CN101189508B - 用于确定管道粗糙度的方法和超声仪系统 - Google Patents

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Abstract

用于确定管道粗糙度的方法和超声仪系统。至少一些示例性实施例是超声仪，其包括管段，和机械地安装至管段的第一对换能器。所述超声仪构造成，基于在第一对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据。所述超声仪构造成，基于诊断数据的趋势来确定被机械地联接至超声仪的管道的粗糙度的变化(其中，所述趋势包括：不对称和横流的大约一致的大致恒定值；和断面因子的大致变化值)。

Description

用于确定管道粗糙度的方法和超声仪系统
有关联邦资助研究或研发的声明
不适用
背景技术
对通过管道的流体的质量和体积流速的测量是石油工业和煤气工业中的工作的一部分。用于完成这种测量的一种工具为超声流量计。超声流量计是一种利用通过流体传播的超声信号来确定管道内的流体的体积流动的流量计。
超声流量计提供如下优点，即产生大量的诊断数据，这些数据可揭示流量计性能方面的潜在问题。然而，难以解释诊断数据的变化，这是因为最经常地是在新流量计校准或流量计的现场故障之后才查看诊断数据。工业实践要求流量计的固定日常维护和强制重新校准时间间隔。这种维护和重新校准计划安排可能比较昂贵而且耗时。而且，如果以固定时间间隔进行，则不确定流量计是否实际上需要进行这种操作。因此，流量计所提供的大量的诊断数据未被有效利用。
为了收集额外的信息，一些实践做出了有限量的诊断参数随时间的趋势。然而，目前的方法是不完善的而且缺乏优化。这些方法无法提供足以抑制对固定维护和校准时间间隔的需要的数据。另外，目前的方法不能预测流量计之外的系统性能，诸如上游管道的情况。
发明内容
上述问题大部分由用于确定管道粗糙度的方法和超声仪解决。至少一些示例性实施例是超声仪，其包括：管段(spool piece)，其结合在流体流内；和第一对换能器，其被机械地安装至管段，并且声学地联接至流体流(其中，第一对换能器包括上游换能器和与上游换能器处于操作关系的下游换能器，并且在两个换能器之间限定有第一弦)。这种超声仪构造成，基于在第一对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据(其中，诊断数据包括：管段中的流体流的不对称；管段中的流体流的横流；和管段中的流体流的断面因子(profile factor))。这种超声仪构造成，基于诊断数据的趋势来确定机械地联接至超声仪的管道的粗糙度的变化(其中，趋势包括：不对称和横流的大约一致的大致恒定值；和断面因子的大致变化值)。
其他示例性实施例是方法，其包括以下步骤：基于在超声仪的第一对换能器之间传输的声信号确定诊断数据(其中，诊断数据包括：结合在管段内的流体流的不对称；管段中的流体流的横流；和管段中的流体流的断面因子)；形成诊断数据随时间的趋势；和基于诊断数据的趋势确定管道粗糙度的变化(其中，趋势包括不对称和横流的大约一致的大致恒定值和断面因子的大致变化值)。
其他示例性实施例是计算机可读介质，其包括多条指令，多条指令当由处理器执行时执行包括以下步骤的方法：基于诊断数据随时间的趋势确定管道粗糙度的变化(其中，诊断数据基于在第一对换能器之间传输的声信号，并且包括：结合在管段内的流体流的不对称；管段中的流体流的横流；和管段中的流体流的断面因子)。趋势包括不对称和横流的大约一致的大致恒定值和断面因子的大致变化值。
所公开的装置和方法包括能够克服现有技术装置的缺陷的特征和优点的组合。在阅读以下详细描述之后，并且通过参照附图，上述各种特征以及其他特征将容易对本领域技术人员显而易见。
附图说明
为了详细描述本发明的各个实施例，现在将参照附图，在附图中：
图1表示超声气体流量计的顶剖视图；
图2表示根据本发明实施例的包括管段和弦路径A-D的超声流量计的端视图；
图3表示根据本发明实施例的包括容纳有换能器对的管段的超声流量计的顶视图；
图4表示根据本发明实施例的包括不对称、横流和断面因子数据的诊断数据随时间的趋势；
图5表示根据本发明实施例的包括光滑管道和粗糙管道的速度断面数据的诊断数据；
图6表示根据本发明实施例的包括速度断面数据的诊断数据随时间的趋势；
图7表示根据本发明实施例的包括紊流数据的诊断数据随时间的趋势；和
图8表示用于确定管道粗糙度的示例流程图。
符号和术语
在整个以下说明书和权利要求书中使用特定术语以表示特定的系统部件。此文件并不意图区分名称不同而功能相同的部件。
在以下讨论中和权利要求书中，术语“包括”以开放式使用，因此它应当被解释为指“包括，但不限于”。同样，术语“联接”意指间接连接或直接连接。因此，如果第一装置联接于第二装置，则连接可以通过直接连接，或者是通过经由其他装置和连接的间接连接。而且，术语“安装”意指间接连接或直接连接。因此，如果第一装置安装至第二装置，则连接可以通过直接连接，或者通过经由其他装置和连接的间接连接。
具体实施方式
