本創(chuàng)新涉及構(gòu)造成探測以及探測和/或測量流體流的溫度和速度的設(shè)備，具有此至少一個(gè)此類設(shè)備的工廠，以及制作和使用其的方法。

背景技術(shù)：

美國專利申請公布第2012/0150413號公開了一種方法，燃?xì)鉁u輪的氣體流的溫度可由該方法測量。用于測量工廠的氣體流的溫度的機(jī)構(gòu)和方法的其他示例可從美國專利申請公布第2014/0144156號、第2013/0047576號、和第2010/0050591號了解。用于識別氣體的溫度的測量系統(tǒng)可能無法提供關(guān)于測量的氣體的其他信息。此類系統(tǒng)還可能無法提供可用于識別對計(jì)劃預(yù)防性維護(hù)的需要的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本文所示的方面，一種測量經(jīng)過工廠的裝置的流體流的溫度和速度的方法，包括將至少兩個(gè)傳感器定位在裝置中的步驟。對于各個(gè)傳感器，可確定用于從其他傳感器接收的聲信號的行進(jìn)路徑。各個(gè)傳感器可將處于與待由其他傳感器發(fā)射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號發(fā)射到流體流中。還可基于由傳感器接收到的聲信號來確定流體流的速度分布和溫度分布。

根據(jù)本文所示的其他方面，一種用于工廠的裝置的測量系統(tǒng)可包括傳感器陣列和計(jì)算機(jī)裝置。傳感器陣列可構(gòu)造成探測將經(jīng)過裝置的流體的溫度和速度。傳感器中的每一個(gè)可構(gòu)造成發(fā)射處于與待由傳感器陣列中的另一個(gè)或多個(gè)傳感器發(fā)射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號。傳感器中的每一個(gè)還可構(gòu)造成接收由另一個(gè)或多個(gè)傳感器中的至少一者發(fā)射的聲信號。計(jì)算機(jī)裝置可具有硬件，其包括通信地連接至非暫時(shí)性存儲器的至少一個(gè)處理器。計(jì)算機(jī)裝置可構(gòu)造成可通信地連接至傳感器，以基于從傳感器接收的數(shù)據(jù)來確定將經(jīng)過裝置的流體的速度分布和溫度分布。從傳感器中的每一個(gè)接收的數(shù)據(jù)可基于由該傳感器接收到的各個(gè)聲信號。

根據(jù)本文所示的其他方面，一種工廠可包括裝置、傳感器陣列以及計(jì)算機(jī)裝置。裝置可為燃燒裝置、鍋爐、爐子、燃?xì)鉁u輪、熱回收蒸汽發(fā)生器、或換熱器。傳感器陣列可定位在裝置中，以在裝置的操作期間探測經(jīng)過裝置的流體的溫度和速度。傳感器中的每一個(gè)可構(gòu)造成發(fā)射處于與待由另一個(gè)或多個(gè)傳感器發(fā)射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號。傳感器中的每一個(gè)還可構(gòu)造成接收由另一個(gè)或多個(gè)傳感器中的至少一者發(fā)射的聲信號。計(jì)算機(jī)裝置可具有硬件，其包括通信地連接至非暫時(shí)性存儲器的至少一個(gè)處理器。計(jì)算機(jī)裝置可構(gòu)造成可通信地連接至傳感器，以基于從傳感器接收的數(shù)據(jù)來確定經(jīng)過裝置的流體流的速度分布和溫度分布。從傳感器中的每一個(gè)接收的數(shù)據(jù)可基于由該傳感器接收到的各個(gè)聲信號。由計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行的速度分布和溫度分布的確定，可基于流體的溫度和速度波動之間的理論相關(guān)性，估算由傳感器接收的聲信號的行進(jìn)路徑，且估算聲信號的行進(jìn)時(shí)間和聲信號的預(yù)期的行進(jìn)時(shí)間之間的差異。行進(jìn)時(shí)間的變化可由計(jì)算來確定，其中由計(jì)算機(jī)裝置確定流體流的速度空間平均。由計(jì)算機(jī)裝置確定與確定的速度空間平均相比的速度空間平均的局部波動。可通過從速度空間平均減去確定的局部波動來確定聲信號的行進(jìn)時(shí)間。流體流的速度空間平均可基于以下確定：

