CN114689133A - 用于检测管道系统中的声音的流体耗量计和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测管道系统中的声音的流体耗量计和方法，所述流体耗量计(2)被布置为用于测量流体的流速并且包括控制装置(14)，所述控制装置具有被布置为用于检测流体中的声音的声音检测模块(26)，其中所述控制装置(14)被配置为，使得在激活所述声音检测模块(26)期间，所述耗量计(2)的不需要用于声音检测的至少一个另外的模块(20，22，24)处于停用状态。

Description

用于检测管道系统中的声音的流体耗量计和方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测管道系统中的声音的流体耗量计和方法。

背景技术

为了检测流体消耗，特别是水消耗，在现有技术中已知超声耗量计。此外，已知通过检测管道内部的声学噪声来检测管道泄漏。专利文献WO2017/005687A1公开了在流体耗量计内部提供额外的麦克风，或者使用被提供用于流量测量的超声换能器来额外地检测连接到流体耗量计的管道系统内部的声学噪声。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测管道系统中的声音的流体耗量计和方法，其提供增强的声音检测特性。

该目的通过具有本发明中限定的特征的流体耗量计和具有本发明中限定的特征的方法来实现。优选实施例在下面的说明书和附图中限定。

根据本发明的流体耗量计被布置或配置为用于测量流体的流速，并基于检测到的流速确定随时间的流体消耗。有鉴于此，流体耗量计可以对应于已知的流体耗量计。流体耗量计包括控制装置，该控制装置可以是执行流量测量并基于该流量测量计算消耗的控制装置。控制装置包括声音检测模块，该声音检测模块被布置为检测容纳在流体耗量计内部和连接到流体耗量计的管道内部的所述流体中的声音，该管道也容纳所述流体。流体检测模块可包括或连接到至少一个合适的换能器或传感器，用于检测流体中的声音或声学噪声。声音检测模块还可包括用于评估从所述换能器接收的声音信号以执行声音检测的电子组件和/或软件应用程序。

根据本发明，控制装置被配置为，使得在激活声音检测模块期间，耗量计的至少一个另外的模块、即耗量计的至少一个另外的电子模块处于停用状态，该另外的模块在声音检测期间不被使用。该至少一个停用的另外的模块可以特别是产生扰动的电子模块，该扰动可以对声音检测具有负面影响。例如，扰动可以是可能影响声音检测的声学、电和/或电磁噪声。在声音检测期间关闭不需要声音检测的另一模块，或者在声音检测期间不接通该另一模块，使得该另一模块保持在停用或未激活的状态。根据本发明的未激活或停用状态意味着模块是完全未激活的或仅被设定为休眠模式，例如仅由低电流供电，以在降低的或最小水平上保持模块或电路活动，但在电路或模块中没有任何功能活动被启用。由此，可以避免或减少由于该另一模块的运行而发生的扰动，并且因此可以改善耗量计的声音检测特性。可以提高信噪比。特别地，通过在声音检测或声音测量期间停用相应的模块，可以消除由流体耗量计中的特定模块引起的振荡和干扰频率。

所述至少一个另外的模块对于声音检测是不需要的并且可以被设定或保持在停用状态，即在声音检测期间被停用或保持停用，所述至少一个另外的模块可以优选地是耗量计的显示器、和/或耗量计内部的时钟、和/或通信模块。这些例如是可能引起干扰信号或频率干扰或妨碍正确的声音检测的模块。

根据另一优选实施例，在声音检测期间要被停用或要处于停用状态的模块可以是无线传输模块，即，用于无线或无线电通信的通信模块。该无线传输模块可以是流体耗量计的唯一无线传输模块，使得在声音测量期间完全停用无线通信。根据另一可能的实施例，无线传输模块可以是使用特定频率范围进行传输或通信的模块，使得仅停用该频率范围的使用，并且可以继续使用不同频率范围的通信。例如，用于声音检测的通信和控制的特定频率范围可以在声音检测期间保持激活，其中，其它通信模块或频率范围在声音检测期间被停用或不使用。特别地，可以停用那些引起扰动或干扰信号的通信模块或无线传输模块，这些扰动或干扰信号可以影响声音或声学噪声检测。

