BRPI1015978B1

BRPI1015978B1 - método para ajustar a frequência de um transdutor sem cessar o fluxo de fluido através de um fluxímetro, e, fluxímetro

Info

Publication number: BRPI1015978B1
Application number: BRPI1015978-9A
Authority: BR
Inventors: Henry C. Straub, Jr.
Original assignee: Daniel Measurement And Control, Inc.
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2020-10-13
Also published as: BRPI1015978B8; EP2443423A4; EP2443423B1; BRPI1015978A2; RU2530482C2; US20100313676A1; CN102803908B; US7966893B2; EP2443423A2; WO2010147741A2; MX2011014047A; WO2010147741A3; CA2764995A1; CN102803908A; RU2011153028A; CA2764995C

Abstract

MÉTODO, SISTEMA, E, FLUXÍMETRO. Um método compreende, sem cessar o fluxo de fluido através de um fluxímetro, transmitir um sinal ultrassónico de uma primeira frequência através do fluido, ajustar a primeira frequência a uma segunda frequência e transmitir outro sinal ultrassónico da segunda frequência através do fluido.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] Após hidrocarbonetos serem removidos do solo, a corrente de fluido (tal como gás bruto ou natural) é transportada de local para local utilizando-se gasodutos. Os fluxímetros ultrassónicos que são acoplados a estes gasodutos podem ser usados para avaliar várias características da corrente de fluido (p. ex., a quantidade ou velocidade de fluido escoando na corrente). Em um fluxímetro ultrassónico, sinais ultrassónicos são remetidos para trás e para frente através da corrente de fluido a ser medida e, com base em várias características dos sinais ultrassónicos, um fluxo de fluido pode ser determinado.

[002] Mecanismos que melhoram a qualidade dos sinais ultrassónicos comunicados ao fluido podem melhorar a precisão de medição. Além disso, os fluxímetros ultrassónicos podem ser instalados em ambientes severos e, assim, qualquer mecanismo para reduzir o tempo de manutenção e, se possível, melhorar o desempenho, é desejável.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[003] Para uma descrição mais detalhada das formas de realização descritas aqui, referência será agora feita aos desenhos acompanhantes, em que: A Figura IA é uma vista em seção transversal elevacional de um fluxímetro ultrassónico; A Figura 1B é uma vista extrema elevacional de uma peça carretel que ilustra os trajetos cordais M, N, O e P; A Figura 1C é uma vista detopo de um par de transdutor de alojamento de peça de carretel; A Figura 2 ilustra uma unidade de acordo com as formas de realização; A Figura 3 ilustra uma vista em seção transversal em perspectiva de um alojamento transdutor de acordo com as formas de realização; A Figura 4 ilustra uma vista em seção transversal elevacional de um alojamento transdutor de acordo com as formas de realização; A Figura 5 ilustra uma unidade transdutora integrada de acordo com as formas de realização; A Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal em perspectiva de uma unidade transdutora integrada de acordo com as formas de realização; A Figura 7 A ilustra uma vista em perspectiva da face dianteira de um elemento piezelétrico de acordo com as formas de realização; A Figura 7B ilustra uma vista em perspectiva da face traseira de um elemento piezelétrico de acordo com as formas de realização; A Figura 8 é um fluxograma ilustrando métodos de substituir uma unidade transdutora de acordo com as formas de realização; As Figuras 9A-9C contêm uma série de configurações ilustrando a substituição de uma unidade transdutora enquanto fluido está escoando através do medidor, de acordo com as formas de realização; A Figura 9D mostra um diagrama de blocos da unidade transdutora acoplada a uma lógica eletrônica, de acordo com formas de realização; e A Figura 10 mostra um fluxograma ilustrando um método de substituir uma unidade transdutora enquanto fluido está escoando através do medidor, de acordo com formas de realização.

NOTAÇÃO E NOMENCLATURA

[004] Certos termos são usados por todas as seguinte descrição e reivindicações para referirem-se a componentes de sistema particulares. Este documento não pretende distinguir entre componentes que diferem em nome porém não em função.

[005] A seguinte discussão e as reivindicações, os termos “incluindo” e “compreendendo” são usados em um modo de sentido aberto e, assim, deve ser interpretado significar “incluindo, mas não limitado a...”. Também o termo “acoplam” ou “acopla” é destinado a significar uma conexão indireta ou direta. Assim, se um primeiro dispositivo acopla a um segundo dispositivo, essa conexão pode ser através de uma conexão direta, ou através de uma conexão indireta via outros dispositivos e conexões.

[006] “Fluido” significará um líquido (p. ex., óleo bruto ou gasolina) ou um gás (p. ex., metano).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[007] A Fig. IA é uma vista em seção transversal elevacional de um medidor ultrassónico ilustrativo 101. A peça de carretel 100, adequada para colocação entre seções de um gasoduto, é o alojamento para o medidor 101. A peça de carretel 100 tem um volume interno que é um trajeto de fluxo para um fluido medido e também tem um tamanho predeterminado que define uma seção de medição dentro do medidor. Um fluido pode escoar em uma direção 150 com um perfil de velocidade 152. Os vetores de velocidade 153 - 158 ilustram que a velocidade do fluido através da peça de carretel 100 aumenta em direção ao centro.

[008] Um par de transdutores 120 e 30 é localizado sobre a circunferência da peça de carretel 100. Os transdutores 120 e 130 são acomodados por um orifício de transdutor 125 e 135, respectivamente. A posição dos transdutores 120 e 130 pode ser definida pelo ângulo 0, 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 do tubo. Na maior parte dos casos, as distâncias D, X e L são precisamente determinadas durante a fabricação do medidor. Além disso, os transdutores tais como 120 e 130 podem ser colocados em uma distância específica dos pontos 140 e 145, respectivamente, independente do tamanho do medidor (isto é, um tamanho de peça de carretel). Embora os transdutores sejam ilustrados para serem rebaixados ligeiramente, em formas de realização alternativas os transdutores projetam-se para dentro da peça de carretel.

[009] Um trajeto 110, às vezes referido como uma “corda”, existe entre transdutores 120 e 130 em um ângulo θ a uma linha central 105. O comprimento L da “corda” 110 é a distância entre a face do transdutor 120 e a face do transdutor 130. Os pontos 140 e 145 definem os locais em que sinais acústicos gerados pelos transdutores 120 e 130 entram no e deixam o fluido escoando através da peça de carretel 100 (isto é, a entrada para o furo de peça de carretel).