其中i是迭代步驟，t是時(shí)間，l是用于聲信號的行進(jìn)路徑的長度，c0是聲速的空間平均，u0是在沿限定的x軸的方向上的流體的平均速度分量，v0是在沿限定的y軸的方向上的流體的平均速度分量，且φ是聲音傳播與限定的x軸的角度。確定速度空間平均的局部波動可基于：

其中t0是溫度的空間平均，δt是溫度的局部波動，δu是沿限定的x軸的流體速度的波動，δv是沿限定的y軸的流體速度的波動，且r是裝置中的流體經(jīng)過的位置。

上文描述的和其他特征由以下的圖和詳細(xì)描述來例示。

附圖說明

設(shè)備、工廠及相關(guān)聯(lián)的示例性方法的示例性實(shí)施例在附圖中示出。應(yīng)當(dāng)理解的是，在附圖中使用的相似參照標(biāo)號可標(biāo)識相似的構(gòu)件，在附圖中：

圖1是工廠的第一示例性實(shí)施例的框圖。

圖2是示出可包括在工廠的第一示例性實(shí)施例中的示例性傳感器陣列的示意圖。

圖3是工廠的第一示例性實(shí)施例的傳感器的示例性實(shí)施例的框圖。

圖4是工廠的第一示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)裝置的示例性實(shí)施例的框圖。

圖5示出了可由工廠的第一示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)裝置生成的流體流的溫度分布和速度分布的示例性顯示。

本文中公開的創(chuàng)新的實(shí)施例的其他細(xì)節(jié)、目標(biāo)、以及優(yōu)點(diǎn)從示例性實(shí)施例和相關(guān)聯(lián)的示例性方法的以下描述將變得顯而易見。

具體實(shí)施方式

參照圖1-5，工廠1可構(gòu)造為工業(yè)工廠、發(fā)電工廠、或其他類型的工廠。在一些實(shí)施例中，工廠1可構(gòu)造成發(fā)電。工廠1可包括燃料源3(諸如煤磨機(jī)或保留燃料(諸如油或天然氣)的儲存罐)，其經(jīng)由連接在燃料源3和燃燒設(shè)備5之間的供給管道將燃料供給至燃燒設(shè)備5。供給至燃燒設(shè)備5的燃料可為化石燃料，或可為另一類型的燃料。

燃燒設(shè)備5可構(gòu)造為裝置，諸如鍋爐、爐子、燃燒器、或構(gòu)造成在燃燒室(限定在燃燒設(shè)備5的容器內(nèi))中燃燒燃料的其他類型的燃燒裝置。燃燒設(shè)備可構(gòu)造成使用一個(gè)或多個(gè)燃燒區(qū)域(限定在燃燒室內(nèi))中的一個(gè)或多個(gè)焚燒器以用于燃料的燃燒。燃燒設(shè)備還可接收空氣或其他氧化劑流以用于燃料的燃燒。

燃料在燃燒設(shè)備中的燃燒可形成熱煙道氣。來自煙道氣的熱可經(jīng)由燃燒設(shè)備5的出口管道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)換熱器傳遞至水、蒸汽、或其他流體，以用于在該流體供給至生成單元的至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪7之前加熱該流體。在一些實(shí)施例中，生成單元的燃?xì)鉁u輪7可連接至構(gòu)造成發(fā)電的發(fā)生器。

由燃料的燃燒形成的煙道氣可從燃燒設(shè)備5輸出，且經(jīng)由氣體處理單元供給管道(連接在氣體處理單元9和燃燒設(shè)備5之間)供給至氣體處理單元9。氣體處理單元9可包括沉淀器、袋濾室、脫硫單元、碳捕獲系統(tǒng)、和/或用于從煙道氣除去污染物和/或微粒的其他氣體處理機(jī)構(gòu)。由氣體處理單元9處理的煙道氣的一部分可經(jīng)由至少一個(gè)循環(huán)管道(連接在氣體處理單元9和燃燒設(shè)備5之間)再循環(huán)回燃燒設(shè)備。煙道氣的另一部分可從氣體處理單元9輸出，且經(jīng)由氣體處理單元輸出管道(連接在氣體處理單元9和hrsg11之間)供給至另一裝置(諸如煙囪或熱回收蒸汽發(fā)生器(hrsg)11)。備選地，來自渦輪7的氣體可提供至hrsg11，如由其間的短劃線所示。

