BRPI0615187A2

BRPI0615187A2 - medidor ultra-sânico e, mÉtodo

Info

Publication number: BRPI0615187A2
Application number: BRPI0615187-6A
Authority: BR
Inventors: Keith V Groeschel
Original assignee: Daniel Measurement & Control
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2013-01-08
Also published as: MX2008002567A; US20070039399A1; WO2007024377A3; RU2449248C2; US7290455B2; BRPI0615187B1; RU2008111025A; EP1916946A4; WO2007024377A2; CA2619063C; CA2619063A1; CN101247762B; CN101247762A; BRPI0615187B8; EP1916946A2; EP1916946B1

Abstract

MEDIDOR ULTRA-SâNICO E, MÉTODO Método e sistema para configuração de acionador para um medidor ultra-sônico. Pelo menos alguns dos modos de realização ilustrativos são medidores ultra-sônicos compreendendo uma peça de carretel que se acopla dentro de um fluxo de fluidos, um primeiro transdutor a montante mecanicamente acoplado à peça de carretel (o primeiro transdutor a jusante em relação operacional com o primeiro transdutor a montante), e um primeiro acionador de transdutor que seletivamente se acopla aos primeiro e segundo transdutores a montante e a jusante. O acionador de transdutor aciona o primeiro transdutor a montante, e também aciona o primeiro transdutor a jusante.

Description

"MEDIDOR ULTRA-SÔNICO Ε, MÉTODO"

declaração com relação a pesquisa ou

desenvolvimento patrocinados pelo governo

Não aplicável.

fundamentos da invenção

Vários modos de realização da invenção se referem a fluxímetros ultra-sônicos. Mais particularmente, vários modos de realização da invenção relacionados a configurações de acionador para reduzir erros de tempo de trânsito na medição dos sinais ultra-sônicos de um fluxímetro ultra-

sônico.

Fluxímetros ultra-sônicos são uma classe de fluxímetros que determina o fluxo volumétrico de um fluido dentro de um conduto usando sinais propagados através do fluido. Por exemplo, um fluxímetro ultra-sônico pode medir o tempo de trânsito de um sinal ultra-sônico viajando a montante ao longo de um trajeto particular, medir o tempo de trânsito de um sinal ultra- sônico viajando a jusante ao longo do trajeto. A partir dessas medições, um "tempo delta" é determinado como a diferença entre os tempos de trânsito a montante e a jusante. A partir do tempo delta, a taxa de fluxo média do fluido pode ser determinada, e a partir da taxa de fluxo um fluxo volumétrico pode ser calculado. Desse modo, medir um tempo delta preciso é importante para

determinar uma taxa de fluxo precisa.

O tempo de trânsito medido de um sinal ultra-sônico entre um

par transdutor tem pelo menos duas componentes principais: um "tempo de

vôo real" do sinal ultra-sônico no fluido entre as faces dos transdutores; e um

"tempo de atraso" que compreende a diferença entre o tempo de trânsito

medido e o tempo real de vôo. O tempo de atraso, desse modo, engloba:

atrasos de propagação entre o processador de controle e os acionadores de

transdutor; atraso de propagação entre os acionadores de transdutor e os

transdutores como transmissores; atrasos de propagação entre os transdutores como receptores e os eletrônicos de recepção; atrasos de propagação entre os eletrônicos de recepção e o processador; e atrasos associados aos eletrônicos de controle com tempos de resposta fmitos tentando medir o tempo transcorrido. Nos medidores ultra-sônicos medindo o fluxo de fluidos gasosos, o tempo de atraso pode ter um pequeno efeito nos cálculos de fluxo de fluido totais. Entretanto, em medidores ultra-sônicos medindo o fluxo nos fluidos com alta densidade, tais como líquidos, o tempo de atraso pode ter um

grande efeito.

Desse modo, um sistema que reduza variáveis de tempo de

atraso associadas a erros seria desejável.

SUMÁRIO

Os problemas notados acima são resolvidos em grande parte por um método e sistema para configuração de acionador para um medidor ultra-sônico. Pelo menos alguns dos modos de realização ilustrativos são medidores ultra-sônicos compreendendo uma peça de carretei que se acopla dentro de um fluxo de fluidos, um primeiro transdutor a jusante mecanicamente acoplado à peça de carretei (o primeiro transdutor a jusante em relação operacional com o primeiro transdutor a montante), e um primeiro acionador de transdutor que seletivamente se acopla aos primeiros transdutores a montante e a jusante. O acionador de transdutor aciona o primeiro transdutor a montante, e também aciona o primeiro transdutor a

jusante.