[0010] Os transdutores 120 e 130 são preferivelmente transreceptores ultrassónicos, significando que ambos geram e recebem sinais ultrassónicos. “Ultrassónico” neste contexto refere-se a frequências acima de cerca de 20 kilohertz. Para gerar um sinal ultrassónico, um elemento piezelétrico é estimulado eletricamente e ele responde vibrando. A vibração do elemento piezelétrico gera um sinal ultrassónico que se desloca através do fluido através da peça de carretel para o correspondente transdutor do par transdutor. Similarmente, a ser atingido por um sinal ultrassónico, o elemento piezelétrico receptor vibra e gera um sinal elétrico que é detectado, digitado e analisado por eletrônicos associados com o medidor. Inicialmente, o transdutor a jusante 120 gera um sinal ultrassónico que é então recebido pelo transdutor a montante 130. Algum tempo mais tarde, o transdutor a montante 130 gera um sinal ultrassónico de retorno que é subsequentemente recebido pelo transdutor a jusante 120. Assim, os transdutores 120 e 130 representam “arremessam e capturam” com sinais ultrassónicos 115 ao longo de um trajeto cordal 110. Durante operação, esta sequência pode ocorrer milhares de vezes por minuto.

[0011] O tempo de trânsito do sinal ultrassónico 115 entre transdutores 120 e 130 depende em parte de se o sinal ultrassónico 115 está se deslocando para cima ou para baixo com respeito ao fluxo de fluido. O tempo de trânsito para um sinal ultrassónico deslocando-se correnteza abaixo (isto é, na mesma direção que o fluxo) é menor do que seu tempo de trânsito quando se deslocando a contra a corrente (isto é, contra o fluxo). Os tempos de trânsito contra a corrente e correnteza abaixo podem ser usados para calcular a velocidade de fluxo média ao longo do trajeto de sinal e podem também ser usados para calcular a velocidade do som no fluido. Conhecendo-se a área de seção transversal do medidor contendo o fluido e adotando-se o formado do perfil de velocidade, a velocidade de fluxo média através da área do furo de medidor pode ser usada para encontrar o volume do fluido escoando através do medidor 101.

[0012] Os medidores ultrassónicos podem ter um ou mais pares de transdutores correspondendo a um ou mais trajetos. A Figura 1B é uma vista extrema elevacional de uma peça de carretel tendo um diâmetro D. Nestas formas de realização, a peça de carretel 100 compreende quatro trajetos cordais M, N, O e P em níveis variáveis através do fluxo de fluido. Cada trajeto cordal M-P corresponde a dois transdutores comportando-se alternativamente como um transmissor e receptor. Também mostrado são eletrônicos de controle 160, que adquirem e processam dados dos quatros trajetos cordais M-P. Escondido da vista da Figura 1B estão quatro pares de transdutores que correspondem a trajetos cordais M-P.

[0013] O arranjo preciso dos quatro pares de transdutores podem ser ainda entendidos pela referência à Figura 1C. Em algumas formas de realização, quatro pares de orifícios transdutores são fixados sobre a peça de carretel 100. Cada par de orifício de transdutor corresponde a um único trajeto cordal da Figura 1B. Um primeiro par de orifícios transdutores 125 e 135 aloja os transdutores 120 e 130 (Figura 1 A). Os transdutores são montados em um ângulo não-perpendicular θ à linha central 105 da peça de carretel 100. Outro par de orifícios transdutores 165 e 175 (somente parcialmente em vista) aloja transdutores associados, de modo que o trajeto cordal frouxamente forma um “X” com respeito ao trajeto cordal dos orifícios transdutores 125 e 135. Similarmente, os orifícios transdutores 185 e 195 podem ser colocados paralelos aos orifícios transdutores 165 e 175, porém em um diferente “nível” (isto é, uma diferente elevação na peça de carretel). Não explicitamente mostrada na Figura 1C há um par de transdutores e orifícios de transdutores. Tomando as figuras 1B e 1C juntas, os pares de transdutores são arranjados de modo que dois pares superiores dos transdutores, correspondem às cordas M e N, e dois pares inferiores de transdutores, correspondem às cordas O e P. A velocidade de fluxo do fluido pode ser determinada em cada corda M-P para obterem-se velocidades de fluxo cordal e as velocidades de fluxo cordal combinam-se para determinai' uma velocidade de fluxo média através do inteiro tubo. Embora quatro pares de transdutores sejam mostrados formando umformato X, pode haver mais ou menos do que quatro pares. Também os transdutores poderiam ser no mesmo plano ou em alguma outra configuração.

[0014] A Figura 2 ilustra uma montagem 200 que acopla-se a e/ou dentro de orifícios de transdutor (p. ex., 165, 175 da Figura 1C). Em particular, a unidade 200 compreende um arnês de fiação 202 tendo um conector 204 e uma sua extremidade distai 205. O arnês de fiação 202 e, em particular, o conector 204, acoplam a um orifício de transdutor (não mostrado na Figura 2) por meio de uma porca de retenção 206 e alojamento de transdutor 208. A unidade de transdutor 210 eletricamente acopla-se ao conector 204 do arnês de fiação 202 e, portanto, os eletrônicos de medição, através de uma abertura na porca de retenção 206. A unidade transdutora 210 telescopa para dentro do alojamento de transdutor 208 e é mantida em posição, pelo menos em parte, pela porca de retenção 206. Quando a unidade de transdutor 210 e alojamento de transdutor 208 são encaixados, um elemento piezelétrico 214 da unidade de transdutor 210 acusticamente acopla- se a uma camada de união 210. O alojamento de transdutor 208 e a unidade de transdutor 210 são por sua vez examinadas.

[0015] A Figura 3 mostra uma vista em seção transversal em perspectiva de um alojamento de transdutor 208 de acordo com certas formas de realização descritas. O alojamento 208 compreende uma extremidade proximal 318, uma extremidade distai 302 e um volume interno 310. A extremidade distai 318 é pelo menos parcialmente ocluída pela camada de correspondência acústica 212. A camada de correspondência acústica 212 veda a extremidade distai 302 e o lado externo 314 da camada de correspondência 212 é expostos a fluidos fluindo através da peça de carretel/medidor (Figuras 1A-C). Roscas 306 sobre o diâmetro externo do alojamento de transdutor 208 permitem que o alojamento 208 seja acoplado à peça de carretel (Figuras 1A-C) e aneis-o 308 selam o alojamento 208 ao orifício transdutor (Figuras IA - C). Em formas de realização alternativas, o alojamento de transdutor 208 é soldado ao orifício de transdutor (Figuras IA - C) da peça de carretel).

[0016] Em algumas formas de realização, o alojamento de transdutor 208 é metal, tal como aço inoxidável de baixo carbono. Em formas de realização alternativas, qualquer material capaz de suportar a pressão do fluido dentro do medidor, tal como plásticos ou materiais compostos de alta densidade, pode ser equivalentemente usado. Em algumas formas de realização, a espessura da parede do alojamento de transdutor 108 é selecionada para comprimir ligeiramente em resposta à pressão diferencial entre o fluido dentro do medidor e o volume interno 310. A compressão das paredes do alojamento de transdutor 208 nestas formas de realização auxilia em reter a camada de correspondência acústica 212 em posição. Por exemplo, a parede atrás da camada de correspondência acústica defleta para dentro ligeiramente e o diâmetro interno menor provê suporte para a camada de correspondência acústica para resistir ao movimento lateral causado pelas forças da pressão de fluido dentro do medidor. Além disso, durante o processo de ligação, a camada de correspondência acústica 212 ao alojamento de transdutor 208, o alojamento 208 é estirado (dentro do limite elástico do material de parede) para aceitar a camada de correspondência acústica 212.