声音检测优选地是在可听范围内的声音检测，优选地在500Hz到10kHz的范围内，进一步优选地在500Hz到2kHz的范围内。

根据另一可能的实施例，在声音检测期间处于停用状态的另一模块可以是流体耗量计内部的程序时钟和/或高频时钟。例如，当必须进行计算时或者当无线通信正在进行时，使用高频时钟。这种时钟可以提供影响声音检测的扰动。特别地，这可以是在对流体耗量计的运行没有任何其它影响的情况下允许被关闭的时钟。优选地，流体耗量计包括额外的实时时钟，该额外的实时时钟处于持续运行中，即不被停用，使得消耗测量所需的实时在耗量计中仍然是持续可用的。

根据本发明的另一优选实施例，所述至少一个另外的模块是具有至少一个电子组件的模块，该电子组件被放置为靠近或邻近所述声音检测模块的电子组件。特别地，该电子组件可以直接邻近放置，而在它们之间没有任何另外的组件。这样的与用于声音检测的组件直接相邻的组件可能对声音检测具有强干扰影响。因此，可能优选的是，那些电子组件处于停用状态。例如，那些组件可以是电感器或电容器。

根据本发明的另一可能的实施例，在声音检测期间处于停用状态的所述至少一个另外的模块是具有至少一个电子组件的模块，该电子组件与声音检测模块的多个电子组件或至少一个电子组件一起、即与用于声音检测的电子组件一起布置在同一电路板上。电子组件在同一电路板上的布置可能引起扰动，因此，在声音检测期间，在同一电路板上具有处于停用状态(即，未使用)的可能的干扰组件可能是有利的。由此，可以改善声音检测特性。

根据优选实施例，流体耗量计包括超声流量测量装置。这种超声流量测量装置优选地包括至少一个超声换能器，进一步优选地包括两个超声换能器，以用于流体中的流量测量。例如，这可以是从专利文献WO2017/005687A1中已知的流体耗量计。优选地，超声流量测量装置的至少一个超声换能器连接到声音检测模块，使得所述至少一个超声换能器被用于收听流体中的声音。因此，所述至少一个超声换能器具有双重功能，用于流体内部的流量测量和声音检测。在超声流量测量装置包括多于一个超声换能器的情况下，可以额外使用多于一个或所有这些超声换能器来检测流体内部的声音或声学噪声。

根据另一可能的实施例，声音检测模块可包括声音传感器，优选地包括用于检测所述流体中的声音的麦克风。这种声音传感器可以用作对超声换能器的使用的替代方案，或者作为如前所述的超声换能器的使用的补充。此外，可以提供多于一个声音传感器或麦克风，以用于检测流体内部的声学噪声或声音。因此，声音检测模块可包括一个或多个用于声音检测的专用声音传感器作为单独的传感器，即，与流量测量装置分离。然而，也可以结合用于声音检测的超声换能器使用一个或多个专用声音传感器。

根据另一可能的实施例，所述控制装置被配置为，使得只有如果所测量的流量低于预定极限，优选地如果流量为零，声音检测模块才被激活。由此，可以避免由流体流动而发生的干扰噪声，并且可以增强对所连接的管道系统中的声音的收听。根据另一种可能的解决方案，控制装置可被配置为，使得在声音检测期间流量测量装置被停用或处于停用状态。由此，可以消除流量测量装置的干扰影响。此外，在流量测量装置的超声换能器具有双重功能、即额外用于声音检测的情况下，这是有利的。因此，优选地，如果存在低于预定极限的流量或没有流量通过流体耗量计，并且如果所述至少一个另外的模块、优选地靠近声音检测模块的电子电路放置的电子电路未运行、即处于停用状态，则执行声学声音检测。通过这种组合，能够以更有效的方式抑制干扰噪声和扰动，并且可以改善声音检测，例如以便能够实现如下所述的更精确的泄漏检测。例如，可以通过流量计内部的流量测量装置来检测流量是否低于预定极限。此外，额外地或作为替代方案，可以在例如通常不发生流动的白天时间段期间执行声音检测，例如在夜间期间执行声音检测。

控制装置可被配置为，使得耗量计的不需要用于声音检测的所述至少一个另外的模块在开始声音检测之前被停用，优选地在开始声音检测之前至少15毫秒，进一步优选地至少0.25秒或多于一秒。由此，可以确保在开始声音检测之前可靠地停用所述至少一个模块。此外，在执行声音检测之前，干扰频率或振动消减。

