CN109813381B - 用于确定测量体积中的压力的测量装置 - Google Patents

用于确定测量体积中的压力的测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109813381B
CN109813381B CN201811205425.0A CN201811205425A CN109813381B CN 109813381 B CN109813381 B CN 109813381B CN 201811205425 A CN201811205425 A CN 201811205425A CN 109813381 B CN109813381 B CN 109813381B
Authority
CN
China
Prior art keywords
side wall
guided
vibration sensor
measurement
propagation path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811205425.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109813381A (zh
Inventor
P·普洛斯
M·梅勒
A·本克特
M·邦查布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Metering GmbH
Original Assignee
Diehl Metering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Metering GmbH filed Critical Diehl Metering GmbH
Publication of CN109813381A publication Critical patent/CN109813381A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109813381B publication Critical patent/CN109813381B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/04Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by acoustic means
    • G01L11/06Ultrasonic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/666Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by detecting noise and sounds generated by the flowing fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7082Measuring the time taken to traverse a fixed distance using acoustic detecting arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

用于确定接收流体或流体流过其中的测量体积(2)中的压力的测量装置,其中,所述测量体积(2)至少部分地由侧壁(3)限定,其中,振动传感器(6)布置在所述侧壁(3)上,其中所述振动传感器(6)可由所述测量装置(1)的控制装置(7)致动,以激发通过所述侧壁(3)被引导的导波,其中导波能够沿传播路径通过所述侧壁(3)被引导返回所述振动传感器(6)或至少一个另外的振动传感器(8)并且能够由所述控制装置(7)在此捕获所述导波,以为了确定测量数据,其中,所述压力能够由所述控制装置(7)根据所述测量数据确定。

