且5個(gè)平面在測(cè)量管內(nèi)彼此平行地延伸。
[0048]圖2提供一種本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的極其簡(jiǎn)化的操作模型。所示的是測(cè)量管I和第一信號(hào)路徑6。為了清楚明了，已經(jīng)省略了超聲波換能器(發(fā)射器和/或接收器)和反射面的指示。相反，作為簡(jiǎn)化，僅示出第一信號(hào)路徑6和測(cè)量管I在換能器和反射體有效位置處的交叉。因而，第一發(fā)射器8沿第一直子段16在第一反射面12的方向發(fā)射第一信號(hào)路徑6上的聲學(xué)信號(hào)。在第一反射面12上，沿第二直子段17朝向第二反射面13反射第一信號(hào)路徑6上的聲學(xué)信號(hào)，最終在第一信號(hào)路徑6的第三直子段18上朝著第一接收器10反射聲學(xué)信號(hào)。在該情況下，第一發(fā)射器8位于垂直于測(cè)量管軸線22的第一平面內(nèi)。第一反射面12位于垂直于測(cè)量管軸線22的第二平面內(nèi)。第二反射面13位于垂直于測(cè)量管軸線22的第三平面內(nèi)，并且第一接收器10位于垂直于測(cè)量管軸線22的第四平面內(nèi)。為了簡(jiǎn)化，概略繪出這些平面。然而，示出的是它們與測(cè)量管I的交叉的圓，在這些交叉的圓上，分別布置第一發(fā)射器8、第一接收器10、第一反射面12和第二反射面13，在該模型中，這里分別是第一信號(hào)路徑6與測(cè)量管I的交叉。4個(gè)平行平面彼此之間具有預(yù)定距離。因而，第一子段16具有投影在測(cè)量管軸線22上的第一長(zhǎng)度，其值不等于0，同樣，第二和第三子段17和18分別具有投影在測(cè)量管軸線22上的第二和第三長(zhǎng)度，其對(duì)應(yīng)于平面的間距。
[0049]在圖3中示出投影在測(cè)量管軸線22上的子段的長(zhǎng)度，這是通過測(cè)量管I的縱截面圖。第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在第一發(fā)射器8和第一接收器10之間經(jīng)歷兩次反射，即第一次在第一反射面12上，第二次在第二反射面13上。因而，能夠?qū)⒌谝恍盘?hào)路徑分為三個(gè)直子段16、17和18。這些直子段中的每個(gè)都具有投影在測(cè)量管軸線22上的長(zhǎng)度。在實(shí)施例的該示例中，這些長(zhǎng)度的值始終不等于O。第一直子段16具有第一長(zhǎng)度23，第二子段17具有第二長(zhǎng)度24，并且第三直子段18具有第三長(zhǎng)度25，都是在測(cè)量管軸線22上投影的長(zhǎng)度。
[0050]根據(jù)本發(fā)明，這些長(zhǎng)度23、24和25的值取決于各直子段16、17和18與測(cè)量管軸線22的相應(yīng)間距。這里，第一長(zhǎng)度23的第一值大于第二長(zhǎng)度24的第二值，后者繼而大于第三長(zhǎng)度25的第三值。
[0051]圖4示出每個(gè)子段16、17和18與測(cè)量管軸線22的間距26、27和28。第一信號(hào)路徑在第一發(fā)射器8和第一反射面12之間的第一直子段16具有離測(cè)量管軸線的第一間距
26。第一信號(hào)路徑在第一反射面12和第二反射面13之間的第二直子段17具有離測(cè)量管軸線的第二間距27。第一信號(hào)路徑在第二反射面13和第一接收器10之間的第三直子段18具有離測(cè)量管軸線的第三間距28。按常規(guī)，通過各直子段與測(cè)量管軸線22相交的法線測(cè)量距離26、27、28。
[0052]在實(shí)施例的該示例中，所有這些距離26、27和28都具有不等于O的值。然而，一種選擇可以是一個(gè)或多個(gè)直子段與測(cè)量管軸線相交叉。這里，距離26、27和28的值大小不同。這里，第一距離26的第一值小于第二間距27的第二值，后者繼而小于第三距離28的第三值。諸如參考圖3解釋的，間距值產(chǎn)生子段投影在測(cè)量管軸線22上的長(zhǎng)度的不同大小值。[0053]在實(shí)施例的先前示例中，第一信號(hào)路徑的所有子段都具有投影在測(cè)量管軸線上的非O的長(zhǎng)度。然而，也能夠這樣制造本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置，其具有投影在測(cè)量管軸線22上的長(zhǎng)度值等于O的第一信號(hào)路徑的一個(gè)或多個(gè)子段。圖7示出這樣的本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置之一的透視圖、縱截面圖和橫截面圖。
[0054]然而，首先將基于圖5更詳細(xì)地描述本發(fā)明的測(cè)量方法。圖5示出測(cè)量管I的橫截面圖。兩條直線與繞測(cè)量管軸線22的半徑dl和d2的圓周相交，測(cè)量管軸線指向該圖的平面中。此外，這些直線在點(diǎn)8、10和12處與測(cè)量管I相交叉，這里，點(diǎn)8、10和12也代表第一發(fā)射器8、第一接收器10和第一反射面12。這些點(diǎn)限定了與直線重合的第一直子段16和第二直子段17。因而，第一直子段16具有離測(cè)量管軸線的間距值dl，并且第二直子段17具有離測(cè)量管軸線的間距值d2，其中在實(shí)施例的該示例中，dl大于d2。直子段16和17的每個(gè)都位于平行于測(cè)量管軸線的平面內(nèi)。兩個(gè)平面都同樣延伸到該圖的平面中，并且因此僅由兩條線示出。