Outros modos de realização ilustrativos são métodos compreendendo acionar um primeiro transdutor com um primeiro acionador de transdutor para criar um primeiro sinal acústico em um fluido, receber o primeiro sinal acústico em um segundo transdutor, acionar o segundo transdutor com o primeiro acionador de transdutor para criar um segundo sinal acústico no fluido, e receber o segundo sinal acústico no primeiro

transdutor. SJb

ψ

Os dispositivos e métodos revelados compreendem uma combinação de características e vantagens que os capacitam a superar as deficiências dos dispositivos de técnica anterior. As várias características descritas acima, bem como outras características, serão prontamente visíveis para aqueles experientes na técnica quando da leitura da descrição detalhada a

seguir, e referindo-se aos desenhos anexos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para uma descrição mais detalhada dos modos de realização da

invenção, será feita referência agora aos desenhos anexos, onde: a Figura IA é uma vista de topo de corte de um fluxímetro de

gás ultra-sônico;

a Figura IB é uma vista de extremidade de uma peça de

carretei incluindo os trajetos cordais A-D;

a Figura IC é uma vista de topo de uma peça de carretei

aloj ando pares de transdutor;

a Figura 2 ilustra uma configuração de acionador múltiplo,

transdutor múltiplo, de um fluxímetro ultra-sônico;

as Figuras 3A e 3B são representações gráficas da propagação

de sinal em um medidor ultra-sônico; a Figura 4 ilustra um diagrama de bloco elétrico de um

medidor ultra-sônico de acordo com pelo menos alguns modos de realização;

a Figura 5 ilustra um diagrama de bloco de um medidor ultra-

sônico de acordo com modos de realização alternativos; e

a Figura 6 ilustra um método de acordo com os modos de

realização da invenção.

NOTAÇÃO E NOMENCLATURA

Determinados termos são usados através de toda a descrição e reivindicações a seguir para se referir a componentes de sistema particulares. Este documento não pretende distinguir entre componentes que diferem no nome, mas não na função. No exame e nas reivindicações a seguir, os termos "incluindo"

e "compreendendo" são usados de uma maneira em aberto, e, desse modo,

devem ser interpretados para significar "incluindo, mas não limitado a...".

Além disso, o termo "acoplar" ou "acopla" é pretendido para significar tanto

uma conexão indireta quanto uma direta. Desse modo, se um primeiro

dispositivo se acopla a um segundo dispositivo, aquela conexão pode ser

através de uma conexão direta, ou através de uma conexão indireta via outros

dispositivos e conexões.

O "tempo de atraso" pode significar a diferença no tempo

entre o tempo de trânsito medido de um sinal ultra-sônico e o tempo de vôo

real do sinal ultra-sônico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A Figura IA mostra um medidor ultra-sônico adequado para

medir o fluxo de fluido, como líquidos, de acordo com os modos de

realização da invenção. A peça de carretei 100, adequada para a colocação

entre seções de uma tubulação, tem um tamanho predeterminado e define uma

seção de medição. Um par de transdutores 120 e 130, e seus respectivos

alojamentos 125 e 135, ficam localizados ao longo do comprimento da peça

de carretei 100. Os transdutores 120 e 130 são, de preferência, transceptores

ultra-sônicos, significando que eles tanto geram quanto recebem sinais ultra-

sônicos. "Ultra-sônico" neste contexto se refere a sinais acústicos, em alguns

modos de realização tendo freqüências acima de cerca de 20 kHz. Em alguns

modos de realização, os sinais ultra-sônicos podem ter uma freqüência de

aproximadamente 125 kHz (para medidores de gás), e 1 mega Hz (para

medidores de líquido). Independentemente da freqüência, esses sinais podem

ser gerados e recebidos por um elemento piezoelétrico em cada transdutor.

Para gerar um sinal ultra-sônico, o elemento piezoelétrico é estimulado

eletricamente, e ele responde por meio de vibração. A vibração do elemento S φ

piezoelétrico gera um sinal ultra-sônico que viaja através da peça de carretei através do fluido para o transdutor correspondente do par de transdutores. Quando é chocado por um sinal ultra-sônico, o elemento piezoelétrico de recepção vibra e gera um sinal elétrico que é detectado, digitalizado, e

analisado pelos eletrônicos associados com o medidor.