Description

用于确定测量体积中的压力的测量装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定接收流体或流体流过其中的测量体积(measurementvolume)中的压力的测量装置,其中测量体积至少部分地由侧壁界定。本发明还涉及一种用于确定在测量体积中的压力的方法。
背景技术
已知用于获得管道中的流体(即,气体或液体)的特性的许多方法。例如,流速和可能的其他流体特性可以由流量计获得,例如由超声波流量计获得。如果要获得流体的压力,则需要单独的压力传感器。例如,隔膜可以与液体接触,并且可以基于隔膜的变形来电容地或电感地获得压力。然而,在流量计中使用这种压力测量增加了流量计的复杂性并因此增加流量计的成本。此外,压力传感器必须与流体直接接触,这就是为什么例如在水计量器中可能需要将传感器密封的原因,这增加了费用和/或用于满足特定要求的材料,原因在于在操作过程中该材料与饮用水接触。
发明内容
因此,本发明基于指定用于测量在测量体积中的压力的可能性的目的,其在技术上易于实施并且特别是能够以很少的技术费用集成在流量计中。
通过在引言部分中提到的测量装置类型来实现根据本发明的目的,其中,振动传感器布置在侧壁上,其中,振动传感器可以由测量装置的控制装置致动以激发波,该波通过侧壁被引导,其中,该被引导的波能够沿着传播路径通过侧壁被引导返回至振动传感器或至少一个另外的振动传感器并且在该处可以被控制装置捕获,以为了确定测量数据,其中压力能够由控制装置根据测量数据来确定。
本发明基于以下想法,即通过确定所述压力对在界定测量体积的侧壁中被引导的波的影响以及通过基于该影响确定压力来测量测量体积中的压力。在这种情况下,优点在于这样的事实,即,测量体积中的压力在侧壁上施加力,这导致在侧壁中产生机械应力。由于该应力,侧壁的关于波引导的性质发生变化。特别地,该壁中的声速由于声弹性效应而改变,从而使得可以例如通过传播时间(time-of-flight)测量来确定壁应力并因此确定压力。
由此可以确定例如直到导波(guided wave)沿着传播路径返回到振动传感器或直到导波到达另外的振动传感器为止的时间段。为此,可以例如以脉冲型包络发射导波,使得传播时间可以容易地被确定。然而,替代地或附加地,可以评估其他测量数据,例如脉冲形状或导波包络的形状、接收波相对于参考波的相位位置等,其中该参考波特别地具有相对于发射波的限定的相位位置。也可以以光谱分辨的方式捕获所描述的测量数据,例如以便区分导波的不同振动模式。也可以使用多个振动传感器来捕获测量数据,所述多个振动传感器特别地彼此相距一定距离地布置在侧壁上。这可以用于验证测量和/或用于提高测量精度。可以针对各个测量装置或者针对具有基本相同构造的一组测量装置进行一次对传播时间与测量体积中的压力之间的关系的校准,并且可以在测量操作期间使用对应的校准数据,以为了由传播时间确定压力。可以仅由测量数据确定压力,但是也可以考虑流体的其他参数,例如瞬时流速、流体温度、流体的成分或流体的类型等。附加地或替代地,可以考虑侧壁的参数(特别是侧壁的材料和/或厚度)和/或振动传感器的参数(特别是振动传感器相对于彼此的相对位置或距离)。
侧壁可以特别地形成流体可以流过其中的测量管或这样的测量管的一部分。例如,侧壁可以是流量计的测量管的一部分。侧壁可以由例如塑料或金属或复合材料构成,所述复合材料可以包括例如玻璃纤维。
振动传感器优选地是超声波传感器。优选实现的是导波的单纯模式激发或几种模式的激发。导波可以是例如瑞利波(Rayleigh wave)、准肖尔特波(quasi-Scholte wave)或兰姆波(Lamb wave)。如果以仅仅基本模式可被激发的频率实现激发,则可以促进基本上单纯模式的激发。例如,通过规定空间频率(例如通过使用叉指式换能器或使用多个间隔开的激发元件)可以实现模式选择。单纯模式的激发是有利的,这是因为不同的振动模式通常以不同的传播速度在侧壁中传播,这可能潜在地使得对测量数据的评估变得更加困难。
侧壁可以具有至少一个衰减元件(通过该衰减元件,导波能够被衰减)和/或侧壁可以具有至少一个反射元件(通过该反射元件,导波能够至少部分地被反射)。通过使用至少一个衰减元件或至少一个反射元件,导波可以基本上沿着准确的一条传播路径或沿着指定的少量传播路径被引导回振动传感器或所述另外的振动传感器。由此,可以有助于评估用于确定压力的测量数据。特别地,可以由所述至少一个衰减元件或所述至少一个反射元件横向地界定传播路径。
可以通过将具有高内部摩擦的材料(例如泡沫)附接到侧壁来形成衰减元件。可替代地,可以使用具有间距的多个反射元件以使导波衰减,所述间距被选择为使得导波的激发振动模式中的至少一个相消地干涉。
特别地,通过改变侧壁的厚度(特别是以阶跃的方式)可以实现反射元件。衰减元件和/或反射元件可以由具有至少一个切口和/或至少一个突出部的侧壁形成。特别地,切口或突出部可以布置在侧壁的侧部上,在所述侧壁上布置有振动传感器或多个振动传感器,特别地,所述振动传感器或多个振动传感器布置在侧壁的远离测量体积的侧部上。在切口或突出部的边界区域中,侧壁的厚度特别地可以以阶跃的方式改变。因此,用于引导导波的声阻抗突然改变,这导致产生反射。通过提供多个突出部或切口,如上所述,可以实现相消的干涉并因此实现特定模式的衰减。