[0055]與諸如圖1中所示的多路徑超聲波流量測(cè)量裝置相比，現(xiàn)在將描述類似之處和差另IJ。圖1的多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的個(gè)別信號(hào)路徑(也稱為測(cè)量路徑)位于彼此平行并且平行于測(cè)量管軸線的平面內(nèi)，并且在每種情況下，都與測(cè)量管軸線相距特定距離。第一信號(hào)路徑的子段也位于平行于測(cè)量管軸線的平面內(nèi)，然而，這些平面在第一反射面的區(qū)域中相交。因而，能夠僅以單一信號(hào)路徑繪出通過測(cè)量管的兩條割線。
[0056]利用行程時(shí)間差方法，測(cè)量流經(jīng)測(cè)量管的流體的流速。流體的流動(dòng)剖面依賴于流速和流體的粘性等等。為了在多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的情況下記錄流量，利用多條測(cè)量路徑測(cè)量和考慮多個(gè)測(cè)量管位置處的若干流速，以盡可能精確地記錄流動(dòng)剖面?，F(xiàn)在，本發(fā)明允許近似地并且同樣地記錄流動(dòng)剖面，但是所需要的作為發(fā)射器和/或接收器的超聲波換能器數(shù)目需要更少。
[0057]第一發(fā)射器8把聲學(xué)信號(hào)在第一信號(hào)路徑上發(fā)射至第一接收器10，其中從第一發(fā)射器至第一接收器的第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在第一反射面12上被反射經(jīng)過測(cè)量管，使得聲學(xué)信號(hào)沿第一直子段16和第二直子段17在第一信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過測(cè)量管，其中第一直子段16具有離測(cè)量管軸線22的第一間距dl，并且其中第二直子段17具有離測(cè)量管軸線22的第二間距d2。
[0058]圖6示出具有兩條信號(hào)路徑、因而具有兩組發(fā)射器和接收器的本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置。除了第一發(fā)射器8和第一接收器10之外，現(xiàn)在還存在被布置在測(cè)量管I的孔體內(nèi)的第二發(fā)射器9和第二接收器11。第一信號(hào)路徑的信號(hào)從第一發(fā)射器8到達(dá)第一反射面12，在第一反射面12處，信號(hào)被反射至第二反射面13，并且繼而在第二反射面13信號(hào)被反射至第一接收器10。類似地，聲學(xué)信號(hào)沿第二信號(hào)路徑，從第二發(fā)射器9通過第三反射面14和第四反射面15運(yùn)動(dòng)至第二接收器11。在第一發(fā)射器8和第一反射面12之間布置第一信號(hào)路徑的第一直子段16。在第一反射面12和第二反射面13之間，聲學(xué)信號(hào)沿第一信號(hào)路徑的第二直子段17運(yùn)動(dòng)。最后，第二反射面13和第一接收器9界定第一信號(hào)路徑的第三直子段18。在第二信號(hào)路徑的情況下存在相同行為:第二信號(hào)路徑的第一直子段19位于第二發(fā)射器9和第三反射面14之間；第二信號(hào)路徑的第二直子段20位于第三反射面14和第四反射面15之間；第二信號(hào)路徑的第三直子段21位于第四反射面15和第二接收器11之間。作為超聲波換能器，所有的發(fā)射器和接收器8-11都可發(fā)射器和接收器來操作。所有的反射面12-15都被布置在測(cè)量管I中。在每種情況下，它們都具有表面法線(未示出)，該表面法線不垂直于測(cè)量管軸線22。第一信號(hào)路徑和第二信號(hào)路徑繞測(cè)量管軸線螺旋式延伸，并且在測(cè)量管軸線中彼此作為鏡像。測(cè)量管軸線22位于鏡平面中。因此，關(guān)于第一信號(hào)路徑的所有陳述都同樣地對(duì)第二信號(hào)路徑有效。
[0059]在非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱流動(dòng)剖面的情況下和/或尤其是在繞測(cè)量管軸線螺旋式延伸的流動(dòng)情況下，這種布置提供了優(yōu)點(diǎn)。如果流動(dòng)具有帶切向延伸至測(cè)量管壁的、并且垂直于測(cè)量管軸線的方向分量的流動(dòng)剖面，則繞測(cè)量管軸線延伸的單一螺旋信號(hào)路徑就將以這些方向分量來延伸或者與其相反地延伸，這可導(dǎo)致測(cè)量誤差。利用與螺旋式繞測(cè)量管軸線的第一信號(hào)路徑相反延伸的、并且進(jìn)入具有相同權(quán)重的流動(dòng)計(jì)算的第二信號(hào)路徑來消除該誤差。下一幅圖提供該解決方案的替換方式。
[0060]第一信號(hào)路徑的第一直子段與測(cè)量管軸線的第一間距26不等于0，并且不等于第一信號(hào)路徑的第二直子段與測(cè)量管軸線的第二間距27，該第二間距同樣也不等于0，并且不等于第一信號(hào)路徑的第三直子段離測(cè)量管軸線的第三間距28，該第三間距28同樣不等于0，并且不等于第一信號(hào)路徑的第一直子段與測(cè)量管軸線的第一間距26。
