CN103453956B - 超声波流量计的温度校验 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超声波流量计的温度校验。一种用于校验超声波流量计中的温度测量结果的设备和方法。在一个实施例中，超声波流量计量系统包括用于流体流动的通道、温度传感器以及超声波流量计。温度传感器被设置为测量在通道中流动的流体的温度。超声波流量计包括多对超声波换能器以及控制电子器件。每对换能器被配置为在换能器之间的横穿通道的弦路径。控制电子器件耦接到超声波换能器。控制电子器件被配置为基于在该对的换能器之间通过的超声波信号来测量每对换能器之间的声速。控制电子器件还被配置为基于所测量的声速来确定由温度传感器提供的测量温度值是否准确地描述在通道中流动的流体的温度。

Description

超声波流量计的温度校验

技术领域

本发明涉及用于校验超声波流量计中的温度测量结果的设备和方法。

背景技术

天然气经由管道从一个地方传输到另一个地方。期望精确地获知在管道中流动的气体的量，并且当流体改变或“密闭输送”时要求特定的精度。然而，即使不发生密闭输送，也要求测量精度，在这些情况下可以使用流量计。

超声波流量计是一种可用于测量在管道中流动的流体的量的流量计。超声波流量计具有足以在密闭输送中使用的精度。在超声波流量计中，声信号被来回地传送经过待测流体流。基于所接收到的声信号的参数，确定流量计中的流体流速。可以根据所确定的流速和已知的流量计横截面面积来确定流过流量计的流体的体积。

声信号在超声波流量计中的传送时间根据流体中的声速而变化。温度是影响流体中的声速的一个因子。因而，温度测量误差可以导致流量测量中不期望的不精确。因此，需要用于识别在流经超声波流量计的流体的温度测量中的误差的技术。

发明内容

文中描述了一种用于校验超声波流量计中的温度测量结果的设备和方法。在一个实施例中，超声波流量计量系统包括用于流体流动的通道、温度传感器以及超声波流量计。所述温度传感器被设置为测量在通道中流动的流体的温度。所述超声波流量计包括多对超声波换能器以及控制电子器件。每对换能器被配置为形成在所述换能器之间的横穿所述通道的弦路径。所述控制电子器件耦接到所述超声波换能器。所述控制电子器件被配置为基于在该对的换能器之间通过的超声波信号来测量每对换能器之间的声速。所述控制电子器件还被配置为基于所测量的声速来确定由所述温度传感器提供的测量温度值是否准确地描述在所述通道中流动的流体的温度。

在另一个实施例中，一种用于校验流体流中的流体的温度的方法包括：基于在每个弦路径的换能器对之间通过的超声波信号来测量超声波流量计的多个弦路径中每个弦路径的声速。基于由设置在所述流体流中的温度传感器提供的信号来测量所述流体流中的流体的温度。基于针对每个弦路径测量的声速来确定所测量的温度是否准确描述所述流体流中的流体的温度。

在又一个实施例中，一种超声波流量计包括控制电子器件和多对超声波换能器。每对超声波换能器配置为形成在所述换能器之间的横穿流体通道的弦路径。所述控制电子器件耦接到超声波换能器。所述控制电子器件被配置为基于在弦路径的换能器之间通过的超声波信号来测量每个弦路径的声速。所述控制电子器件还被配置为确定流体流中的流体的温度。所确定的温度是基于设置在所述流体流中的温度传感器的测量结果。所述控制电子器件进一步被配置为基于针对每个弦路径所测量的声速来确定所确定的温度是否准确描述所述流体流中的流体的温度。

