本發(fā)明涉及如在權(quán)利要求1或3的前序部分中限定的超聲流量測量設(shè)備。

背景技術(shù)：

超聲流量測量設(shè)備廣泛地應(yīng)用于過程和自動化技術(shù)中。所述超聲流量測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對于管線內(nèi)的體積流量和/或質(zhì)量流量的方便的確定。

已知的超聲流量測量設(shè)備通常根據(jù)發(fā)射時間差原理工作。在發(fā)射時間差原理的情況下，相對于液體的流動方向?qū)Τ暡ㄌ貏e是所謂脈沖串的超聲脈沖的不同的發(fā)射時間進(jìn)行評估。為此，以相對于管軸線的一定的角度在流動方向上和逆著流動方向的兩個方向上發(fā)送(即發(fā)射)超聲脈沖。通過發(fā)射時間差可以確定流動速度，且以此在管線截面的直徑已知的情況下可以確定體積流量。

通過所謂的超聲變換器的輔助產(chǎn)生和接收超聲波。為此，將超聲變換器固定在相關(guān)管線截面的管壁內(nèi)。夾持式超聲流量測量系統(tǒng)也是可獲得的。在夾持式系統(tǒng)的情況下，超聲變換器在測量管的外部被壓在其管壁上。夾持式超聲流量測量系統(tǒng)的很大的優(yōu)點(diǎn)是其不接觸被測量的介質(zhì)且放置在已經(jīng)存在管線上。

超聲變換器一般地包括機(jī)電變換器元件，例如壓電元件，以及耦合層。在機(jī)電變換器元件中，超聲波被產(chǎn)生為聲信號且經(jīng)由耦合層被引入到管壁，且在夾持式系統(tǒng)的情況下從管壁被引入到液體內(nèi)。在管內(nèi)式系統(tǒng)的情況下，超聲波經(jīng)由耦合層直接通向被測量的介質(zhì)內(nèi)。在此情況下，耦合層也稱為(但不經(jīng)常稱為)膜。

在壓電元件和耦合層之間可布置另一個耦合層，即所謂的適配層或匹配層。適配層或匹配層在此情況下起到的作用是發(fā)射超聲信號且同時降低由于在兩個材料的邊界處的不同的聲阻抗導(dǎo)致的反射。

在夾持式系統(tǒng)和管內(nèi)式系統(tǒng)的情況下，超聲變換器都被布置在共享的平面內(nèi)的測量管上，即布置在測量管的對置的側(cè)上，在此情況下投影在管橫截面上的聲信號沿割線移動通過測量管一次，或布置在測量管的相同的側(cè)上，在此情況下聲信號在測量管的對置的側(cè)上被反射，以此聲信號沿在橫截面上通過測量管投影的割線越過通過測量管兩次。us4,103,551和us4,610,167示出了帶有提供在測量管內(nèi)的反射表面上的反射的超聲流量測量設(shè)備。也已知多路徑系統(tǒng)，所述多路徑系統(tǒng)具有多個超聲變換器對，所述超聲變換器對在每個情況下形成信號路徑，聲信號沿所述信號路徑延伸通過測量管。相應(yīng)的信號路徑和相關(guān)聯(lián)的超聲變換器在此情況下處在相互平行且平行于測量管軸線的平面中。us4,024,760和us7,706,986例如示出了此多路徑系統(tǒng)。多路徑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其可測量被測量介質(zhì)在測量管中在多個位置處的流動的分布且因此提供流量的高度精確的測量值。這也基于如下事實(shí)等實(shí)現(xiàn)，即沿不同的信號路徑的單獨(dú)的行進(jìn)時間被不同地加權(quán)。然而，在多路徑系統(tǒng)的情況下，缺點(diǎn)是其制造成本，因?yàn)樵诮o定的情況下應(yīng)用了更大數(shù)目的超聲變換器且應(yīng)用了復(fù)雜的評估電子器件。

存在對于信號路徑加權(quán)的不同的方法。t.tresch，t.staubli和p.gruber的在proceedingsofthe6thinternationalconferenceoninnovationinhydraulicefficiencymeasurements，30july-1august2006inportland，oregon，usa中的文章“comparsionofintegrationmethodsformultipathacousticdischargemeasurements”比較了為將沿不同的信號路徑的行進(jìn)時間加權(quán)以計算流量所建立的方法。

ep0715155a1建議了利用多重折射的測量布置，其中信號路徑的子段僅形成平行于測量管軸線延伸的一個平面。其上信號路徑的第一子段結(jié)束且信號路徑的第二子段開始的反射表面在ep0715155a1中示出為平面體，所述平面體放置在管的內(nèi)側(cè)上。理論上可從測量管的端部引入反射表面且然后將反射表面焊接到測量管的內(nèi)壁。然而，這樣的制造在帶有小的標(biāo)稱直徑的較小的測量管的情況中迅速地到達(dá)其極限，因?yàn)樵谛?biāo)稱直徑的情況下焊接設(shè)備僅能以很大的努力來應(yīng)用且伴隨以關(guān)于反射單元定位的精度的損失。因此，ep0715155a1的教導(dǎo)用于帶有大標(biāo)稱直徑的測量管。

de102008055030a1描述了通過液壓成形在超聲流量測量設(shè)備內(nèi)而形成的連接嘴。超聲變換器插入到連接嘴內(nèi)。信號傳輸沿直的信號路徑發(fā)生而沒有在管壁上的反射。流量測量設(shè)備的測量管在此情況下為平的形狀，使得不同于圓橫截面的情況下，在此測量管的情況下在流動分布中由于渦流導(dǎo)致的干擾可更少地發(fā)生。

de10249542a1描述了用于將超聲信號從超聲變換器耦合到測量管內(nèi)的耦合表面，其中耦合表面形成為相對于測量管傾斜。測量管另外包括形成的主體10，所述主體10提供了反射表面。

ep0303255a1描述了超聲流動測量設(shè)備的測量管，其中反射表面與測量管一體地結(jié)合。在此情況下，測量管的橫截面展寬在寬的區(qū)域上發(fā)生，且這對于測量數(shù)據(jù)的精確性是不利的。

de102012013916a1相比之下示出了帶有螺紋旋入的反射表面的超聲流量測量設(shè)備的測量管。在此情況下，首先形成帶有螺紋的連接嘴，在所述連接嘴內(nèi)可插入反射器。這種制造變體已經(jīng)基本上成功地用于所有測量管，與他們名義上的直徑相獨(dú)立。然而，此制造要求精確地維持預(yù)先確定的孔模式且每個連接嘴必須在插入反射器前分開地被處理。

作為替選，已知的變體是管的鑄造且然后將嘴焊接到測量管上，且然后螺紋旋入或焊接上反射表面。

從de2013105922a1中已知了超聲流量測量設(shè)備，其帶有通過高壓成形方法產(chǎn)生的測量管。然而，幾何精度和面法向以希望的角度的定向在形成的反射表面的情況下與螺紋連接的反射器相比更低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提供帶有在測量管內(nèi)的多個反射表面的超聲流量測量設(shè)備，其中測量管可使用降低的制造時間制造而仍可建立高精確地指向的反射表面以用于設(shè)定最佳的信號路徑。

目標(biāo)通過權(quán)利要求1中限定的測量管、權(quán)利要求10中限定的超聲流量測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的測量管，特別是用于超聲流量測量設(shè)備的測量管具有測量管壁和至少在一定的區(qū)域內(nèi)的帶有旋轉(zhuǎn)對稱性或多邊形橫截面的基本形狀。此外，所述測量管具有直的測量管軸線(m)。

根據(jù)本發(fā)明，測量管包括至少一個功能區(qū)以用于定位反射器，在信號路徑上的聲信號在反射器上被反射。當(dāng)然，在所謂的雙橫向系統(tǒng)的情況下，僅一個功能區(qū)可足以定位單獨(dú)的反射器。這實(shí)現(xiàn)了反射器及其相關(guān)的反射表面的精細(xì)設(shè)定和精細(xì)定向。在類似于de102013105922a1的希望用于多次反射的測量管的情況下，當(dāng)然需要多個功能區(qū)和反射器。