[0061]由于不存在第一信號(hào)路徑的與測(cè)量管軸線相同間距的多條直子段，所以對(duì)直子段投影在測(cè)量管軸線上的第一信號(hào)路徑的長(zhǎng)度值求和是不恰當(dāng)?shù)?。這里，投影在測(cè)量管軸線上的第一信號(hào)路徑的第一直子段的長(zhǎng)度的第一值不等于0，并且不等于投影在測(cè)量管軸線上的第一信號(hào)路徑的第二直子段的長(zhǎng)度的第二值，并且第一信號(hào)路徑的第二直子段的長(zhǎng)度的第二值不等于0，并且不等于投影在測(cè)量管軸線上的第一信號(hào)路徑的第三直子段的長(zhǎng)度的第三值，并且第一信號(hào)路徑的第三直子段的長(zhǎng)度的第三值不等于0，并且不等于投影在測(cè)量管軸線上的第一信號(hào)路徑的第一直子段的第一長(zhǎng)度的第一值。為了清晰明了，未示出這些長(zhǎng)度。它們具有預(yù)定值，根據(jù)直子段的相應(yīng)間距，通過預(yù)定計(jì)算公式確定這些預(yù)定值。這里，它們對(duì)應(yīng)于可比較的多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的歸一化權(quán)重系數(shù)。通過下列方法步驟獲得這些值:
[0062]首先發(fā)生第一信號(hào)路徑的與測(cè)量管軸線的距離彼此不同的直子段的大于一的數(shù)量的選擇。這與多路徑測(cè)量裝置的開發(fā)類似地發(fā)生。具有離測(cè)量管不同距離的第一信號(hào)路徑的測(cè)量路徑或子段越多，第一信號(hào)路徑的測(cè)量路徑或子段橫越的流動(dòng)剖面就越好，并且能夠越精確地確定流量。因?yàn)楦鶕?jù)行程時(shí)間差原理測(cè)量流速并且推斷測(cè)量管橫截面中的流量，尤其是體積流量，并且能夠在更多條測(cè)量路徑上平均該流量。在本發(fā)明的超聲波流量測(cè)量裝置的情況下，與多路徑測(cè)量裝置的情況不同，必需考慮來自反射的信號(hào)損失，并且在給定情況下必需考慮由管波的干擾，這是通過測(cè)量管發(fā)射的、例如從發(fā)射器至接收器的主體聲波。在第一信號(hào)路徑的子段太多的情況下，存在至接收器的信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)的信號(hào)能量太小的危險(xiǎn)。因而，這提出在可用信號(hào)能量和精確性之間優(yōu)化的問題。
[0063]然后，確定直子段與測(cè)量管軸線之間的距離。例如，這通過經(jīng)適當(dāng)方法，諸如Gauss-Jacobi方法計(jì)算而發(fā)生，或者通過簡(jiǎn)單地從表格，諸如上文Tresch、Staubli和Gruber的論文中所示的表格讀取而發(fā)生。
[0064]在第三方法步驟中，根據(jù)具有離測(cè)量管軸線的相同間距的直子段的數(shù)目和離測(cè)量管軸線的相應(yīng)間距，確定直子段的長(zhǎng)度值，這里是通過根據(jù)預(yù)定計(jì)算公式，這里例如通過Gauss-Jacobi方法，對(duì)于流量測(cè)量的多路徑超聲波流量測(cè)量裝置的測(cè)量路徑，根據(jù)測(cè)量路徑離測(cè)量管軸線的距離，確定用于測(cè)量路徑的權(quán)重系數(shù)，測(cè)量路徑離測(cè)量管軸線的距離等同于直子段的這種距離。在示出的實(shí)施例中，邏輯上不需要將權(quán)重系數(shù)除以具有離測(cè)量管軸線相同間距的測(cè)量路徑的數(shù)目。例如在此，如果通過Gauss-Jacobi方法計(jì)算或從表格讀
取權(quán)重系數(shù)，則能夠以預(yù)定歸一化系數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波流量測(cè)量裝置，包括: 測(cè)量管，所述測(cè)量管具有直的測(cè)量管軸線； 發(fā)射器，用于發(fā)射第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)； 接收器，用于接收所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和 至少第一反射面，在所述第一信號(hào)路徑上所述聲學(xué)信號(hào)在所述第一反射面上反射至少一次，其中入射在所述第一反射面上的聲學(xué)信號(hào)沿第一直子段傳播，所述第一直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距， 所述測(cè)量裝置的特征在于， 所述發(fā)射器、所述接收器和所述第一反射面相對(duì)于彼此被定向并布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得從所述第一發(fā)射器至所述第一接收器的所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在所述至少第一反射面上被反射，以使所述第一反射面上反射的聲學(xué)信號(hào)沿第二直子段在所述第一信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第二直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距，其中所述第一間距不同于所述第二間距，并且其中，投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距的所述第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第一值，投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距的所述第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第二值，所述第一值不同于所述第二值，并且所述第一值和所述第二值不等于O，以及其中，所述第一反射面的表面法線相對(duì)于所述測(cè)量管軸線具有不等于90°的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波流 量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述發(fā)射器、所述接收器和所述第一反射面相對(duì)于彼此被定向并且布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得所述聲學(xué)信號(hào)在從所述第一發(fā)射器至所述第一接收器的所述第一信號(hào)路徑上圍繞所述測(cè)量管軸線螺旋式傳播。