煙道氣可經(jīng)過hrsg11，使得來自煙道氣的熱可經(jīng)由連接至hrsg(例如，蒸發(fā)器等)的換熱器傳遞至水或其他流體。煙道氣可從hrsg輸出，以經(jīng)由煙囪12或煙筒放出至工廠1外的大氣，煙囪12或煙筒可連接至hrsg11，以用于接收用于放出至大氣的煙道氣。

工廠1還可包括包含至少一個(gè)傳感器13陣列的測量系統(tǒng)、以及通信地連接至傳感器13的計(jì)算機(jī)裝置15。傳感器13中的每一個(gè)可包括硬件，其包括至少一個(gè)聲信號發(fā)射器和至少一個(gè)聲信號接收器。例如，如可從圖3了解的那樣，各個(gè)傳感器13可包括處理器24，處理器24通信地連接至非暫時(shí)性存儲器23、發(fā)送器單元21以及接收器單元22。處理器24可為中央處理單元、微處理器、核心處理器、或其他類型的硬件處理器裝置。非暫時(shí)性存儲器可為閃速存儲器或其他類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。發(fā)送器單元21和接收器單元22可為傳感器13的收發(fā)器單元的部分。在一些實(shí)施例中，發(fā)送器單元21可包括發(fā)射器或高音揚(yáng)聲器，其構(gòu)造成發(fā)射聲信號到經(jīng)過燃燒設(shè)備的流體流中。各個(gè)傳感器13可構(gòu)造成發(fā)射處于對于該傳感器13獨(dú)特的頻率的聲信號，使得傳感器中的每一個(gè)發(fā)射處于與測量系統(tǒng)的傳感器陣列內(nèi)的所有其他傳感器13的頻率不同的頻率的聲信號。發(fā)送器單元21還可包括發(fā)送器，其構(gòu)造成將數(shù)據(jù)經(jīng)由通信路徑(其可包括無線傳輸路徑和/或有線傳輸路徑)從由接收器單元22接收到的聲信號送至計(jì)算機(jī)裝置15。例如，發(fā)送器單元21還可包括發(fā)送器，其經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)連接、有線網(wǎng)絡(luò)連接、或其他類型的網(wǎng)絡(luò)連接向計(jì)算機(jī)裝置15提供數(shù)據(jù)。作為另一示例，發(fā)送器單元21可構(gòu)造成經(jīng)由直接有線通信鏈路(在計(jì)算機(jī)裝置15和傳感器13之間延伸)或經(jīng)由直接無線通信鏈路(在傳感器13和計(jì)算機(jī)裝置15之間延伸)將數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)裝置15。

如從圖4可見，計(jì)算機(jī)裝置15可包括硬件，諸如處理器31，其通信地連接至非暫時(shí)性存儲器39、發(fā)送器單元37、接收器單元35、以及至少一個(gè)輸入裝置33。例如，輸入裝置33可包括鍵盤、鼠標(biāo)、按鈕、或可容許用戶向計(jì)算機(jī)裝置15提供輸入的其他輸入裝置。非暫時(shí)性存儲器可包括閃速存儲器、硬盤驅(qū)動器、或其他類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。存儲器39可儲存可由處理器31運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序38，以引起計(jì)算機(jī)裝置15執(zhí)行特定方法。例如，程序可由限定方法的代碼限定，該方法在計(jì)算機(jī)裝置15的處理器31運(yùn)行程序時(shí)由計(jì)算機(jī)裝置15執(zhí)行。發(fā)送器單元37和接收器單元35可各自為收發(fā)機(jī)單元的部分。接收器單元35可構(gòu)造成接收從傳感器13發(fā)送至計(jì)算機(jī)裝置15的數(shù)據(jù)。發(fā)送器單元37可構(gòu)造成將數(shù)據(jù)發(fā)送至傳感器13，且還可構(gòu)造成將數(shù)據(jù)發(fā)送至其他裝置。