图1表示根据本发明实施例的适合于测量诸如液体或气体的流体流的超声仪。适合于放置在管道的各部分之间的管段100具有预定尺寸并且限定出一个测量部分。一对换能器120和130以及其各自的壳体125和135沿着管段100的长度布置。换能器120和130为超声收发器，这意味着它们都能够产生和接收超声信号。本文中的“超声”指的是声信号，在一些实施例中，其具有大约20千赫以上的频率。在一些实施例中，超声信号可以具有接近125千赫的频率(用于气量计)，和接近1兆赫的频率(用于液量计)。这些信号可以由各换能器中的压电元件产生和接收，而与频率无关。为了产生超声信号，电激励压电元件，而压电元件通过振动进行响应。压电元件的振动产生超声信号，超声信号横跨管段100，通过流体到达换能器对中的相对应的换能器。在受到超声信号的冲击之后，接收压电元件振动并且产生电信号，通过与流量计相连的电子设备对电信号进行检测、数字化处理和分析。
有时称为“弦”的路径110存在于换能器120和130之间，与中心线105形成角度θ。“弦”110的长度为换能器120的表面到换能器130的表面的距离。点140和145限定了换能器120和130产生的声信号进入和离开流过管段100的流体的位置。换能器120和130的位置可以由角度θ，在换能器120和130之间测量出的第一长度L，对应于点140和145之间的轴向距离的第二长度X，和对应于管道或管段的直径的第三长度D限定。在大多数条件中，距离D、X和L都在流量计制造过程中被精确确定。而且，诸如120和130的换能器通常被分别放置在距点140和145的一个特定距离处，而与流量计尺寸无关(即管段的直径)。
最初，下游换能器120产生超声信号，该超声信号传播并冲击上游换能器130。一段时间之后，上游换能器130产生返回的超声信号，该超声信号传播并冲击下游换能器120。这样，换能器120和130利用超声信号115沿着弦路径110进行“发和收”。在操作期间，对于每个换能器对，这个过程每分钟可能发生成千上万次。
流体在管段100中沿着方向150以速度断面152流动。速度矢量153-158表示通过管段100的速度朝着中心线105增加。换能器120和130之间的超声信号115的传输时间部分地取决于超声信号115相对于流体流是向上游运动还是向下游运动。向下游(即沿着与流体流相同的方向)运动的超声信号115的传输时间小于向上游(即逆流)运动的传输时间。上游和下游传输时间可以用于计算沿着弦路径110的平均速度，并且还可以用于计算流体流中的声速。给出载有流体的流量计的横截面测量值和平均速度，则可以计算出流过管段100的流体体积。
为了更精确地确定流量计横截面上的平均速度，超声流量计包括多条路径。图2表示多路径超声流量计。在这些实施例中，管段100包括弦路径A 225，弦路径B 230，弦路径C 235，和弦路径D 240，它们处于通过流体流的不同高度处。在可选实施例中，多路径流量计可以包括不同数量的弦路径。每条弦路径A-D都对应于两个交替地作为发送器和接收器的换能器。还示出了控制电子设备160，它获取并处理来自四条弦路径A-D的数据。图2中隐藏了与弦路径A-D对应的四对换能器。
参照图3，可以更容易理解四对换能器的布置。四对换能器的接口被安装在管段100上。每对换能器的接口都对应于图2的单个弦路径110。管段100具有安装在其上的第一对换能器接口125和135以及相关的换能器。另一对换能器接口包括接口165和175(仅有部分示于图中)以及相关的换能器，这个换能器对被安装成使得它的弦路径相对于换能器接口125和135的弦路径110不严格地形成一个“X”。类似地，换能器接口185和195平行于换能器接口165和175放置，但是处于不同的“高度”(即，管道或流量计管段中的不同的径向位置)。未在图3表示的是第四对换能器和换能器接口。综合考虑图2和图3，换能器对被布置成：使得与弦A和B对应的上面两对换能器形成X，并且与弦C和D对应的下面两对换能器也形成X。根据传输时间，流体的流速可以在各弦A-D处确定，从而获得弦流速，并且可以结合弦流速，从而确定整个管道或管段100上的平均流速。
弦流速基于从四对换能器接收到的一组传输时间。这组传输时间包括一组下游传输时间“t1”和上游传输时间“t2”之间的传输时间差(“Δt”)，其大致通过以下等式产生：
Δt＝t2-t1。    (1)
一组20个Δt值可以用于确定Δt的平均值。在可选实施例中，可以使用不同数量的Δt值。
基于Δt的平均值，可以确定平均弦流速，其大致通过以下等式限定：
Vi = L 2 2 X Δt t 2 t 2 , - - - ( 2 )
其中i是正在确定的具体弦流速的下标(即，分别对应于弦A-D的“VA”，“VB”，“VC”和“VD”)，L是换能器之间的距离，X是流体流中的轴向距离。而且，根据平均弦速度，流体流通过管道或流量计管段100的平均流速(“VAVG”)可以大致通过以下等式确定：
VAVG＝WAVA+WBVB+WCVC+WDVD，  (3)
其中“WA”，“WB”，“WC”和“WD”为基于弦的加权因子。
当以各种方式组合时，弦速度表示有关的变化条件，诸如流量计的管道工程上游的管道粗糙度，或者流量计本身内的粗糙度。具体而言，根据一些实施例，使用通过管道或流量计管段100的流体流的不对称、横流和断面因子来确定管道粗糙度。下面将依次对其进行说明。不对称比较在管道或流量计的上半部中的流(VA，VB)和在管道或流量计的下半部中的流(VC，VD)，并且不对称大致通过以下等式产生：