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述第一間距和所述第二間距不等于O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述第一間距小于所述第二間距，并且投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的長(zhǎng)度的所有的值之和大于投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距的第一信號(hào)路徑的所有子段的長(zhǎng)度的所有的值之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述第一信號(hào)路徑的具有離所述測(cè)量管軸線相同間距的所有子段投影在所述測(cè)量管軸線上的所有長(zhǎng)度值的求和，根據(jù)該間距利用計(jì)算公式來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述第一子段和所述第二子段在所述測(cè)量管中彼此偏斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述超聲波流量測(cè)量裝置包括至少一個(gè)另外的第二反射面，其中所述發(fā)射器、所述接收器和所述第一反射面以及所述至少一個(gè)另外的第二反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得來自所述第一發(fā)射器的所述第一信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在所述第一反射面和所述至少一個(gè)另外的第二反射面上被反射至所述第一接收器，以使所述聲學(xué)信號(hào)沿至少一個(gè)另外的第三直子段在所述第一信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第三直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第三間距，所述第三間距不同于所述第一和第二間距，并且其中投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第三間距的所述第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第三值，所述第三值不同于所述第一值并且不同于所述第二值，并且所述第三值不等于O。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述超聲波流量測(cè)量裝置包括: 至少一個(gè)另外的第二發(fā)射器，用于發(fā)射第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)； 至少一個(gè)另外的第二接收器，用于接收所述第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)；和 至少一個(gè)另外的第三反射面， 其中，所述第二發(fā)射器、所述第二接收器和所述至少一個(gè)另外的第三反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得來自所述第二發(fā)射器的所述第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在所述至少一個(gè)另外的第三反射面上被反射至所述第二接收器，以使所述聲學(xué)信號(hào)沿至少第四直子段和至少第五直子段在所述第二信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第四直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第四間距，所述第五直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第五間距，所述第四間距不同于所述第五間距，并且其中投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第四間距的所述第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第四值，投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第五間距的所述第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第五值，所述第四值不同于所述第五值，并且所述第四值和所述第五值不等于O。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述超聲波流量測(cè)量裝置包括至少一個(gè)另外的第四反射面，其中所述第二發(fā)射器、所述第二接收器和所述第三反射面以及所述至少一個(gè)另外的第四反射面被相對(duì)彼此定位并且布置在所述測(cè)量管中或所述測(cè)量管上，使得來自所述第二發(fā)射器的所述第二信號(hào)路徑上的聲學(xué)信號(hào)在所述第三反射面和所述至少一個(gè)另外的第四反射面上被反射至所述第二接收器，以使所述聲學(xué)信號(hào)沿至少一個(gè)另外的第六直子段在所述第二路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第六直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第六間距，并且所述第六間距不同于所述第四和第五間距，并且其中投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第六間距的所述第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第六值，所述第六值不同于所述第四值并且不同于所述第五值，并且所述第六值不等于O。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述第一信號(hào)路徑和所述第二信號(hào)路徑在所述測(cè)量管中彼此作為鏡像延伸。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的超聲波流量測(cè)量裝置， 其特征在于， 所述超聲波流量測(cè)量裝置包括一個(gè)或多個(gè)凹面鏡，在所述凹面鏡上布置所述的第一反射面、第二反射面、第三反射面和/或第四反射面。
12.一種根據(jù)行程時(shí)間差原理利用聲學(xué)信號(hào)測(cè)量流經(jīng)測(cè)量管的介質(zhì)的流量的方法，所述測(cè)量管具有直的測(cè)量管軸線， 其中，來自第一發(fā)射器的第一信號(hào)路徑上的第一聲學(xué)信號(hào)在至少第一反射面上被反射通過所述測(cè)量管至第一接收器，使得所述聲學(xué)信號(hào)沿至少第一直子段和至少第二直子段在所述第一信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第一直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距，所述第二直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距，所述第一間距不同于所述第二間距，并且其中投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第一間距的所述第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第一值，投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線的第二間距的所述第一信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第二值，所述第一值不同于所述第二值，并且所述第一值和所述第二值不等于O。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其特征在于， 所述第一信號(hào)路徑的子段的對(duì)在所述測(cè)量管中彼此作為鏡像相對(duì)地定位。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其特征在于， 來自第二發(fā)射器的第二信號(hào)路徑上的到至少一個(gè)另外的第三反射面的第二聲學(xué)信號(hào)被反射經(jīng)過所述測(cè)量管至第二接收器，使得聲學(xué)信號(hào)沿至少第四直子段和至少第五直子段在所述第二信號(hào)路徑上傳播經(jīng)過所述測(cè)量管，其中所述第四直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第四間距，所述第五直子段具有離所述測(cè)量管軸線的第五間距，所述第四間距不同于所述第五間距，并且其中投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線所述第四間距的所述第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第四值，投影在所述測(cè)量管軸線上且具有離所述測(cè)量管軸線所述第五間距的所述第二信號(hào)路徑的所有子段的所有長(zhǎng)度之和具有預(yù)定的第五值，所述第四值不同于所述第五值，并且所述第四值和所述第五值不等于O。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 所述第一信號(hào)路徑和第二信號(hào)路徑彼此作為鏡像相對(duì)地定位在所述測(cè)量管中，并且在流量計(jì)算中被相同地賦予權(quán)重。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 對(duì)于所述第一信號(hào)路徑和第二信號(hào)路徑，能夠通過繞所述測(cè)量管軸線旋轉(zhuǎn)其中之一而使兩者重合。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK103547893SQ201280023932
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月17日
【發(fā)明者】阿希姆·維斯特, 安德里亞斯·貝格爾 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司