CN1078552A - 管内气流速度的测定方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种声学流量测定方法和装置，用以测定气体的 流速和/或可从该流速衍生出的各量。在测量管(1) 的纵向隔一距离(L)装有两个传声器(3a，3b)其外设 有两个扬声器(2a，2b)，分别在上下游以宽带静止的 正交波序列Sd(t，T)、Su(t，T)的形式提供声波。检 测出的信号用实时信号处理系统处理产生不同的相 关函数及其付立叶变换。通过各种算法确定传播时 间，再根据气体密度确定其流速、体积流量和/或质 量流量。

Description

本发明涉及气体在管道中流动时流速、体积流量和/或质量流量的一种测定方法，该方法是沿流管（即流量测量管）纵向上彼此间隔一段距离配置若干声检测器，且借助于若干声源从所述声检测器所规定的测量距离外将作为平面波前以基本形式（base    mode）在流管中只向下游和向上游传播的长波声波送入流管中，再根据所述声波在下游和上游的整个测量距离内传播的时间，根据流管的横截面积，并根据待测定气体密度，确定气体的流量。

此外，本发明还涉及一种测定气体流速和/或由气体流速求出的气体量（例如体积流量和/或质量流量）的装置，该装置有一个测量管，待测量的气流即在测量管中流通，该装置还有若干扬声器作为基模只是平面波前的宽带低频声波信号的发信器、所述扬声器的若干功率放大器、以及作为声检测器的若干传声器和若干传声器信号放大器，所述装置还配备有若干计算器和程序，以便根据流管纵向上各声检测器之间的间距，根据测量管的横截面，根据流动气体的密度并根据声波信号在上游和下游各声检测器之间的间距中传播的时间计算气流量。

众所周知，声波以活塞式声学模在管中传播的速度不取决于流量剖面或使声速产生局部变化的其它剖面，而是取决于管横截面上积分的平均流速和在充满静止管的气体组成中占优势的声速（B.Robertson“任意温度和流量剖面对管中声速的影响”1977年10月第62卷第4期的《美国声学会杂志》（J.Acoust    Soc    Am）第813-818页和B.Robertson写的“利用长声波进行气流测定可使其与气流及温度断面无关的情况”《ASME学报》（Transactions    of    the    ASME）1984年3月第106卷第18-20页。因此可以精确测出流速而与截面无关，从而可以测定出上下游活塞式声学模声波在一定测量距离内的传播时间，最好是采用宽带声波，如本申请人的芬兰专利76，885中所述的那样。为使影响测量结果的较高次波模在各声源附近已处于衰减状态，声频应充分低于某一极限频率，该极限频率与流管的形状和尺寸以及声音的传播速度有关。圆形横截面的管子的极限频率为：

极限频率    fc＝（c-Vmax）/（1.7·D）（1）

其中，C是声波在静止气体中传播的速度，Vmax是所选定断面处的最高流速，D是管径。众所周知，气流量可按下下式计算：

流速[米/秒] V＝0.5·L·（t^-1 ₁-t^-1 ₂）（2）

体积流量[立方米/秒]    Q＝V·A（3）

质量流量[公斤/秒]    M＝Q·P（4）

其中

V＝平均流速

L＝在管纵向上各声检测器之间的间距

t₁＝下游声波在间距L的传播时间

t₂＝上游声波在间距L的传播时间

Q＝体积流量

A＝管的横截面积

M＝质量流量

ρ＝气体的密度

所述芬兰专利介绍了用相关法测定声波的传播时间，在所述芬兰专利中，在宽带传播或相关器型的选择方面都没有作任何限制。在该专利的附属权项中，提出了采用极性相关器，该极性相关器可完全并行工作。在实践中，值得注意的是，为了借助于极性相关技术在各测量条件（通常是有噪音的）下达到所要求的信噪比，声波需要交替在上下游传播，各传声器信号需要经过滤波使它们只提取在特定时间内正在传播中的声波，且消除任何干扰的噪声。从原理上讲，以频率扫描的形式传播的声音和与所述声音相关的滤波器还允许声音在两个方向上同时传播，但以不同的瞬时频率传播，在此情况下，两个声检测器的下漩信号和上游信号可借助于总共四个可扫描的滤波器加以分离，如芬兰专利申请916102中所述的那样。