可以在传播路径的至少一个区段中横向地由衰减元件和/或反射元件界定传播路径。特别地,传播路径可以在其整个长度上由衰减元件或反射元件界定。横向边界被理解为意指横向(lateral)方向上的边界,该横向方向垂直于传播路径的纵向方向或者导波的主传播方向。通过界定传播路径,可以确保能够仅沿着恰好一条传播路径或沿着指定的一组传播路径将导波从振动传感器引导返回到振动传感器或所述另外的振动传感器。这有利于评估测量数据,这是因为可以避免不受控制的多路径传播。此外,由此可以确保有目的地沿着相对长的传播路径引导导波,使得即使对于特定模式的声速中的相对微小的变化也可以导致测量数据发生显著变化。
侧壁在传播路径的区域中的壁厚可以与在侧壁的毗邻于传播路径的区域的区段中的壁厚不同。特别地,侧壁在传播路径的区域中比在测量区域的任何其他位置处可以更厚或更薄。通过改变传播路径边缘处的侧壁的壁厚,反射在此产生,如上文关于反射元件已提到的那样,反射可以被用于在限定的传播路径上或在多条限定的传播路径上引导导波。侧壁传播路径的区域中的壁厚优选地比相邻区段中的壁厚更薄,这是因为在相对较薄侧壁的情况下(如下文将更详细地解释的那样),更容易在侧壁中激发导波,该导波基本上不耦合到流体中,由此可以避免导波的额外传播路径和衰减。
侧壁特别地可以在传播路径的区域中具有基本恒定的厚度,其中传播路径外部的侧壁厚度不同于所述厚度。
侧壁可以形成围绕测量体积的测量管,其中传播路径围绕测量管在圆周方向上延伸至少一次。例如,可以使用圆形或椭圆形测量管。传播路径可以以环的方式围绕测量体积或测量管延伸,其中所述环可以在管的纵向方向上扭曲,使得可以形成例如椭圆或扭曲椭圆或锥形,所述椭圆与流动方向成一角度循环。如果导波旨在被引导返回到相同的振动传感器,则这种形状尤为有利。如果要将导波引导到另外的振动传感器,则传播路径可以例如围绕测量管螺旋地延伸。如果传播通道围绕测量体积延伸至少一次,则可以确保侧壁上的各向异性压力分布(例如由于通过测量管的流体路径或由于流动的湍流)为通过在整个管圆周上取平均值所得到测量数据的平均值。因此,如果传播路径围绕测量管延伸至少一次,则测量值是测量管中的流体静压力的更好指示。
优选地,传播路径大于一次地围绕测量管延伸。由此可以确保导波行进的路径长度增加,由此可以获得更大的压力相关的传播时间差。如果导波从振动传感器被引导到所述另外的振动传感器,则所述更大的压力相关的传播时间差可以例如通过围绕测量管的导波的螺旋引导来实现。
然而,如果导波被引导返回到激发导波的同一振动传感器,则导波围绕测量管多次循环也是可能的。导波能够沿着传播路径至少一次被引导返回到振动传感器并经过振动传感器,以便被再一次引导到该振动传感器,其中控制装置可以被设置成使得当导波被所述再一次引导返回到振动传感器时捕获测量数据或测量数据的至少部分。换言之,因此仅在导波再一次通过激发振动传感器时(也就是说例如导波被第二次或第三次引导返回到振动传感器时)捕获测量数据的至少部分。例如,可以用脉冲型包络激发导波,并且控制装置可以基于通过振动传感器捕获的数据检测分别通过振动传感器的导波并计数通过的次数。可以在特定数量的在先通过之后专门地或至少部分地捕获测量数据。还可以在多个时间点捕获测量数据,特别是在不同数量的在先通过之后。可以一起或彼此独立地评估在该过程中捕获的信号,特别是为了验证所确定的压力或者为了提高测量精度(例如通过形成平均值)。可替代地,在发射导波之后,导波的捕获可以停止例如一特定的时间间隔。可以选择所述时间间隔,使得仅在围绕测量管道的多个导波循环之后捕获测量数据。
控制装置、侧壁和振动传感器可以设置成使得瑞利波、准肖尔特波或兰姆波被激发作为导波。在基本上仅侧壁的一个侧部振动的情况下,瑞利波是表面波。如果振动传感器布置在侧壁的远离测量体积的侧部上,则可以由此确保基本上没有振动能量被传递到被引导的流体。由此可以避免导波的额外传播路径和导波的衰减。
例如,特别是如果侧壁的厚度显著大于固体中的导波的波长,则瑞利波是可激发的。在一些应用的情况下,例如为了减少波的衰减,替代地激发兰姆波可能是有利的,在这种情况下,按照被激发的振动模式,侧壁的两个侧部相对于彼此对称或不对称地振动。在此,激发优选地应在这样的频率和波长条件下实现,在所述频率和波长条件下基本上没有能量从侧壁被传递到流体。如果侧壁的厚度足够小和/或使用足够低的激发频率,则通常可以始终实现上述条件。描述在流体中被激发的压缩波的发射角的瑞利角取决于流体中和侧壁中对应波的相位速度的商的正弦。由这种关系,可以利用侧壁已知的分散关系来确定压缩波不会发射到流体中的条件。
如果使用的流体是液体,则还可以激发准肖尔特波,所述准肖尔特波沿着流体和侧壁之间的界面被引导。
侧壁可以至少在传播路径的区域中具有恒定的厚度和/或侧壁的内表面和/或外表面可以在该区域中具有恒定的曲率而不会改变符号。换言之,侧壁至少在传播路径的区域中可以是光滑的。因此,可以基本上在不存在沿着传播路径的干扰的情况下引导导波。
