[发明专利]用于确定流体变量的测量装置

说明书

本申请涉及一种用于确定与流体和/或流体流相关的流体变量的测量装置，具有：控制装置；测量管，其接收流体和/或流体流过该测量管；以及第一和第二振荡换能器，其彼此分开一定距离地布置在测量管上，振荡换能器能够由控制装置驱动，以便激励通过测量管的侧壁或者相应侧壁传导的波，其中，传导波激励流体的压缩振荡，该振荡能够通过流体传导至相应其它振荡换能器，并能够在那里由控制装置记录，以确定测量数据，流体变量能够由控制装置根据测量数据确定；其中，测量管的至少一个另外侧壁有至少一个凹口，该凹口沿流动方向延伸，并增加测量管的流动横截面。本申请还涉及一种用于通过测量装置来确定与流体和/或流体的流体流相关的流体变量的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于确定与流体和/或流体流动相关的流体变量的测量装置，它有：控制装置；测量管，该测量管接收流体和/或流体流过该测量管；以及第一和第二振荡换能器，该第一和第二振荡换能器彼此分开一定距离地布置在测量管上，其中，第一和/或第二振荡换能器能够由控制装置驱动，以便激励波，该波传导通过测量管的侧壁或者相应侧壁，其中，传导波激励流体的压缩振荡，该振荡能够通过流体传导至相应其它振荡换能器，并能够在那里由控制装置记录，以便确定测量数据，流体变量能够由控制装置根据测量数据确定。本发明还涉及一种用于确定流体变量的方法。

背景技术

用于测量通过测量管的流体流的一种可能方式涉及超声波测量仪。在这些超声波测量仪中，使用至少一个超声波换能器，以便将超声波引入流过测量管的流体中，该波在直线通路或者在壁或特殊反射元件上多次反射之后传导至第二超声波换能器。通过测量管的流速能够根据超声波在超声波换能器之间的飞行时间(time of flight)来确定，或者根据在发射器和接收器的交换时的飞行时间差来确定。

在超声波直接耦合至流体中的情况下，入射的超声波通常只通过在超声波换能器之间流过的一小部分容积，因此只能够使用来自该子容积的信息。这可能导致测量变量强烈地依赖于流动型面，该流动型面容易受到流速或其它因素的影响。这种流动型面依赖性通常只可以部分补偿，因此可能由于流动型面不被完全考虑而导致测量误差。

当流体并不直接被激励，而是首先在测量管的侧壁中激励传导波(特别是兰姆(Lamb)波)，这些传导波再在压缩振荡中激励流体时，可以增加所考虑的在超声波换能器之间的容积区域。用于将传导波耦合至测量管壁中的方法为已知，例如由文献US4735097A和文章G.Lindner的“Sensors and actuators based on surface acoustic wavespropagating along solid-liquid interfaces”，J.Phys.D:Appl.Phys.41(2008)123002。

用于测量流体特性的流量计和其它测量装置通常应当能够在较宽范围流速下有较高测量精度。在低流量或流速的区域中，该测量精度通常受到信号飞行时间测量的时间分辨率的限制。尽管能够通过由相应的测量插入件来减小测量管的内径而增加流速，并因此减轻时间分辨率的问题，但是这仍然导致测量装置的较大的结构费用和在测量装置处的较高压力损失。尽管通过改进测量装置的传感器或电子元件也可以潜在地提高时间分辨率，但是这仍然需要较高技术费用。

发明内容

因此，本发明的目的是以最小可能的技术费用来提高对于低流量的流体变量的测量精度，特别是用于与通过量(throughputs)相关的流体变量。

该目的通过引言中提到类型的测量装置来实现，其中，测量管的至少一个另外侧壁有至少一个凹口，该凹口沿流动方向延伸，并增加测量管的流动横截面。