Figure S2006800195747D00062
横流比较一个垂直平面(例如，由弦路径A 225和弦路径C 235限定的平面，具有相对应的弦速度VA，VC)内的流体流和另一个垂直平面(例如，由弦路径B 230和弦路径D 240限定的平面，具有相应的弦速度VB，VD)内的流体流，横流可以彼此相对大致成直角定向，并且可以大致通过以下等式产生：
断面因子比较管道或流量计中心附近的流体流(VB，VC)和管道或流量计壁附近的流体流(VA，VD)，并且可以大致通过以下等式产生：
Figure S2006800195747D00072
断面因子还表示有关由于弦路径A-D的不同的径向位置和平面而造成的流体流的漩涡。在最佳的操作条件下，不对称值应当是大约一致的，横流值应当是大约一致的，断面因子值应当是大约1.17。
现在参照图4的说明，不对称200、横流205和断面因子210被示出为时间的函数。时间沿着x轴示出，不对称200、横流205和断面因子210沿着y轴示出。这个诊断数据随时间的趋势表示通过管道或流量计的流体流的不对称200和横流205的大约一致的大致恒定值(最佳操作值)和断面因子210离开大约1.17(最佳操作值)大致增加的值。数据上的这个趋势表明，流体流保持对称，并且大致没有横流，而与管道或流量计壁附近的流速(弦路径A 225和弦路径D 240)相比，管道或流量计中心附近的流速(弦路径B 230和弦路径C 235)增加。
图4所示的诊断数据表示有关诸如管道或流量计粗糙度的变化条件。更具体地，图4所示的数据的趋势表示上游管道工程的管道粗糙度的增加，或者流量计管段100的粗糙度的增加。
返回到图1，速度断面152由流量计上游或换能器上游的管道情况建立。例如，如果上游管道和配件被固定，则速度断面152上将不会变化。然而，存在速度断面152在其下可能变化的条件，诸如：上游流量控制阀正被调节；上游支流与所计量流量的变化比例；流量调节器捕获了碎片；或者改变上游管道或流量计粗糙度的腐蚀、侵蚀或沉积。
参照图5，可以更容易地理解由于上述因素中的一个因素造成的速度断面152的变化。图5表示速度断面152，速度断面152作为光滑的215(实线曲线)和粗糙的220(虚线曲线)上游条件的弦A-D的位置的函数。弦位置沿着x轴示出，对应于弦路径A 225，弦路径B 230，弦路径C 235和弦路径D 240的位置。速度断面152(其为无量纲值)沿着y轴示出，其中速度断面152大致由以下等式限定：
Figure S2006800195747D00081
其中“VCHORD”为弦A-D中的一个弦的弦流速，并且VAVG为如上限定的管段中的流体流的平均速度。
对于粗糙的上游条件(曲线220)，管道或流量计壁附近的速度(基于弦路径A 225和弦路径D 240的VA，VD)减小，这是因为由于管道或流量计粗糙度而造成的增加的阻力。同时，管道或流量计中心附近的速度(基于弦路径B 230和弦路径C 235的VB，VC)增加，这是因为同样质量流将由于连续的原理而通过流量计。因此，与光滑的上游条件(曲线215)相比，粗糙的上游条件(曲线220)的速度断面152呈现出更尖锐的形状。
图6表示对于弦A-D的不同位置的作为时间函数的速度断面152。时间沿着x轴示出，与弦路径A-D对应的速度断面152沿着y轴示出。类似于图5所示，图6表示管道或流量计壁附近的速度减小(对应于弦路径A 225和弦路径D 240的速度断面152)，管道或流量计中心附近的速度同时增加(对应于弦路径B 230和弦路径C 235的速度断面152)。而且，图6表示这种作为时间函数的变化。因此，图6所示的诊断数据的速度断面152部分另外地表示有关管道或流量计随时间的变化情况。
诊断数据的另一个部分，即紊流值，可以基于一组Δt值产生。采用平均的Δt和Δt的标准偏差(“σΔt”)，紊流(即，速度波动)可以大致由以下等式限定：
Figure S2006800195747D00091
紊流可以解释为对每个弦路径A-D的速度波动的测量。在最佳操作条件下，对于内侧弦路径B 230和C 235，紊流为大约1-2％，对于外侧弦路径A 225和D 240，紊流为大约3-4％。
图7表示作为时间函数的紊流245。时间沿着x轴示出，紊流245的百分数沿着y轴示出。如图7所示，弦路径A 225和D 240的紊流245的最初百分数比弦路径B 230和C235的紊流245要大。随着时间增加，沿着所有弦路径的紊流245都增加。这个结果表示上游管道或流量计粗糙度增加，这是因为这些因素可导致紊流245增加，并且摩擦损耗和剪切应力增加。因此，紊流数据还另外表示有关上游管道工程的变化情况。
图8表示根据本发明实施例的用于确定管道粗糙度的算法的流程图。方法开始(方块300)，并且根据换能器对之间传输的超声信号确定诊断数据(方块302)。在一些实施例中，诊断数据包括通过管道或流量计管段100的流体流的不对称200、横流205和断面因子210。其他实施例也可考虑速度断面152和紊流245。然后，方法继续进行，形成诊断数据随时间的趋势(方块304)。形成趋势可以在由用户确定的适当的一段时间内进行，而且在一些实施例中，这段时间可以为数月或数年的量级。在用于形成诊断数据的趋势的预定时间段后，方法进行到根据数据的趋势来确定管道或流量计的粗糙度的变化(方块306)。在一些实施例中，根据包括不对称200、横流205和断面因子210的诊断数据的子集，对管道粗糙度进行确定。在其他实施例中，也可以通过速度断面152和紊流数据245确定管道或流量计粗糙度。然后，在确定管道和流量计的条件之后，方法进行到根据超声信号115确定另外的诊断数据(方块302)。