附图说明

现在将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，在附图中：

图1示出了根据各个实施例的超声波流量计；

图2示出了根据各个实施例的超声波流量计的横截面俯视图；

图3示出了根据各个实施例的超声波流量计的端部正视图；

图4示出了根据各个实施例的超声波流量计的换能器对的布置；

图5示出了根据各个实施例的超声波流量计量系统的框图；

图6示出了根据各个实施例的用于校验超声波流量计中的温度测量结果的系统的框图；

图7示出了根据各个实施例的用于验证超声波流量计中的温度测量结果的方法的流程图；以及

图8示出了根据各个实施例的用于验证超声波流量计中的温度测量结果的方法的流程图。

具体实施方式

在整个以下描述和权利要求书中使用特定术语来指示特定的系统部件。如本领域中的技术人员将理解的，各公司可以用不同的名称来指示某部件。此文献无意对名称不同而非功能不同的部件进行区分。在下文的讨论中以及在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，因而应理解为意指“包括，但不限于…”。此外，术语“耦接”意欲指间接或直接的电连接。因而，如果第一装置耦接到第二装置，则该连接可以是直接的电连接，或者是经由其它装置和连接件的间接电连接。此外，术语“软件”包括能够运行在处理器上的任何可执行代码，无论用于存储该软件的介质如何。因此，存储在存储器（例如，非易失性存储器）中并且有时被称为“嵌入式固件”的代码也包括在软件的定义中。描述“基于”意欲指“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，则X可以基于Y和任意数量的其他因子。

下文的说明涉及本发明的各个实施例。附图不一定按比例绘制。实施例的某些特征可以扩大的比例或者在一定程度上以示意性的形式显示，并且为清楚和简明起见可以不显示常规元件的一些细节。所公开的实施例不应被解释为或用于限制包括权利要求在内的本公开的范围。此外，本领域中的技术人员将理解的是下文的描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意味着此实施例是示例性的，而无意暗示包括权利要求在内的本公开的保护范围受限于此实施例。应充分认识到以下讨论的实施例的不同教导可以单独地或以任何适当的组合的方式采用来产生期望的结果。此外，各个实施例是在测量碳氢化合物流量（例如原油、天然气）的背景下被开发的，本说明遵循所述开发背景；然而，所描述的系统和方法同样可以应用于任何流体流量的测量。

图1示出根据各个实施例的超声波流量计100。超声波流量计100包括限定中央通道或孔104的流量计本体或管段102。管段102设计并构造为耦接到承载流体（例如天然气）的管道或其他结构（未示出），使得在该管道中流动的流体行进通过中央孔104。当流体行进通过中央孔104时，超声波流量计100测量流速（因此，流体可称为被测流体）。管段102包括便于将管段102耦接到其他结构的法兰106。在其他实施例中，可以等同地使用（例如，焊接连接）用于将管段102耦接到结构的任何合适的系统。

为了测量管段102内的流体流量，超声波流量计100包括多个换能器组件。在图1的视图中，五个这样的换能器组件108、110、112、116和120全部或部分地示出在视图中。如将在下文进一步讨论的，换能器组件是成对的（例如，换能器组件108和110）。此外，每个换能器组件电耦接到控制电子器件封装124。更具体地，每个换能器组件通过各自的线缆126或等效的信号传导组件耦接到控制电子器件封装124。

图2示出了大致沿图1的线2-2截取的超声波流量计100的横截面俯视图。管段102具有预定尺寸并且限定了中央孔104，被测流体流过该中央孔104。一对示例性的换能器组件112和114沿管段102的长度设置。换能器112和114是声收发器，更具体地是超声波收发器。超声波换能器112、114既产生又接收具有大约20千赫兹以上的频率的声信号。声信号可由每个换能器中的压电元件产生和接收。为了产生超声波信号，通过信号（例如正弦信号）对压电元件进行电激励，而压电元件通过振动来响应。压电元件的振动产生声信号，该声信号行进通过被测流体至该对的对应换能器组件。类似地，在受到声信号冲击时，接收压电元件振动并且产生电信号（例如正弦信号），该电信号由与流量计100关联的电子器件进行检测、数字化和分析。