我们认为，上述现有技术具有这样的缺点，即频率扫描实际上是非静止的，在该情况下，所必需的滤波器也与时间有关。这一下就引起联锁反应，即各滤波器的时延与频率有关，若扫描没有正确选择，若扫描选择得过快，或若没有将扫描开始和结束的测量值从测量结果除去则在确定传播时极易引起误差。如果不用频率扫描而采用所有频率以不变的幅度恒定传播的宽带传播，则可以避免上述缺点。同时，这意味着声波同时在两个方向上传播。例如，目前的DSP技术甚至可以实时多方面处理声频信号，而且提供了多种在噪声多的环境里测定传播时间信息的可能性。

从消除上述各缺点的和从达到稍后将实现的本发明目的来看，本发明方法的主要特征在于，所述声波以在两个方向（波序列Sd（t，T）下游和波序列Su（t，T）上游）上同时传播的静止周期性波序列传播入测量管中的，其中T为周期长度，t为从各周期开始起测定的相对时间，所述波序列Sd（t，T），Su（t，T）彼此正交，除零以外，它们没有共同的频率分量。

另一方面，本发明测定装置的主要特征在于，通过扬声器传播的声波由等周期的宽带波序列组成，该波序列在周期T期间同时在下游和上游传播，构成波序列Sd（t，T），Su（t，T）的下游波序列Sd（t，T）和上游波序列Su（t，T）彼此正交配置，即除0以外，它们不包含共同频率分量。

下面参照附图详细说明本发明的理论背景和一些实施例。附图中：

图1是本发明声波测量系统的总示意方框图;

图2示出了在下游和上游传播的声波序列;

图3中，上面的曲线表示由偶数频率组成且设为在下游测出的相关波峰，下面的曲线表示由奇数频率组成且设为在上游测出的相关波峰;

图4以与图3相应的方式示出了一种应用场合，其中，第二波序列不是相关的，而是选用第二波序列的希尔伯德变换;

图5示出了在调制由反射的回声波引起的调制中用偶数和奇数频率下获得的相位差曲线;

图6示出了对应于图5的累积分布曲线。

图1是本发明得以有利地付诸实施所依赖的一个系统的总方框图。待测量的料流（例如天然气流）以速度V在流管1中流通，流管1中装有声源2a和2b（最好是扬声器），声波序列即借助于这些声源在流管1中产生。两声源2a与2b之间设有声检测器3a和3b，该流量表的定标因数由所述两声源之间管部的长度L和横截面积A确定。图1中，4a和4b是功率放大器，5a和5b为信号放大器，6是实时处理器，最好是配备有必要的模拟输入端和输出端的数字信号处理器，借助于处理器65就可以执行基于FFT算法或FIR滤波器算法的各程序，7是系统处理器，实时处理器6、显示器8与分立的PC工作站9之间的联系即通过系统处理器7进行的。

为测定流量而测定静止宽带声波的传播时间时，必须使来自扬声器2a和2b的、同时在两个方向上传播的声波彼此互不干扰，且测量过程还应尽可能不受管1中噪声的影响。这里要加以研究的是扬声器2a和2b所传播的对某测量周期呈周期性但在其它方面是任意的声波序列。众所周知，这类信号由离散等间距配置的频率分量Am·Cos（m·2·πt/T+Qm）组成，这些频率分量为基频f＝1/T的倍数，且彼此正交，即当m和n大小不等时[（5）式]，在该周期期间计算出来的相关函数都消失。

本发明的基本构思是从扬声器2a和2b往测量管1下游和上游传播这种周期相等的宽带声波序列Sd（t，T），Su（t，T），即不含任何共同的频率分量，因而彼此正交，即它们的相关函数同样消失：

$C_{\mathrm{du}}\mathrm{(\theta )=}{\∫}_0^T{S}_d\mathrm{(t,T)*S}{}_u\mathrm{(t-\theta ,T)*dt=0\; (6)}$