Um trajeto 110, às vezes referido como uma "corda", existe entre os transdutores 120 e 130 em um ângulo θ a uma linha central 105. O comprimento da "corda" 110 é a distância entre a face do transdutor 120 à face do transdutor 130. Os pontos 140 e 145 definem as localizações onde os sinais acústicos gerados pelos transdutores 120 e 130 entram e deixam o fluido fluindo através da peça de carretei 100. A posição dos transdutores 120 e 130 pode ser definida pelo ângulo Θ, por um primeiro comprimento L medido entre os transdutores 120 e 130, um segundo comprimento X correspondendo à distância axial entre os pontos 140 e 145, e um terceiro comprimento D correspondendo ao diâmetro de tubo. Na maioria dos casos, as distâncias X e L são determinadas precisamente durante a fabricação de medidor. Além disso, transdutores como o 120 e o 130 são usualmente colocados a uma distância específica a partir dos pontos 140 e 145, respectivamente, independentemente do tamanho de medidor (ou seja, o

diâmetro de peça de carretei).

Inicialmente, o transdutor a jusante 120 gera um sinal ultra-

sônico que se propaga para, e golpeia o transdutor a montante 130. Algum tempo depois, o transdutor a montante 130 gera um sinal ultra-sônico de retorno que se propaga para, e golpeia o transdutor a jusante 120. Desse modo, os transdutores 120 e 130 jogam de "lançar e pegar" com os sinais ultra-sônicos 115 ao longo do trajeto cordal 110. Durante a operação, essa seqüência pode ocorrer milhares de vezes por minuto para cada par de transdutores.

Um fluido flui na peça de carretei 100 em uma direção 150 com um perfil de velocidade 152. Os vetores de velocidade 153-158 ilustram que a velocidade através da peça de carretei 100 aumenta em direção à linha central 105. O tempo de trânsito da onda ultra-sônica 115 entre os transdutores 120 e 130 depende, em parte, de se o sinal ultra-sônico 115 está viajando a montante ou a jusante com relação ao fluxo de fluido. O tempo de trânsito para um sinal ultra-sônico viajando a jusante (ou seja, na mesma direção do fluxo) é menor do que o tempo de trânsito quando viajando a montante (ou seja, contra o fluxo). Os tempos de trânsito a montante e a jusante podem ser usados para calcular a velocidade média ao longo do trajeto de sinal, e também podem ser usados para calcular a velocidade do som no fluxo de fluido. Dadas as medições em seção transversal do medidor portando o fluido e a velocidade média, o volume do fluido fluindo através da peça de

carretei 100 pode ser calculado.

Para determinar mais precisamente a velocidade média sobre a

seção transversal de medidor, o fluxo ultra-sônico mede uma pluralidade de trajetos. A Figura IB ilustra um fluxímetro ultra-sônico de trajeto múltiplo. Nesses modos de realização, a peça de carretei 100 compreende quatro trajetos cordais A, B, C e D a níveis variáveis através do fluxo de fluido. Cada trajeto cordal A-D corresponde a dois transdutores comportando-se alternadamente como um transmissor e um receptor. Também são mostrados os eletrônicos de controle 160, que adquirem e processam os dados a partir dos quatro trajetos cordais A-D. Escondidos da visão na Figura IB ficam os quatro pares de transdutores que correspondem aos trajetos cordais A-D.

O arranjo dos quatro pares de transdutores pode ser mais

facilmente entendido pela referência à Figura 1C. Os quatro pares de portas de transdutores são montados sobre a peça de carretei 100. Cada par de portas de transdutores corresponde a um trajeto cordal unitário da Figura 1B. A peça de carretei 100 tem, montado na mesma, um primeiro par de portas de transdutor 125 e 135 incluindo transdutores associados. Um outro par de portas de transdutores compreendendo as portas 165 e 175 (somente parcialmente visíveis) incluindo os transdutores associados é montado de modo que seu trajeto cordal forme frouxamente um "x" com relação ao trajeto cordal das portas de transdutor 125 e 135. De modo semelhante, as portas de transdutor 185 e 195 são colocadas paralelas às portas de transdutor 165 e 175, mas em um "nível" diferente (ou seja, uma posição radial diferente no tubo ou peça de carretei de medidor). Não explicitamente mostrado na Figura IC fica um quarto par de transdutores e portas de transdutores. Tomando as Figuras IB e IC juntas, os pares de transdutores são arranjados de modo que os dois pares superiores dos transdutores correspondendo às cordas AeB formem um X, e os dois pares inferiores dos transdutores correspondendo às cordas CeD também formam um X. A velocidade de fluxo do fluido pode ser determinada em cada corda A-D para obter velocidades de fluxo cordais, e as velocidades de fluxo cordais são combinadas para determinar uma

velocidade de fluxo média sobre o tubo inteiro.