路径200，也被称为“弦（chord）”，以与中心线202成角度θ地存在于图示的换能器组件112和114之间。“弦”200的长度是换能器组件112的面与换能器组件114的面之间的距离。点204和206限定了由换能器组件112和114产生的声信号进入和离开流经管段102（即，管段孔的入口）的流体处的位置。换能器组件112和114的位置可以通过角度θ、由在换能器组件112和114的面之间测量的第一长度L、与在点204和206之间的轴向距离相对应的第二长度X、以及与管内部直径相对应的第三长度“d”来限定。在大多数情况下，距离d、X和L在流量计制造期间被精确地确定。诸如天然气等被测流体在方向208上以速度分布（velocityprofile）210流动。速度矢量212、214、216和218说明了穿过管段102的气体速度朝着管段100的中心线105增加。

此外，诸如120和130的换能器通常被分别放置成距点140和145的特定距离处而不考虑仪表尺寸（即，管段尺寸）。诸如天然气的流体，在方向150上以流速分布152流动。速度矢量153-158说明穿过管段100的气体速度朝着管段100的中心线105增加。

起初，下游换能器组件112生成超声波信号，该超声波信号入射在上游换能器组件114上进而由该上游换能器组件114检测到。一段时间以后，上游换能器组件114生成返回超声波信号，该返回超声波信号随后入射在下游超声换能器组件112上进而由下游换能器组件112检测到。从而，换能器组件沿弦路径（chordalpath）200对超声波信号220进行交换或起到“一发一收（pitchandcatch）”的作用。操作期间，该系列可以每分钟出现数千次。

超声波信号220在示例性换能器组件112和114之间的传送时间部分地取决于超声波信号220是否相对于流体流动行经下游或上游。超声波信号行经下游（即，在与流体流动相同的方向上）的传送时间小于其行经上游（即，与流体流动相反）时的时间。上游和下游传送时间可用于计算沿信号路径的平均速度，以及被测量流体中的声速。给定承载流体的流量计100的横截面测量结果，则中心孔104区域上的平均速度可用于找出流经管段102的流体体积。

超声流量计可以具有一个或更多个弦。图3示出了超声流量计100的端部正视图。具体地，示例性超声流量计100包括在管段102内位于不同高度的四个弦路径A、B、C和D。每一个弦路径A-D对应于交替地用作发射器和接收器的换能器。换能器组件108和110（仅部分可见）组成弦路径A。换能器组件112和114（仅部分可见）组成弦路径B。换能器组件116和118（仅部分可见）组成弦路径C。最后，换能器组件120和122（仅部分可见）组成弦路径D。

图4示出了四对换能器的布置的另一方面，其是俯视图。每一个换能器对与图3的单个弦路径对应，然而，换能器组件以与中心线202不垂直的角度安装。例如，第一对换能器组件108和110以与管段102的中心线202不垂直的角度θ来安装。另一对换能器组件112和114安装成，使得弦路径相对于换能器组件108和110的弦路径大致成“X”形状。类似地，换能器组件116和118平行于换能器组件108和110放置，但位于不同的“水平面”或高度。图4中没有清楚地示出第四对换能器组件（即，换能器组件120和122）。考虑到图2、3和4，换能器对可以安装成，使得对应于弦A和B的上部两对换能器形成“X”形状，并且对应于弦C和D的下部两对换能器也形成“X”形状。可以在每一个弦A-D处确定流体的流速，以获取弦流速，并且弦流速组合起来确定整个管的平均流速。根据平均流速，可以确定管段中的流动的流体量进而可以确定管道的流体量。

通常，控制电子器件（如，控制电子器件封装124）使换能器（如，112、114）启动，接收换能器的输出，计算每一个弦的平均流速，计算计量器的平均流速，计算经过计量器的体积流率，并且执行计量器诊断。然后，将体积流率和诸如流速和声速等其他可能的测量值和计算值，输出至在计量器100的外部的附加装置，诸如流量计算器。

如上所述，每一个超声换能器112、114一般包括压电晶体。压电晶体是发射和接收声能的有源元件。压电晶体包括诸如锆钛酸铅（leadzirconatetitanate，PZT）等压电材料和在压电材料的表面上的电极。