测量装置可以例如以流量计,特别是以超声波流量计的形式实施。振动传感器和/或所述另外的振动传感器可以在另一操作模式中应用在流量计中以激发导波,该导波随后激发流体中的压缩振动,该压缩振动经由流体被引导到相应的另外的振动传感器或附加的振动传感器。在这种情况下,可以通过确定不同传输方向之间的传播时间或传播时间差来确定流速和/或可以确定流体的其他参数。如上所述,激发流体中的压力波的导波是否被激发或者基本不激发流体中的压力波的导波是否被激发特别地取决于激发频率。因此,例如测量装置能够通过单独振动传感器的多个激发元件将振动传感器或所述另外的振动传感器激发成具有不同频率的和/或用于将被实施的不同激发几何形状,其中,在第一激发模式中执行压力测量,并且例如在第二激发模式中执行流量测量。
除了根据本发明的测量装置之外,本发明还涉及一种用于确定接收流体或流体流过其中的测量体积中的压力的方法,其中测量体积至少部分地由侧壁界定,其中振动传感器布置在侧壁上,其中振动传感器由控制装置致动以激发通过侧壁被引导的波,其中导波沿着传播路径通过侧壁被引导返回到振动传感器或者至少一个另外的振动传感器并且由控制装置在此捕获该导波,以便确定测量数据,其中压力由控制装置根据测量数据确定。可以利用关于根据本发明的测量装置说明的特征开发根据本发明的方法,反之亦然。
附图说明
从以下示例性实施例和相关附图中显现本发明的其他优点和细节,在所述附图中,示意性地:
图1至3示出了根据本发明的测量装置的示例性实施例的不同视图,利用该测量装置能够执行根据本发明的方法的示例性实施例;和
图4至图9示出了根据本发明的测量装置的其它示例性实施例的细节视图,其中,在每种情况下,能够执行根据本发明的方法的一个示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了测量装置1的剖视图,该测量装置用于确定测量体积2中的压力,该测量体积接收流体或流体能够流过其中。测量体积由一个侧壁3界定,该侧壁以测量管的形式实施。特别地,测量管可以是流量计的测量管。在此,流体可以从流体入口4流到流体出口5或者位于测量管中。振动传感器6可由控制装置7致动,以在侧壁3中施加导波。振动传感器6可以是例如压电振动传感器,其通过由控制装置7提供的交流电压被激发以振动。
可以选择激发频率,例如使得瑞利波被激发作为导波。在这些波的情况下,侧壁3的基本上仅一个远离测量体积2的外表面振动。替代地,在侧壁3的两个侧表面均振动的情况下,将可能激发兰姆波。为了避免由流体对导波的衰减并限制多路径传播的可能性,有利的是,此处选择激发频率使得由导波基本上不会激发流体的压缩振动。如果选择侧壁3的厚度使其不太厚和/或使用足够低的激发频率,则对于兰姆波的基础振动总是可行的。原则上,还可以选择激发准肖尔特波的激发频率,即,激发沿着流体﹣固体界面被引导的波。例如,可以实现这样的激发,使得基本上沿着面向测量体积2的侧壁3的内表面发生波传播。
导波的传播速度取决于用于侧壁3中导波的声速或相位速度。由于该声速或相位速度因声弹性效应而取决于作用在侧壁3上的应力,并且因为该应力又取决于测量体积2中的流体的压力,所以控制装置7可以通过例如使用传播时间测量确定传播速度来确定测量体积2中的压力。为此,导波沿着传播路径通过侧壁3被引导到达另外的振动传感器8,控制装置7由此确定测量数据,之后控制装置7根据所述测量数据确定压力。例如,可以测量导波从振动传感器6至振动传感器8的传播时间。
原则上可以确定针对传播路径的导波的传播时间,该传播路径直接从振动传感器6延伸到所述另外的振动传感器8。然而,为了获得高测量精度,有利的是传播路径相对较长,这是因为当导波从振动传感器6到所述另外的振动传感器8的传播时间增加时,由于侧壁3中的应力并且因此由于测量体积2中的压力而导致的传播时间差增大。同时有利的是传播路径围绕由侧壁3形成的测量管或围绕测量体积2被引导至少一次,优选地被引导多次。由此可以确保例如由于流体在测量管中的流动引导或由于湍流而导致的由流体施加的各向异性的压力不会干扰压力测量,原因在于测量管的所有侧部都有助于测量的总传播时间。
为了获得这两个优点,传播路径围绕测量管3或测量体积2螺旋地延伸。这将在下文参照图2和3更详细地解释。图2示出测量管的外部视图且图3示意性地示出了测量管的展开表面。因此,图3中的侧壁3的图示的下边缘处的点对应于图3中的横向方向上的相同位置中的上边缘处的点。虚线11上方的区域对应于图2中的示出的测量管的侧部并且虚线11下方的区域对应于后侧。
箭头9示出了期望的螺旋传播路径。这种传播路径可以通过设置在侧壁3上的螺旋反射元件10来实现,通过侧壁3中的螺旋切口提供该反射元件10。由于侧壁3在反射元件10边缘处的阶跃式厚度变化,因此入射在反射元件10上的导波被很大程度地反射。由此可以确保的是导波可以仅沿着箭头9所示的传播路径从振动传感器6被引导到所述另外的振动传感器8。
除了在反射元件10处对导波进行纯反射,而且还可以实现使得反射波衰减的反射。由此可以抑制多路径传播。例如,通过使得切口的尺寸与导波的波长匹配,可以实现反射波的衰减。由于在切口的两个边缘上的反射,可以实现反射的导波的至少部分抵消。