A Figura 2 mostra um diagrama de bloco elétrico de um

fluxímetro ultra-sônico de configuração de transdutor múltiplo, acionador múltiplo. Em particular, a figura ilustra uma pluralidade de transdutores 200A-200H. Cada transdutor é acoplado a seu respectivo acionador de transdutor 202A-202H. Durante o período de tempo em que um transdutor 200 atua para gerar sinais ultra-sônicos, o respectivo acionador de transdutor 202 do transdutor é o circuito de acionador responsável por prover o sinal de excitação. O processador 204 capacita seletivamente cada acionador de transdutor 202 como de capacitar as linhas de sinal 206. Durante o período de tempo em que um transdutor 200 atua como um receptor para receber sinais ultra-sônicos, o respectivo acionador de transdutor 202 é incapacitado pelo processador 204, e o transdutor 200 é acoplado ao circuito de receptor 208 através do multiplexador 210 de 1 a Ν. O processador 204 pode controlar o multiplexador 210 por meio de uma pluralidade de linhas de sinal de controle 212.

Ainda com referência à Figura 2, o inventor da presente especificação descobriu que, a despeito da semelhança dos circuitos que formam os acionadores de transdutor, cada acionador de transdutor 202 pode ter diferentes características que resultam em tempo de atraso diferente. As variâncias no tempo de atraso entre a pluralidade de acionadores de transdutor 202 pode ser, em algumas situações, na ordem de 50 nano-segundos. Essa variação de tempo de atraso de acionador de transdutor pode resultar em uma diferença de tempo significativa entre os trajetos a montante e a jusante, especialmente em fluxímetros ultra-sônicos usados em aplicações de medição

de líquido.

Considerar, para fins da explicação, um par de transdutores em um medidor ultra-sônico, cada um tendo seu próprio acionador de transdutor. Considerar adicionalmente que o transdutor 1 fica a montante e o transdutor 2 fica a jusante em relação à direção de fluxo. Com aquelas condições em mente, o Tempo Delta pode ser matematicamente expresso como:

Tempo Delta = Td_up — Td_down (1)

onde Td up é o tempo de trânsito medido a montante, e Td down é o tempo de trânsito medido a jusante. A Figura 3A mostra graficamente um par de transdutores e os eletrônicos relacionados para a propagação de sinal a montante e, correspondentemente, ilustra o Td up por meio da seta 300. A Figura 3B mostra graficamente o par de transdutores e os eletrônicos relacionados para a propagação de sinal a jusante e, correspondentemente, ilustra o Td_down por meio da seta 302. Como ilustrado nas Figuras 3 A e 3B, os tempos de trânsito medidos a montante e a jusante compreendem diversas componentes. Para a propagação a montante: Tdjjp — Ττχ2 + Tflight_up+ Trxi (2)

onde Txx2 é a componente de tempo de atraso associada ao trajeto de transmissão para o transdutor 2 (ilustrado como a seta 304); Tflight up é o tempo real de vôo do sinal ultra-sônico viajando a montante (ilustrado como a seta 306); e Trxi é a componente de tempo de atraso associada ao trajeto de recepção para o transdutor 1 (ilustrado como a seta 308). De modo semelhante: T0 down= Τχχι + Tflight_down + Trx2 (3)

onde Ττχι é a componente de tempo de atraso associada ao

trajeto de transmissão para o transdutor 1 (ilustrado como a seta 310 na Figura 3B); Tflight_down é o tempo real de vôo do sinal ultra-sônico viajando a jusante (ilustrado somo a seta 312); e Trxi é a componente de tempo de atraso associada ao trajeto de recepção para o transdutor 2 (ilustrado como a seta

314).

A componente de trajeto de transmissão e recepção do tempo de atraso compreende igualmente múltiplas componentes. Considerar, primeiro, o trajeto de transmissão para a medição a jusante ilustrada pela

Figura 3B:

T-nci ~ Tdjdrvi * Tdjkdceu ^

onde Td_drvi é a componente de tempo de atraso associada ao

atraso de lógica e ao atraso de sinal de excitação através do acionador para o

transdutor 1 (ilustrado como a seta 316); e Td_xdcri é a componente de tempo

de atraso associada ao atraso de sinal através do transdutor 1 (ilustrado como

a seta 318). De modo semelhante, para o trajeto de transmissão para a

medição a montante ilustrada pela Figura 3 A: Ττχ2 ~ T0jjrvi + Tdocdcr2 (5)

onde Td_drv2 é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de lógica e ao atraso de sinal de excitação através do acionador para o transdutor 2 (ilustrado como a seta 320); e Td xdcr2 é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de sinal através do transdutor 2 (ilustrado como a seta 322). Do mesmo modo, para os trajetos de recepção, iniciando com a medição a montante: Sfi 10

10

Trxi ™Tdjxdrci +Td mox + Td.amf

onde Td xdrci é a componente de tempo de atraso associada ao

atraso de sinal através do transdutor 1 (ilustrado pela seta 324 da Figura 3A);

Td mux é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de sinal

através do circuito de multiplexador (por exemplo, o elemento 210 da Figura

2, e ilustrado pela seta 326 da Figura 3A); e Td_amp é a componente de tempo

de atraso associada ao atraso de sinal através do circuito de amplificador e

amostragem (por exemplo, o elemento 208 da Figura 2, e como ilustrado pela

seta 328 na Figura 3A). De modo semelhante, para a medição a jusante: TioaTJ>_XPRC2 + Tdjvjux + T^AMF (7)

onde Td XDRC2 é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de sinal através do transdutor 2 (ilustrado pela seta 328 da Figura 3B); Td mux é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de sinal através do circuito de multiplexador (por exemplo, o elemento 210 da Figura 2, e como ilustrado pela seta 332 da Figura 3B); e Td_amp é a componente de tempo de atraso associada ao atraso de sinal através do circuito de amplificador e amostragem (por exemplo, o elemento 208 da Figura 2, e

como ilustrado como a seta 334 na Figura 3B).

Substituindo as várias componentes constituindo o tempo

medido a montante (Td_up) e 0 temP0 medido a jusante (Td_down) P^a a

equação (1), o Tempo Delta se torna:

T^ η (Tm + Tfught w + TrxO - (Ttxi Tfughtdown + Taxá /g\ Tempo Delta = ~ v ^

Substituindo as componentes do tempo de atraso associado aos trajetos de transmissão e recepção para a equação (8), o Tempo Delta se torna: Tempo Delta = + Td-xdcr2) + Tflightjjp + (Td_xdrci + Tdjíux + Td_amp)) -

((Tqjdrvi + T^xdcriK Tflèght.dowh + (tdjomci+Tdj*ux + Tdjimp)) (9)

Matematicamente, muitos dos termos se cancelam, deixando:

Tempo Delta = td-^rv2 + t^ghtuf-- Tdj>rvi - Tflightjdown ^10)

Agora, presumir que não há fluxo de fluido no medidor. Com essa presunção, o tempo real do vôo para cada uma dentre as medições a jusante (TFUGHtdown) e a montante (TFLight_up) deveria ser igual, e

matematicamente segue:

Tempo Delta = Td-DRV2"Td~drvi (1D

Na situação, então, em que não há fluxo de fluido e o Tempo Delta deveria ser zero, o Tempo Delta se reduz à diferença nas componentes de tempo de atraso entre os acionadores a montante e a jusante. Claro que a contribuição ao Tempo Delta pelas componentes de tempo de atraso associadas aos acionadores de transdutor também está presente em situações

onde o fluxo de fluido está presente.

A fim de tratar essa dificuldade, vários modos de realização da

invenção usam o mesmo acionador de transdutor para ambas as medições, a montante e a jusante, ao longo de um trajeto cordal. Usando o mesmo acionador de transdutor para cada transdutor, Td_drv2 = Td_drvi, e, portanto, a partir da equação (11), o Tempo Delta deveria se igualar a zero para a condição não de fluxo. Em outras palavras, usar o mesmo acionador de transdutor permite à componente de tempo de atraso associada aos acionadores de transdutor se cancelar. A Figura 4 ilustra, na forma de diagrama de bloco, um medidor ultra-sonico 1000 de acordo com pelo menos alguns modos de realização. Em particular, o medidor ultra-sônico 1000 compreende uma pluralidade de transdutores 400A-400H. Embora oito transdutores sejam mostrados, mais ou menos transdutores podem ser equivalentemente usados. Cada transdutor 400 se acopla a um circuito de receptor 402 através de um multiplexador 404 de 1 a Ν. O circuito de recepção 402 recebe sinais elétricos criados por um sinal ultra-sônico invadindo sobre o elemento piezoelétrico de um transdutor e amplifica e detecta os sinais. O processador 406 envia o sinal de controle através das linhas de sinal de controle 408 para acoplar seletivamente cada transdutor 400 ao circuito de receptor 402 quando aquele transdutor está atuando para "pegar" na operação de "lançar e pegar" descrita acima. O processador pode ser um processador autônomo ou um micro-controlador. Em outros modos de realização, a funcionalidade do processador pode ser implementada por meio de um dispositivo de lógica programável (PLD), arranjo de porta programável de campo (FPGA), circuito integrado específico de aplicativo (ASIC), ou o

equivalente.

De acordo com os modos de realização ilustrados na Figura 4, cada par de transdutores compartilha um acionador de transdutor. Os acionadores de transdutor podem tomar muitas formas. Em alguns modos de realização, cada acionador de transdutor pode compreender circuito elétrico para gerar e amplificar sinais de corrente alternada (CA) que são, então, aplicados a seus respectivos transdutores para induzir vibração e, portanto, sinais ultra-sônicos. Nesses modos de realização, os acionadores de transdutor podem operar ao comando do processador 406 enviando sinais de controle ao longo das linhas de sinal de controle 413. Em modos de realização alternativos, os acionadores de transdutor podem amplificar os sinais de CA providos a eles pelo processador 406 (e outros dispositivos possíveis), os sinais igualmente providos sobre as linhas de sinal de controle 413.

Ainda com referência à Figura 4, o acionador de transdutor 410 se acopla ao multiplexador 412, que acopla seletivamente o acionador de transdutor 410 aos transdutores 400A ou 400B. O acionador de transdutor 418 se acopla ao multiplexador 416, que acopla seletivamente o acionador de transdutor 418 aos transdutores 400C ou 400D. O acionador de transdutor 422 se acopla ao multiplexador 420, que acopla seletivamente o acionador de transdutor 422 aos transdutores 400E ou 400F. Finalmente, o acionador de transdutor 426 se acopla ao multiplexador 424, que acopla seletivamente o acionador de transdutor 426 aos transdutores 400G ou 400H. Cada um dos multiplexadores também se acopla ao processador 406 por meio da linha de sinal de controle 414. Os multiplexadores são controlados por programas executando sobre o processador 406.

Desse modo, nos modos de realização ilustrados pela Figura 4,

os erros de Tempo Delta associados às diferenças no tempo de atraso entre os acionadores de transdutor são reduzidos ou eliminados compartilhando-se um acionador de transdutor entre os transdutores de um par de transdutores. Nesses modos de realização, o número de acionadores de transdutor é reduzido à metade sobre os medidores ultra-sônicos onde cada transdutor tem deu próprio acionador de transdutor. Em modos de realização adicionais, um acionador de transdutor unitário pode ser compartilhado por todos os transdutores, não somente reduzindo ou eliminando os erros de Tempo Delta associados aos acionadores de transdutor, mas também reduzindo o número das componentes para implementar o medidor ultra-sônico.

A Figura 5 ilustra, na forma de diagrama de bloco, modos de realização de um medidor ultra-sônico 1100 de acordo com modos de realização alternativos. Em particular, o medidor ultra-sônico 1100 compreende uma pluralidade de transdutores 400A-400H. Embora oito transdutores sejam mostrados, mais ou menos transdutores podem ser usados de modo equivalente. Cada transdutor 400 se acopla a um circuito de receptor 402 através de dois multiplexadores: um multiplexador 500 de 1 a N; e um multiplexador 502 de 1 a 2. Cada multiplexador 500 e 502 se acopla ao processador 406 por meio das linhas de sinal de controle 504 e 506, respectivamente. Sob o controle dos programas executando sobre o processador 406, o processador 406 pode acoplar seletivamente cada transdutor 400 ao circuito de receptor 402 quando aquele transdutor está

atuando para "pegar" na operação de "lançar e pegar".

A Figura 5 ilustra adicionalmente um acionador de transdutor

unitário 508 usado para todos os transdutores 400. Em particular, cada transdutor 400 se acopla ao acionador de transdutor 508 através do multiplexador 500 de 1 a N e de um multiplexador 502 de 1 a 2. Sob o controle dos programas executando sobre o processador 406, o processador 406 acopla seletivamente cada transdutor 400 ao acionador de transdutor 408 quando aquele transdutor está atuando para "lançar" na operação de "lançar e pegar".

A Figura 6 ilustra um método de acordo com modos de realização da invenção. Em particular, o método inicia (bloco 600), e procede para acionar um primeiro transdutor com um primeiro acionador de transdutor para criar um primeiro sinal acústico (bloco 604). O primeiro sinal acústico é recebido por um segundo transdutor (bloco 608). Então, no método ilustrativo, se move para acionar um segundo transdutor com o primeiro acionador de transdutor para criar um segundo sinal acústico (bloco 612). Finalmente, o segundo sinal acústico é recebido pelo primeiro transdutor (bloco 616), e o processo ilustrativo termina (bloco 620). Como notado acima, acionar tanto o primeiro quanto o segundo transdutores com o mesmo acionador de transdutor reduz ou elimina os erros de Tempo Delta associados a ter acionadores de transdutor diferentes para cada transdutor.

Embora vários modos de realização desta invenção tenham sido mostrados e descritos, modificações dos mesmos podem ser feitas por alguém experiente na técnica sem se afastar do espírito ou ensinamento desta invenção. Os modos de realização descritos aqui são exemplos somente e não são limitadores. Por exemplo, embora medidores ultra-sônicos sejam descritos, qualquer trajeto de sinal comum em qualquer dispositivo eletrônico poderia se beneficiar dos modos de realização aqui. Além disso, embora os vários modos de realização sejam descritos com relação a um medidor ultra- sônico tendo um trajeto em forma de "X" para os sinais ultra-sônicos, isso não é exigido especificamente, e outros padrões, incluindo os trajetos refletidos, estão dentro da contemplação desta revelação. Além disso, as várias configurações descritas podem ser aplicadas a qualquer número de pares de transdutores e o sinal pode ser de extremidade unitária ou diferencial. Conseqüentemente, o escopo da proteção não está limitado aos modos de realização descritos aqui, mas é limitado somente pelas reivindicações que seguem, cujo escopo deve incluir todos os equivalentes da matéria das

reivindicações.

Claims

1. Medidor ultra-sônico, caracterizado pelo fato de compreender: uma peça de carretei que se acopla dentro um fluxo dos fluidos; um primeiro transdutor a montante mecanicamente acoplado à peça de carretei; um primeiro transdutor a jusante mecanicamente acoplado à peça de carretei, o primeiro transdutor a jusante em relação operacional com o transdutor a montante; e um primeiro acionador de transdutor que se acopla seletivamente aos primeiro e segundo transdutores a montante e a jusante, onde o acionador de transdutor aciona o primeiro transdutor a montante, e também aciona o primeiro transdutor a jusante.

2. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um segundo transdutor a montante mecanicamente acoplado a uma peça de carretei; e um segundo transdutor a jusante mecanicamente acoplado à peça de carretei, o segundo transdutor a jusante em relação operacional com o segundo transdutor a montante; onde o primeiro acionador de transdutor também acopla seletivamente os segundos transdutores a montante e a jusante, onde o primeiro acionador de transdutor aciona o segundo transdutor a montante, e também aciona o segundo transdutor a jusante.

3. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um multiplexador acoplado entre os transdutores e o primeiro acionador de transdutor; onde ο multiplexador acopla seletivamente os transdutores ao primeiro acionador de transdutor.

4. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um circuito de receptor acoplado ao multiplexador; onde o multiplexador acopla o primeiro acionador de transdutor ao primeiro transdutor a montante, depois, desacopla o primeiro transdutor a montante do primeiro acionador de transdutor e acopla o circuito de receptor ao primeiro transdutor a jusante.

5. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um circuito de receptor; um primeiro multiplexador acoplado aos transdutores; e um segundo multiplexador acoplado ao primeiro acionador de transdutor e ao circuito de receptor.

6. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um segundo transdutor a montante mecanicamente acoplado à peça de carretei; e um segundo transdutor a jusante mecanicamente acoplado à peça de carretei, o segundo transdutor a jusante em relação operacional com o segundo transdutor a montante; um segundo acionador de transdutor que se acopla seletivamente aos segundos transdutores a montante e a jusante, onde o segundo acionador de transdutor aciona o segundo transdutor a montante, e também aciona o segundo transdutor a jusante.

7. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um primeiro multiplexador de transdutor acoplado entre os primeiros transdutores a montante e a jusante e o primeiro acionador de transdutor, onde o primeiro multiplexador de transdutor acopla seletivamente os primeiros transdutores a montante e a jusante ao primeiro acionador de transdutor; e um segundo multiplexador de transdutor acoplado entre os segundos transdutores a montante e a jusante e o segundo acionador de transdutor, onde o segundo multiplexador de transdutor acopla seletivamente os segundos transdutores a montante e a jusante ao segundo acionador de transdutor.

8. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um multiplexador de receptor; um circuito de receptor acoplado ao multiplexador de receptor; onde o multiplexador de receptor seletivamente acopla o circuito de receptor aos transdutores.