电极通常是诸如银或镍等导电材料的薄层。施加在电极之间的电压差在压电材料内诱导出电场，其使该压电材料改变形状并且发射声能。撞击在压电材料上的声能使得压电材料改变形状，并且在电极之间形成电压。压电晶体通常被封装在环氧树脂内，该环氧树脂将压电晶体保持在适当位置，保护压电晶体，并且提供匹配层，以提高压电晶体和计量器100内的流体之间的声能耦合。

对于给定的弦，弦流速ν给出如下：

$v=\frac{L^2}{2X}\·\frac{T_{\mathrm{up}}-T_{\mathrm{dn}}}{T_{\mathrm{up}}{T}_{\mathrm{dn}}}---\left(1\right)$

并且弦声速给出如下：

$c=\frac{L}{2}\·\frac{T_{\mathrm{up}}+T_{\mathrm{dn}}}{T_{\mathrm{up}}{T}_{\mathrm{dn}}}---\left(2\right)$

其中：

L是路径长度（即，上游和下游换能器之间的面对面的间距），

X是L在计量器孔内沿流动方向的分量，以及

T_up和T_dn是经过流体的声能的上游传送时间和下游传送时间。

经过计量器100的平均流速给出如下：

$v_{\mathrm{avg}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{w}_i{v}_i---\left(3\right)$

其中：

ω_i是弦权重因数，

υ_i是所测得的弦流速，以及

总和i是全部所有的弦。

其他信息参见美国专利No.3,564,912、No.3,940,985和No.4,646,575。

则，经过计量器100的流率Q_flow给出如下：

Q_flow＝v_avgA(4)

其中A是中心孔104的横截面面积。

图5示出了根据各个实施例的超声流量计量系统500。在系统500中，超声流量计100耦接至管或其他结构502。在一些实施例中，管502布置在超声流量计100的下游。管502包括允许传感器504-508接近流经系统500的流体流的开口514。传感器504-508测量流体的各种属性或参数，并且经由信号传导介质512（如，配线）将测量结果提供给控制电子器件124。传感器504是气体组分传感器，诸如气相色谱仪，其提供表示流经系统500的气体的各个组分的量的信息。传感器506是提供表示在系统500中流动的流体的压力的信号的压力传感器。传感器508是提供表示流经系统500的流体的温度的信号的温度传感器（如，电阻式温度检测器）。温度传感器508延伸到管502的内部通道510内，并且在传感器508的末端测量流经系统500的流体的温度。从而，温度传感器502布置来测量特定高度处的温度。

根据由传感器504、506和508分别提供的流体组分、压力和温度，控制电子器件124可以使用预定的理论值或实验值来计算经过流体的声速。例如，控制电子器件可以如AmericanGasAssociationReportNo.10,“SpeedofSoundinNaturalGasandOtherRelatedHydrocarbons”(AGA10)中所提到的方式来计算流体中的声速。控制电子器件124的一些实施例可以使用所述计算得到的声速来校验针对计量器100的每一个弦所测量的声速值。

超声流量计100在流体的温度和压力下来测量流经计量器的流体体积。从而，仅仅报告流经计量器500的流体的体积（或者流率，即每单位时间内的体积）不能完全量化经过计量器100的流体量。例如，在30磅/平方英寸（绝对压力）（psia）和78华氏度（°F）下的1立方米（m³）甲烷构成15psia和78°F下的1m³甲烷的约两倍流量（例如，摩尔质量或摩尔数量）。因此，体积流量相对于特定温度和压力来报告。流量计100的实施例应用了在指定体积时所参考的温度和压力的标准基础条件。例如，对于石油和煤气工业中的使用，流量计100可以应用14.7psia（1大气压）和60°F的基础条件。一些实施例可以应用采用了其他温度和/或压力的基础条件。

在标准基温度T_base（如，60°F）和压力p_base（如，14.7psia）下的流率Q_base可以根据以下等式而与计量器内在测量温度T_flow和压力p_flow下经过计量器100的测量流率Q_flow相关：

$Q_{\mathrm{base}}=\frac{p_{\mathrm{flow}}}{p_{\mathrm{base}}}\·\frac{T_{\mathrm{base}}}{T_{\mathrm{flow}}}\·\frac{Z_{\mathrm{base}}}{Z_{\mathrm{flow}}}\·Q_{\mathrm{flow}}---\left(5\right)$