通过在此提供的说明，本领域技术人员能够容易地组合所述方法，以创造出软件，软件当与适当的通用目的或专门目的的计算机硬件结合时可以用于形成实现本发明的计算机系统和/或计算机子部件，形成实行本发明的方法的计算机系统和/或计算机子部件，和/或形成用于存储执行本发明的方法方面的软件程序的计算机可读介质。
上述说明意为说明本发明的原理和各个实施例。对于本领域技术人员而言，一旦完全理解以上公开内容，则多种变型和修改都将变得明显。意图是权利要求应被解释为涵盖了所有的这种变型和修改。

Claims (18)

1.一种超声仪，包括：
管段，其结合在流体流内；和
第一对换能器，其被机械地安装至所述管段，并且声学地与所述流体流联接，第一对换能器包括上游换能器和与所述上游换能器处于操作关系的下游换能器，并且在两个换能器之间限定有第一弦；
所述超声仪被构造成，基于在所述第一对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据，所述诊断数据包括：所述管段中的所述流体流的不对称；所述管段中的所述流体流的横流；和所述管段中的所述流体流的断面因子；并且
其中，所述超声仪被构造成，基于所述诊断数据的趋势来确定被机械地联接至所述超声仪的管道的粗糙度的变化，并且其中所述趋势包括所述不对称和所述横流的大约一致的大致恒定值和所述断面因子的大致变化值。
2.如权利要求1所述的超声仪，其中，所述诊断数据还包括：所述管段中的所述流体流的速度断面，并且其中，所述超声仪被进一步构造成：基于所述速度断面确定所述管道的粗糙度发生变化。
3.如权利要求1所述的超声仪，其中，所述诊断数据还包括：表示所述管段中的所述流体流的紊流的数值，并且其中，所述超声仪被进一步构造成：基于表示所述紊流的所述数值确定所述管道的粗糙度发生变化。
4.如权利要求3所述的超声仪，其中，表示所述管段中的所述流体流的紊流的所述数值大致通过以下等式产生：
Figure FSB00000938466600011
其中，“Δt”为传输时间“t1”和传输时间“t2”之间的差，其大致通过以下等式产生：
Δt＝t2-t1，而且
其中，“σΔt”为“Δt”的标准偏差。
5.如权利要求1所述的超声仪，还包括：
第二对换能器，其被机械地安装至所述管段，并且声学地与所述流体流联接，第二对换能器包括上游换能器和与所述上游换能器处于操作关系的下游换能器，并且在两个换能器之间限定有第二弦；
第三对换能器，其被机械地安装至所述管段，并且声学地与所述流体流联接，第三对换能器包括上游换能器和与所述上游换能器处于操作关系的下游换能器，并且在两个换能器之间限定有第三弦；和
第四对换能器，其被机械地安装至所述管段，并且声学地与所述流体流联接，第四对换能器包括上游换能器和与所述上游换能器处于操作关系的下游换能器，并且在两个换能器之间限定有第四弦；
所述超声仪被构造成，基于所述第二对换能器、第三对换能器和第四对换能器中的每对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据。
6.如权利要求5所述的超声仪，其中，所述第一弦、第二弦、第三弦和第四弦中的每个弦被分别限定在所述管段内的不同的径向位置处。
7.如权利要求6所述的超声仪，其中，所述诊断数据还包括基于所述弦的不同径向位置的、所述管段中的所述流体流的速度断面，并且其中，所述超声仪被进一步构造成：基于所述速度断面确定所述管道的粗糙度发生变化。
8.如权利要求5所述的超声仪，其中，所述超声仪还被构造成，确定与所述第一对换能器相关的速度“VA”，与所述第二对换能器相关的速度“VB”，与所述第三对换能器相关的速度“VC”和与所述第四对换能器相关的速度“VD”。
9.如权利要求8所述的超声仪，其中，所述管段中的所述流体流的不对称大致通过以下等式产生：
Figure FSB00000938466600031
其中，“VA”和“VB”表示所述管段中的上半部中的流体流的速度，且“VC”和“VD”表示所述管段中的下半部中的流体流的速度。
10.如权利要求8所述的超声仪，其中，所述管段中的所述流体流的所述横流大致通过以下等式产生：
Figure FSB00000938466600032
其中，“VA”和“VC”表示由所述第一弦和所述第三弦限定的垂直平面中的流体流的速度，且“VB”和“VD”表示由所述第二弦和所述第四弦限定的垂直平面中的流体流的速度。
11.如权利要求8所述的超声仪，其中，所述管段中的所述流体流的所述断面因子大致通过以下等式产生：
Figure FSB00000938466600033
其中，“VB”和“VC”表示所述管段中心附近的流体流的速度，且“VA”和“VD”表示所述管段壁附近的流体流的速度。
12.如权利要求8所述的超声仪，其中，所述管段中的所述流体流的所述速度断面大致通过以下等式产生：