作为切口的替代方案,也可以使用侧壁的突出部作为反射元件10。图4示出了替代示例性实施例,其中侧壁3具有作为反射元件10的两个突出部12。在这种情况下,传播路径可以在区域13中延伸。除了设置两个突出部12,也可以只使用一个突出部12作为反射元件10,或者可以使用三个或更多个突出部。即使当切口被用作反射元件10时,也可以使用多个切口。通过使用多个突出部或多个切口或突出部和切口之间的混合作为反射元件10可用于提高反射程度和/或反射波的衰减或可用于减少通过反射元件10的传输。
图5示出了界定传播路径在其中延伸的区域13的另一种可能性。在这种情况下,分离地形成的衰减元件14附接到侧壁3,例如通过粘接。衰减元件14可以由例如具有高内部摩擦的弹性材料构成,例如由橡胶或弹性体构成。
在侧壁3上使用两个振动传感器6、8具有以下优点:振动传感器6、8可额外地用于捕获位于测量体积2中并流过测量体积的流体的流速、流量或其他流体变量。这例如可以通过控制装置7以不同的激发频率致动振动传感器6来实现,通过该激发频率激发侧壁3中的兰姆波。在这种情况下,可以选择激发频率,使得可以在流体中激发压力波,并且可以通过流体将所述压力波引导到另外的振动传感器8的区域中的侧壁并且在此捕获压力波。根据导波从振动传感器6到另外的振动传感器8的传播时间或者根据该传输和反向传输方向之间的传播时间差可以确定流速。该过程在超声波流量计领域中是已知的并且不再详细解释。因此,流量计可以利用较小的技术费用进行修改,以额外地允许进行压力测量。
在下面将参照图6至9讨论的替代实施例中,也可以仅使用一个振动传感器。在这种情况下的传播路径被选择或界定为使得导波被引导返回到振动传感器6。对于具有相同功能的元件,这里使用与前述示例中相同的附图标记。
图6和7示出了示例性实施例,在所述示例性实施例中,箭头9示出的传播路径沿着椭圆环围绕由侧壁3形成的测量管被引导。这里,
图6示出了测量管的平面图,且图7示出了侧壁3的展开的外表面。在其内导波被引导的区域13如前所述通过导波在所述区域的边缘处被反射或衰减而形成。然而,在图6和7所示的示例性实施例中,这通过传播路径的区域13中的侧壁来实现,该侧壁具有不同的壁厚,也就是说比侧壁的其他区域中的侧壁更薄,也就是说特别地比侧壁的与传播路径的区域13相邻的部分中的侧壁更薄。由于壁厚的突然变化,因此用于引导导波的阻抗突然改变,结果导波被很大程度地反射。
在测量装置1的替代实施方式中,区域13也可以如前所述通过横向的反射元件10和/或衰减元件14界定。在使用多个振动传感器6、8的情况下,由于壁厚的变化,也可以使用区域13的边界。所述壁厚也可以在该区域13中增加,而不是在区域13中减小壁厚。
由于区域13的界限,由振动传感器6发射的导波基本上仅沿着箭头9所示的传播路径传播。此处,导波优选地仅在一个方向上发射,例如,通过使用在多个间隔开的区域中激发导波的情况下发生的干涉效应。然而,也可以沿箭头9的方向并且也沿相反的方向发射导波。
在导波围绕测量管行进之后,导波返回到振动传感器6。可以由控制装置7以测量数据或部分测量数据的形式捕获振动传感器的所产生的振动。特别地,可以捕获导波围绕测量管循环的行进时间。
如已经说明的那样,如果使用相对长的传播路径,则可以潜在地增加压力测量的测量精度。在捕获测量数据或至少部分测量数据之前,通过在测量管周围行进多次的导波,可以在图6和7中所示的示例中实现传播路径的延伸。换言之,导波被至少一次引导到振动传感器6并经过它,以便随后被再一次地引导到振动传感器,其中,控制装置7被设置成使得当将导波所述再一次地引导到振动传感器6时捕获测量数据或测量数据的至少一部分。这可以例如通过仅在激发振动传感器6以发射导波之后的特定等待时段之后开始捕获测量数据来实现。这可以基于预试验或校准来选择,使得仅在导波被所述再一次地引导到振动传感器6时才捕获测量数据。然而,当导波到达振动传感器6时,控制装置7也可以通过振动传感器6分别检测。由此,控制装置7可以对围绕测量管的各个循环进行计数,并且例如可以确定两次、三次或四次循环的行进时间并且可以根据其确定压力。
可以进一步简化图6和7中所示的结构。例如,如图8所示,可以使用环作为区域13,该环与测量管的流动方向垂直并且在其中引导导波,如箭头9所示。区域13可以如前所述地被界定。图8所示的设置使得即使对于非常短的可用管道长度也可以集成压力测量,或者使得压力计可以特别紧凑。与图7所示的示例性实施例相比,导波沿着传播路径直到返回至振动传感器6的路径长度更小。如上所述,这可以通过仅在导波的多个循环之后捕获测量数据来补偿。
利用区域13的相应边界,例如通过壁厚的变化,通过反射元件10和/或衰减元件14,可以规定用于具有几乎任何期望形状的导波的传播路径。图9中示出了这种情况的一个示例,其中在这种情况下的区域13以及因此传播路径围绕测量管3被锥形地引导。当然,也可以使用多种不同的形状。
附图标记列表
1 测量装置
2 测量体积
3 侧壁
4 流体入口
5 流体出口
6 振动传感器
7 控制装置
8 振动传感器
9 箭头
10 反射元件
11 虚线
12 突出部
13 区域
14 衰减元件