其中Z是流体的压缩因数。计量器100内的气体的热力学性质通常偏离理想气体的热力学性质。与理想气体的性质的偏离可以通过压缩因数Z来量化，该压缩因数Z可以表示为：

$Z=\frac{\mathrm{pV}}{\mathrm{nRT}}---\left(6\right)$

其中：

p是压力，

V是体积，

n是摩尔数量，

R是气体常数，以及

T是绝对温度。

理想气体的压缩因数为1。给定温度、压力和气体组分，则AGA10能够计算压缩因数（Z）。

流量计100包括多个弦，每一个弦位于计量器100的不同高度处。例如，如图3所示，计量器100包括分别处于计量器100内的不同高度处的四个不同的弦（A、B、C和D）。当流体没有适当地混合或者当计量器的一部分较之其他部分暴露在更高的温度下，则在流经计量器100的流体中可能出现温度梯度。例如，如果计量器100的上表面暴露于直射的阳光下，则经过弦A的流体的温度可能高于经过弦B的流体的温度，而经过弦B的流体的温度高于经过弦C的流体的温度，以此类推。计量器100的顶部和底部之间的任何温度梯度的大小趋向于随着计量器尺寸的增加而增大，并且可能超过几华氏度。温度梯度可能导致所测量的温度T_flow不准确，进而导致基流率Q_base不准确。

温度梯度可能引起计量器100的各个弦处于不同的温度，并且对于流体，较之利用在系统500的单个高度处测量的温度（即，由温度传感器508所测量的温度（T_flow））所计算的声速具有不同的测量声速。从而，当在流经计量器100的流体中出现温度梯度时，由温度传感器508测得的温度不可能准确地反映在弦处的温度或者在计量器内的平均流体温度。

计量器100的实施例配置成，基于弦声速检测温度梯度，并且生成指示存在温度梯度并且Q_base可能不准确的警报。响应于该警报，可以调查和校正温度差异和相关的流量测量误差。

如果检测到温度梯度，则计量器100的一些实施例可以采用由弦声速推导出的温度值来校正所测量的温度T_flow，进而校正基流率Q_base。给定所测量的弦声速、所测量的流体压力和气体组分，则可以根据AGA10来计算各个弦处的温度。实施例可以应用数值方法来计算在基于AGA10的声速与所测量的弦声速一致时的温度。一些实施例可以采用二分法（bisectionmethod），并且起始于比所测量的温度T_flow更大（如，+10°F）或更小（如，-10°F）的初始温度估计。替代的实施例可以计算在比所测量的温度T_flow更大（如，+10°F）或更小（如，-10°F）的两个固定温度处的声速，然后通过在两个预先计算的固定温度之间的线性插值来确定在各个弦处的温度。

基于各个弦的准确的流量温度T_flow ⁱ，实施例可以如下计算校正后的流量温度T_flow ^corrected：

${T_{\mathrm{flow}}}^{\mathrm{corrected}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{w}_i{T_{\mathrm{flow}}}^i---\left(7\right)$

其中ω_i是弦权重因数，并且总和i是全部所有的弦。弦权重因数ωⁱ是用于根据每一个等式（3）的弦流速来确定平均流速的因数。实施例可以将T_flow ^corrected应用在等式5中来计算Q_base。

图6示出了用于校验根据各个实施例的超声计量器100的温度测量结果的系统600的框图。系统600可以在图5的系统500中实现。系统600包括超声计量器100，温度传感器508、压力传感器506和气体组分传感器504。

控制电子器件124包括超声换能器驱动器/接收器604、处理器602和储存器606。超声换能器驱动器/接收器604生成电子信号并且将电子信号驱动至超声换能器616，并且从超声换能器616接收电子信号。超声换能器616包括换能器108、110、112、114、116、118、120、122。

处理器602耦接至超声换能器驱动器/接收器616。处理器602对提供至超声换能器616的电子信号的生成进行控制，并且对从超声换能器616接收的信号进行处理，以确定声速，流率等。处理器602可以包括，例如一个或更多个通用微处理器、数字信号处理器、微控制器或能够执行从计算机可读储存介质获取的指令的其他装置。处理器构造通常包括执行单元（如，固定点、浮点、整数，等）、储存器（如，寄存器、存储器，等）、指令解码、外围设备（如，中断控制器、计时器、直接存储器存储控制器）、输入/输出系统（如，串行端口、并行端口，等）和各种其他部件和子系统。

储存器606耦接至处理器602。储存器606是非瞬时计算机可读储存介质，并且可以包括诸如随机存取存储器等易失性储存器、非易失储存器（如，硬盘驱动器、光储存装置（如，CD或DVD）、闪存、只读存储器）或其组合。储存器606包括由处理器602执行的指令，以及由处理器602生成和/或通过处理器602指令执行所处理的数据值。

更具体地，储存器606包括声速和速度计算模块608，所述声速和速度计算模块608包括可由处理器执行以基于超声波信号在换能器616（即，换能器对中的换能器）之间的传播时间计算弦声速和流体速度的指令。储存器606还包括温度校验模块610，其包括用于校验由温度传感器508提供的温度值的指令。温度校验模块610可以包括声速比较模块612，其包括使处理器602将弦声速值彼此进行比较并且基于该比较来识别温度梯度的指令。在一些实施例中，声速比较模块612识别异常声速值（即，异常值），并且将该值排除在比较以外。如果温度梯度超过预定最大梯度值，则处理器602可以产生警报信号。警报信号可以提供给外部系统618，以呈现给用户。

温度校验模块610可以包括温度计算模块614，其包括使处理器602计算对应于各个弦路径的温度值的指令。弦路径的温度值可以基于弦声速、由压力传感器506提供的被测量流体压力和由气体组分传感器504提供的其他组分来进行计算。温度计算模块614可以基于各个弦路径的被计算温度来计算平均流体温度。在一些实施例中，温度计算模块614识别异常声速值（即，异常值），并且将这些值排除在平均流体温度计算之外。如果所计算的平均流体温度与所测量的流体温度相差预定的最大差值，则处理器可以产生警报信号。警报信号可以提供给外部系统618，以呈现给用户。

图7示出了根据各个实施例的用于校验超声流量计100中的温度测量结果的方法的流程图。尽管为了方便顺序地进行描述，但至少一些所示的动作可以不同的顺序执行和/或并行执行。另外，一些实施例可以仅执行所示动作的一部分。在一些实施例中，图7中的至少一些操作，以及文中所述的其他操作，可以作为存储在计算机可读介质606中的指令来实现并且由处理器602执行。

在块702中，流体流经计量器100的中央通道104。温度传感器508测量在温度传感器508周围流动的流体的温度。计量器100对由温度传感器508提供的温度测量信号进行处理，并且生成流体温度测量值。流体温度测量值表示在管502中温度传感器508所布置的高度处流动的流体的温度，从而，不可能准确地反映在管502或计量器100内的不同高度处流动的流体的温度。

在块704中，计量器100的处理器602使超声换能器驱动器/接收器604生成在各个换能器对（如，112、114）中的换能器之间进行交换的超声波信号。计量器100测量换能器之间的超声波信号传送时间，并且计算各个换能器对（各个弦路径）的声速值，如等式（2）所示。

在块706中，计量器100计算各个弦路径的流体温度值。计量器100可以读取来自压力传感器506的流体压力值和来自流体组分传感器504的组分，并且应用压力和组分值以及针对弦路径所测量的声速来计算各个弦路径的温度。如上所述，计量器100的一些实施例根据AGA10来计算弦温度。

在块708中，计量器100基于针对弦路径所计算的温度来计算平均流体温度。可以从平均温度计算结果中排除异常弦声速和/或温度值。

在块710中，计量器100计算所测量的流体温度与所计算的平均流体温度之差。如果在块712中差查过预定最大差值，则所测量的流体温度不可能准确地表示流经计量器100的温度，并且在块714中计量器100生成温度警报。响应于温度警报，可以调查并校正温度差的源头。