9. Método, caracterizado pelo fato de compreender: acionar um primeiro transdutor com um primeiro acionador de transdutor para criar um primeiro sinal acústico em um fluido; receber o primeiro sinal acústico em um segundo transdutor; acionar o segundo transdutor com o primeiro acionador de transdutor para criar um segundo sinal acústico no fluido; e receber o segundo sinal no primeiro transdutor.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: acionar um terceiro transdutor com o primeiro acionador de transdutor para criar o terceiro sinal acústico no fluido; receber o terceiro sinal acústico em um quarto transdutor; acionar o quarto transdutor com o primeiro acionador de transdutor para criar um quarto sinal acústico; e receber ο quarto sinal acústico no terceiro transdutor.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: acionar um terceiro transdutor com um segundo acionador de transdutor para criar o terceiro sinal acústico no fluido; receber o terceiro sinal acústico em um quarto transdutor; acionar o quarto transdutor com o segundo acionador de transdutor para criar um quarto sinal acústico; e receber o quarto sinal acústico no terceiro transdutor.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: quando acionar o primeiro transdutor compreende adicionalmente: acoplar o primeiro transdutor ao primeiro acionador de transdutor através de um multiplexador para uma quantidade predeterminada de tempo; e, então, desacoplar o primeiro transdutor do primeiro acionador de transdutor por meio do multiplexador; onde acionar o segundo transdutor compreende adicionalmente: acoplar o segundo transdutor ao primeiro acionador de transdutor através de um multiplexador para uma quantidade predeterminada de tempo; e, então, desacoplar o segundo transdutor do primeiro acionador de transdutor por meio do multiplexador.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: onde receber o primeiro sinal compreende adicionalmente receber o sinal com um circuito de receptor; e onde receber o segundo sinal compreende adicionalmente receber o segundo sinal com o circuito de receptor.

14. Medidor ultra-sônico, tmgterjp^ pelo feto de compreender: um meio para acoplar fluidicamente o medidor ultra-sônico dentro de um fluxo dos fluidos; um primeiro meio para gerar um sinal acústico no fluido, o primeiro meio de geração mecanicamente acoplado aos meios para acoplar fluidicamente; um segundo meio para gerar um sinal acústico no fluido, o segundo meio de geração mecanicamente acoplado ao meio paia acoplar fluidicamente, e o segundo meio de geração em relação operacional com o primeiro meio de geração; e um primeiro meio para acionar um meio de geração, o primeiro meio para acionar se acopla seletivamente aos primeiro e segundo meios de geração, onde o primeiro meio de acionamento aciona o primeiro meio de geração, e também aciona o segundo meio de geração.

15. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 14, paracterirario pelo fato de compreender adicionalmente: um terceiro meio para gerar um sinal acústico acoplado ao meio para acoplar fluidicamente; e um quarto meio para gerar um sinal acústico acoplado ao meio para acoplar fluidicamente, o quaito meio de geração em relação operacional com o terceiro meio de geração; onde o primeiro meio de acionamento também se acopla seletivamente aos terceiro e quarto meios de geração, onde o primeiro meio de acionamento aciona o terceiro meio de geração, e também aciona o quarto meio de geração,

16. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um meio para acoplar seletivamente os sinais provenientes dos meios de geração ao primeiro meio de acionamento.

17. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um meio de receber sinais detectados por um meio de geração, o meio de recepção acoplado ao meio para acoplar seletivamente; onde o meio para acoplar seletivamente acopla o primeiro meio de acionamento ao primeiro meio de geração, então, desacopla o primeiro meio de geração do primeiro meio de acionamento e acopla o meio para receber sinais ao segundo meio de geração.

18. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um terceiro meio para gerar sinais acústicos no fluido, o terceiro meio de geração acoplado ao meio para acoplar fluidicamente; e um quarto meio para gerar sinais acústicos no fluido, o quarto meio de acoplamento acoplado ao meio de acoplar fluidicamente, e o quarto meio de geração em relação operacional com o terceiro meio de geração; um segundo meio para acionar um meio de geração, o segundo meio de acionamento seletivamente se acopla ao terceiro e quarto meios de geração, e também aciona o quarto meio de geração.

19. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um meio de acoplar seletivamente os primeiro e segundo meios de geração ao primeiro meio de acionamento; e um meio de acoplar seletivamente os terceiro e quarto meios de geração ao segundo meio de acionamento.

20. Medidor ultra-sônico de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um meio de receber sinais detectados por um meio de geração; e um meio para acoplar seletivamente o meio de geração ao meio para receber sinais.