Claims (9)

1.用于确定接收流体或流体流过其中的测量体积(2)中的压力的测量装置,其中,所述测量体积(2)至少部分地由侧壁(3)限定,其特征在于,振动传感器(6)布置在所述侧壁(3)上,其中所述振动传感器(6)能够由所述测量装置(1)的控制装置(7)致动,以激发通过所述侧壁(3)被引导的导波,其中导波能够沿传播路径通过所述侧壁(3)被引导返回至所述振动传感器(6)或至少一个另外的振动传感器(8)、并且能够由所述控制装置(7)在此处捕获,以确定测量数据,其中,所述压力能够由所述控制装置(7)根据所述测量数据确定,
其中,所述侧壁(3)形成围绕所述测量体积的测量管,其中所述传播路径围绕所述测量管在圆周方向上延伸至少一次。
2.根据权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述侧壁(3)具有至少一个衰减元件(14)和/或所述侧壁具有至少一个反射元件(10),通过所述衰减元件能够使所述导波衰减,通过所述反射元件能够至少部分地反射所述导波。
3.根据权利要求2所述的测量装置,其特征在于,所述衰减元件(14)和/或所述反射元件(10)由具有至少一个切口和/或至少一个突出部的所述侧壁(3)形成。
4.根据权利要求2或3所述的测量装置,其特征在于,所述传播路径在所述传播路径的至少一个区段中由所述衰减元件(14)和/或所述反射元件(10)横向界定。
5.根据权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述侧壁(3)在所述传播路径的区域(13)中的壁厚度与在所述侧壁(3)的与所述传播路径的所述区域(13)相邻的区段中的壁厚度不同。
6.根据权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述导波能够沿着所述传播路径被引导至少一次返回到所述振动传感器(6)并经过所述振动传感器,以便被再次引导到所述振动传感器(6),其中,所述控制装置(7)被设置成使得当所述导波被所述再次引导回所述振动传感器(6)时捕获所述测量数据或所述测量数据的至少部分。
7.根据权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述控制装置(7)、所述侧壁(3)和所述振动传感器(6)设置成使得瑞利波、准肖尔特波或兰姆波被激发作为所述导波。
8.根据权利要求1所述的测量装置,其特征在于,所述侧壁(3)至少在所述传播路径的区域(13)中具有恒定的厚度和/或所述侧壁(3)的内表面和/或外表面在所述区域中具有恒定的曲率而不会发生符号的变化。
9.用于确定接收流体或流体流过其中的测量体积(2)中的压力的方法,其中,所述测量体积(2)至少部分地由侧壁(3)界定,其特征在于,振动传感器(6)布置在所述侧壁(3)上,其中,所述振动传感器(6)由控制装置(7)致动以激发通过所述侧壁(3)被引导的导波,其中,导波沿着传播路径通过所述侧壁(3)被引导返回到所述振动传感器(6)或至少一个另外的振动传感器(8)、并且由所述控制装置(7)在此捕获,以便确定测量数据,其中,所述控制装置(7)根据所述测量数据确定所述压力,其中,所述侧壁(3)形成围绕所述测量体积的测量管,其中所述传播路径围绕所述测量管在圆周方向上延伸至少一次。
CN201811205425.0A 2017-11-21 2018-10-17 用于确定测量体积中的压力的测量装置 Active CN109813381B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017010727.0A DE102017010727A1 (de) 2017-11-21 2017-11-21 Messeinrichtung zur Ermittlung eines Drucks in einem Messvolumen
DE102017010727.0 2017-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109813381A CN109813381A (zh) 2019-05-28
CN109813381B true CN109813381B (zh) 2022-08-30