在此情况下，假设D_L（t，T）表示传声器3a在测量距离L在左端的信号，D_R（t，T）表示传声器3b在测量距离L右端的信号，由于没有背景噪音，则扬声器3a和3b的信号可毫不含糊地减小到在下游和上游彼此正交的分量：

D_L（t，T）＝D_Ld（t，T）+D_Lu（t，T）

D_R（t，T）＝D_Rd（t，T）+D_Ru（t，T）（7）

本发明的基本构思可以解决信噪比恶化的一系列问题，且由这个基本构思而产生若干不同的实施方案。长时间观察的结果表明，以这些离散频率分量的形式出现的管外噪声其比例越小，在整个观察该情况的时间内的周期数就越高。在N个周期进行的平均观察中，周期信号与N成比例地增加，不可测量的噪声则与N的平方根成比例地增加。

原则上，离散频率分量的相角可任意选取。为避免扬声器2a和2b或等效声源非线性的影响，且例如考虑到天然气管线的安全规程，最好防止声功率出现瞬时峰值。任意选取所述相角时不难实现此目的。要使用的频率范围其上端受到所谓截止频率[（1）式]的限制，在该频率下，除活塞式声学模之外，还出现第一非衰减的更高次声学模，该声学模的传播速度不同，因而干扰活塞式声学模传播速度的精确测定过程。在使用频率范围下端时，往往建议截除交流电网的干线频率和低于其第一高次谐波的频率。

在下游传播与上游传播的各声波序列之间其余的分频的分配可按不同方式进行。最简单的方式是一个声波序列选用偶数频率，另一个声波序列选用奇数频率。这种选择使各声波序列由两个半个周期组成，其中各偶数频率的半个周期都彼此相同，如图2中上面的曲线所示，各奇数频率的半个周期在其中一个半个周期的符号改变时也彼此相同，如图2中下面的曲线所示。因此，在象这样的一个情况下，只要将偶数半个周期加在一起，在另一个情况下，只要先改变每另一个半个周期的符号，就可以将在下游和上游传播的声波彼此分离出来。另一种方法是将现有的频率不规则地但均匀地分配给下游和上游的声波序列。

即使根据同样的测量数据，测量所测定的声波在下游和上游测量距离L传播的时间也可按一系列不同的方法进行测定。另一种基本作法是形成传声器3a和3b的信号作为时差函数的经滤波的相关函数，或者测定有关信号的相继频率分量的相位差作为频率函数。用FFT算法的数字信号处理器进行快速付立叶变换可以在必要时完全借助于同样的一些设备在某一时间和频率区间处理信号，同时只影响实时程序。

按各相关函数测定测速声波的传播时间的具体作法如下。当整个相关函数只有一个波峰时，即其它可能有的波峰幅值很小，使它们在主峰区所引起的畸变仍然低于所容许的程度时，这种情况下测定相关波峰中点最为理想。起干扰作用的波峰来源可能是在错误方向上传播的背景噪音中，由于这个噪音，其中为主波峰所选取的频率分量被相关滤波器或检测器的接头和连接点余留下来，这产生起干扰作用的回声波峰。若不能使干扰波峰衰减到充分低的水平，则必须设法使它们的位置和影响范围处在主波峰变化范围之外。检测器3a和3b各接头的位接头的位置可用来影响回声的位置，从而能影响作用范围使频率分量幅值的频率相关性均匀，同时防止中断的突变点。就传声器3a和3b的信号而言，可以形成三个不同的相关函数：

$\mathrm{C(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n*T}}{\∫}_0^{\mathrm{n*T}}{\mathrm{Aver}}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$C_d\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n*T}}{\∫}_0^{\mathrm{n*T}}{F}_d\mathrm{*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$=\frac{1}{\mathrm{n*T}}{\∫}_0^{\mathrm{n*T}}{\mathrm{Aver}}_m\mathrm{［D}{}_{\mathrm{LD}}\mathrm{(t,T)］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt\; (8)}$