Figure FSB00000938466600034
其中“VA”，“VB”，“VC”和“VD”分别为与所述第一弦到所述第四弦相关的弦流速，且VCHORD为所述弦流速之一，并且其中，VAVG为所述管段中的所述流体流的平均速度，其大致通过以下等式产生：
VAVG＝WAVA+WBVB+WCVC+WDVD，并且
其中“WA”，“WB”，“WC”和“WD”为基于弦的加权因子。
13.如权利要求1所述的超声仪，还包括，所述超声仪被构造成：
将所述诊断数据用于所述超声仪的基于条件的监测。
14.一种确定管道粗糙度的方法，包括以下步骤：
基于在超声仪的第一对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据，所述诊断数据包括：结合在管段内的流体流的不对称；所述管段中的所述流体流的横流；和所述管段中的所述流体流的断面因子；
形成所述诊断数据随时间的趋势；和
当所述趋势包括所述不对称和所述横流的大约一致的大致恒定值和所述断面因子的大致变化值时，确定管道的粗糙度发生变化。
15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：确定诊断数据，所述诊断数据还包括所述管段中的所述流体流的速度断面，和
确定管道的粗糙度发生变化，这包括基于所述速度断面确定所述管道的粗糙度发生变化。
16.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：确定诊断数据，所述诊断数据还包括：所述管段中的所述流体流的紊流，和
确定管道的粗糙度发生变化，这包括基于所述紊流确定所述管道的粗糙度发生变化。
17.如权利要求14所述的方法，其中，确定诊断数据的所述步骤还包括：基于在第二对换能器、第三对换能器和第四对换能器中的每对换能器之间传输的声信号来确定诊断数据。
18.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：将所述诊断数据用于所述超声仪的基于条件的监测。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7240537B2 (en) * 2001-08-02 2007-07-10 Eni S.P.A. Method for the determination of the wall friction profile along pipes by pressure transients measurements
US8170812B2 (en) * 2007-10-16 2012-05-01 Daniel Measurement And Control, Inc. Method and system for detecting deposit buildup within an ultrasonic flow meter
US7917321B2 (en) * 2008-02-25 2011-03-29 Daniel Measurement And Control, Inc. Method and system of determining a pattern of arrival time cycle skip in an acoustic flow meter
US8155895B2 (en) * 2008-07-08 2012-04-10 Daniel Measurement And Control, Inc. Method and system of detecting liquid in an acoustic flow meter
US7942068B2 (en) * 2009-03-11 2011-05-17 Ge Infrastructure Sensing, Inc. Method and system for multi-path ultrasonic flow rate measurement
GB2472081B (en) * 2009-07-24 2014-03-05 Bios Developments Ltd A method for determining speed of a signal species in a medium and associated apparatus
US8626466B2 (en) * 2010-02-11 2014-01-07 Daniel Measurement And Control, Inc. Flow meter validation
CA3116787C (en) 2010-06-16 2023-07-11 Mueller International, Llc Infrastructure monitoring devices, systems, and methods
US10175135B2 (en) 2011-08-12 2019-01-08 Mueller International, Llc Leak detector
US8656780B2 (en) 2011-11-09 2014-02-25 Chevron U.S.A. Inc. Methods for retrofitting natural gas meters