[0017] Para auxiliar na ligação da camada de correspondência acústica 212 ao alojamento de transdutor 208, em algumas formas de realização a camada de correspondência acústica 212 tem um menisco 304 emtomo da borda do lado interno 312. A Figura 4 ilustra uma vista em seção transversal elevacional do alojamento de transdutor 208 que ilustra ainda o menisco 304 de acordo com estas formas de realização. Em particular, o menisco 304 da camada de correspondência acústica 212 aumenta a área de contato entre a parede de alojamento de transdutor e a camada de correspondência acústica 212, porém preferivelmente deixa suficiente área de superfície no lado interno 321 da camada de correspondência acústica 212 para permitir acoplamento acústico entre o elemento piezelétrico da unidade de transdutor (não mostrada na Figura 4). Assim, a unidade de transdutor 210 provê um espaço para o menisco 304 para assegurar que o menisco 304 não interfira com o acoplamento do elemento piezelétrico à camada de correspondência 212.

[0018] O material da camada de correspondência acústica 212 é uma ou mais selecionada do rupo: vidro; cerâmica; plástico; plástico enchido com vidro; ou plástico enchido com fibra de carbono. Embora algumas formas de realização utilizem 100% de vidro como a camada de correspondência acústica, formas de realização alternativas utilizando plástico poderiam ter um conteúdo de vidro de 30% ou menos. Independente do material da camada de correspondência acústica, a camada de correspondência acústica 212 provê acoplamento acústico entre o elemento piezelétrico 214 e o fluido dentro do medidor. De acordo com certas formas de realização descritas aqui, a camada de correspondência acústica tem uma impedância acústica entre aquela do elemento piezelétrico 214 e o fluido dentro do medidor. Com a impedância acústica da camada de correspondência entre aquela do elemento piezelétrico e o fluido dentro do medidor, a qualidade do sinal ultrassónico é melhorada (p. ex., amplitude maior e tempo de elevação mais rápido). Vidro é o material preferido para a camada de correspondência acústica, uma vez que ele tem a desejada impedância acústica para prover bom acoplamento acústico enquanto sendo bastante forte para resistir à pressão do fluido dentro do medidor, de modo que o elemento piezelétrico pode ser isolado do fluido dentro do medidor. Comparativamente, a impedância acústica de uma camada de correspondência compreendendo substancialmente aço inoxidável é mais do que a impedância acústica do elemento piezelétrico e, portanto, provê fraco acoplamento acústico. Em algumas formas de realização, a impedância acústica da camada de correspondência acústica 212 é entre cerca de 1 e cerca de 30 Mega-rayl (MRayl); ou altemativamente, entre cerca de 10 e cerca de 15 MRayl.

[0019] Quando uma unidade transdutora 210 é inserida dentro do alojamento de transdutor 208, o elemento piezelétrico 214 (Figura 2) da unidade transdutora 210 contata o lado interno 312 da camada de correspondência acústica 212. Para prover bom acoplamento acústico, as faces interna 312 e externa 314 da camada de correspondência acústica 212 são substancialmente planas e substancialmente paralelas entre si. Em algumas formas de realização, as faces são planas dentro de 0,001 polegada ou mais e paralela a dentro de 0,003 polegadas ou mais. Adicionalmente, a unidade transdutora 320 é posicionada de modoque o elemento piezelétrico 214 é centrado contra a camada de correspondência acústica 212. Os alojamentos de transdutor 208 com camadas de correspondência acústica como examinadas aqui, podem ser manufaturados por e comprados de Dash Connector Technology of Spokane Washington.

[0020] A camada de correspondência acústica 212 tem uma espessura (ao longo de um eixo geométrico compartilhado com as partes restantes do alojamento transdutor 208) que, em algumas formas de realização, é substancialmente igual a um múltiplo ímpar de um quarto (1/4, %, 5/4, 7/4 etc.) de comprimento de onda do som gerado pelo elemento piezelétrico 214. Por exemplo, consideremos um elemento piezelétrico 214 operando em uma frequência de 1 MHz e uma camada de correspondência acústica 212 com uma velocidade de som de 5000 m/s. O comprimento de onda do som na camada de correspondência é de aproximadamente 0,197 polegadas. Nestas formas de realização a camada de correspondência acústica pode ser de 0,049, 0,148, 0,246, 0,344 e assim em diante, de polegadas de espessura. Uma camada de correspondência acústica mais fina fornece melhor desempenho acústico, porém fazer a camada de correspondência acústica mais espessa possibilita que o alojamento de transdutor 208 suporte pressões mais elevadas. Colher a espessura de camada de correspondência ótima envolve escolher a camada de correspondência mais fina que pode reter as mais elevadas pressões esperadas dentro do medidor.

[0021] Para reduzir o ruído elétrico e dobrar a tensão de acionamento é com frequência desejável eletricamente conectar o elemento piezelétrico diferencialmente (discutido abaixo), o que significa que a parte do elemento piezelétrico que contata a camada de correspondência acústica pode ter um revestimento eletricamente condutivo. Se a camada de correspondência acústica for metálica, um isolador elétrico fino é usado entre o metal e o elemento piezelétrico 214 para isolamento elétrico. Para lidar com esta preocupação, em algumas formas de realização a camada de correspondência acústica 212 é um isolador elétrico, assim reduzindo ou eliminando a necessidade de isolamento elétrico adicional.

[0022] Atenção agora volta-se para a unidade transdutora integrada 210. A Figura 5 ilustra uma respectiva vista de uma unidade transdutora 210. A unidade transdutora 210 compreende um alojamento externo alongado 501, tendo um eixo geométrico 505 (mostrado como eixo “X” na Figura 6) ao longo de sua direção alongada. Em algumas formas de realização, o alojamento externo alongado 501 compreende uma primeira parte 500 e uma segunda parte 502, cada uma tendo um eixo geométrico comum 505. Nestas formas de realização, a segunda parte 502 telescopicamente acopla-se à primeira parte 500, de modo que a primeira parte 500 e a segunda parte 502 podem mover-se em relação entre si em uma direção axial. Além disso, o alojamento externo alongado 501 pode ser de formato cilíndrico, porém outros formatos podem ser equivalentemente usados.

