[发明专利]超声波多通道流量测量方法

说明书

本发明涉及超声波流量测量技术，特别是涉及在成对的超声波传感器被设置在已经布置在位的管道的情况下，用于增强流量或流率的测量精度的超声波多通道流量测量方法。

一般的在管道中的超声波流量测量方法具有以下一些共同的方面：通过使用超声波测量在流体流动截面上的直径线或多个弦线的流速，并用流速乘以流动截面面积得到流量。例如，如果根据超声波多通道流量测量方法使用超声波在直径线测量得到流速V_D，则流量可通过下式计算：

      Q＝K·V_D·S                      (1)

其中，K是流量系数，K＜1.0，S是流体流动截面。

在K等于常数的条件下可以得到该流量测量方法。换句话说，管道的直线部分必须足够长。并且，还优选雷诺数大于10⁴。

另一方面，尽管流速分布是不规则的并且K不是常数，超声波多通道流量测量方法是众所周知的一种能够高精度地测量流量的方法。

因此，下面公开了典型的超声波多通道流量测量方法和装置：

在199年7月2日授权的美国专利第5,531,124号；

在1996年7月2日授权的美国专利第5,531,124号

在1987年7月25日授权的美国专利第4,646,575号

在1997年7月25日授权的日本专利第2676321号

该超声波多通道流量测量方法具有以下特点：如图1所示，可以通过以下方式计算流量Q：测量在平行于流体截面的直径线的多个弦线上的流速以作出流速分布曲线，计算流体截面的平均流速VS并且将平均流速V_S乘以流体截面面积S，或通过以下方式：对根据流速分布和直径变化的截面面积进行二重积分。因此，该超声波多通道流量测量方法不需要流量系数。

Q＝V_s·S                        (2)或， Q = ∫ ∫ S V ( r ) S ( r ) dr · dr - - - - ( 3 ) ]]>

为此，即使管道的直线部分相对较短并且流速分布是不对称的，也可以一定程度精确地测量流量。如上所述，这些超声波流量测量方法的共同点是使用超声波测量流速并乘以截面面积以计算得到流量。

超声波流量计具有以下最大的特点：不象其它流量计，用于测量流量的传感器能够被安装到已经布置好的管道上。换句话说，在超声波多通道流量计的情况下，流量的测量只能够被已安装的成对的传感器的安装来完成。因此，已经开发出用于在管道上安装传感器而不用停止流体流动的技术。特别是，即使在管道内径较大的情况下，能够使在管道布置完成后将流量测量装置安装到位。这意味着，不需要具有较大的容积和重量流量计的管道部分的制造以及将它运送到工作现场。也不需要用于安装流量计的法兰的焊接工作。

将超声波流量计安装到已经布置好的管道上时需要注意以下事项：在使用超声波多通道流量计的情况下，可以在现场较高可靠性地检查到流量测量误差。因为使用超声波测量在多个弦线上的流速，可以写出流速的分布曲线。因此，根据流速的分布曲线的形状，可以检查出截面平均流速V_S的计算编程误差δ_SW。