$C_u\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n*T}}{\∫}_0^{\mathrm{n*T}}{F}_u\mathrm{*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$=\frac{1}{\mathrm{n*T}}{\∫}_0^{\mathrm{n*T}}{\mathrm{Aver}}_m\mathrm{［D}{}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(t,T)］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_{\mathrm{Ru}}\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

其中Fd和Fu表示滤波器操作符，这些操作符从检测器信号中只提取下游部分或只提取上游部分，Averm表示在整个m周期内取平均值，n则表示在整个n周期内积分来求各相关函数的平均值。第一相关函数是最简单的，基本上含有两个波峰，其中一个波峰的时延值是正的，另一个波峰的时延值是负的，这相当于声波在下游和上游的传播。该函数对干扰也最敏感。下面经滤波的相关函数每个基本上只含有一个波峰，一个函数只表示声波在下游的传播，另一个函数只表示声波在上游的传播。图3的上半部示出了由偶数频率组成且可认为在下游测定的相关波峰，图3的下半部示出了由奇数频率组成且可认为在上游测定的相关波峰。小的副波峰是从扬声器支路的负反射产生的。

两个传声器的信号限制于为下游或上游选取的频率，不可能直接将它们直接彼此联系起来，而只能独立地用相位不变且幅值分布合乎要求的参考序列Rd（t，T）和Ru（t，T）将各传声器3a和3b的信号联系起来，该序列是从相应的传输序列Sd（t，T）和Su（t，T）或从零流量情况下测出的传声器序列求出的，于是产生下列相关函数：

$C_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\theta ,T)=}{\∫}_0^T{R}_d\mathrm{(t,T)*D}{}_L\mathrm{(t-\theta ,T)*dt}$

$C_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\theta ,T)=}{\∫}_0^T{R}_d\mathrm{(t,T)*D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)*dt\; (9a)}$

$C_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\theta ,T)=}{\∫}_0^T{R}_u\mathrm{(t,T)*D}{}_L\mathrm{(t-\theta ,T)*dt}$

$C_{\mathrm{Ru}}\mathrm{(\theta ,T)=}{\∫}_0^T{R}_u\mathrm{(t,T)*D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)*dt}\mathrm{(9b)}$

在上述情况下，声波在下游测量距离L传播的时间由相关函数C_Ld（θ，T）和C_Rd（θ，T）各波峰中点之间的时差确定。为此，可以采用两对FIR（有限脉冲响应）滤波器，分别选用下游参考序列作为其中一个滤波器的系数向量，上游参考序列作为另一个滤波器的系数向量，或者可以按下面逐个分量进行的付立叶变换向量的乘法在某一频率区间内进行操作：

C_Ld（ω_l）＝R_d（ω₁）＊D^· _L（ω₁）

C_Rd（ω₁）＝R_d（ω₁）＊D^· _R（ω₁）（10a）

C_Lm（ω₁）＝R_m（ω₁）＊D^· _L（ω₁）

C_Ru（ω₁）＝R_u（ω₁）＊D^· _R（ω₁）（10b）

其中上角标＊表示复数共轭值，且将乘积向量逆变换成时间区间的相关函数。此外，在此情况下也可以进行对应于结合相关函数所进行的求平均运算。

如果不采用在理想情况下能产生完全对称的波峰的普通相关函数，在上述各情况下也可以选择第二序列的希尔伯特变换而不联系第二序列，在该希尔伯特变换中，各相关波峰完全不对称。它们的中点是作为与0水平的交点求出的，该中点可能比各对称波峰的中点求出得更精确。图4中示出了该情况，除了对称方面，在其它各方面与图3所示的情况相似。

与相位角有关的传播时间按下列方式求出。若相关函数基本上只含一个波峰，则其付立叶变换的相位角作为频率的函数以线性的方式增加或减小，角系数与波峰偏离原点的程度成正比，这是因为时间借助于漂移角θ的漂移是在某一时间区间内通过乘以相位因数指数（2πi＊ω₁＊θ）进行的。这时就可以通过求出在整个距离1…1在相同奇偶数的连续频率阶段计算出来的相角差的平均值求出测量声波距离L的传播时间估计值。