計(jì)算機(jī)裝置15還可連接至一個(gè)或多個(gè)外圍裝置，其可包括至少一個(gè)輸入裝置和至少一個(gè)輸出裝置。例如，顯示裝置41和打印機(jī)43可各自通信地連接至計(jì)算機(jī)裝置15，使得數(shù)據(jù)可經(jīng)由顯示裝置41顯示或經(jīng)由打印機(jī)43打印。顯示裝置41可構(gòu)造為液晶顯示、計(jì)算機(jī)顯示器、或其他類型的顯示。在一些實(shí)施例中，顯示裝置41可構(gòu)造為觸摸屏，使得顯示裝置且還基于用戶操縱顯示裝置41的屏幕而向計(jì)算機(jī)裝置提供輸入。計(jì)算機(jī)裝置15還可連接至至少一個(gè)聲裝置45，諸如麥克風(fēng)(其可構(gòu)造成將由用戶提供的聲輸入提供至計(jì)算機(jī)裝置15)或揚(yáng)聲器(其可構(gòu)造成將從計(jì)算機(jī)裝置15接收到的聲數(shù)據(jù)輸出至計(jì)算機(jī)裝置15的用戶)。

在一些實(shí)施例中，第一傳感器13陣列可定位在燃燒設(shè)備5中，以將聲信號發(fā)射到流體流(例如，煙道氣或與氣體混合的燃料)中。如在圖1中以虛線指示的那樣，至少一個(gè)第二傳感器13陣列也可定位在諸如hrsg11和/或燃?xì)鉁u輪7的另一裝置中，以將聲信號發(fā)射到流體流(諸如氣體流)中。在還有其他實(shí)施例中，傳感器13可僅定位在hrsg11中，或可僅定位在燃?xì)鉁u輪中，或可僅定位在hrsg11和燃?xì)鉁u輪7中。在還有其他實(shí)施例中，傳感器可定位在另一裝置(例如，換熱器)中，以用于確定可經(jīng)過該裝置的管道或室的流體(諸如液體或氣體)的溫度分布和速度分布。

定位在裝置(例如，燃燒設(shè)備5、hrsg11、燃?xì)鉁u輪7、或換熱器)中的傳感器13陣列可包括間隔開的傳感器13陣列，如圖2中所示的那樣。在一些實(shí)施例中，傳感器13陣列可沿裝置的周長或沿流體流過的裝置的管道的周長與彼此間隔開。傳感器可與彼此間隔開，使得傳感器中的一些處于與其他傳感器13不同的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器13陣列可包括定位在裝置的室或管道的第一角落中的第一傳感器13a、定位在第一傳感器和第三傳感器13c之間的第二傳感器13b，第三傳感器13c位于裝置的室或管道的另一角落處。第四傳感器13d可定位在第三傳感器13c和第五傳感器13e之間，第五傳感器13e位于裝置的室或管道的另一角落處。第六傳感器可位于第五傳感器和第七傳感器13g之間，第七傳感器13g位于裝置的室或管道的另一角落處。第八傳感器13h可位于第七傳感器13g和第一傳感器13a之間。測量系統(tǒng)的一些實(shí)施例可使用少于八個(gè)傳感器，且其他實(shí)施例可使用多于八個(gè)傳感器。例如，一些實(shí)施例可使用至少兩個(gè)傳感器13、至少四個(gè)傳感器13、至少六個(gè)傳感器13或至少十個(gè)傳感器。

各個(gè)傳感器13可發(fā)射處于獨(dú)特頻率的聲信號17，以用于發(fā)射到經(jīng)過裝置的室或管道的流體流中，使得所有其他傳感器可接收由該傳感器發(fā)射的聲信號，或使得其他傳感器中的一些可接收該發(fā)射的聲信號。由各個(gè)傳感器發(fā)射的聲信號可沿從發(fā)射傳感器延伸至接收傳感器的行進(jìn)路徑或傳輸路徑行進(jìn)。行進(jìn)路徑可由于傳感器的定位而對于不同傳感器長度不同。例如，由第八傳感器13h發(fā)射的聲信號17可沿第一行進(jìn)路徑18a(其延伸過第一距離，以由第三傳感器13c接收)延伸，且可沿第二行進(jìn)路徑18b(其延伸過第二距離，以用于由第四傳感器13d接收)行進(jìn)。第一行進(jìn)路徑18a可比第二行進(jìn)路徑18b較長或較短。此外，對于接收傳感器中的不同的接收傳感器而言，聲信號由發(fā)射傳感器發(fā)射的時(shí)候至該聲信號由接收傳感器接收的時(shí)間之間經(jīng)過的行進(jìn)時(shí)間(例如，飛行時(shí)間)也可不同。