[0023] Em formas de realização em que o alojamento externo alongado 501 compreende uma primeira parte 500 e uma segunda parte 502, o diâmetro externo da segunda parte 502 na extremidade de cristal ou distai 518, é substancialmente o mesmo que o da primeira parte 500. Entretanto, a segunda parte 502 também compreende uma parte de diâmetro reduzido 520, que telescopa dentro do diâmetro interno da primeira parte 500 e, assim, tem um diâmetro externo ligeiramente menor do que o diâmetro interno da primeira parte 500. Em algumas formas de realização, o comprimento de encaixe das primeira e segunda partes 500 e 502 é aproximadamente igual ao diâmetro externo, porém encaixes mais longos e mais curtos podem ser equivalentemente usados. O diâmetro externo do alojamento externo alongado 501 é ligeiramente menor do que o diâmetro interno do alojamento de transdutor 208, o que ajuda a assegurar que a localização do elemento piezelétrico seja precisamente conhecida.

[0024] De acordo com algumas formas de realização, a segunda parte 502 é feita de plástico (p. ex., Ultem 1000). Nestas formas de realização, o comprimento axial da segunda parte 502 é reduzido (em comparação com o comprimento axial da primeira parte 500, que é preferivelmente metálica) porque o comprimento mais curto diminui os custos de manufatura mas também quando feita de um material plástico a segunda parte 502 tende a absorver umidade e dilatar. A dilatação da segunda parte 502 é tolerável e a redução do comprimento axial da segunda parte 502 possibilita remoção da unidade transdutora 210 do alojamento transdutor 208 apesar da dilatação.

[0025] O movimento rotational relativo das primeira e segunda partes 500 e 502 e o deslocamento axial são restringidos por um pino 506 estendendo-se radialmente da segunda parte 502 através de uma abertura 504 da primeira parte 500. Em algumas formas de realização, três tais combinações de pino e abertura são usadas, porém tantas quanto uma e mais do que três das combinações e pino e abertura podem ser equivalentemente usadas. Altemativamente, a segunda parte 502 pode ser projetada par ter uma protrusão que interage com a abertura 504 como uma parte integral da segunda parte 502.

[0026] Embora o elemento piezelétrico 214 acople-se a e pelo menos parcialmente ocluda a primeira extremidade 503 do alojamento externo alongado 501, suporte de pino elétrico 508 acopla-se a e pelo menos parcialmente oclue uma segunda extremidade 509 do alojamento externo alongado 501. A primeira parte 500 do alojamento externo alongado 501 pode compreender a chaveta de conexão 514, que ajuda a assegurar que a montagem do transdutor integrado é apropriadamente orientada para acoplar- se com a fenda de chaveta de conector 204. O suporte de pino elétrico 508 pode compreender uma fenda 515 que encaixa na chaveta de conexão 514, evitando rotação do suporte de pino elétrico 508 dentro do alojamento externo alongado 501. Adicionalmente, o suporte de pino elétrico 508 pode ainda compreender uma fenda anti-rotação 516 que, em combinação com uma lingueta sobre o alojamento de transdutor 208, evita que a unidade transdutora integrada 210 gire dentro do alojamento de transdutor 208. A segunda extremidade 509 do alojamento externo alongado 501 tem um diâmetro interno que é um encaixe deslizante em um pequeno diâmetro externo do suporte de pino 508. O suporte de pino 508 pode desejavelmente ser feito de Ultem 1000, porém qualquer material rígido não-condutor pode ser usado.

[0027] A Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal em perspectiva da unidade transdutora 210. Em pelo menos algumas formas de realização, o elemento piezelétrico 214 é eletricamente isolado do alojamento de transdutor 208 e, assim, pelo menos a segunda parte 502 é feita de um material não-condutor rígido, como discutido acima. O diâmetro interno do alojamento externo alongado 501 e o diâmetro externo do elemento piezelétrico 214 são selecionados de modo que há um espaço entre a unidade transdutora 210 e o alojamento de transdutor 208, dentro do qual a unidade transdutora 210 é inserida. Este espaço provê espaço para folga para o menisco 304 (das Figuras 3 e 4) da camada de correspondência acústica. Este espaço também provê área para óleo ou graxa em excesso que pode ser aplicada à superfície externa do elemento piezelétrico 214 antes da inserção dentro do alojamento de transdutor 208, a fim de melhorar o acoplamento acústico do elemento piezelétrico e da camada de correspondência acústica 212.

[0028] Um ressalto 600 no alojamento externo alongado 501 contata o elemento piezelétrico 214 para resistir ao movimento axial do elemento piezelétrico, tal como movimento axial causado por forças concedidas quando a unidade transdutora 210 é fixada dentro do alojamento de transdutor 208. O volume atrás do elemento piezelétrico 214 compreende uma camada de correspondência traseira 602 (p. ex., epóxi, epóxi carregado com pó, borracha, borracha enchida com pó) e serve a diversas finalidades. Por exemplo, a camada de correspondência traseira acopla o elemento piezelétrico 214 e um ou mais dos fios ligados ao elemento piezelétrico 214 ao alojamento externo alongado 501. Em particular, a massa da camada de correspondência traseira melhora a saída acústica do elemento piezelétrico 214 reduzindo o som e aumentando a largura de faixa do sinal acústico. Em algumas formas de realização, o comprimento da camada de correspondência traseira (medida ao longo do eixo geométrico do alojamento externo alongado) é selecionado de modo que o tempo de deslocamento de ida e volta de um sinal ultrassónico na camada de correspondência traseira 602 ocorre em um tempo maior do que o tempod e medição de um sinal recebido. Por exemplo, se o quarto zero atravessando no sinal recebido for usado como o ponto de medição, então o tempo de deslocamento de ida e volta preferivelmente seria maior do que dois ciclos na frequência central de operação do elemento piezelétrico. Alternativamente, o comprimento da camada de correspondência traseira 602 é de cerca de 1 a cerca de 9 comprimentos de onda de som na camada de correspondência traseira na frequência central de operação do elemento piezelétrico. O apropriado comprimento assegura que quaisquer sinais acústicos refletidos não cheguem ao elemento piezelétrico durante o instante de trânsito de sinal do medidor ultrassónico.

[0029] Considerando ainda que o alojamento externo alongado 501 compreendendo uma primeira parte 500 e uma segunda parte 502, a parte de diâmetro reduzido 520 da segunda parte 502 compreende um ressalto 608. O ressalto é bastante pequeno para permitir a passagem de fios através de uma abertura dele e para permitir uma abertura para injetar a camada de correspondência traseira 602. A camada de correspondência traseira pode ser injetada com uma seringa com uma pequena ponta plástica. Chanfros são providos sobre as extremidades deste ressalto 608 para assegurar que borda afiada não seja criada que poderia danificar os fios. O ressalto 608 é um local sobre o qual um mecanismo de solicitação (discutido abaixo) pode empurrar quando propendendo a segunda parte 502.

[0030] Em formas de realização em que o alojamento externo alongado 501 compreende uma primeira parte 500 e uma segunda parte 502 que são permitidas moverem-se axialmente em relação entre si, a unidade transdutora 210 compreende um mecanismo de solicitação, tal como mola 610. O mecanismo de solicitação propende a primeira parte 500 e a segunda parte 502 para longe entre si ao longo do eixo comum X. A força com que o mecanismo de solicitação propende a primeira parte 500 e a segunda parte 502 para longe entre si é, Em algumas formas de realização, de cerca de 4 a cerca de 12 libras (1,816 kg a cerca de 5,448 kg). Em formas de realização alternativas, o mecanismo de solicitação pode ser qualquer mecanismo para prover a força de propensão, tal como uma arruela, um pedaço de borracha ou combinações de molas, arruelas e/ou peças de borracha.

[0031] A mola 610 é ligeiramente comprimida contra o ressalto 618 durante a montagem e pelo menos uma combinação de pino (parcialmente mostrado em 506) e uma abertura (Figura 5) limita o movimento axial e rotacional da segunda parte 502 dentro da primeira parte 500. Uma vez a unidade transdutora 210 seja instalada no alojamento de transdutor 208, a porca de retenção 206 (Figura 2) comprime mais a mola 610. Esta compressão compensa as tolerâncias das partes montadas para assegurar que o lado externo do elemento piezelétrico 214 fique em bom contato com o lado interno 312 da camada de correspondência acústica 212 (Figura 4). Uma vez o conector 204 (Figura 2) seja montado, a mola 610 pode ser comprimida mais. A força de mola pode ser da ordem de 4,9 libras (2,225 kg) uma vez o conector 204 esteja em posição. Em formas de realização alternativas, o conector 204 não necessita aplicar mais força compressiva sobre a mola. Em formas de realização onde o alojamento externo alongado 501 é uma única estrutura, a força para assegurar bom acoplamento entre o elemento piezelétrico 214 e a camada de correspondência acústica 212 (Figura 4) pode ser suprida pela porca de retenção 206 (Figura 2) e/ou o conector 204 (Figura 2).

[0032] O suporte de pino 508 mantém dois pinos de conexão 615 e 617 nos desejados espaçamento e comprimento exposto. Os pinos unem-se com o conector 204, provendo conexão elétrica da unidade transdutora com os eletrônicos do medidor. O pino elétrico 615 acopla-se ao elemento piezelétrico 214 por meio de um primeiro fio 611 que corre através do interior do alojamento externo alongado 501. Igualmente, o segundo pino 617 acopla no elemento piezelétrico 214 por meio do segundo fio 613 que também corre através do interior do alojamento 501. Em algumas formas de realização, fio do cobre de multifilamentos com isolamento PTFE é usado para os fios 611, 613, porém outros tipos de fio podem ser equivalentemente usados. A fim de reter os fios 611 e 613 em posição, bem como possivelmente o resistor 614 (discutido abaixo) e o suporte de pino elétrico 508, um adesivo 609 tal como epóxi é inserido através do orifício de enchimento de epóxi 612. Em algumas formas de realização, os pinos de conexão 615 e 617 são pinos de latão galvanizados com ouro robustos, que têm cavidades de conexão de solda, porém outros pinos podem ser equivalentemente usados. Duas diferentes cores de isolamento de fio são usadas para assegurar a correta polaridade das faces de cristal e orientação de pino de conexão com a chaveta de conexão no caso de serem mantidos durante manufatura. Os fios são torcidos durante a montagem para assegurar que quaisquer sinais elétricos induzidos nos fios sejam equalizados para evitar que tais sinais interfiram com os impulsos de cristal durante os ciclos de medição.

[0033] Um resistor de um mega ohm 614 acopla entre os pinos 615 e 617, assim acoplando as duas faces galvanizadas eletródicas (discutidas abaixo) do cristal piezelétrico. Este resistor 614 provê um curto-circuito em baixas frequências para descarregar qualquer eneria elétrica gerada pelo choque mecânico ou mudanças de temperatura durante transporte ou instalação. A frequência elevada (~1 MHz) de operação do transdutor, o resistor 614 não tem virtualmente nenhum efeito sobre o sinal elétrico remetido para ou gerado pelo cristal piezelétrico. Um fio do resistor é isolado por tubulação de isolamento para evitar curto circuito deste fio para o caso durante manufatura. Projetos de transdutor alternativos podem compreender componentes elétricos adicionais dentro da unidade transdutora integrada (p.ex., indutores, amplificadores, comutadores, diodos zener ou capacitores). O uso destes componentes pode ser individualmente ou em muitas combinações.

[0034] As Figuras 7A e 7B ilustram o acoplamento elétrico ao elemento piezelétrico 214. Em algumas formas de realização, o elemento piezelétrico 214 é um cristal piezelétrico, tal como PZT-5A ou outro material similar. A espessura, diâmetro e propriedades de material do cristal controlam a frequência do sinal ultrassónico que é emitido. O lado externo 700 é o lado do elemento piezelétrico 214 que acopla-se à camada de correspondência acústica (Figuras 3 e 4). O lado externo 700 e o lado interno 702 do elemento piezelétrico são pelo menos parcialmente galvanizados com prata ou outros metais para criar superfícies eletródicas. Uma parte 704 da galvanização sobre o lado externo 700 estende-se em torno da periferia do cristal para o lado interno 702. A galvanização do lado externo 700 (compreendendo a parte 704) e a galvanização do lado interno 702 são eletricamente isoladas por uma região 706 não tendo galvanização. Galvanização dest maneira possibilita o acoplamento de ambos os fios 611 e 613 ao lado intrno 702 do elemento piezelétrico 214. O arranjo de galvanização como ilustrado permite que o lado externo 700 seja plano para bom contato à camada de correspondência acústica. Alternativamente, um fio pode estender-se em torno do elemento piezelétrico e acoplar-se ao lado externo 700. Nestas formas de realização, uma parte do alojamento 501 (Figuras 5 e 6) é entalhada para permitir passagem do fio. Além disso, nestas formas de realização onde um dos fios acopla diretamente à superfície externa 700, a camada de correspondência acústica 214 é entalhada para acomodar o fio. Em ainda outras formas de realização, um primeiro fio acopla ao lado interno 702 do elemento piezelétrico e o segundo fio acopla à periferia ou borda do elemento piezelétrico. Em uma forma de realização adicional, um primeiro fio acopla ao lado interno 702 enquanto um segundo fio acopla à galvanização do lado externo 700, que se estende para dentro de um furo através do centro do cristal.