图8示出了用于校验根据各个实施例的超声流量计100中的温度测量结果的方法的流程图。尽管为了方便顺序地进行描述，但至少一些所示的动作可以不同的顺序执行和/或并行执行。另外，一些实施例可以仅执行所示动作的一部分。在一些实施例中，图8中的至少一些操作，以及文中所述的其他操作，可以作为存储在计算机可读介质606中的指令来实现并且由处理器602执行。

在块802中，流体流经计量器100的中央通道104。温度传感器508测量在温度传感器508周围流动的流体的温度。计量器100对由温度传感器508提供的温度测量信号进行处理，并且生成流体温度测量值。流体温度测量值表示在管502中温度传感器508所布置的高度处流动的流体的温度，从而，不可能准确地反映在管502或计量器100内的不同高度处流动的流体的温度。

在块804中，计量器100的处理器602使超声换能器驱动器/接收器604生成在各个换能器对（如，112、114）中的换能器之间进行交换的超声波信号。计量器100测量换能器之间的超声波信号传送时间，并且计算各个换能器对（各个弦路径）的声速值，如等式（2）所示。

在块806中，计量器100对针对各弦路径所计算的声速进行比较。在比较声速值的过程中，在块808中计量器100确定在经过计量器100的流体中是否存在温度梯度。温度梯度可以通过所计算的声速值中的相应梯度来识别。从而，如果对应于弦A的声速大于对应于弦B的声速，对应于弦B的声速大于对应于弦C的声速，等，则可以在流体中识别出温度梯度。

在一些实施例中，计量器100可以基于所计算的弦的声速、所测量的流体压力和所测量的流体组分来来计算各个弦温度值，并且比较弦温度值以识别温度梯度。

在块810中，计量器100评估所识别的梯度，以便确定梯度是否表示温度传感器508的潜在的不准确温度测量结果。例如，如果弦声速值或弦温度值的范围超过预定最大值，则计量器100可能认为，由温度传感器508提供的温度测量结果没有准确地表示流经计量器100的温度。如果计量器确定由温度传感器508提供的温度测量结果可能未准确地表示流经计量器100的流体的温度，则在块812中计量器100生成温度警报。响应于温度警报，可以调查并校正温度差的源头。

以上讨论意在说明本发明的原理和各个实施例。对本领域技术人员而言，在全面理解以上公开内容以后，多种变型和修改时显然的。所附权利要求书意在囊括所有这些变型和修改。

Claims (19)

1.一种超声波流量计量系统，包括：

用于流体流动的通道；

温度传感器，设置为测量在所述通道中流动的流体的温度；以及

超声波流量计，包括：

多对超声波换能器，每对超声波换能器配置为形成在所述换能器之间的横穿所述通道的弦路径；以及

控制电子器件，耦接到所述超声波换能器，所述控制电子器件被配置为：

基于在每对的换能器之间通过的超声波信号来测量该对换能器之间的声速；

基于所测量的声速来确定由所述温度传感器提供的测量温度值是否准确地描述在所述通道中流动的流体的温度；以及

基于所测量的声速来产生警报信号，所述警报信号指示所述测量温度值没有准确描述在所述通道中流动的流体的温度。

2.根据权利要求1的超声波流量计量系统，其中所述控制电子器件被配置为：基于所测量的弦路径的声速来计算每个弦路径的温度值。

3.根据权利要求2的超声波流量计量系统，其中所述控制电子器件被配置为：

比较所计算的每个弦路径的温度值；以及

基于比较后的温度值来确定所述温度传感器是否提供了准确描述在所述通道中流动的流体的温度的测量温度值。

4.根据权利要求2的超声波流量计量系统，其中所述控制电子器件被配置为：

基于所计算的每个弦路径的温度值来计算在所述通道中流动的流体的平均温度；以及

将所计算的平均温度与所测量的流体温度进行比较；以及

基于所计算的平均温度与所测量的流体温度的差超过预定的最大差值来产生警报信号，所述警报信号指示所测量的流体温度没有准确描述在所述通道中流动的流体的温度。

5.根据权利要求2的超声波流量计量系统，其中所述控制电子器件被配置为：将横穿所述通道的温度升高趋势识别为指示所述测量温度值没有准确描述在所述通道中流动的流体的温度。