AU2013334158B2 (en) 2012-10-26 2017-12-14 Mueller International, Llc Detecting leaks in a fluid distribution system
US9322690B2 (en) * 2013-01-28 2016-04-26 Canada Pipeline Accessories, Co. Ltd Metering tubes for improved fluid flow measurement
US9116137B1 (en) 2014-07-15 2015-08-25 Leeo, Inc. Selective electrical coupling based on environmental conditions
US20160061640A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Leeo, Inc. Fluid-flow monitor
US20160071219A1 (en) 2014-09-08 2016-03-10 Leeo, Inc. Dynamic insurance based on environmental monitoring
US9528903B2 (en) 2014-10-01 2016-12-27 Mueller International, Llc Piezoelectric vibration sensor for fluid leak detection
US10026304B2 (en) 2014-10-20 2018-07-17 Leeo, Inc. Calibrating an environmental monitoring device
US9404782B2 (en) 2014-10-21 2016-08-02 Honeywell International, Inc. Use of transducers with a piezo ceramic array to improve the accuracy of ultra sonic meters
US10805775B2 (en) 2015-11-06 2020-10-13 Jon Castor Electronic-device detection and activity association
US9801013B2 (en) 2015-11-06 2017-10-24 Leeo, Inc. Electronic-device association based on location duration
US10283857B2 (en) 2016-02-12 2019-05-07 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
US10305178B2 (en) 2016-02-12 2019-05-28 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
JP6881432B2 (ja) * 2016-03-10 2021-06-02 日本電気株式会社 診断装置、診断方法及びプログラム
WO2017204117A1 (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 富士電機株式会社 流体計測装置
US10809107B2 (en) * 2017-12-19 2020-10-20 Daniel Measurement And Control, Inc. Multi-fluid calibration
US20190313164A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Honeywell International Inc. System and method for connected metering
US10859462B2 (en) 2018-09-04 2020-12-08 Mueller International, Llc Hydrant cap leak detector with oriented sensor
US11342656B2 (en) 2018-12-28 2022-05-24 Mueller International, Llc Nozzle cap encapsulated antenna system
US11473993B2 (en) 2019-05-31 2022-10-18 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap
US10801876B1 (en) * 2020-05-12 2020-10-13 Rmg Messtechnik Gmbh Self-checking ultrasonic fluid flow measurement system