Family

ID=64172167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811205425.0A Active CN109813381B (zh) 2017-11-21 2018-10-17 用于确定测量体积中的压力的测量装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10837851B2 (zh)
EP (1) EP3486630B1 (zh)
CN (1) CN109813381B (zh)
DE (1) DE102017010727A1 (zh)
DK (1) DK3486630T3 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018008393A1 (de) * 2018-10-24 2020-04-30 Diehl Metering Gmbh Verfahren und Messeinrichtung zur Ermittlung einer Fluidgröße
WO2022026147A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Exxonmobil Upstream Research Company Non-intrusive detection of pipe parameters using selected guided acoustic wave modes
FR3117598B1 (fr) * 2020-12-16 2024-04-19 Buerkert Werke Gmbh & Co Kg Moyen de mesure de fluide
CN114577907B (zh) * 2021-12-31 2022-11-08 哈尔滨工业大学(深圳) 一种曲面板构件损伤检测方法、系统及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1116297A (zh) * 1994-08-05 1996-02-07 北京林业大学 圆锯片适张状态的检测方法及设备
CN102374931A (zh) * 2010-07-07 2012-03-14 帝国活塞环株式会社 活塞环张力测量装置
CN103575429A (zh) * 2012-08-06 2014-02-12 精工爱普生株式会社 振动片、电子装置以及电子设备
CN103674138A (zh) * 2012-09-10 2014-03-26 克洛纳有限公司 流量测量仪

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU717580A1 (ru) * 1974-11-21 1980-02-25 Предприятие П/Я М-5671 Способ ультразвукового контрол физических параметров жидкости
DE2946662A1 (de) * 1979-11-19 1981-05-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Einrichtung zur nichtinvasiven druckmessung
JPS5826238A (ja) * 1981-08-08 1983-02-16 Fujitsu Ltd 超音波による圧力測定方式
EP0088362A1 (en) 1982-03-08 1983-09-14 Fearon Development Corporation Nonintrusive pressure measurement
EP0694773B1 (en) * 1991-04-09 1998-06-24 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Device for detecting change in internal pressure of cylinder
DE19820877C2 (de) * 1998-05-09 2002-09-19 Contitech Luftfedersyst Gmbh Berührungslose Abstands- und Druckmessung innerhalb einer Luftfeder
WO2001002810A1 (en) * 1999-07-02 2001-01-11 Cidra Corporation Flow rate measurement using unsteady pressures
JP2001116640A (ja) * 1999-10-18 2001-04-27 Matsushita Research Institute Tokyo Inc 圧力容器のガス圧検出装置
JP3611796B2 (ja) * 2001-02-28 2005-01-19 松下電器産業株式会社 超音波送受波器、超音波送受波器の製造方法及び超音波流量計
JP3711885B2 (ja) * 2001-03-30 2005-11-02 日産自動車株式会社 パイプ内圧測定装置およびパイプ内圧測定方法
DE10310114A1 (de) * 2003-03-06 2004-09-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur hydrostatischen Druckbestimmung in einem Hochdruckbehälter mittels Ultraschalllaufzeitmessung
WO2005010469A2 (en) * 2003-07-15 2005-02-03 Cidra Corporation A dual function flow measurement apparatus having an array of sensors
US7237440B2 (en) * 2003-10-10 2007-07-03 Cidra Corporation Flow measurement apparatus having strain-based sensors and ultrasonic sensors
JP2006030041A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Fuji Electric Systems Co Ltd クランプオン型ドップラー式超音波流速分布計
DE102005009818A1 (de) * 2005-03-03 2006-09-07 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zum Messen eines Druckes
WO2007009097A1 (en) * 2005-07-13 2007-01-18 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flow using an array of sensors
US7624650B2 (en) * 2006-07-27 2009-12-01 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for attenuating acoustic waves propagating within a pipe wall
US7624651B2 (en) * 2006-10-30 2009-12-01 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for attenuating acoustic waves in pipe walls for clamp-on ultrasonic flow meter
HUP0700785A2 (en) * 2007-12-05 2009-06-29 Thormed Kft Method and apparatus for determining the flow parameters of a streaming medium
DE102008035877A1 (de) * 2008-08-01 2010-02-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßwandler vom Vibrationstyp
EP2230545A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-22 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Passive remote air flow and cable detection
ES2907457T3 (es) * 2011-09-01 2022-04-25 Microtech Medical Technologies Ltd Dispositivo de sensor implantable para medir una presión de fluido
DE102011087215A1 (de) * 2011-11-28 2013-05-29 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren zur Wärmemengenmessung mit einem Ultraschall-Durchflussmessgerät
US20140260667A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Amphenol Corporation Systems and methods for acoustic detection using flow sensors
GB2521661A (en) * 2013-12-27 2015-07-01 Xsens As Apparatus and method for measuring flow
GB201405713D0 (en) * 2014-03-31 2014-05-14 Flow Technologies Ltd M Fluid sensor
WO2017011850A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-26 The University Of Adelaide Method and system for pipeline condition analysis
US10697938B2 (en) * 2017-03-16 2020-06-30 Triad National Security, Llc Fluid characterization using acoustics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1116297A (zh) * 1994-08-05 1996-02-07 北京林业大学 圆锯片适张状态的检测方法及设备
CN102374931A (zh) * 2010-07-07 2012-03-14 帝国活塞环株式会社 活塞环张力测量装置
CN103575429A (zh) * 2012-08-06 2014-02-12 精工爱普生株式会社 振动片、电子装置以及电子设备
CN103674138A (zh) * 2012-09-10 2014-03-26 克洛纳有限公司 流量测量仪