${\theta }_d=\frac{1}{{\mathrm{2\pi *(l}}_2{\mathrm{-l}}_1)}\underset{l_1}{\overset{L_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［D}}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}\mathrm{)*D}{}^{*}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}{\mathrm{)*D}}^{*}{}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{R\; d}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; )］}$

${\theta }_u=\frac{1}{{\mathrm{2\pi *(l}}_2{\mathrm{-l}}_1)}\underset{l_1}{\overset{l_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［D}}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}\mathrm{)*D}{}^{*}{}_{\mathrm{Ru}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}{\mathrm{)*D}}^{*}{}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{R\; u}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; )］\; (11)}$

（11）式中，始终采用传声器3a和3b的信号的付立叶变换作为频率向量。上面在谈到相关函数时以及在（11）式中说过，通过参考序列Rd（t，T）和Ru（t，T）的付立叶变换总是可以替换从其中一个检测器3a或3b的信号求出的向量，在该情况下可得出下列四个时间漂移θ_Ld，θ_Rd，θ_Lu和θ_Ru。下游的传播时间为前两个时间漂移之差，上游的传播时间为后两个时间漂移之差。在所有上述情况下，也可以从先后的相角差形成累积函数并确定作为所述函数回归线角系数的时间漂移。

若相关函数还含有其它波峰，则在相位差和累积函数中都出现调制。但若相角差仍然真正处在-π…+π的范围，则不会从校正线下降。若相角差的平均值仍接近零，则减小超过或低于这些极限值的风险。因此，最好将例如真正的传播时间与在基准管1在零流情况下的传播时间进行比较，在该情况下，流速V所产生的传播时间差被单独看成偏离相角差分布平均值的零点的小偏差。图5示出了调制只从反射回声开始的情况下偶数频率与奇数频率的相位差曲线。图6示出了相应的累积分布曲线。

为使相角法可以使用，相关函数需要有一个清晰可辨的主波峰，且在各频率的情况下，其付立叶变换的相位角相当接近对应于所述波峰的传播时间。

下面是本发明的专利权利要求书，在该权利要求书所述本发明构思的范围内是可以对本发明的细节进行种种修改，使其与上述以举例方式提供的细节不同。

Claims (12)

1、一种测定气体在管道中流通时流速、体积流量和/或质量流量的方法，该方法是将若干声检测器(3a，3b)安置在流管(1)中沿测量管(1)纵向上彼此间隔一段距离配置，且借助于若干声源(2a，2b)从所述声检测器(3a，3b)所规定的测量距离(L)外将作为平面波前以基本形式只在流管(1)下游和上游中传播的长波声波通入流管(1)中，再根据所述声波在下游和上游的测量距离(L)内传播的时间，根据流管(1)的横截面积(A)，并根据待测定气体的密度(ρ)确定气体的流通量，其特征在于，所述声波是作为两个方向(波系列Sd(t，T)下游和波序列Su(t，T)上游)上同时传播的静止周期性波序列传播入测量管(1)中的，其中T为周期长度，t为各周期开始起测定的相对时间，所述波序列Sd(t，T)、Su(t，T)彼此正交，即除零以外没有共同的频率分量。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，彼此正交的声波序列Sd（t，T）和Su（t，T）形成得使对应于其重复序列的基频方面，在一个方向上传播的序列Sd（t，T）/Su（t，T）只含偶数频率分量，在相反方向传播的序列Su（t，T）/Sd（t，T）则只含奇数频率分量。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述声波在下游和上游的测量距离（L）上的传播时间是在一个时间空间内作为偏离包含在根据左检测器的信号D（t，T）并根据右检测器的信号D（t，T）形成的相关函数中各波峰中点的原始点的漂移值确定的，或者作为该两个偏移值的差值确定的，具体的作法是从各检测器（3a，3b）的信号以这样的方式形成一个相关函数;先求它们的平均值，即将它们在若干（m）周期T内将它们加起来，或者甚至也通过在若干（m）周期内积分，求出各相关函数的平均值，然后作为偏离由此获得的相关函数