US11542690B2 (en) 2020-05-14 2023-01-03 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap adapter
CN112560362B (zh) * 2020-12-15 2022-11-01 同济大学 一种老旧小区供水管道老化诊断方法和系统
CN118501254A (zh) * 2024-07-17 2024-08-16 浙江维度仪表有限公司 一种超声流量计混合气体浓度测试方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0855577A1 (de) * 1997-01-28 1998-07-29 Electrowatt Technology Innovation AG Verfahren zur selbsttätigen Einstellung von Parametern eines Ultraschall-Messwertgebers
CN2505004Y (zh) * 2001-09-26 2002-08-14 叶学强 移动式家用超声仪

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4300401A (en) * 1979-10-09 1981-11-17 Panametrics, Inc. Method and apparatus for determining fluid flow
SU1310339A1 (ru) * 1986-02-07 1987-05-15 Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" Способ ультразвукового контрол шероховатости изделий
RU2029225C1 (ru) * 1991-06-28 1995-02-20 Азербайджанский научно-исследовательский электротехнический институт Научно-производственного объединения "Азерэлектромаш" Способ контактного измерения шероховатости поверхности однопрофильной конструкции
US6047602A (en) * 1996-10-29 2000-04-11 Panametrics, Inc. Ultrasonic buffer/waveguide
US6067861A (en) * 1998-06-18 2000-05-30 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for ultrasonic doppler velocimetry using speed of sound and reflection mode pulsed wideband doppler
US6463808B1 (en) * 1998-10-05 2002-10-15 Robert H. Hammond Ultrasonic measurement system with chordal path
US20030101804A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-05 Zanker Klaus Joachim Ultrasonic meter to detect pipeline corrosion and buildup
US6950768B2 (en) * 2003-09-08 2005-09-27 Daniel Industries, Inc. Self-tuning ultrasonic meter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0855577A1 (de) * 1997-01-28 1998-07-29 Electrowatt Technology Innovation AG Verfahren zur selbsttätigen Einstellung von Parametern eines Ultraschall-Messwertgebers
CN2505004Y (zh) * 2001-09-26 2002-08-14 叶学强 移动式家用超声仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Klaus J.Zanker.Diagnostic ability of the daniel four-path ultrasonic flow meter.《Southeast Asia Flow Measurement Workshop》.2003,1-12. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006130337A2 (en) 2006-12-07
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