根据优选实施例，所述声音检测模块被配置为，用于检测噪声或声音，该噪声或声音表示连接到所述流体耗量计的管道系统中的泄漏或由该管道系统中的泄漏而发生该噪声或声音。这特别可以是在使用时经由容纳在流体耗量计内部的流体传输的噪声。因此，声音检测模块可以是流体耗量计内部的泄漏检测模块的一部分。优选地包括所述声音检测模块的这种泄漏检测模块可以被实现为流体耗量计内部的软件和/或硬件模块，特别地被实现为所述流体耗量计的控制装置的一部分。为了进行泄漏检测，流体耗量计可以与至少一个另外的流体耗量计和/或外部控制装置或远程控制器进行通信。为此，可以使用流体耗量计内部的通信模块。根据优选实施例，在声音检测期间抑制或停用这种通信，使得在用于泄漏检测的声音检测期间，这种通信模块不会引起干扰的声学或电磁噪声或振荡。

除了所描述的流体耗量计以外，用于检测声音的方法也是本发明的主题。关于前述流体耗量计描述的优选实施例或方面也应该被认为是本方法的优选实施例。此外，本方法的优选实施例应该被认为是流体耗量计的优选实施方式，特别是这种流体耗量计的控制装置。

根据本发明的方法用于检测连接到流体耗量计的管道系统中的声音。对于声音检测(即收听管道系统)，使用所述流体耗量计，优选地使用如上所述的流体耗量计。流体耗量计包括声音检测装置或声音检测模块。根据该方法，在声音检测过程期间，至少一个另外的模块、特别是流体耗量计的电子模块处于停用状态，该电子模块对于声音检测是不需要的。可以在开始声音检测之前停用另一模块，或者在之前没有激活另一模块的情况下，确保在声音检测期间保持该模块停用。另一模块可以是电子模块或具有电子组件的模块，该电子组件与用于声音检测的电子组件相邻布置。通过停用不需要的组件、特别是产生干扰噪声或振荡的组件，可以改善声音检测。另一模块例如可以是流体耗量计的显示器、时钟(特别是高频时钟)和/或无线通信模块。优选地，在声音检测之前或期间，可以将这种模块中的至少一个设定或保持在停用状态，以降低可能对声音检测有影响的干扰噪声和/或频率。

优选地，在开始声音检测之前，优选地在开始声音检测之前至少15毫秒，进一步优选地在开始声音检测之前至少0.25秒或多于一秒，停用所述至少一个另外的模块。由此，可以确定地防止从所述模块发生的对声音检测的影响。

根据本方法的优选实施例，使用流体耗量计的流量检测装置的至少一个超声换能器和/或至少一个声音传感器、特别是至少一个专用的声音传感器。这种声音传感器优选地可以是麦克风。除了超声换能器以外，还可以使用声音传感器，或者单独使用声音传感器。超声换能器优选地用于流体耗量计中的流量检测或测量。因此，在超声换能器也用于声音检测的情况下，这是相应的换能器的双重用途。由于这种超声换能器是针对流量测量而不是针对声音检测进行优化的，因此针对要检测的可听声音的灵敏度可能与利用专用声音传感器的情况不同。因此，高电子放大可能是必需的，以从这种超声换能器接收合适的声音信号。因此，使用这种超声换能器对干扰噪声非常敏感。因此，如上所述的流体耗量计和根据本发明的方法对于用于声音检测的超声传感器的这种使用是特别有利的，即，检测可听范围内的声音。超声传感器被针对与在声音检测期间要检测的谐振频率不同的谐振频率优化。

根据优选实施例，在若干模块或模块的功能之间确定优先级，并且模块或其功能按照其优先级的顺序被停用或保持停用。例如，具有较高优先级的模块可以保持激活，而具有较低优先级的模块被停用或保持在停用状态。例如，通信模块可以具有高优先级，并且在声音检测期间需要通信的情况下，如果需要，则该模块保持激活或切换到激活状态。然而，具有较低优先级并且此刻不需要的其它模块可以被设定或保持在停用状态。这意味着在声音检测期间，优选地仅那些不需要的、即具有较低优先级的另外的模块被停用或保持在停用状态。在如上所述的流体耗量计中，控制装置可被配置为，使得可以建立前述的优先级，即，仅那些在声音检测期间不需要的模块被停用或保持在停用状态。