$C_{\mathrm{LR}}\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n\; *\; T}}*{\∫}_0^{\mathrm{n\; *\; T}}{\mathrm{Aver}}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)\; ］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)*dt}$

中两个主峰原始点的时间漂移确定传播时间。

4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述声波在下游和上游的测量距离（L）的传播时间是在一个时间区间作为偏离包含在根据左检测器的信号D_L（t，T）并根据右检测器的信号D_R（t，T）形成的相关函数中各波峰中点的原点的漂移值确定的，或作为该两漂移值的差值通过根据各检测器（3a，3b）的信号，或者先将它们在若干（m）周期内加在一起或者甚至也在若干（n）周期内求各相关函数的积分，形成两个不同的相关函数;一个为Cd（θ），借助于下游滤波器Fd滤波，另一个为Cu（θ），借助于上游滤波器Fu滤波，然后作为由此获得的相关函数

$C_d\mathrm{(\theta )\; =}\frac{1}{\mathrm{n\; *\; T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *\; T}}{F}_d\mathrm{*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)\; ］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$C_u\mathrm{(\theta )\; =}\frac{1}{\mathrm{n\; *\; T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *\; T}}{F}_u\mathrm{*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t,T)\; ］*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,\theta )\; ］*dt}$

唯一主峰的始点的时间漂移确定各传播时间。

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述声波在下游和上游测量距离（L）的传播时间是通过在某一时间区间根据左检测器的信号D_L（t，T）并根据右检测器的信号D_R（t，T），始终根据一个检测器信号确定的，或者通过在若干（m）周期内求平均值，并根据相位固定的参考序列Rd（t，T）或Ru（t，T）（该Rd（t，T）或Ru（t，T）是从存储器读取且从相应的传输序列或从用零流测出的检测器序列求出的），可能的话再将它们在若干周期内进行积分，形成总共四个的相关函数C_Ld（t），C_Rd（t），C_Lu（t）和C_Ru（t）

$C_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n\; *T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *T}}{R}_d\mathrm{(t,T)*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$C_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n\; *T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *T}}{R}_d\mathrm{(t,T)*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$C_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n\; *T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *T}}{R}_u\mathrm{(t,T)*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_L\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

$C_{\mathrm{Ru}}\mathrm{(\theta )=}\frac{1}{\mathrm{n\; *T}}{\∫}_0^{\mathrm{n\; *T}}{R}_u\mathrm{(t,T)*Aver}{}_m\mathrm{［D}{}_R\mathrm{(t-\theta ,T)\; ］*dt}$

并通过作为相关函数C_Ld（θ）与C_Rd（θ）各主峰的中点之间的时差确定下游的传播时间，再按相应的方法作为相关函数C_Lu（t）与C_Ru（t）各主峰的中点之间的时差确定上游的传播时间。

6、如1至5任一权利要求所述的方法，其特征在于，不采用含基本上对称波峰的相关函数而采用这种函数的希尔伯特变换作为相关函数，而由此得出的基本上不对称的相关函数的中点最好作为变化最陡的函数交于0水平时的时值。

7、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，声波在下游和上游的传播时间是在某一时间区间内确定，使得首先声检测器序列的付立叶变换呈复数频率向量D_Ld（ω₁）D_Lu（ω₁），以及D_Rd（ω₁）和D_Ru（ω₁）的形式，声波在下游的传播时间θd和在上游的传播时间θu则基本上根据下式确定：

${\theta }_d=\frac{T}{{\mathrm{2\pi *(L}}_2{\mathrm{-L}}_1)}\underset{l_1}{\overset{L_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［D}}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}\mathrm{)*D}{}^{*}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}{\mathrm{)*D}}^{*}{}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{R\; d}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

${\theta }_u=\frac{T}{{\mathrm{2\pi *(L}}_2{\mathrm{-l}}_1)}\underset{l_1}{\overset{L_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［D}}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}\mathrm{)*D}{}^{*}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{1+1}}{\mathrm{)*D}}^{*}{}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{R\; d}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