前述功能區(qū)由測量管壁一體地形成。并非鑄造件。測量管壁優(yōu)選地由金屬制成。如所已知，金屬是具有延展性的且可變形。類似地，如所已知，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員認(rèn)識到變形過程與鑄造相比基于拋光樣本中的金屬微觀/宏觀結(jié)構(gòu)的方向性。任何隨后焊接或附著的功能區(qū)也與從變形過程形成的功能區(qū)不同，如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可立即從拋光樣本的觀察檢測出的。

前述功能區(qū)在本發(fā)明的第一實(shí)施例中在至少一個截面圖中限定了圓形段。此圓形段用作反射器的支承部。因此，圓形段通過功能區(qū)的表面形成。

功能區(qū)在本發(fā)明的第二實(shí)施例中包括止動部，所述止動部的遠(yuǎn)端端部限定了在至少一個橫截面內(nèi)的圓形段。止動部因此從功能區(qū)突出。在此情況下，止動面不形成封閉面，而是替代地單獨(dú)的止動部的端面都位于圓形段內(nèi)。圓形段用作反射器的支承部。

本發(fā)明的測量管的有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。

有利的是測量管在功能區(qū)的區(qū)域內(nèi)具有封閉的測量管壁。在流量測量的情況下，孔的避免是重要的方面。在介質(zhì)處于壓力下時，每個單獨(dú)的孔必須被檢查其密封。另外，各種介質(zhì)可侵蝕密封材料。因此，測量管應(yīng)具有僅最小數(shù)目的孔。

進(jìn)一步有利的是測量管具有多個用于定位相應(yīng)的反射器的功能區(qū)，其中超聲信號在信號路徑上被反射多次。這特別地涉及信號通路內(nèi)的多次反射，類似于de102013105922a1，該公開在此方面被引用。在此情況下，可使得僅一個功能區(qū)具有圓形段且實(shí)施所有其他功能區(qū)，例如在de102013105922a1中的情況。在此情況下，精細(xì)定向通過僅一個反射器進(jìn)行。

然而，特別有利的是功能區(qū)中的每個在至少一個橫截面內(nèi)限定圓形段，所述圓形段用作反射器的支承部，或功能區(qū)的每個具有止動部，所述止動部的遠(yuǎn)端端部在至少一個截面圖中限定圓形段，所述圓形段用作反射器的支承部。

功能區(qū)或多個功能區(qū)可有利地定向?yàn)槭沟镁哂泄δ軈^(qū)的測量管段至少從測量管的基本形狀向外突出。

有利的是測量管在測量管壁的基本形狀和功能區(qū)之間的過渡區(qū)域中具有金屬晶粒結(jié)構(gòu)(metalgrainstructure)，所述金屬晶粒結(jié)構(gòu)具有在測量管的輪廓的方向上的定向。這是成形過程的唯一的指示，以此指示也可制造帶有更小的片厚的測量管。這特別地涉及具有金屬片的測量管壁的測量管，優(yōu)選地帶有1至5mm的金屬片厚度。

特別地有利的是至少一個功能區(qū)由測量管通過內(nèi)部高壓成形方法成形。

特別有利的是在所有垂直于測量管軸線的截面圖中的功能區(qū)限定了圓形段，所述圓形段用作反射器的支承部。這意味著反射器不僅在一個移動自由度上可精細(xì)調(diào)整，而且替代地例如在球結(jié)合的情況下在許多自由度上可定向。類似地，此優(yōu)點(diǎn)也對于帶有從功能區(qū)突出的的止動部的第二實(shí)施例有效。

本發(fā)明的超聲流量測量設(shè)備包括本發(fā)明的測量管、用于在信號路徑上發(fā)送聲信號的發(fā)送器和用于接收信號路徑上的聲信號的接收器。

本發(fā)明的測量管包括至少一個反射器，所述反射器具有至少一個反射表面。

在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，反射器包括連接表面，所述連接表面在至少一個截面圖中限定了圓形段。在本發(fā)明的替選的第二實(shí)施例中，反射器包括連接表面，在至少一個截面圖中限定了圓形段的止動部從所述連接表面突出。

圓形段實(shí)施為與測量管的功能區(qū)的圓形段互補(bǔ)。這意味著其具有大致相同的弧度。反射器被布置在測量管的功能區(qū)上。

通過反射器與功能區(qū)的相互作用，保證了用于理想的信號路徑的的定向的反射表面的精細(xì)設(shè)定。

超聲流量測量設(shè)備的有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。

有利的是測量管具有多個反射器，其中聲信號在信號路徑上被反射多次，特別是其中聲信號在每個反射器的反射表面上被反射至少一次。

為記錄盡可能詳盡的流動分布，有利的是信號路徑由直的子段組成，其中：

a)至少三個子段的最小距離具有距測量管軸線的0.4至0.6r的間隔，其中r為測量管的內(nèi)徑；

b)限定了第一軸向平行平面的第一子段具有直接對應(yīng)的第二子段，所述第二子段限定了第二軸向平行平面，兩個平面延伸通過第一反射器的反射表面且法向量形成小于10°的角度；

c)限定了第三軸向平行平面的第三子段具有直接對應(yīng)的第四子段，所述第四子段限定了第四軸向平行平面，兩個平面延伸通過具有反射表面的第二反射器，且法向量形成小于10°的角度。

另外有利的是超聲流量測量設(shè)備考慮到對于旋轉(zhuǎn)流動的旋轉(zhuǎn)平衡。

本發(fā)明的用于制造超聲流量測量設(shè)備的測量管的方法包括如下步驟：

a.通過成形方法特別是通過高壓成形方法將測量管變形而引入多個功能區(qū)，其中每個功能區(qū)在至少一個截面圖中描述且限定了圓形段作為用于反射器的限定的位置；

b.將反射器定位在功能區(qū)上，其中反射器具有與功能區(qū)互補(bǔ)的區(qū)，其中定位優(yōu)選地以使得在測量管壁和反射器之間實(shí)現(xiàn)形狀配合的形式發(fā)生，

c.將反射器定向以設(shè)定預(yù)先限定的超聲信號路徑，和

d.將反射器固定到測量管壁。

此方法對于制造簡單且安全，且通過信號路徑的精確調(diào)整可改進(jìn)測量設(shè)備的制造時間和質(zhì)量。

特別有利的是反射器的固定可通過將箔狀中間層引入到測量管的功能區(qū)和反射器的連接表面之間且通過反應(yīng)性結(jié)合來發(fā)生。

現(xiàn)在將描述本發(fā)明的超聲流量測量設(shè)備的其他有利的實(shí)施例。

本發(fā)明的測量管可分為單獨(dú)的測量管段或通過焊接相互連接的或一體地?zé)o縫地相互連接而因此不帶有焊縫的部分。后者情況是優(yōu)選的，因?yàn)闇y量管段或部分的無縫過渡在制造上可特別地成本有效且節(jié)約時間。此外，可消除附加的制造步驟和補(bǔ)充的組件。基本形狀可僅部分地實(shí)施，特別地經(jīng)由從測量管的第一部分的僅一個測量管段實(shí)施，或?qū)嵤樵跍y量管的整個進(jìn)程上延伸。在管構(gòu)造的范圍內(nèi)帶有旋轉(zhuǎn)對稱或多邊形橫截面的已知的基本形狀例如為柱形形狀或經(jīng)常為應(yīng)用于氣體管線中的帶有方形側(cè)面的管線。當(dāng)然，不同于通常的管幾何形狀的例如帶有棱形側(cè)面的管也包括在本發(fā)明的主題內(nèi)。

此外，超聲流量測量設(shè)備包括用于在信號路徑上發(fā)送聲信號的發(fā)送器和用于接收信號路徑上的聲信號的接收器。術(shù)語發(fā)送器和接收器在本發(fā)明的場境中應(yīng)理解為發(fā)送器和接收器可通過相同的超聲變換器滿足。對應(yīng)的超聲變換器在此情況下包括用于發(fā)送操作的操作模式且以此操作模式作為發(fā)送器工作。超聲變換器附加地包括用于接收操作的操作模式且以此操作模式作為接收器操作。在發(fā)送超聲信號之后，超聲變換器可從發(fā)送模式切換到接收模式，同時超聲信號在測量管內(nèi)行進(jìn)了信號路徑。超聲信號可在其行進(jìn)中垂直于反射表面指向且因此返回到已行進(jìn)的信號路徑上，直至達(dá)到出發(fā)的超聲變換器。當(dāng)超聲信號到達(dá)超聲變換器時，超聲變換器處于接收模式且代表了接收器。就此而言，變送器和接收器通過兩個電路布置(一個電路用于發(fā)送模式且一個電路用于接收模式)實(shí)現(xiàn)在相同超聲變換器內(nèi)。然而，明顯地更頻繁且更優(yōu)選地被本發(fā)明的主題涵蓋的是作為發(fā)送器和接收器的至少兩個超聲變換器的布置，所述超聲變換器的每個在發(fā)送操作模式和接收操作模式之間可切換。用于確定流速或體積流量的測量通過本質(zhì)上已知的行進(jìn)時間差方法執(zhí)行。

測量優(yōu)選地使用超聲信號在測量管內(nèi)的多次反射完成。優(yōu)選地，在此情況下，超聲信號優(yōu)選地在軸向方向上傳播通過測量管，然而不具有平行于測量管軸線的歷程。多次反射在此情況下特別地具有補(bǔ)償測量干擾的目的，所述測量干擾由于流動的旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致。

為實(shí)施多次反射，測量管包括多個反射器，在所述反射器上聲信號在信號路徑上被反射多次，優(yōu)選地在每個反射表面上至少被反射一次。已知實(shí)現(xiàn)了在測量管壁上的單次反射的大量的測量設(shè)備。這稱為雙橫向布置。

本發(fā)明也可應(yīng)用于雙橫向布置。然而，本發(fā)明特別優(yōu)選地針對多次反射布置，在此情況下超聲信號在測量管中在信號路徑部分上被相繼反射多次。

用于容納反射器的功能區(qū)在此情況下通過測量管壁一體地形成。在此方面，一體地形成意味著功能區(qū)不作為焊接到測量管上或內(nèi)的單獨(dú)的組件提供，而是替代地通過測量管壁提供。在此情況下，測量管壁在功能區(qū)的區(qū)域內(nèi)變形且在此區(qū)域內(nèi)從其基本形狀偏離。一體地形成的反射表面從de19861073a1或也從us5,090,252a中已知。然而，這些反射表面導(dǎo)致測量管橫截面的縮窄或展寬且以此相當(dāng)程度上改變了流動分布。

作為反射器的此明顯地更可變的定向的結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的信號路徑歷程，且可高度精確地設(shè)定信號路徑。

本發(fā)明的有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。

功能區(qū)可預(yù)定向且定向?yàn)槭沟枚鄠€功能區(qū)至少從測量管的基本形狀向外突出。作為此布置的結(jié)果，可非常容易地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的信號路徑歷程。

功能區(qū)形成在測量管壁中，其方式使得在測量管內(nèi)發(fā)生多次反射，其中信號路徑在在軸向方向上相繼布置的反射器的至少三個反射表面上反射。作為相繼布置的反射器的結(jié)果，在通過信號路徑限定的測量范圍上產(chǎn)生的流動分布的改變可至少部分地被記錄和補(bǔ)償。

在快速流動的情況下，超聲信號可能從相應(yīng)的反射表面上的理想的沖擊點(diǎn)偏離。此偏離在隨后的反射表面上繼續(xù)且在帶有多次反射的最壞的情況下可能導(dǎo)致信號損失。此誤差在本發(fā)明的場境中限定為擴(kuò)散。為防止擴(kuò)散，有利的是反射器的反射表面或多個反射表面被實(shí)施為帶有優(yōu)選地凸出的反射表面彎曲。在柱形管的管壁也被實(shí)施為凸出的管壁時，反射表面彎曲的輪廓在此反射表面的情況下與測量管壁的彎曲不同。此差異可能明顯地導(dǎo)致在恒定的中心角的情況下的不同的圓弧長度，或具有不位于測量管軸線上的頂點(diǎn)的中心角。

至少一個功能區(qū)有利地由測量管通過內(nèi)部高壓成形方法形成。內(nèi)部高壓成形方法也已知為液壓成形。在此情況下，通過內(nèi)部壓力使外輪廓變形。在測量管元件之間的軟的圓的過渡是此技術(shù)的關(guān)鍵特征。因?yàn)闇y量管的管內(nèi)部作為結(jié)果不具有阻礙流動的尖銳的邊沿，所以此技術(shù)是特別地優(yōu)選的。另外，在此成形技術(shù)的情況下測量管的生產(chǎn)時間明顯地短。

連接嘴可由平面的功能區(qū)通過流動鉆孔過程形成。以此方式，連接嘴從測量管壁通過材料擠壓一體地形成。因此不必生產(chǎn)用于連接嘴的專門的組件且不必將其在特殊的制造步驟中焊接，這意味著工作時間的成本的降低。特別地優(yōu)選地，螺紋可形成在這些連接嘴中。

有利的是測量管具有比所述測量管的第一部分更大的一個或多個其他的測量管段或部分，其中這些測量管段的擴(kuò)寬通過測量管的內(nèi)部高壓成形來進(jìn)行。帶有更小的測量管橫截面的第一部分提供了所實(shí)現(xiàn)的測量效果的增加。這通過流速的增加且因此在根據(jù)行進(jìn)時間差方法的測量情況下更大的δt來實(shí)現(xiàn)。

功能區(qū)特別地以這樣的方式形成在測量管內(nèi)，且反射器以這樣的方式定向，使得信號路徑的偏轉(zhuǎn)以使得信號路徑的分別相繼跟隨至少三個路徑部分不與測量管軸線交叉的方式發(fā)生。作為此布置的結(jié)果，在不同的平面上記錄了流動分布?？筛玫匮a(bǔ)償在流動分布中的對稱的和非對稱的渦流。

信號路徑的歷程可在軸向俯視圖中描繪出多邊形，所述多邊形的相交側(cè)點(diǎn)處在測量管上或外側(cè)。作為信號路徑的此歷程的結(jié)果，測量設(shè)備特別地在測量中可考慮且補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)的流動的旋轉(zhuǎn)平衡。

附圖說明

本發(fā)明現(xiàn)在將基于附圖更詳細(xì)地解釋，各圖為：

圖1是本發(fā)明的超聲流量測量設(shè)備的軸向俯視圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的超聲流量測量設(shè)備的部分透明的透視圖；以及

圖3是圖2的超聲流量測量設(shè)備的測量管的壁中的反射器的定位的圖。

具體實(shí)施方式

諸如本發(fā)明的超聲流量測量設(shè)備的超聲流量測量設(shè)備廣泛地應(yīng)用于處理和自動化技術(shù)中。所述超聲流量測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對于管線內(nèi)的體積流量和/或質(zhì)量流量的容易的確定。已知的超聲流量測量設(shè)備經(jīng)常根據(jù)行進(jìn)時間差原理工作。在行進(jìn)時間差原理的情況下，超聲波——特別是所謂的脈沖串的超聲脈沖的不同的行進(jìn)時間相對于液體的流動方向被評估。為此，以相對于管軸線的一定的角度順著流動或逆著流動發(fā)出超聲脈沖。從行進(jìn)時間差可確定流速，且以此在管線直徑已知的情況下可確定體積流量。

超聲波借助于所謂的超聲變換器產(chǎn)生和接收。為此，將超聲變換器固定在相關(guān)的管線部件的管壁內(nèi)。也可獲得夾持式超聲流量測量設(shè)備。在此系統(tǒng)的情況下，超聲變換器在測量管外被壓在所述測量管的管壁上。然而，在現(xiàn)在所考慮的情況下，優(yōu)選的是所謂的管線內(nèi)流量測量設(shè)備，在此情況下超聲變換器固定地整合在測量管內(nèi)且超聲信號通過所謂的超聲窗從超聲變換器直接進(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)。

在本發(fā)明的流量測量設(shè)備中，通常應(yīng)用超聲變換器。這些超聲變換器一般地包括機(jī)電變換器元件，例如壓電元件，以及耦合層。在壓電元件和耦合層之間可布置另一個耦合層，即所謂的適配層或匹配層。適配層或匹配層在此情況下起到的作用是發(fā)射超聲信號且同時降低由于在兩個材料的邊界處的不同的聲阻抗導(dǎo)致的反射。可提供其他所謂的耦合層和/或匹配層以及金屬盤和/或?qū)?，以用于更好的溫度調(diào)節(jié)。

在從現(xiàn)有技術(shù)中已知的夾持式系統(tǒng)的情況下以及在從現(xiàn)有技術(shù)中已知的大多數(shù)管內(nèi)系統(tǒng)的情況下，超聲變換器在共享平面內(nèi)布置在測量管中上，處在測量管的對置側(cè)上，在此情況下投影在管橫截面上的聲信號沿割線移動通過測量管一次，或布置在測量管的相同的側(cè)上，在此情況下聲信號在測量管的對置的側(cè)上被反射，以此聲信號沿在橫截面上通過測量管投影的割線越過通過測量管兩次。

在本超聲流量測量設(shè)備中，超聲信號在測量管內(nèi)的反射表面上發(fā)生多次反射。作為分離為多個信號路徑的結(jié)果，超聲流量測量設(shè)備的流動分布可被更好地記錄。另外，流動旋轉(zhuǎn)和流動干擾可通過在測量管內(nèi)的多個信號路徑部分上特別有利地引導(dǎo)信號路徑而被消除。

圖2示出了如從de102012013916a1和de102013105922a1中已知的超聲流量測量設(shè)備101的構(gòu)造，對此，在本發(fā)明的場境中進(jìn)行了詳盡的引用。如在圖2中所指示，反射器103固定在超聲流量測量設(shè)備101的測量管102內(nèi)。這通過將反射器103螺旋到為之提供的座內(nèi)來發(fā)生。旋入的反射器103在圖3中詳細(xì)示出。

在圖2的透視圖中，附加地示出了兩個超聲變換器，所述超聲變換器實(shí)施為發(fā)送器115和接收器116。測量信號的評估和轉(zhuǎn)發(fā)在變送器113中發(fā)生，所述變換器113在本示例中經(jīng)由連接件114固定到測量管。

發(fā)送器、接收器、變送器113和連接件114的此布置以及信號路徑的歷程在構(gòu)造上等同地可應(yīng)用于圖1，現(xiàn)在將對其進(jìn)行論述。

在圖1中簡化地示出的實(shí)施例是根據(jù)本發(fā)明的相對于圖2和圖3修改的實(shí)施例。僅示出了測量管1的簡化的截面。測量管1包括測量管壁2。圖1示出了測量管壁2具有一體地形成的區(qū)，所述區(qū)與測量管壁的基本形狀(在此為柱形)偏離。此區(qū)在此稱為功能區(qū)4。

與圖2和圖3中不同，成形方法的應(yīng)用不造成平面，而是替代地造成了彎曲的功能區(qū)4。此彎曲的功能區(qū)4是測量管壁2的部分且用于容納和引導(dǎo)反射器3。功能區(qū)的彎曲使得功能區(qū)4的橫截面描繪了圓形段。功能區(qū)4從內(nèi)側(cè)壓入到測量管壁2內(nèi)且在測量管1的周部上從測量管1的柱形的基本形狀向外突出。測量管的成形可特別優(yōu)選地通過也已知為液壓成形的內(nèi)部高壓成形方法進(jìn)行。在此情況下，內(nèi)部壓力使測量管的輪廓在一定的區(qū)域內(nèi)變形。因?yàn)闇y量管的管內(nèi)部因此不具有阻礙流動的尖銳邊沿，所以此技術(shù)是特別地優(yōu)選的。另外，在此成形技術(shù)的情況下測量管的生產(chǎn)時間特別地短。

圓形段可存在于僅一個截面圖中，或特別優(yōu)選地存在于垂直于測量管軸線而通過測量管的所有截面圖中。在前者情況下，在三維延伸的情況下這特別地涉及柱形表面部分，因此為柱形表面的子段或橢圓形的表面部分，因此為橢圓形表面的子段，且在后者情況下這涉及球表面部分，因此涉及球表面的子段。

彎曲的功能區(qū)首先用于在測量管內(nèi)引導(dǎo)且定向反射器3。在此情況下，對應(yīng)的反射器3具有帶有柱形表面部分、橢圓表面部分或球形的主體。此主體例如可如在圖1中所示直接與反射表面5連接，或可提供與柱形表面部分連接的特殊的主體。與反射器相關(guān)聯(lián)的柱形表面部分、橢圓表面部分或球形表面部分優(yōu)選地形狀配合地靠著測量管壁的功能區(qū)的柱形表面部分、橢圓表面部分或球形表面。

然而，也可在更不優(yōu)選的實(shí)施例中使得反射器或功能區(qū)具有肋部和/或突出部，其遠(yuǎn)端端部結(jié)束在至少一個截面圖中都結(jié)束在相同的圓形段上。

反射器可然后被定向以用于實(shí)現(xiàn)測量管的內(nèi)部內(nèi)的最優(yōu)的聲路徑，且隨后固定到測量管壁。此固定可使用多種技術(shù)完成，例如粘合、銅焊或釬焊。然而，特別理想的是將反射器焊接到測量管，特別地在圓形段的區(qū)域內(nèi)焊接到測量管。

固定也可借助于箔狀中間層進(jìn)行。此固定技術(shù)已知為“反應(yīng)性結(jié)合”且通過m.wiemer，j.braeuer，d.wuenschandt.gessner等在出版物“reactivebondingandlowtemperaturebondingofheterogeneousmaterials”ecstransactions33(4)，pp.307-318中描述。特別地優(yōu)選地，中間層也可以是金屬箔，所述金屬箔實(shí)現(xiàn)了反射器和測量管壁之間的以氧化還原反應(yīng)的材料結(jié)合。在此情況下，可能的氧化還原反應(yīng)是熱劑反應(yīng)。特別的優(yōu)點(diǎn)是在反應(yīng)性結(jié)合材料的情況下用于材料結(jié)合的活化能相對低，使得例如低的熱能、電壓、機(jī)械能或光能足以啟動反應(yīng)。

作為總結(jié)，制造以上所述類型的測量管的特別地優(yōu)選的實(shí)施例包括如下步驟：

1.通過成形方法將測量管變形，特別地通過高壓成形方法，從而引入多個功能區(qū)，其中每個功能區(qū)在至少一個截面圖中描述且限定了圓形段作為反射器的限定的位置；

2.將反射器定位在功能區(qū)上，其中反射器具有與功能區(qū)互補(bǔ)的區(qū)，其中定位優(yōu)選地發(fā)生為使得反射器與測量管壁形狀配合；

3.將反射器定向，以設(shè)定預(yù)先限定的超聲信號路徑，和；

4.例如通過焊接固定反射器。

反射器的定位和定向可優(yōu)選地通過輔助設(shè)備和工具進(jìn)行，且角度可被預(yù)設(shè)定。

例如，通過電流脈沖可發(fā)生固定。

此類型的安裝的特別的優(yōu)點(diǎn)除反射器的精細(xì)定向外在于測量管不要求在反射器的位置處的開口以用于固定，且因此測量管維持為封閉的單元。

附圖標(biāo)號列表

101超聲流量測量設(shè)備

102測量管

103反射器

113變送器

114連接件

115發(fā)送器

116接收器

1測量管

2測量管壁

3反射器

4功能區(qū)

5反射表面