附图说明

下面参照附图通过示例描述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的部分打开的流体耗量计。

图2示意性示出了根据图1的流量耗量计的基本组件。

附图标记列表：

2 流体耗量计

3 壳体

4 管段

5 法兰

6 壁

8，10 超声换能器

12 反射器

14 控制装置

15 电路板

16 流量测量模块

18 流速

20 时钟

22 显示器

24 传输模块

26 声音检测模块

28 噪声级或声级

A 流动方向

具体实施方式

如图所示的流体耗量计2可用于测量或记录例如建筑物中的流体消耗。流体耗量计2包括放置在建筑物的入口管道中的管段4，使得流体耗量计2可以检测整个流量并计算整个建筑物的流体消耗。为此，管段4可包括用于在两个相对端部上连接的法兰5。流体耗量计2的所有组件均布置在壳体3中，该壳体在该示例中与管段4一体形成。在壳体3内部，集成到管段4的壁6中，布置有两个超声换能器8和10。以已知的方式，超声换能器8和10用于管段4内部的流量测量。超声换能器8和10将超声信号发送到沿着方向A流经管段4的流体中，并接收来自流体的反射信号。如从现有技术的流体耗量计已知，在管段4的内部布置有两个反射器12。在所示实施例中，两个超声换能器8和10集成到壁6中。然而，可以将超声换能器8和10布置在管段4外部，即，布置在完整的完全封闭的壁6的外部。此外，还可以将这些超声换能器或至少一个超声换能器布置在管段4内部。

流体耗量计2包括控制装置14，该控制装置包括用于流体消耗的流量测量和计算的所有必要的硬件和软件组件，在本示例中这些组件布置在电路板15上。在这一点上，仅详细描述对于本发明来说必要的组件或模块。超声换能器8和10连接到控制装置14。控制装置14分别包括流量测量模块或流量测量分电路16。超声换能器8和10连接到该流量测量模块，使得流量测量模块16接收由超声换能器8和10输出的信号并且可以向这些换能器8和10输出信号。超声换能器8和10可以与流量测量模块16一起看作流量测量装置。流量测量模块16输出流速18。流量测量模块16可以是集成到控制装置14中的软件模块，或者由专用硬件和软件的组合组成。在本示例中，控制装置14还包括时钟20、显示器22和无线传输模块24。无线传输模块24可以根据任何合适的标准被提供用于无线电通信。显示器22可以从流体耗量计2的壳体3的外侧可见，以使测量结果、运行状况等可视化。特别地，时钟可以是高频时钟，即优选地是程序时钟。控制装置14可包括额外的低频时钟，优选地是实时时钟。

流体耗量计2还包括声音检测模块26，该声音检测模块在本示例中连接到第一超声换能器8。因此，超声换能器8在本示例中具有双重功能，除了流量测量以外，它还用于流体中的声音检测。声音检测优选地是指声学声音或声学噪声的检测，特别是在可听范围内。声音检测模块26可以是用于收听流体或管段4以检测连接到管段4的管道系统中的泄漏的泄漏检测模块的一部分。这种声音检测模块26和/或泄漏检测模块可以实现为软件模块或呈控制装置14内部的专用硬件和软件的组合的形式。声音检测模块26可以输出噪声级28。流量测量模块16和声音检测模块26的输出可以例如经由传输模块24传输到外部。

当使用超声换能器8来检测管段4中的流体内部的声音时，存在的问题是，超声换能器8被针对发送和接收超声信号进行优化，即具有流量测量所需的高谐振频率。该高谐振频率是在声音检测期间要检测的频率范围之外的频率。因此，在由所述声音检测模块26进行的声音测量或声音检测期间，需要高度放大超声换能器8的信号。优选地，在声音检测模块26中包括相应的放大器。这使声音测量易受例如由于控制装置14内部的其它电子组件产生的噪声或振荡引起的干扰或扰动的影响。为了避免这种扰动或消除这种扰动，根据本发明，控制装置14被配置为，使得其可以关闭或保持关闭控制装置14内部的在声音检测期间不需要的并且可能对声音检测有干扰影响的那些模块或组件。例如，这些模块是具有靠近用于声音检测的电子组件布置的电子组件的模块，例如相邻的电子组件，特别是布置在同一电路板15上的电子组件。如图1所示，显示器22和声音检测模块26布置在同一电路板15上。在本示例中，在声音测量期间被设定为停用或未激活状态的这些模块是传输模块24、显示器22和/或时钟20。这些模块可以在开始声音检测之前被关闭，或者在它们已经未激活的情况下，由控制装置14禁止或阻止这些模块的激活。例如，显示器22以32Hz的频率更新，并且因此，生成每秒32个小电流消耗。每个电流消耗都伴随有侧翼上升沿和侧翼下降沿，并且如果在声音检测期间显示器是激活的，则该串电流脉冲将干扰声音检测。此外，优选地，在声音检测期间，流量测量模块16也处于停用状态。优选地，声音检测和流量测量不是同时进行的。特别地，优选地在管段4内部的流量为零或至少低于预定极限的时间段中执行声音检测。这可以由流量测量模块检测，或者控制装置14可以在通常没有流动发生的时间段期间(例如在夜间期间)开始声音检测。此外，可以经由传输模块24从外部激活声音检测，并且通过外部装置停止管道系统内部的流动(例如，通过关闭阀门)。在声音检测的激活是从外部完成的情况下，例如在接收相应的信号之后控制装置14可以关闭传输模块24、执行流量检测并且稍后再次接通传输模块24以输出测量或检测结果。