[0035] Com referência agora à Figura 8, um método 800 é descrito por meio do qual a unidade transdutora 210 é substituída enquanto o fluido está ainda escoando através do fluxímetro 101 (isto é, enquanto o fluxímetro 101 contém fluido pressurizado). Por exemplo, a unidade transdutora original 210 pode ser substituída por uma diferente unidade transdutora 210 contendo um elemento piezelétrico 214 que ressona em uma diferente frequência ou frequências doque a unidade transdutora original 210 ressona. Altemativamente, a unidade transdutora original 210 pode ser substituída com uma diferente unidade transdutora 210 porque a unidade transdutora original 210 está defeituosa ou falhou. O método 800 compreende desconectar o arnês de fiação (bloco 802) que eletronicamente acopla os eletrônicos do medidor ultrassónico (Figuras IA - C) à unidade transdutora 210, tudo enquanto o fluido está passando através do fluxímetro 101. Se usado, o mecanismo de solicitação é desencaixado (bloco 803) enquanto fluido está passando através do fluxímetro 101, tal como pela porca de afrouxamento e remoção 206 (Figura 2). Em seguida, a unidade transdutora 210 é removida como uma única unidade do alojamento de transdutor 208 enquanto fluido está passando através do fluxímetro 101 (bloco 804). Uma unidade transdutora de substituição 210 é inserida dentro do alojamento de transdutor (novamente como uma única unidade) enquanto fluido está passando através do fluxímetro 101 (bloco 806). Em algumas formas de realização, o mecanismo de solicitação é encaixado (p. ex., instalando-se porca de retenção 106) novamente enquanto fluido está passando através do fluxímetro 101 (bloco 807). Finalmente, o arnês de fiação é reconectado enquanto fluido está passando através do fluxímetro 101 (bloco 808).

[0036] As Figuras 9A-C ilustram as etapas do método 800 descrito acima. Em particular, a Figura 9A mostra o fluxímetro 101 com uma unidade transdutora 210 acoplada a um alojamento de transdutor 208. A unidade transdutora 210 e o alojamento de transdutor 208 são representados por marcações listadas para simplicidade, clareza e facilidade de explicação. A unidade transdutora 210 compreende um elemento piezelétrico (p. ex., cristal) 214. A seta 900 aponta para uma representação de fluido continuamente fluindo através do fluxímetro 101, enquanto o processo de substituição de unidade transdutora das Figuras 9A - C está sendo realizado.

[0037] A unidade transdutora 210 pode falhar. Alternativamente, em alguns casos, a unidade transdutora 210 pode conter um elemento piezelétrico 214 que ressoa em uma frequência ou frequências que são diferentes da frequência ou frequências desejadas. Por conseguinte, como mostrado na Figura 9B, a unidade transdutora 210 pode ser removida do alojamento de transdutor 208 enquanto fluido está continuamente escoando através do fluxímetro 101. As técnicas de remoção da unidade transdutora são descritas acima em relação à Figura 8. Remoção de somente a unidade transdutora 210 é facilitada pelo menos em parte pela realização do inventor em que a camada de correspondência 212 (Figuras 2 - 7B) do alojamento de transdutor 208, diferente de outras camadas de correspondência que são manufaturadas utilizando diferente material, pode apropriadamente operar com elementos piezelétricos a que ressonam em várias frequências. Assim, a remoção do alojamento de transdutor 208 é desnecessária para substituição da unidade transdutora 210 e fluido pode continuar a fluir ininterrupto através do fluxímetro 101, enquanto a unidade transdutora 210 é substituída. Finalmente, como mostrado na Figura 9C, a unidade transdutora original 210 é substituída com uma diferente unidade transdutora 210 (representada usando-se marcas de tiras diferentes daquelas usadas para representar a unidade transdutora original da Figura 9A. A unidade transdutora recentemente instalada 210 pode ter, p. ex., um diferente elemento piezelétrico 214 que ressoa em diferentes frequências em que ressona a unidade transdutora original 210.

[0038] Em algumas formas de realização, um elemento piezelétrico 214 pode ser escolhido ter uma frequência de modo que a camada de correspondência acústica 212 ainda atue como uma camada de correspondência de um quarto de comprimento de onda. Por exemplo, consideremos um transdutor operando a 1 MHz com uma camada de correspondência acústica que é de 5/4 de um comprimento de onda de espessura a 1 MHz. A Tabela 1 descreve outras frequências emque a camada de correspondência acústica 212 atua como uma camada de correspondência de um quarto de comprimento de onda. Tabela 1

[0039] Diferentes frequências em que uma camada de correspondência acústica com uma espessura de 0,225 polegadas (0,572) e velocidade de som de 15000 pés/seg (4572 m/s) atua como uma camada de correspondência de um quarto de comprimento de onda

[0040] Por exemplo, se um líquido de alta-viscosidade começou a escoar através do fluxímetro 101 e resultou em uma perda de sinal entre as unidades transdutoras, a unidade transdutora de 1 MHz 210 poderia ser removida e substituída por uma unidade transdutora de 0,60 MHz ou 0,20 MHz para aumentar amplitudes de sinal, uma vez que a absorção acústica devida à viscosidade é proporcional à frequência quadrada. Alternativamente, se uma frequência mais elevada for desejada (p ex., para melhorar a precisão de regulação e em consequência a precisão de medição da taxa de fluxo), a unidade transdutora de 1 MHz 210 poderia ser removida e substituída por uma unidade transdutora de 1,40 MHz.

[0041] A frequência da unidade transdutora 210 é variada ajustando- se o formato do elemento piezelétrico 214 para alterar as frequências ressonants do elemento 214. Os elementos piezelétricos (p. ex., cristais) tipicamente têm diferentes modos de ressonância. Um tal modo é o modo de espessura em que a frequência de ressonância aumenta com a espessura decrescente do elemento piezelétrico 214. Outro modo é um modo radial em que a frequência de ressonância aumenta com o raio decrescente do elemento piezelétrico 214. Modos mais complexos surgem quando furos são adicionados ao elemento piezelétrico 214 ou a espessura e raio do elemento piezelétrico 214 são de magnitude similar. Geralmente, uma grande variedade de modos de ressonância é obtenível variando-se a geometria do elemento piezelétrico 214. A frequência de ressonância pode também ser variada mudando-se o material piezelétrico do elemento piezelétrico 214. Adicionalmente, um dado elemento piezelétrico 214 pode ter mais do que um modo de ressonância.

[0042] Um método alternativo para ajusta a frequência do transdutor enquanto líquido pressurizado está escoando através do fluxímetro 101 emprega um elemento piezelétrico com múltipos modos de ressonância. Geralmente, as características do elemento piezelétrico podem ser manipuladas para obter-se ressonância de multifrequências. Por exemplo, a espessura do elemento piezelétrico pode ser ajustada para obter uma frequência de ressonância particular, enquanto o raio do elemento piezelétrico pode ser ajustado para obter-se uma diferente frequência de ressonância sujeita à coerção de que o elemento piezelétrico 214 ainda encaixa dentro do alojamento de transdutor 208. Presumindo-se que um elemento piezelétrico ressoa tanto em 0,2 MHz como elm 1,0 MHz, por exemplo, a camada de correspondência acústica descrita na Tabela 1 acima atua como uma camada de correspondência de um quarto-de-comprimento de onda para ambas estas frequências de ressonância.

[0043] As várias frequências de um tal elemento piezelétrico podem ser ativadas ajustando-se a tensão acionante de transdutor aplicada nos pinos 615, 617 para excitar a frequência de ressonância desejada. Por exemplo, a ressonância de 0,2 MHz pode ser excitada com a aplicação de um ciclo de uma onda quadrada de 0,2 MHz, enquanto a ressonância de 1,0 MHz poderia ser excitada com a aplicação de um ciclo de uma onda quadrada de 1 MHz. Aplicando-se tensões motrizes de transdutor de frequências variáveis a um elemento piezelétrico que ressoa em múltiplas frequências, a frequência em que o elemento ressoa pode ser ajustada sem ter-se que manualmente remover a unidade transdutora 210 do alojamento transdutor 208.

[0044] A frequência em que um elemento piezelétrico de multi- frequência ressoa pode ser manual ou automaticamente ajustada. Com seleção de frequência manual, o sinal de tensão de acionamento de transdutor pode ser ajustado para obter-se a desejada frequência de ressonância do elemento. Se uma diferente frequência de ressonância for desejada para melhorar a amplitude do sinal e/ou a precisão de regulação, a frequência de ressonância do elemento pode novamente ser manualmente ajustada alterando-se o sinal de tensão de acionamento de transdutor.

[0045] Com seleção de frequência automática, os circuitos eletrônicos dentro do fluxímetro 101 pode regular ou intermitentemente medir a amplitude dos sinais emitidos pelo elemento piezelétrico para dentro do fluido alojado pelo fluxímetro 101. Em algumas formas de realização, o elemento piezelétrico poderia ressonar em uma primeira frequência até os eletrônicos dentro do fluxímetro 101 determinar que a amplitude do sinal sendo emitido pelo elemento excede um limiar predeterminado. Nesse ponto,o elemento piezelétrico poderia ser feito ressonar em uma segunda diferente frequência. Se a amplitude do sinal produzido usando-se a segunda frequência for abaixo do limiar ou pelo menos se a amplitude for abaixo daquela do sinal produzido usando-se a primeira frequência, o elemento piezelétrico pode revertr para a utilização da primeira frequência. Em formas de realização alternativas, uma série de frequências poderia ser usada e a amplitude de cada sinal resultante seria medida. A frequência que produziu o sinal com a maior amplitude (ou, altemativamente, a frequência que produziu o sinal com a amplitude mais próximo da amplitude desejada) é implementada.

[0046] Em algumas formas de realização, múltiplas frequências de elemento piezelétrico podem ser excitadas ao mesmo tempo. A forma de onda de sinal resultante pode ser gravada e então, usando-se qualquer técnica adequada, digitalmente filtrada para separar os sinais para as diferentes frequências. Cada um dos sinais pode subsequentemente ser analisado para determinar qual dos sinais proveu a maior amplitude de sinal e a precisão de regulação mais favorável. O sinal que proveu a maior amplitude de sinal e precisão de regulação é selecionado como o sinal usado no fluxímetro 101 para determinar as características de fluxo. Para apropriadamente excitar as múltiplas frequências de ressonância como nestas formas de realização, a seleção dos elementos piezelétricos e das camadas de correspondência acústica deve ser apropriadamente coordenada. Por exemplo, consideremos uma camada de correspondência acústica ilustrativa que é um quarto de uma espessura de comprimento de onda em uma frequência de 0,5 MHz. Assim, esta camada de correspondência atuará como uma camada de correspondência apropriada para frequências de ressonância de 0,5 MHz, 1,5 MHz, 2,5 MHz etc. Se um elemento piezelétrico tendo uma espessura de ressonância de 0,5 MHz for usada, o elemento exibirá ressonâncias adicionais nas terceiras harmônicas de 1,5 MHz, 2,5 MHz etc. Assim, em razão de a camada de correspondência corresponder às frequências de ressonância de 0,5 MHz, 1,5 MHz, 2,5 MHz,... e em razão de as harmônicas primárias e terceiras harmônicas do elemento piezelétrico incluir 0,5 MHz, 1,5 MHz, 2,5 MHz,..., a camada de correspondência servirá como uma camada de correspondência de um quarto de comprimento de onda apropriada para as frequências de ressonância de harmônicas primárias e terceiras harmônicas do elemento piezelétrico. A ressonância múltipla do elemento piezelétrico pode ser excitada simultaneamente usando-se 2 ciclos de uma onda quadrada de 0,5 MHz, que exibe picos em seus espectros de frequência a 0,5 MHz, 1,5 MHz, 2,5 MHz,... O escopo desta descrição não é limitado à camada de correspondência particular e aos parâmetros do elemento piezelétrico descritos aqui.

[0047] Como mencionado acima, análise qualitativa dos sinais de transdutor é realizada por circuitos eletrônicos acoplados a ou alojados dentro do fluxímetro 101. A Figura 9D mostra um diagrama de blocos de parte do fluxímetro 101. Como mostrado, o fluxímetro 101 inclui a unidade transdutora 210 (e seu conteúdo) acoplada à lógica eletrônica 902. A lógica eletrônica 902 inclui ccircuitos (p. ex., processador, memória etc.) que controlam a aplicação de uma tensão de acionamento para o elemento piezelétrico alojado dentro da unidade transdutora 210. Assim, por exemplo, uma unidade transdutora dentro do fluxímetro 101 que recebe um sinal do fluido pode passar o sinal para sua lógica eletrônica. A lógica eletrônica pode prover o sinal (p. ex., via fio ou sem-fio), ou dados pertencentes ao sinal, para a lógica eletrônica da unidade transdutora que transmitiu o sinal. A lógica eletrônica da unidade transdutora transmitindo então pode analisar o sinal/dados de sinal para determinar como a tensão de acionamento para o elemento piezelétrico deve ser ajustada. Desta maneira, um circuito de realimentação é criado, por meio do qual a lógica eletrônica da unidade transdutora responsável para transmitir o sinal pode ajustar o sinal de tensão de acionamento (p. ex., tensão, frequência, tipo de sinal, regulação etc.) provido para o elemento piezelétrico. Este circuito de realimentação pode ser manipulado como desejado para implementar as formas de realização descritas aqui ou suas variações.

[0048] A Figura 10 mostra um fluxograma de um método ilustrativo 1000 implementado de acordo com as formas de realização. O método 1000 compreende transmitir um primeiro sinal através do fluido no fluxímetro (bloco 1002). O método 1002 também compreende determinar a qualidade do primeiro sinal (bloco 1004). A qualidade do sinal pode ser determinada com base em, p. ex., amplitude de sinal e precisão de regulação quando o sinal passa através do fluido no fluxímetro. Em pelo menos algumas formas de realização, a qualidade do sinal pode ser determinada usando-se o circuito de realimentação descrito acima. Se a qualidade do sinal não for satisfatória (bloco 1006), o método 1000 compreende ajustar a frequência do sinal e transmitir um segundo sinal de uma diferente frequência (bloco 1008). A frequência do sinal pode ser ajustada usando-se qualquer técnica adequada. Em algumas formas de realização, a frequência do sinal é fisicamente ajustada substituindo-se o elemento piezelétrico por um diferente elemento piezelétrico, tudo enquanto continuando a passar fluido através do fluxímetro. Altemativamente, a frequência pode ser ajustada variando-se a tensão de acionamento do transdutor aplicada ao elemento. A própria tensão pode ser alterada, como o pode a frequência do sinal apliado, o tipo de sinal aplicado (p. ex., sinais de onda quadrada ou outros tipos de formas de onda) etc.