其中，上面的式子中的指数I只要求偶数频率值，下面的式子中则只要求奇数频率值。

8、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，声波在下游的传播时间在某一时间区间确定，使得首先声检测器序列的付立叶变换呈复数频率向量D_Ld（ω₁）D_Lu（ω₁），D_Rd和D_Ru（ω₁）的形式，从传输序列或从0流情况下测出的声检测器序列求出的固定相位参考序列则呈复数频率向量Rd（ω₁）和Ru（ω₁）的形式，且声波在下游的传播时间θd和在上游的传播时间θu则作为下列差值确定：θd＝θ_Rd-θ_LdQu＝Q_Lu-Q_Ru，其中Q_Ld、Q_Lu、Q_Lu和Q_Ru基本上根据下式确定：

${\theta }_{\mathrm{Ld}}=\frac{T}{l_2{\mathrm{-l}}_1}\underset{l_1}{\overset{l_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［R}}_d\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -1}}{\mathrm{*D}}^{*}{}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -\; 1}}\mathrm{)*R}{}^{*}{}_d\mathrm{(\omega }{}_l\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{Ld}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

${\theta }_{\mathrm{Rd}}=\frac{T}{l_2{\mathrm{-l}}_1}\underset{l_1}{\overset{l_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［R}}_d\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -1}}){\mathrm{*D}}^{*}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -\; 1}}\mathrm{)*R}{}^{*}{}_d\mathrm{(\omega }{}_l\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

${\theta }_{\mathrm{Lu}}=\frac{T}{l_2{\mathrm{-l}}_1}\underset{l_1}{\overset{l_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［R}}_u\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -1}}){\mathrm{*D}}^{*}{}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -\; 1}}\mathrm{)*R}{}^{*}{}_u\mathrm{(\omega }{}_l\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{Lu}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

${\theta }_{\mathrm{Ru}}=\frac{T}{l_2{\mathrm{-l}}_1}\underset{l_1}{\overset{l_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{argus\; ［R}}_u\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -1}}){\mathrm{*D}}^{*}{}_{\mathrm{Rd}}\mathrm{(\omega }{}_{\mathrm{l\; -\; 1}}\mathrm{)*R}{}^{*}{}_u\mathrm{(\omega }{}_l\mathrm{)*D}{}_{\mathrm{Ru}}\mathrm{(\omega }{}_1\mathrm{)\; ］}$

其中，上面两式的指数I只要求偶数频率，下面两式则只要求奇数频率。

9、测定气流速度和/或从气流速度求出的诸如体积流量和/或质量流量之类的量的一种测量装置，该装置包括一个测量管（1），待测定的气流即在测量管（1）中流通，所述测量装置还包括场声器（2d，2b）及其功率放大器（4a，4b）以及一些传声器（3a，3b）及其信号放大器（5a，5b），扬声器（2a，2b）作为以基本声模只作为平面波前传播的宽带低频声信号的发信器，传声器（3a，3b）则作为声检测器，该测量装置还配备有计算器装置和程序，以便根据流管（1）纵向上各声检测器（3a，3b）之间的距离（L）、根据测量管的横截面积（A）、根据流动气体的密度（ρ）并根据下游（t₁）和上游（t₂）的声信号在各声检测器（3a，3b）之间的距离（L）传播的时间计算所述气流量，其特征在于，通过扬声器（2a，2b）传播的声波由等周期的宽带波序列组成，该波序列在周期T期间同时在下游和上游传播，构成下游波序列Sd（t，T）和上游波序列Su（t，T），它们彼此正交，即它们除零以外不含有共同的频率分量。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，在一个方向传播的声波只含偶数频率分量，在相反方向传播的声波只含奇数频率分量。

11、如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，该装置包括一个实时信号处理器（6），待传播的声源输入序列即由处理器（6）产生，声检测器（3a，3b）所产生的响应即由处理器（6）处理。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，它还包括系统处理器（7），系统处理器（7）负责所述实时信号处理器（6）、数字显示器（8）（如有的话）与作为操作联系的外计算机（9）之间的通讯。

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