在这种情况下，超声换能器8和10用于声音检测。还可以在管段4中具有单独的声音传感器，例如用于声音测量的麦克风。

Claims (19)

1.一种流体耗量计(2)，被布置为用于测量流体的流速并且包括控制装置(14)，所述控制装置具有被布置为用于检测所述流体中的声音的声音检测模块(26)，其特征在于，所述控制装置(14)被配置为，使得在激活所述声音检测模块(26)期间，所述耗量计(2)的不需要用于声音检测的至少一个另外的模块(20，22，24)处于停用状态。

2.根据权利要求1所述的流体耗量计，其特征在于，所述至少一个另外的模块是显示器(22)、时钟(20)和/或通信模块(24)。

3.根据权利要求1或2所述的流体耗量计，其特征在于，所述至少一个另外的模块是无线传输模块(24)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述至少一个另外的模块是高频时钟(20)，并且优选地，所述流体耗量计(2)包括处于持续运行中的额外的实时时钟。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述至少一个另外的模块(20，22，24)具有被放置为与所述声音检测模块(26)的电子组件靠近的至少一个电子组件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述至少一个另外的模块(20，22，24)具有与所述声音检测模块(26)的电子组件一起布置在同一电路板上的至少一个电子组件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述流体耗量计(2)包括超声流量测量装置(16)。

8.根据权利要求7所述的流体耗量计，其特征在于，所述超声流量测量装置(16)的至少一个超声换能器(8)连接到所述声音检测模块(26)，使得所述至少一个超声换能器(8)被用于收听流体中的声音。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述声音检测模块(26)包括用于检测所述流体中的声音的声音传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述控制装置(14)被配置为，使得只有所测量的流量低于预定极限时，所述声音检测模块(26)才被激活。

11.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述控制装置(14)被配置为，使得所述流体耗量计(2)的不需要用于声音检测的所述至少一个另外的模块(20，22，24)在开始声音检测之前被停用，优选地在开始所述声音检测之前至少15毫秒时被停用。

12.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，所述声音检测模块(26)被配置为用于检测所连接的管道系统中的泄漏。

13.根据前述权利要求中任一项所述的流体耗量计，其特征在于，在所述声音检测模块(26)激活期间处于停用状态的所述至少一个另外的模块(20，22，24)是产生扰动的电子模块，所述扰动对所述声音检测具有负面影响。

14.一种用于通过使用流体耗量计(2)检测管道系统中的声音的方法，其特征在于，在声音检测过程期间所述流体耗量计(2)的不需要用于声音检测的至少一个另外的模块(20，22，24)处于停用状态。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述流体耗量计(2)的显示器(22)、时钟(20)和/或无线通信模块(24)在声音检测期间处于停用状态。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在开始所述声音检测之前，优选地在开始所述声音检测之前至少15毫秒时，停用所述至少一个另外的模块(20，22，24)。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，使用所述流体耗量计(2)的流量检测装置(16)的至少一个超声换能器(8)和/或声音传感器来进行声音检测。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，在若干另外的模块(20，22，24)之间确定优先级，并且所述模块按照其优先级的顺序被停用或保持停用。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，在所述声音检测过程期间处于停用状态的所述至少一个另外的模块(20，22，24)是产生扰动的电子模块，所述扰动对所述声音检测具有负面影响。

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