6.根据权利要求1的超声波流量计量系统，其中所述流量计包括至少四个弦路径。

7.根据权利要求1的超声波流量计量系统，其中所述控制电子器件被配置为：

比较所测量的每对换能器之间的声速；以及

将横穿所述通道的声速升高趋势识别为指示所述测量温度值没有准确描述在所述通道中流动的流体的温度。

8.一种用于校验流体流中的流体的温度的方法，包括：

基于在每个弦路径的换能器对之间通过的超声波信号来测量超声波流量计的多个弦路径中的每个弦路径的声速；

基于由设置在所述流体流中的温度传感器提供的信号来测量所述流体流中的流体的温度；

基于针对每个弦路径所测量的声速来确定所测量的温度是否准确描述所述流体流中的流体的温度；以及

产生警报信号，所述警报信号指示所述测量温度值没有准确描述在所述流体流中的流体的温度。

9.根据权利要求8的方法，进一步包括：

基于针对每个弦路径所测量的声速来计算所述流体流中的流体的平均温度；

将所计算的平均温度与所测量的温度进行比较；并且

其中所述确定包括：基于所测量的温度与所计算的平均温度的差超过预定值来确定所测量的温度没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

10.根据权利要求9的方法，进一步包括：

基于所测量的弦路径的声速来计算每个弦路径的温度值；以及

对所计算的温度值求平均，以产生所计算的平均温度。

11.根据权利要求9的方法，进一步包括：

基于所测量的弦路径的声速来计算每个弦路径的温度值；以及

将横穿弦路径的温度升高趋势识别为指示所述测量温度值没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

12.根据权利要求8的方法，进一步包括：

比较所测量的弦路径的声速；以及

其中所述确定包括：基于所比较的声速来确定所测量的温度没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

13.根据权利要求12的方法，其中所述比较包括：将横穿弦路径的声速升高趋势识别为指示所述测量温度值没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

14.一种超声波流量计，包括：

多对超声波换能器，每对超声波换能器配置为形成在所述换能器之间的横穿流体通道的弦路径；以及

控制电子器件，耦接到所述超声波换能器，并且被配置为：

基于在弦路径的换能器之间通过的超声波信号来测量每个弦路径的声速；

确定流体流中的流体的温度，所确定的温度基于设置在所述流体流中的温度传感器的测量结果；

基于针对每个弦路径所测量的声速来确定所确定的温度是否准确描述所述流体流中的流体的温度；以及

产生警报信号，所述警报信号指示所确定的温度值没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

15.根据权利要求14的超声波流量计，其中所述控制电子器件被配置为：

基于针对每个弦路径所测量的声速来计算所述流体流中的流体的平均温度；

将所计算的平均温度与所确定的温度进行比较；以及

基于所测量的温度与所计算的平均温度的差超过预定值，来确定所确定的温度没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

16.根据权利要求15的超声波流量计，其中所述控制电子器件被配置为：

基于所测量的弦路径的声速来计算每个弦路径的温度值；以及

对所计算的温度值求平均，以产生所计算的平均温度。

17.根据权利要求14的超声波流量计，其中所述控制电子器件被配置为：

基于所测量的弦路径的声速来计算每个弦路径的温度值；以及

将横穿弦路径的温度梯度识别为指示所确定的温度没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

18.根据权利要求14的超声波流量计，其中所述控制电子器件被配置为：

比较所测量的弦路径的声速；以及

基于所比较的声速来确定所确定的温度没有准确描述所述流体流中的流体的温度。

19.根据权利要求14的超声波流量计，其中所述控制电子器件被配置为将横穿弦路径的声速梯度识别为指示所确定的温度值没有准确描述所述流体流中的流体的温度。