傳感器13中的每一個(gè)可構(gòu)造成接收由傳感器陣列中的至少一個(gè)其他傳感器發(fā)射的聲信號，且將那些接收到的信號或基于那些接收到的信號的其他數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)裝置15。計(jì)算機(jī)裝置15可然后使用從傳感器陣列中的所有傳感器13接收到的該數(shù)據(jù)來確定流體的二維溫度分布以及經(jīng)過裝置的室或管道的流體流的二維速度分布。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)裝置可構(gòu)造成使用來自傳感器的數(shù)據(jù)以估計(jì)流體沿第三維度的溫度和速度，以確定流體的三維溫度分布和經(jīng)過裝置的室或管道的流體流的三維速度分布。

計(jì)算機(jī)裝置15還可構(gòu)造成生成可送至顯示裝置或打印機(jī)的數(shù)據(jù)，以用于生成顯示51，其示出流體流的溫度分布和速度分布。此類生成的顯示51的一個(gè)示例在圖5中可見。顯示的溫度分布和速度分布可包括第一速度標(biāo)記53，其在室或管道內(nèi)的不同位置處以至少二維(例如，水平和豎直方向、深度和寬度方向、高度和長度方向、縱向和橫向方向等)標(biāo)識流體的確定的矢量速度。例如，速度標(biāo)記可包括標(biāo)識流體的速度的分布的箭頭。箭頭可沿不同的方向指向，以標(biāo)識可存在于流體流內(nèi)的渦流，或標(biāo)識流體流的其他不一致，以指示流體的不均勻的流體流分布。顯示51還可包括不同著色區(qū)段55和57，以指示流體流內(nèi)的較高和較低的局部溫度。例如，較淺著色區(qū)段55可標(biāo)識相比于較深著色區(qū)段57具有較高溫度的流體流內(nèi)的區(qū)域。在其他實(shí)施例中，顯示的著色區(qū)段可范圍從藍(lán)色到紅色，且包括其他著色區(qū)段(諸如綠色和黃色區(qū)段)，以指示確定成具有不同溫度的流體流內(nèi)的區(qū)域。不同的顏色可各自對應(yīng)于限定在檢索表內(nèi)的溫度，以指示由此顏色指示的溫度范圍(例如，紅色指示350℃-400℃的范圍，橘色指示325℃-350℃的范圍，黃色指示300℃-325℃的范圍，綠色指示275℃-300℃的范圍，藍(lán)色指示250℃-275℃的范圍，且紫色指示225℃-250℃的范圍)。

基于來自傳感器的數(shù)據(jù)而確定存在的流體流的溫度分布和速度分布可用于識別問題，其可需要維護(hù)或其他動作來糾正那些問題或防止那些問題比預(yù)期更快地?fù)p壞或磨損裝置的構(gòu)件，以延長裝置的壽命。例如，經(jīng)過hrsg11的流體流的溫度分布和速度分布可用于優(yōu)化流體流速度，以減少hrsg11的換熱器上的鹽沉積。速度分布還可用于識別阻塞空氣通道的換熱器上的鹽沉積，使得可計(jì)劃清潔服務(wù)以用于清潔該鹽沉積來糾正該問題。流體流的溫度分布還可用于確定補(bǔ)燃焚燒器(ductburner)處的熱點(diǎn)，其可在hrsg的換熱器的管上引起熱應(yīng)力。流體流的溫度分布可用于識別此類熱點(diǎn)，使得可采取動作以使可由此類熱點(diǎn)引起的熱應(yīng)力最小，且/或改變補(bǔ)燃焚燒器的操作以解決此類熱點(diǎn)的形成。

作為另一示例，流體流的確定的速度分布和溫度分布可探測可在hrsg11或其他裝置中存在的流體泄漏。然后可密封探測到的泄漏，以防止流體的進(jìn)一步泄漏。

作為又一示例，當(dāng)傳感器13定位在鍋爐、爐子、或其他燃燒設(shè)備5中時(shí)，溫度分布和速度分布可用于探測由于焚燒器的未對準(zhǔn)而在燃燒設(shè)備內(nèi)局部地產(chǎn)生的熱點(diǎn)。探測到的溫度和速度分布可用于調(diào)節(jié)焚燒器的操作，以通過控制供給至各個(gè)焚燒器的燃料的量來調(diào)整各個(gè)焚燒器的操作，來避免此類熱點(diǎn)發(fā)生。

流體的溫度和速度分布還可用于控制工廠1或工廠的裝置的操作。例如，溫度分布和速度分布可用于控制燃?xì)鉁u輪的排氣溫度，以控制燃?xì)鉁u輪7的性能。聲傳感器13的使用可以以比溫度探針以及壓力和溫度耙式測量裝置(常規(guī)地用于從渦輪的排氣獲得流體流數(shù)據(jù))低得多的成本來提供溫度探測和流速度分布探測。作為另一示例，流體流的溫度分布和流速度可用于測量供給到燃?xì)鉁u輪(例如，到燃?xì)鉁u輪中的進(jìn)氣口)中的空氣質(zhì)量流，其可用于評估燃?xì)鉁u輪的性能且還用于控制燃?xì)鉁u輪的操作。在一些實(shí)施例中，計(jì)算的空氣質(zhì)量流可由測量系統(tǒng)的實(shí)施例實(shí)時(shí)地測量以用于精確的性能計(jì)算，使得燃?xì)鉁u輪的操作可更快速和有效地調(diào)節(jié)。

計(jì)算機(jī)裝置15可構(gòu)造成，通過由計(jì)算機(jī)裝置15的處理器31運(yùn)行儲存在其存儲器39中的程序38來確定流體流的溫度分布和速度分布。在一些實(shí)施例中，程序38可為由scilabenterprises提供的scilab，其包括用于基于從聲信號(經(jīng)過流體流且由傳感器13接收)獲得的數(shù)據(jù)來確定流體流的溫度分布和速度分布的特定編碼。在其他實(shí)施例中，程序38可由根據(jù)matlab(由mathworks,inc.提供)或python(由pythonsoftwarefoundation提供)的代碼來限定，該代碼包括用于基于從聲信號(經(jīng)過流體流且由傳感器13接收)獲得的數(shù)據(jù)來確定流體流的溫度分布和速度分布的特定編碼。

程序38可具有限定指令的代碼，該指令由處理器31運(yùn)行以執(zhí)行用于確定流體流的溫度和速度分布的方法。該方法可包括估算由各個(gè)傳感器接收的各個(gè)聲信號的行進(jìn)路徑、以及還估算各個(gè)聲信號的測得的行進(jìn)時(shí)間和預(yù)期的行進(jìn)時(shí)間之間的差異的步驟。預(yù)期的行進(jìn)時(shí)間可基于流體流的溫度和速度波動之間的理論相關(guān)性。時(shí)間依賴隨機(jī)反演方法可用于估算各個(gè)聲信號的測得的行進(jìn)時(shí)間和預(yù)期的行進(jìn)時(shí)間之間的差異。

估算各個(gè)聲信號的測得的行進(jìn)時(shí)間和預(yù)期的行進(jìn)時(shí)間之間的差異，可基于流體流的溫度和速度波動之間的理論相關(guān)性。此類估算可通過連續(xù)地計(jì)算以下而提供：(i)對于若干時(shí)刻，在各個(gè)時(shí)刻的流體速度的空間平均，(ii)在各個(gè)時(shí)刻的誤差方差，以及(iii)使用連續(xù)時(shí)刻的信息的空間波動。在一種情況下，聲信號的在發(fā)射器和接收器之間的測得的行進(jìn)時(shí)間可用于確定在各個(gè)時(shí)刻的空間平均和誤差方差?？尚枰谶B續(xù)時(shí)刻上發(fā)射傳感器與接收器傳感器之間的測得的行進(jìn)時(shí)間、以及時(shí)間和空間中溫度和速度波動之間的理論相關(guān)性來確定空間波動。時(shí)間和空間中溫度和速度波動之間的理論相關(guān)性可基于泰勒的局部冷凍湍流假設(shè)，其假定在任何給定的時(shí)刻，湍流可假定為凍結(jié)。例如，對于可用于研究湍流的任何變量ζ，如果其“凍結(jié)”，則總導(dǎo)數(shù)等于零，即dζ/dt=0。