Also Published As

Publication number Publication date
EP3486630B1 (de) 2021-01-27
DK3486630T3 (da) 2021-04-19
EP3486630A1 (de) 2019-05-22
DE102017010727A1 (de) 2019-05-23
US10837851B2 (en) 2020-11-17
US20190154531A1 (en) 2019-05-23
CN109813381A (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109813381B (zh) 用于确定测量体积中的压力的测量装置
CN110199179B (zh) 用于检测通流参量的超声波流量计和方法
US7624651B2 (en) Apparatus and method for attenuating acoustic waves in pipe walls for clamp-on ultrasonic flow meter
US7624650B2 (en) Apparatus and method for attenuating acoustic waves propagating within a pipe wall
JP5479605B2 (ja) 流動媒体の流量を検出する超音波流量センサ
US10845338B2 (en) Fluid meter including a first wall thickness in the area of a transmitter and in the area of a receiver and a second wall thickness in the area there between
JP2007517207A (ja) 交差式の送信および受信素子を有する超音波流れセンサ
CN104596600B (zh) 超声波流量计
JP2007529725A (ja) 変換器アレイおよび反射面を伴う超音波流速流量センサ
EP2816327A1 (en) Ultrasonic flowmeter
JP3761399B2 (ja) 超音波式流量測定器
CN100414261C (zh) 用于确定和/或监控介质的体积流量和/或质量流量的设备
JP6231754B2 (ja) 超音波流量計および超音波流量計用の超音波吸収体
CN109655117B (zh) 用于确定流体变量的测量装置
KR102167810B1 (ko) 초음파 유량계
CN108474766B (zh) 声学确定介质特性的方法和借助反射元件声学确定介质特性的设备
JP6207428B2 (ja) 超音波式音速測定装置及び超音波式音速測定方法
US20150355004A1 (en) Ultrasonic flowmeter and ultrasonic flowmeter attaching method
US10451463B2 (en) Device for determining properties of a medium comprising a damping element and/or open guide element
CN108496075B (zh) 用于确定介质特性的方法和用于确定介质特性的设备
JP2011038870A (ja) 超音波流量計およびこれを用いた流速測定方法
JP7151311B2 (ja) 超音波流量計
US11221244B2 (en) Clamp-on circumferential resonance ultrasonic flowmeter for collectively exciting and receiving circumferential modes of a pipe
EP2069723B1 (en) Apparatus for attenuating acoustic waves propagating within a pipe wall
JP2020056639A (ja) 圧力計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: P. Pross

Inventor after: M. Mailer

Inventor after: A. Benkett

Inventor after: M. Bangchab

Inventor before: P. Pross

Inventor before: M. Mailer

Inventor before: A. Benkett

SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant