DE10206134A1

DE10206134A1 - Ultraschall-Strömungsmesser

Info

Publication number: DE10206134A1
Application number: DE10206134A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Fukuhara
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: DE10206134B4; US6587796B2; US20020143479A1; JP4135056B2; JP2002243514A

Abstract

Es ist ein Ultraschall-Strömungsmesser offenbart, bei dem Upstream- und Downstream-Empfangssignale einer A/D-Umwandlung unterzogen werden und dadurch deren diskrete Werte bestimmt werden; eine Kreuz-Korrelation zwischen den Upstream- und Downstream-Empfangssignalen wird bestimmt; das Ergebnis der Berechnung durch Korrelations-Verarbeitungsmittel wird einer Hilbert-Umwandlung unterzogen; eine Phasenbeziehung wird durch Phasen-Berechnungsmittel aus den Ergebnissen der Berechnung durch das Korrelations-Berechnungsmittel und der Berechnung durch die Hilbert-Umwandlung bestimmt; und eine Zeitdifferenz wird durch Maximalwert-Ermittlungsmittel aus dem Phasen-Berechnungsergebnis berechnet, das von dem Phasen-Berechnungsmittel geliefert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Strömungsmesser für die A/D-Umwandlung eines Ultraschallsignals für die Berechnung eines diskreten Korrelationsfaktors und für die Bestimmung einer Zeitdifferenz, die zu einer Strömungsgeschwindigkeit äquivalent ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Das Verfahren des Bestimmens einer Strömungs geschwindigkeit, das heißt einer Zeitdifferenz mit einem vorbekannten Ultraschall-Strömungsmesser gemäß einem Korrelationsfaktor zwischen Ultraschallsignalen, die durch ein Fluid hindurchgehen, weist den Vorteil auf, gegenüber einer Störung, wie zum Beispiel Rauschen, resistent zu sein. Um den Korrelationsfaktor zwischen Ultraschallsignalen zu bestimmen, müssen die Signale einer A/D-Umwandlung unterzogen und dann korreliert werden. Der Korrelationsfaktor ist deshalb ein diskreter Wert. Somit müssen zur Ermittlung einer präzisen Zeitdifferenz, die einer Strömungsgeschwindigkeit entspricht, aus den resultierenden diskreten Werten die diskreten Daten interpoliert werden, wie Fig. 1 zeigt. Dann muss die Zeit, zu der der Korrelationsfaktor sein Maximum aufweist, aus den interpolierten, diskreten Daten berechnet werden.

Um den Maximalwert eines Korrelationsfaktors zu ermitteln, ist es üblich, eine Kurven-Linien-Interpolation höherer Ordnung (higher order curvilinear interpolation) zu verwenden. Dieser Lösungsansatz erfordert jedoch eine große Datenmenge. Um in der Lage zu sein, eine große Datenmenge zu erfassen, ist es notwendig, äußerst schnelle A/D-Wandler mit hoher Auflösung einzusetzen und komplexe, Kurven-Linien- Interpolationsberechnungen höherer Ordnung vorzunehmen. Dem gegenüber ergibt eine Kurven-Linien-Interpolation mit einer kleinen Datenmenge einen größeren Rechenfehler. Solche Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler mit hoher Auflösung sind äußerst kostspielig. Außerdem tendieren Kurven-Linien- Interpolationsberechnungen höherer Ordnung dazu, komplex zu werden.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben genannten Probleme getätigt worden. Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ultraschall-Strömungsmesser bereitzustellen, der das Verfahren der Berechnung einer Zeitdifferenz mit verbesserter Genauigkeit und mit höheren Geschwindigkeiten unter Verwendung relativ einfacher Signalverarbeitungsmittel implementiert und damit den Maximalwert eines Korrelationsfaktors bestimmt.

Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, ist der Ultraschall-Strömungsmesser nach einem ersten Aspekt der Erfindung, wie er in Anspruch 1 angeführt ist, als einer zum Bestimmen einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen definiert, mit:
Berechnungsmitteln für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung bzw. Digitalisierung eines Upstream- Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
einem Korrelations-Verarbeitungsmittel zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln für eine Hilbert-Umwandlung des Ergebnisses der durch das Korrelations-Berechnungsmittel vorgenommenen Berechnung,
Phasen-Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung, und
ersten Berechnungsmitteln zum Berechnen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis der von dem Phasen- Berechnungsmittel vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung.

Daher werden gemäß dem in Anspruch 1 dargelegten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung Downstream- und Upstream- Empfangssignale diskretisiert bzw. digitalisiert, ohne komplexe, Kurven-Linien-Interpolationsberechnungen höherer Ordnung vornehmen zu müssen, ein Korrelationsfaktor wird mit dem Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmt, das Ergebnis der von dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Hilbert- Berechnung wird erhalten, und der Maximalwert des Korrelationsfaktors wird durch Vornehmen einer Phasenberechnung aus dem Korrelationsfaktor und dem Ergebnis der Hilbert-Berechnung bestimmt.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung, wie er im Anspruch 2 dargelegt ist, ist der Ultraschall-Strömungsmesser der Erfindung als ein Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen definiert, mit:
Berechnungsmitteln für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung bzw. Digitalisierung eines Upstream- Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
Korrelations-Verarbeitungsmittel zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln für eine Hilbert-Umwandlung des Ergebnisses der von dem Korrelations-Verarbeitungsmittel vorgenommenen Berechnung,
Phasen-Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Zeitdifferenz aus dem Ergebnis einer von den Phasen- Berechnungsmitteln vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung,
Berechnungsmitteln für die Hilbert-Umwandlung des Upstream-Empfangssignals und des Downstream-Empfangssignals,
Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Hüllkurve bzw. Einhüllenden aus dem Upstream-Empfangssignal, dem Downstream- Empfangssignal und dem Ergebnis der von dem Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
zweiten Berechnungsmittel zum Bestimmen einer Zeitdifferenz aus der Hüllkurve, und
einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den durch das zweite Berechnungsmittel und durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

Daher werden gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie er im Anspruch 2 dargelegt ist, Upstream- und Downstream- Empfangssignale einer Hilbert-Umwandlung unterzogen, eine Hüllkurve bzw. Einhüllende wird aus dem Ergebnis der auf der Hilbert-Umwandlung basierenden Berechnung der Upstream- und Downstream-Empfangssignale bestimmt, und eine angenäherte Zeitdifferenz wird aus der Hüllkurve berechnet; eine genaue Zeitdifferenz, die der Maximalwert der angenäherten Zeitdifferenz ist, wird dann aus dem Ergebnis einer Phasenberechnung bestimmt, wodurch es möglich wird, eine echte Zeitdifferenz zu identifizieren, wenn sich der Korrelationsfaktor als einer mit mehreren Spitzen erweist.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist der Ultraschall-Strömungsmesser der Erfindung als ein Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen definiert, mit:
Berechnungsmitteln für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung bzw. Digitalisierung eines Upstream- Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
einem Korrelations-Verarbeitungsmittel zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln für eine Hilbert-Umwandlung des Ergebnisses der durch das Korrelations-Berechnungsmittel vorgenommenen Berechnung,
Phasen-Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der durch das Korrelations-Berechnungsmittel und das Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis der von dem Phasen- Berechnungsmittel vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung;
dritten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Hüllkurve aus dem geometrischen Mittelwert der Ergebnisse der durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel und das Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung und zum anschließenden Berechnen einer Zeitdifferenz aus dem Maximalwert der Hüllkurve, und
einer Funktion zum Bestimmen einer Strömungs geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz aus der von dem dritten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenz und der von dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenz.

Daher wird gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, wie er in Anspruch 3 dargelegt ist, eine Hüllkurve aus dem geometrischen Mittelwert (geometric mean) eines Korrelationsfaktors bestimmt, der durch das Korrelations- Verarbeitungsmittel aus der Korrelation zwischen den Upstream- und Downstream-Empfangssignalen sowie dem Ergebnis der von dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung erhalten wird, und eine angenäherte Zeitdifferenz wird aus dem Maximalwert der Hüllkurve berechnet; eine genaue Zeitdifferenz, die der Maximalwert der angenäherten Zeitdifferenz ist, wird anschließend aus dem Ergebnis der Phasenberechnung bestimmt, wodurch es möglich wird, die echte Zeitdifferenz zu identifizieren, wenn sich der Korrelationsfaktor als einer mit mehreren Spitzen herausstellt.

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung, wie er in Anspruch 4 dargelegt ist, ist der Ultraschall-Strömungsmesser der vorliegenden Erfindung als ein Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen definiert, mit:
Berechnungsmitteln für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung bzw. Digitalisierung eines Upstream- Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
einem Korrelations-Verarbeitungsmittel zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln für eine Hilbert-Umwandlung des Ergebnisses der durch das Korrelations-Berechnungsmittel vorgenommenen Berechnung,
Phasen-Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der durch das Korrelations-Berechnungsmittel und das Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln zum Berechnen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis der von dem Phasen- Berechnungsmittel vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung;
vierten Berechnungsmitteln zum Bestimmen der Auto- Korrelationen zwischen Upstream- Übertragungs- und Empfangssignalen bzw. zwischen Downstream- Übertragungs- und Empfangssignalen und dadurch zum Berechnen einer Zeitdifferenz, und
einer Funktion zum Bestimmen einer Strömungs geschwindigkeit in Abhängigkeit einer Zeitdifferenz gemäß der von dem vierten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenz und der von dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenz.

Daher werden gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, wie er in Anspruch 4 dargelegt ist, die Auto-Korrelationen zwischen Upstream- Übertragungs- und Empfangssignalen bzw. zwischen Downstream- Übertragungs- und Empfangssignalen bestimmt, und eine angenäherte Zeitdifferenz wird aus den Auto-Korrelationen berechnet, und die genaue Zeitdifferenz, die der Maximalwert der angenäherten Zeitdifferenz ist, wird anschließend aus dem Ergebnis der Phasenberechnung bestimmt, wodurch es möglich wird, die echte Zeitdifferenz zu identifizieren, wenn sich der Korrelationsfaktor als einer mit mehreren Spitzen herausstellt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche grafische Darstellung, die zur Bestimmung einer genauen, einer Strömungsgeschwindigkeit äquivalenten Zeitdifferenz verwendet wird,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Basissystems für die Bearbeitung von Ultraschallsignalen gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Signalverlauf-Darstellung der Ergebnisse einer A/D-Umwandlung und die zusätzliche grafische Aufzeichnung eines Ultraschall-Empfangssignals,

Fig. 4 eine Signalverlauf-Darstellung, die durch grafische Aufzeichnung der Ergebnisse der Berechnung des Empfangssignals gemäß Fig. 3 in jedem Verarbeitungsschritt erhalten wurde, wobei: Fig. 4a eine grafische Signalverlauf- Darstellung des Ergebnisses der Berechnung einer Kreuz- Korrelation zwischen den Empfangssignalen von Fig. 3, der Hilbert-Umwandlung des Berechnungsergebnisses und einer so bestimmten Phasenbeziehung ist, und Fig. 4b eine Vergrößerung der Signalverlauf-Darstellung in Fig. 4a ist,

Fig. 5 eine Signalverlauf-Darstellung des Ergebnisses der Korrelationsverarbeitung, wobei: Fig. 5a eine Signalverlauf-Darstellung eines regulären Ergebnisses einer Korrelationsberechnung ist, und Fig. 5b eine Signalverlauf- Darstellung eines Ergebnisses der Korrelations-Verarbeitung mit mehreren Spitzen ist,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Basissystems für die Verarbeitung von Ultraschallsignalen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Korrelationsfaktor, der das Ergebnis der Korrelations- Verarbeitung ist, mehrere Spitzen aufweist,

Fig. 7 eine vereinfachte grafische Darstellung eines Algorithmus für die Berechnung der Ankunftszeit eines Ultraschall-Empfangssignals gemäß der Erfindung, wobei ein Korrelationsfaktor, der das Ergebnis der Korrelations- Verarbeitung ist, mehrere Spitzen aufweist,

Fig. 8 eine Signalverlauf-Darstellung, die durch grafische Aufzeichnung einer Hüllkurve erhalten wird, welche tatsächlich gemäß einem Ultraschall-Empfangssignal berechnet wird,

Fig. 9 eine Signalverlauf-Darstellung, die durch grafische Aufzeichnung einer Hüllkurve erhalten wird, welche durch Finden des geometrischen Mittelwerts der Ergebnisse der Berechnung einer Kreuz-Korrelation zwischen Upstream- und Downstream-Empfangssignalen sowie durch eine Hilbert- Umwandlung der Kreuz-Korrelation bestimmt wird,

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Systems für die Verarbeitung von Ultraschallsignalen gemäß der Erfindung, wobei ein Korrelationsfaktor, der das Ergebnis der Korrelations-Verarbeitung ist, mehrere Spitzen aufweist,

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Falls, in dem die zwei Hilbert-Umwandlungseinheiten in dem System von Fig. 6 auf eine reduziert sind, und

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Falls, in dem mehrere Korrelations-Verarbeitungsmittel in dem System von Fig. 2 verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 2 zeigt schematisch die Basiskonfiguration eines Ultraschall-Strömungsmessers bezüglich der Verarbeitung von Ultraschallsignalen. In der Figur werden Ultraschall- Empfangssignale (jeweils eines auf der stromaufwärtigen oder Upstream- und der stromabwärtigen oder Downstream-Seite), die durch ein Fluid hindurchgehen, in diskrete Werte mit A/D- Wandlern umgewandelt (Schritt S1 und S2). Aus dem Ergebnis der Umwandlung wird eine Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal (Ultraschallsignal, das sich von der Upstream-Seite zur Downstream-Seite ausbreitet) und dem Downstream-Empfangssignal (Ultraschallsignal, das sich von der Downstream-Seite zur Upstream-Seite ausbreitet) durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmt (Schritt S3).

Dabei wird der durch das Korrelations- Verarbeitungsmittel ermittelte Wert als C(τ) angenommen (τ ist ein einer Zeitdifferenz äquivalenter Wert).

Ebenfalls ermittelt wird H(τ), was das Ergebnis der Hilbert-Umwandlungsberechnung ist, die durch das Hilbert- Umwandlungsmittel geliefert wird (Schritt 4). Dann wird durch das Phasen-Berechnungsmittel eine Phase mit C(τ) und H(τ) berechnet (Schritt 5). Aus dem Ergebnis der Phasenberechnung wird der Maximalwert eines Korrelationsfaktors (Zeitdifferenz) durch ein Maximalwert-Ermittlungsmittel - das erste Berechnungsmittel bestimmt (Schritt S6).

In der Regel weist ein Empfangssignal, das durch ein Fluid übertragen und in einem Ultraschall-Strömungsmesser detektiert wird, eine Signalverlauf gemäß Fig. 3 auf. Die Signalverlauf von Fig. 3 wurde durch grafische Aufzeichnung des Ergebnisses einer A/D-Umwandlung eines Empfangssignals erhalten, das nach der tatsächlichen Übertragung einer Burst- Welle durch die Wand eines rostfreien SUS-Stahlrohrs in ein Fluid erfasst wurde. In dieser Signalverlauf-Darstellung ist das Empfangssignal hinsichtlich der Stärke normalisiert und die Horizontalachse stellt die Zeit dar.

Die Grundfrequenz des Signalverlaufs (Trägerfrequenz) kommt der Resonanzfrequenz eines Übertragungsgeräts gleich, beispielsweise eines piezoelektrischen Geräts, das als Übertragungselement (Transmitter) dient. Jeder an diesem Punkt erhaltene Signalverlauf kann als Sinuswelle angesehen werden. Außerdem hängt die Form einer "eingehüllten Welle" ("enveloped wave") von der Resonanz eines Meßsystems insgesamt ab, beispielsweise der Resonanz infolge einer Mehrfach-Reflexion innerhalb der Dicke einer Rohrwand. Für Burst-Wellen hängt die Form von dem Zeitintervall der Wellen, dem Rauschen, das in dem Meßsystem auftreten kann, usw., ab.

Nun wird das Ergebnis der Berechnung des Korrelationsfaktors (Korrelationsfunktion), die durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel gemäß Fig. 2 vorgenommen wurde, approximiert, um in Erfahrung zu bringen, welcher Signalverlauf die Korrelationsfunktion liefern wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann angenommen werden, dass das Empfangssignal eine Sinuswelle mit einer Frequenz ist, die von der Übertragungsvorrichtung abhängt. Es kann auch angenommen werden, dass die Übertragungsfrequenz f0 ist, die Zeitdifferenz zwischen den Downstream- und Upstream- Empfangssignalen δ ist, und dass die Zufallsvariable, die gleichmäßig innerhalb des Intervalls [0, 2Π] verteilt ist, θ ist.

Dann ist es möglich, die Upstream- und Downstream- Empfangssignale durch die Gleichung 1 mit Bezug auf die Zeit des Downstream-Empfangssignals darzustellen.

Upstream: sin(2Πf0+δ), Downstream: sin(2Πf0t) Gleichung 1

Die Kreuz-Korrelationsfunktion C(τ) wird durch die nachstehende Gleichung 2 dargestellt.

Wie aus Gleichung 2 hervorgeht, weist die Kreuz- Korrelationsfunktion eine Sinuswelle mit einer Frequenz f0 auf, die gleich der Frequenz f0 ist.

Nun wird als Ergebnis der Hilbert-Umwandlung der Kreuz- Korrelationsfunktion C(τ) die Gleichung 4 aus der Gleichung 2 anstelle der ebenfalls daraus abgeleiteten Gleichung 3 abgeleitet.

cos(δ-2Πf0τ) Gleichung 3

H(τ) = sin{-(δ-2Πf0τ)} Gleichung 4

Nun ist es hinsichtlich des Phasen-Berechnungsmittels möglich, eine Phasenbeziehung P(τ) zwischen C(τ) und H(τ) durch Gleichung 5 zu definieren.

P(τ) = tan^-1(H(τ)/C(τ)) Gleichung 5

Folglich gilt Gleichung 6:

C(τ)/H(τ) = sin{-(δ-2Πf0τ)}/cos((δ-2Πf0τ)

= -tan(δ-2Πf0τ) Gleichung 6

Daraus kann Gleichung 7 erhalten werden:

P(τ) = 2Πf0τ-δ Gleichung 7

Somit ist der Null-Kreuzungspunkt bzw. die Nullstelle der Phase P(τ) äquivalent zum Maximalwert der Korrelationsfunktion, die gleich der Zeitdifferenz und auch der Strömungsgeschwindigkeit ist. In der Praxis wird δ aus diskreten Zeitdaten bestimmt. Da die Phasenbeziehungs gleichung linear bezüglich der Zeit τ ist, ist es theoretisch möglich, die Zeitdifferenz mittels einer linearen Näherung präzise zu bestimmen. Dies gilt selbst dann, wenn tatsächliche Daten beispielsweise infolge von Rauschen, Fluktuationen aufweisen.

In Fig. 4 ist das Ergebnis der Verarbeitung betreffender Ultraschall-Empfangssignale grafisch dargestellt. Eine gestrichelte Linie in Fig. 4a zeigt das Ergebnis der Berechnung der Kreuz-Korrelationsfunktion C(τ), eine Kettenlinie zeigt die Hilbert-Umwandlung H(τ) der Kreuz- Korrelationsfunktion, und eine strichpunktierte Linie zeigt die Phasenbeziehung zwischen den beiden Funktionen. Damit ist entweder aus Fig. 4a oder Fig. 4b, die eine Vergrößerung von Fig. 4a ist, ersichtlich, dass δ aus diskreten Daten mittels eines linearen Näherungsverfahrens einfach bestimmt werden kann.

Dieses Ergebnis der Signalverarbeitung wiederholt sich periodisch in einem Intervall von 0 bis 2Π, und das Ergebnis der Phasenberechnung liefert eine periodisch wiederkehrende Lösung. Um die Bestimmung des größten Werts zu ermöglichen, muss ein Vergleich unter den erhaltenen Maximalwerten vorgenommen werden, oder es müssen andere Mittel für die Prädiktion des Maximalwerts, die später erläutert werden, gleichzeitig verwendet werden.

Wiederum gemäß Fig. 2 ist es möglich, mehrere Korrelations-Verarbeitungsmittel aufzunehmen ("to incorporate plurality"). Es ist auch möglich, mehrere Einheiten aufzunehmen, die als Korrelations-Verarbeitungsmittel zur Hilbert-Umwandlung dienen, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wodurch die Gesamt-Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben, wobei zusätzliche Schritte in die grundlegende Strömungsmesser-Konfiguration aufgenommen werden, um einem Fall gerecht zu werden, bei dem ein als das Ergebnis der Korrelationsverarbeitung erhaltener Korrelationsfaktor mehrere Spitzen aufweist. Insbesondere im Fall eines sog. Clamp-on-Ultraschall-Strömungsmessers kann der Korrelationsfaktor mehrere Spitzen aus dem Grund aufweisen, dass eine Ultraschallwelle eine Mehrfach-Reflexion infolge der dünnwandigen Rohrleitung verursacht. Fig. 5a zeigt ein reguläres Ergebnis einer Korrelationsverarbeitung, während Fig. 5b ein Ergebnis mit mehreren Spitzen veranschaulicht. Falls die Höhen der Spitzen zueinander ähnlich sind, wie in Fig. 5b gezeigt ist, ist es schwierig zu bestimmen, welche die echte Spitze ist, das heißt, die echte Zeitdifferenz.

Demgemäß wird eine Verarbeitung auf der Basis der Strömungsmesser-Konfiguration gemäß Fig. 6 auf die Signale mit Mehrfachspitzen angewandt. Der Strömungsmesser- Konfiguration von Fig. 2 ist ein Mittel zum Identifizieren einer angenäherten Zeit hinzugefügt, um zu bestimmen, welches Ausmaß an Zeitdifferenz in einem gegebenen Fall am plausibelsten ist.

Das System zum Erfassen von Signalen mit mehreren Spitzen basiert auf dem Prinzip, dass eine Hüllkurve bzw. Einhüllende mittels einer Hilbert-Umwandlung bestimmt wird, und dann eine Zeitdifferenz in der Ankunft von Empfangssignalen aus der Hüllkurve ermittelt wird. Das hier verwendete Maximalwert-Ermittlungsmittel ist das gleiche wie das in Fig. 2 gezeigte. In dieser Ausführungsform liefert das Maximalwert-Ermittlungsmittel jedoch viele Lösungen, falls das Signal mehrere Spitzen aufweist. Um eine korrekte Lösung zu identifizieren, wird ein weiteres Mittel verwendet, und dadurch wird eine angenäherte Zeitdifferenz in der Ankunft der Ultraschall-Empfangssignale so bestimmt, wie es in den folgenden Absätzen beschrieben ist. Der Algorithmus zum Berechnen der Ankunftszeit für diese Empfangssignale ist in Fig. 6 gezeigt. Das Verfahren der Identifizierung ist nachstehend mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschrieben.

Zunächst werden Upstream- und Downstream-Ultraschall- Empfangssignale mit A/D-Wandlern in diskrete Werte umgewandelt (Schritte S51 und S52). Aus diesen Werten wird eine Kreuz-Korrelation zwischen den Upstream- und Downstream- Ultraschall-Empfangssignalen durch das Korrelations- Verarbeitungsmittel bestimmt (Schritt S53). Der so bestimmte Korrelationsfaktor wird einer Hilbert-Umwandlung unterzogen, um das Ergebnis der Hilbert-Umwandlungsberechnung zu erhalten (Schritt S54). Dann wird eine Phasenbeziehung durch ein Phasen-Berechnungsmittel mit dem Korrelationsfaktor und dem Ergebnis der Hilbert-Umwandlungsberechnung berechnet (Schritt S55).

Als nächstes werden die Upstream- und Downstream- Ultraschall-Empfangssignale gemäß Fig. 6 durch das in die Strömungsmesser-Konfiguration von Fig. 2 aufgenommene zusätzliche Mittel digitalisiert (einer A/D-Umwandlung unterzogen). Aus den so erhaltenen diskreten Werten wird eine Hilbert-Umwandlung bestimmt (Schritt S57). Anschließend wird aus den Empfangssignalen und dem Ergebnis der Hilbert- Umwandlung eine Hüllkurve bzw. Einhüllende berechnet. Die Einhüllende ist durch die nachstehende Gleichung 8 gegeben, in der das Ultraschall-Empfangssignal S ist und die Hilbert- Umwandlung hiervon H ist.

√S²+H² Gleichung 8

Fig. 8 zeigt das Ergebnis der konkreten Berechnung auf der Basis eines gegebenen Ultraschall-Empfangssignals. Die Figur gibt an, dass eine Hüllkurve gemäß Gleichung 8 korrekt berechnet wurde. Aus den Steigungen der Hüllkurve werden durch Interpolation Nullstellen bestimmt und dadurch die Ankunftszeit des Signals bestimmt. Dieser Prozess wird durch Zeitmessmittel (zweite Berechnungsmittel) sowohl für Upstream- als auch Downstream- Empfangssignale ausgeführt. Eine Differenz in der Ankunftszeit wird als angenäherte Zeitdifferenz verwendet (Schritt S58). Andererseits wird das in Fig. 2 gezeigte Maximalwert-Ermittlungsmittel für Zeitdifferenz-Optionen verwendet, die mehrere Maximalwerte liefern. Mit dem Maximalwert-Ermittlungsmittel wird der (die) echte Maximalwert (Zeitdifferenz) aus dem Ergebnis der Phasenberechnung und dem Ergebnis der von dem Zeitmessmittel vorgenommenen Berechnung bestimmt (Schritt S56).

In diesem Modus ist es möglich, den Hilbert-Umwandlungs- Algorithmus der Basis-Strömungsmesser-Konfiguration wie gehabt zu verwenden. Ein weiterer Vorteil dieses Prozesses ist, dass der Algorithmus weniger wahrscheinlich einen großen Fehler infolge eines solchen zufälligen Rauschens erzeugt, wie es erzeugt werden könnte, wenn die Schwellwerte für ein Signal direkt bestimmt würden. Dies liegt daran, dass der Algorithmus eine Hüllkurve durch Extrapolation festlegt und das Signal mit Nullstellen ermittelt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Prozess lediglich einen so hohen Grad an zeitlicher Auflösung erfordert, dass er eine Unterscheidung irgendeiner gegebenen Spitze von einer (oder mehreren) benachbarten Spitze(n) oder Spitzen zu ermöglichen. Wie bei dem Prinzip der Kreuz- Korrelation erläutert wurde, nutzt die Kreuz- Korrelationsfunktion die gleiche Frequenz mit dem Übertragungsgerät, das heißt f0 = 1 bis einige Megahertz. Dies bedeutet, dass eine zeitliche Auflösung von 0,1 bis 1 µsec für eine Periode eines Signals ausreicht. Dieser Wert ist einfach erhältlich, da eine durch eine Strömungsgeschwindigkeit bewirkte Zeitdifferenz, so klein sie auch sein mag, in der Größenordnung von mehreren zehn oder hundert Picosekunden liegt.

Ein weiterer bezüglich dieses Modus anzumerkender Punkt ist der, dass es möglich ist, eine gemeinsam genutzte Anwendung von nur einer Hilbert-Umwandlungseinheit vorzunehmen, statt zwei separate zu benutzen. Ein spezifisches Konfigurationsbeispiel ist in Fig. 12 gezeigt. In dieser Konfiguration kann die einzelne Hilbert- Umwandlungseinheit zunächst dazu verwendet werden, ein Empfangssignal während der Korrelations-Verarbeitung umzuwandeln. Dann kann nach Abschluss der Korrelations- Verarbeitung die Einheit nochmals mittels eines Schaltsignals eingesetzt werden, um eine weitere Hilbert-Umwandlung für die Korrelations-Verarbeitung auszuführen.

Ein weiterer anzumerkender Punkt ist der, dass in den Fig. 7 und 8 das Verfahren des Bestimmens der Ankunftszeit eines Signals aus dem Ergebnis der Hüllkurvenberechnung keineswegs einschränkend ist. In einer früheren Erläuterung bezüglich Fig. 7 ist jedoch festgestellt worden, dass die Ankunftszeit eines Signals einfach durch Extrapolieren einer Hüllkurve bestimmt wird. Es ist hier anzumerken, dass die letztendliche Zielsetzung, die mit dieser Feststellung gemeint ist, in der Bestimmung einer angenäherten Zeitdifferenz liegt. Somit kann es eine alternative Methode der Art geben, dass eine Kurven-Linien-Annäherung in der zweiten Ordnung oder so mit verschiedenen mit mehreren Daten- Plots ausgeführt wird. Noch eine andere alternative Methode hinsichtlich der Fig. 9 kann das Ausführen einer Interpolation mit einer Kurve zweiter Ordnung und der Bestimmung eines Differentialkoeffizienten sein, oder das Herausfinden eines Mittelswerts mit mehreren Daten-Plots, die eine gegebene Schwelle überschreiten.

Das folgende System ist als ein weiteres Detektionssystem von Signalen mit Mehrfachspitzen (System für die Unterscheidung zwischen mehreren Spitzen eines Signals) in diesem Ausführungsmodus der Erfindung verfügbar. Das heißt, der geometrische Mittelwert des Ergebnisses der Berechnung einer Kreuz-Korrelation zwischen zwei Signalen und der Hilbert-Umwandlung des Ergebnisses der Korrelationsberechnung wird bestimmt. Diese zwei Werte sind diejenigen von Sinus- und Kosinus-Funktionen, wie es durch die Gleichungen 3 und 4 angegeben ist. Das Finden des geometrischen Mittels hiervon ergibt daher die Berechnung einer Hüllkurve. Folglich wird ein einer Amplitude äquivalenter Wert bestimmt, wie Fig. 9 zeigt.

Dies bedeutet, dass die als parallel mit dem Maximalwert der Amplitude ablaufende Zeit einer angenäherten Zeitdifferenz entspricht (drittes Berechnungsmittel). Anschließend wird aus der so bestimmten angenäherten Zeitdifferenz und dem Ergebnis der von dem Phasen- Berechnungsmittel vorgenommenen Berechnung der Maximalwert eines Korrelations-Faktors ermittelt. Genauer gesagt können das Verfahren des Bestimmens der hier erläuterten angenäherten Zeitdifferenz und eines Verfahrens der Bestimmung einer genauen Zeitdifferenz, wie sie durch Gleichung 7 gegeben ist, kombiniert werden, so dass eine korrekte und präzise Zeitdifferenz aus dem Ergebnis der Korrelations-Verarbeitung eines Signals mit Mehrfachspitzen ermittelt wird.

Das nachstehend erläuterte System ist als ein weiteres Erfassungssystem eines Signals mit Mehrfachspitzen verfügbar (System zur Unterscheidung zwischen mehreren Spitzen eines Signals). Fig. 10 zeigt das Ablaufdiagramm einer durch das Detektionssystem eines Signals mit Mehrfachspitzen ausgeführten Signalverarbeitung. Das System wendet das herkömmliche Verfahren an, bei dem eine Auto-Korrelation eingesetzt wird, um eine angenäherte Zeitdifferenz zu bestimmen. In dem Detektionssystem eines Signals mit Mehrfachspitzen wird die angenäherte Zeitdifferenz durch Herausfinden von Upstream- und Downstream-Zeitdifferenzen aus Auto-Korrelationen zwischen Übertragungs- und Empfangssignalen bestimmt. Das System selbst führt den gleichen Prozess aus, wie er durch Korrelations- Verarbeitungsmittel ausgeführt wird, die von gewöhnlichen Ultraschall-Strömungsmessern angewandt werden.

Im einzelnen werden Upstream- und Downstream- Ultraschall-Empfangssignale mit A/D-Wandlern in diskrete Werte umgewandelt, wie in Fig. 10 gezeigt ist (Schritte S71 und S72). Aus den diskreten Werten wird eine Kreuz- Korrelation zwischen den Upstream- und Downstream- Empfangssignalen durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmt (Schritt S73). Der so bestimmte Korrelations-Faktor wird dann einer Hilbert-Umwandlung unterzogen, um das Ergebnis der Hilbert-Umwandlungsberechnung zu erhalten (Schritt S74). Eine Phasenbeziehung wird durch ein Phasen- Berechnungsmittel mit dem Korrelations-Faktor und dem Ergebnis der Hilbert-Umwandlung bestimmt (Schritt S75).

In einem weiteren Schritt wird die Korrelations- Verarbeitung in einer Upstream- Korrelations- Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt. Demgemäß werden Upstream- und Downstream- Ultraschall-Empfangssignale mit A/D-Wandlern in diskrete Werte umgewandelt (Schritte S91 und S92). Aus den diskreten Werten wird eine Auto-Korrelation zwischen den Upstream- Übertragungs- und Empfangssignalen durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmt (Schritt S93). Auch in einer Downstream-Ultraschall-Verarbeitungseinheit 50 werden Upstream- und Downstream-Ultraschall-Empfangssignale mit A/D-Wandlern in diskrete Werte umgewandelt (Schritte S94 und S95). Damit wird eine Auto-Korrelation durch das Phasen- Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmt (Schritt S96). In einem weiteren Schritt wird eine angenäherte Zeitdifferenz durch Zeitdifferenz-Berechnungsmittel (viertes Berechnungsmittel) mit den durch das Korrelations- Verarbeitungsmittel nach obiger Beschreibung bestimmten Auto- Korrelationen bestimmt (Schritt S97). Mit dem durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel bestimmten Korrelationsfaktor (Schritt S3), dem Ergebnis der Phasen- Berechnung, die durch das Phasen-Berechnungsmittel unter Verwendung des von der Hilbert-Umwandlung gelieferten Hilbert-Umwandlungs-Berechnung (Schritt S75) und dem Ergebnis der von dem Zeitdifferenz-Berechnungsmittel vorgenommenen Zeitdifferenzberechnung (Schritt S97) wird eine präzise Zeitdifferenz, das heißt der Maximalwert des Korrelations- Faktors, durch das Maximalwert-Ermittlungsmittel bestimmt (Schritt S76).

In die oben genannten Einheiten für die Auto- Korrelations-Verarbeitung können bestimmte algorithmische Kunstgriffe aufgenommen werden. Beispielsweise können die Einheiten so gestaltet sein, dass sie nicht Signalverläufe oder Rechenergebnisse verwenden, die offensichtlich anormal sind, einschließlich solcher Fälle, bei denen ein ermittelter Zeitwert oder Korrelations-Faktorwert zu klein ist.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein algorithmischer Kunstgriff auch in viele andere Teile der Strömungsmesser-Konfiguraton aufgenommen sein. Beispielsweise kann die Strömungsmesser-Konfiguration so gestaltet sein, dass keine Datenwerte, die stark von denen eines erwarteten Signalverlaufs oder eines Korrelations-Faktors infolge sporadischen Rauschens abweichen, in irgendeinem weiteren Verarbeitungsschritt eingesetzt werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird als Beispiel eine Kreuz-Korrelation zwischen Empfangssignalen erwähnt. Es ist jedoch auch möglich, eine Auto-Korrelation zwischen einem Übertragungssignal (Modulationssignal) und einem Empfangssignal zu verwenden. Dieser Lösungsansatz ermöglicht es, einen präzisen Zeitwert aus der Auto- Korrelation mittels Interpolation mit einer Hilbert- Umwandlung zu bestimmen. Die Geschwindigkeit von Schall kann ebenfalls durch präzises Messen der Ausbreitungszeit des Signals ermittelt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung nach Anspruch 1 ist es möglich, eine so hohe zeitliche Auflösung zu erzielen, dass mit einer relativ einfachen Strömungsmesser- Konfiguration eine hohe Verarbeitungs-Genauigkeit gewährleistet ist. Dies kann implementiert werden, ohne komplexe Kurven-Linien-Interpolationsberechnungen höherer Ordnung durchführen zu müssen, während gleichzeitig das inhärente Merkmal eines Korrelations-Verfahrens beibehalten wird, nämlich dass das Verfahren gegenüber sporadischen Änderungen in einem Signal infolge einer Störung weitgehend immun ist.

Gemäß den zweiten bis vierten Aspekten der Erfindung nach Anspruch 2 bis 4 ist es möglich, eine echte Zeitdifferenz in einem Fall zu identifizieren, in dem ein gegebener Korrelations-Faktor mehrere Spitzen aufweist.

Claims

1. Ultraschall-Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen, mit:
Berechnungsmitteln (S1, S2) für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung eines Upstream-Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
Korrelations-Verarbeitungsmitteln (S3) zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln (S4) für eine Hilbert-Umwandlung des von dem Korrelations-Verarbeitungsmittel gelieferten Ergebnisses der Korrelationsverarbeitung,
Phasen-Berechnungsmitteln (S5) zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung, und
ersten Berechnungsmitteln (S6) zum Berechnen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis einer von den Phasen- Berechnungsmitteln vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung.

2. Ultraschall-Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen, mit:
Berechnungsmitteln (S51, S52) für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung eines Upstream-Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
Korrelations-Verarbeitungsmitteln (S53) zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln (S54) für eine Hilbert-Umwandlung des von dem Korrelations-Verarbeitungsmittel gelieferten Ergebnisses der Korrelationsverarbeitung,
Phasen-Berechnungsmitteln (S55) zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln (S56) zum Bestimmen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis einer von den Phasen- Berechnungsmitteln vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung,
Berechnungsmitteln (S57) für eine Hilbert-Umwandlung des Upstream-Empfangssignals und des Downstream-Empfangssignals,
Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Einhüllenden aus dem Upstream-Empfangssignal, dem Downstream-Empfangssignal und dem Ergebnis der von dem Hilbert-Umwandlungsmittel (S57) gelieferten Berechnung,
zweiten Berechnungsmitteln (S58) zum Bestimmen einer Zeitdifferenz aus der Einhüllenden, und
einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den durch das zweite Berechnungsmittel und durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

3. Ultraschall-Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen, mit:
Berechnungsmitteln (S51, S52) für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung eines Upstream-Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
Korrelations-Verarbeitungsmitteln (S53) zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln (S54) für eine Hilbert-Umwandlung des von dem Korrelations-Verarbeitungsmittel gelieferten Ergebnisses der Korrelationsverarbeitung,
Phasen-Berechnungsmitteln (S55) zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln (S56) zum Bestimmen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis einer von den Phasen- Berechnungsmitteln vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung,
dritten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Einhüllenden aus dem geometrischen Mittel der Ergebnisse der durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel und das Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung und zum anschließenden Berechnen einer Zeitdifferenz aus dem Maximalwert der Einhüllenden, und
einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den von dem dritten Berechnungsmittel und dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

4. Ultraschall-Strömungsmesser für die Bestimmung einer Strömungsrate gemäß durch ein Fluid hindurchgehenden Ultraschallsignalen, mit:
Berechnungsmitteln (S71, S73) für eine A/D-Umwandlung und dadurch eine Diskretisierung eines Upstream-Empfangssignals und eines Downstream-Empfangssignals,
Korrelations-Verarbeitungsmitteln (S73) zum Bestimmen einer Kreuz-Korrelation zwischen dem Upstream-Empfangssignal und dem Downstream-Empfangssignal,
Berechnungsmitteln (S74) für eine Hilbert-Umwandlung des von dem Korrelations-Verarbeitungsmittel gelieferten Ergebnisses der Korrelationsverarbeitung,
Phasen-Berechnungsmitteln (S75) zum Bestimmen einer Phasenbeziehung aus den Ergebnissen der von dem Korrelations- Berechnungsmittel und dem Hilbert-Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung,
ersten Berechnungsmitteln (S76) zum Berechnen einer Zeitdifferenz gemäß dem Ergebnis einer von den Phasen- Berechnungsmitteln vorgenommenen Phasenbeziehungsberechnung,
vierten Berechnungsmitteln (S91, S92, S93, S94, S95, S96) zum Bestimmen von Auto-Korrelationen zwischen Upstream- Übertragungs- und Empfangssignalen bzw. zwischen Downstream- Übertragungs- und Empfangssignalen und dadurch zum Berechnen einer Zeitdifferenz, und
einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den von dem vierten Berechnungsmittel und dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

5. Ultraschall-Strömungsmesser nach Anspruch 1 mit:
Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Einhüllenden aus dem Upstream-Empfangssignal, dem Downstream-Empfangssignal und dem Ergebnis der von der Hilbert-Umwandlung gelieferten Berechnung,
zweiten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Zeitdifferenz aus der Einhüllenden, und Mitteln zum Ausführen einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungs geschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den durch das zweite Berechnungsmittel und durch das erste Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

6. Ultraschall-Strömungsmesser nach Anspruch 1 mit:
dritten Berechnungsmitteln zum Bestimmen einer Einhüllenden aus dem geometrischen Mittel der Ergebnisse der durch das Korrelations-Verarbeitungsmittel und das Hilbert- Umwandlungsmittel gelieferten Berechnung und zum anschließenden Berechnen einer Zeitdifferenz aus dem Maximalwert der Einhüllenden, und
Mitteln zum Ausführen einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den von dem dritten Berechnungsmittel und dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.

7. Ultraschall-Strömungsmesser nach Anspruch 1 mit:
vierten Berechnungsmitteln zum Bestimmen der Auto- Korrelation zwischen Upstream-Ultraschall-Übertragungs- und Empfangssignalen bzw. zwischen Downstream-Ultraschall- Übertragungs- und Empfangssignalen und zum damit Berechnen einer Zeitdifferenz, und
Mitteln zum Ausführen einer Funktion zum Bestimmen einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitdifferenz aus den von dem vierten Berechnungsmittel und dem ersten Berechnungsmittel bestimmten Zeitdifferenzen.