[0049] A tensão de acionamento pode ser ajustada manual ou automaticamente. Se ajustada manualmente, a qualidade de um sinal emitido particular é determinada e, se a qualidade for abaixo de um limiar predeterminado, a tensão de acionamento pode ser ajustada para produzir um diferente sinal em uma diferente frequência. Se realizada automaticamente, a lógica eletrônica 902 pode ciciar através de uma pluralidade de frequências e sinais para encontrar o sinal com a melhor qualidade. A lógica 902 pode então implementar esse sinal. Outrossim, em algumas formas de realização o elemento piezelétrico pode ser capaz de simultaneamente ressonar em múltiplas frequências. Em tais formas de realização, o elemento pode simultaneamente emitir múltiplos sinais dentro do fluido. Uma unidade transdutora complementar, alojada dentro do fluxímetro 101, pode capturar os sinais do fluido. A lógica eletrônica associada com a unidade transdutora complementar (ou, altemativamente, a lógica eletrônica associada com a unidade transdutora transmitindo) pode separar os sinais usando qualquer técnica adequada e pode então analisar a qualidade dos sinais. O sinal com a mais elevada qualidade pode ser implementado. As etapas do método 1000 pode ser realizada em qualquer ordem adequada. As etapas podem ser adicionadas ao ou deletadas do método 1000.

Claims

1. Método para ajustar a frequência de um transdutor sem cessar o fluxo de fluido através de um fluxímetro (101), caracterizadopelo fato de compreender: transmitir um sina] ultrassónico (115) de uma primeira frequência através do fluido (1002); determinar a qualidade do sinal ultrassónico (115) utilizando circuitos acoplados a ou alojados dentro do fluxímetro (101), em que a qualidade é baseada em uma amplitude, um tempo de subida, ou uma outra característica de sinal do sinal ultrassónico; ajustar a primeira frequência a uma segunda frequência como um resultado da qualidade deixando de atender a um limiar (1008) e quando substituir ou alterar uma unidade transdutora ou uma porção da mesma; e, transmitir outro sinal ultrassónico da segunda frequência através do fluido (1008).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de ajustar a primeira frequência à segunda frequência compreender substituir um elemento piezelétrico (214) usado para gerar a primeira frequência com um diferente elemento piezelétrico usado para gerar a segunda frequência.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de substituir o elemento piezelétrico (214) com o diferente elemento piezelétrico ser realizado sem remover o alojamento de transdutor (208) do fluxímetro (101), o alojamento de transdutor capaz de alternativamente alojar o elemento piezelétrico (214) e o diferente elemento piezelétrico.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de ajustar a primeira frequência à segunda frequência compreender ajustar a tensão de acionamento aplicada a um elemento piezelétrico (214) usado para gerar tanto a primeira como a segunda frequências.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: determinar uma qualidade do sinal ultrassónico (115) e determinar uma qualidade do outro sinal ultrassónico; comparar as qualidades para determinar qual do sinal ultrassónico (115) e do outro sinal ultrassónico tem uma qualidade mais elevada; e com base na comparação, transmitir o sinal ultrassónico (115) ou o outro sinal ultrassónico.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender utilizar de uma única camada de correspondência acústica comum (212) tanto para o sinal ultrassónico como para o outro sinal ultrassónico.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a camada de correspondência acústica compreender um material selecionado do grupo consistindo de vidro, cerâmica, plástico, plástico carregado com vidro, e plástico carregado com fibra de carbono.

8. Fluxímetro (101), caracterizado pelo fato de compreender: um elemento piezelétrico (214) configurado para ressonar em diferentes frequências; uma camada de correspondência (212) adjacente ao elemento e configurada para executar correspondência de impedância acústica das diferentes frequências; e circuito configurado para determinar a qualidade de sinais atravessando o fluido (1001) passando através do fluxímetro (101), em que o elemento emite um primeiro sinal através do fluido passando através do fluxímetro (101); em que, com base em uma determinação pelo circuito de que a qualidade do primeiro sinal deixa de atender a um limiar e quando substituir ou alterar uma unidade transdutora ou uma porção da mesma, o elemento emite um sinal diferente em lugar do primeiro sinal, o primeiro sinal e o diferente sinal tendo diferentes frequências.

9. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o elemento (214) emitir o diferente sinal como um resultado da variação de uma tensão de acionamento aplicada ao elemento (214).

10. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a camada de correspondência (212) ser usada tanto quando o elemento (214) emite o primeiro sinal como quando o elemento (214) emite o diferente sinal.

11. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a determinação pelo circuito compreender a determinação da primeira amplitude de sinal e precisão de regulação do primeiro sinal quando o primeiro sinal é passado através do fluido.

12. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a camada de correspondência (212) compreender um material selecionado do grupo consistindo de vidro, cerâmica, plástico, plástico carregado com vidro, e plástico carregado com fibra de carbono.

13. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o elemento piezoletrico (214) ser capaz de ressonar em uma pluralidade de frequências.

14. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a camada de correspondência acústica (212) ser acoplada ao elemento piezoeletrico e capaz de atuar como uma correspondência de impedância para cada pluralidade de múltiplas frequências.

15. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender ainda: meios para excitar simultaneamente as múltiplas frequências, de modo fazendo com que o elemento produza simultaneamente uma pluralidade de múltiplos sinais; meios para avaliar a qualidade de cada um da pluralidade de múltiplos sinais; e meios para selecionar, utilizando a avaliação, uma única das múltiplas frequências para excitação.

16. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a camada de correspondência acústica (212) compreender um material selecionado a partir do grupo consistindo de vidro, cerâmica, plástico, plástico carregado com vidro, e plástico carregado com fibra de carbono.

17. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o elemento piezoeletrico (214) ser excitado utilizando uma primeira tensão de acionamento e ser subsequentemente excitada utilizando uma segunda tensão de acionamento diferente.

18. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de os meios para avaliar avaliam a qualidade de cada um dos múltiplos sinais ao coletar uma amostra composta dos sinais, separando os sinais uns dos outros e determinando qual sinal possui o nível de qualidade mais elevado do que os outros sinais.

19. Fluxímetro de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os meios para avaliar a qualidade de cada um dos múltiplos sinais avalia a qualidade com base em um sinal de amplitude e precisão de temporização.