行進(jìn)時(shí)間的變化可基于以下公式的使用：

其中t是時(shí)間；l是用于聲信號的行進(jìn)路徑的長度，c0(t)是聲速的空間平均，t0(t)是溫度的空間平均，v0(t)是流體的速度矢量的空間平均，δt是溫度的局部波動，δv是流體的速度矢量的局部波動，l是單位矢量，且r是裝置中的流體經(jīng)過的位置。該公式的使用可由對應(yīng)于流體流經(jīng)過的限定的通路的壁的位置界定。

從傳感器接收到的聲信號的行進(jìn)時(shí)間的變化可由計(jì)算機(jī)裝置15通過以下來確定：計(jì)算流體的速度空間平均，將速度空間平均的局部波動與確定的速度空間平均相比較，以及通過從速度空間平均減去確定的局部波動來確定各個(gè)行進(jìn)時(shí)間。流體流的二維速度空間平均可基于以下公式確定：

其中i是迭代步驟，t是時(shí)間，l是用于聲信號的行進(jìn)路徑的長度，c0是聲速的空間平均，u0是在沿限定的x軸的方向上的流體的平均速度分量，v0是在沿限定的y軸的方向上的流體的平均速度分量，且φ是聲音傳播相對于限定的x軸的角度。該公式的使用可由對應(yīng)于流體流經(jīng)過的限定的通路的壁的位置界定。

二維速度空間平均的局部波動的確定可基于以下公式：

其中：t是時(shí)間，l是用于聲信號的行進(jìn)路徑的長度，c0是聲速的空間平均，t0是溫度的空間平均，δt是溫度的局部波動，δu是沿限定的x軸的流體速度的波動，δv是沿限定的y軸的流體速度的波動；φ是聲音傳播相對于限定的x軸的角度，且r是裝置中的流體經(jīng)過的位置。該公式的使用可由對應(yīng)于流體流經(jīng)過的限定的通路的壁的位置界定。

在一些實(shí)施例中，測量系統(tǒng)可構(gòu)造成確定以三維的流體的速度分布和溫度分布。對于此類分析，第三維度分量可并入到計(jì)算中，來確定速度空間平均、二維速度空間平均的局部波動、以及行進(jìn)時(shí)間的變化，以估算該第三維度。對于此類實(shí)施例，第三維度分量可限定成關(guān)于橫向于限定的x軸且還橫向于限定的y的限定的z軸(例如，限定的z軸垂直于x軸且也垂直于y軸)來估算。

工廠、測量系統(tǒng)、以及制作和使用其的方法的不同實(shí)施例可具有不同的構(gòu)造，以滿足不同組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，各個(gè)傳感器13可包括接收器單元和發(fā)送器單元，其收納在單獨(dú)的殼體內(nèi)且定位在彼此附近，或各個(gè)傳感器13可包括同一殼體內(nèi)的至少一個(gè)收發(fā)器單元。作為另一示例，工廠的大小和工廠的類型可為任何大小或類型，以滿足特定組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。作為另一示例，計(jì)算機(jī)裝置15可構(gòu)造為臺式計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、控制器、服務(wù)器計(jì)算機(jī)裝置、或其他類型的計(jì)算機(jī)裝置。作為又一示例，由測量系統(tǒng)測量的流體可為氣體、液體、與固體微粒(例如，飛灰)混合的氣體、或氣體和液體的組合。

盡管參照各種示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，可進(jìn)行各種改變，且等同物可替代其元件，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，可進(jìn)行許多改型以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)，而不脫離其基本范圍。因此，其意在本發(fā)明不限于公開為構(gòu)想用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。