DE1962649A1

DE1962649A1 - Method and device for measuring gas flow rates

Info

Publication number: DE1962649A1
Application number: DE19691962649
Authority: DE
Inventors: Parkinson Michael John
Original assignee: British Coal Utilization Research Association Ltd
Current assignee: British Coal Utilization Research Association Ltd
Priority date: 1968-12-16
Filing date: 1969-12-13
Publication date: 1970-07-02
Also published as: GB1274214A

Description

Beschreibung zum PatentgesuchDescription of the patent application

der British Coal Utilisation Research Association, Randalls Road, Leatherhead, Surrey, Englandof the British Coal Utilization Research Association, Randalls Road, Leatherhead, Surrey, England

betreffend:concerning:

"Verfahren und Vorrichtung für die Messung von Gasströmungsraten" "Method and device for the measurement of gas flow rates"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Iiessung von Gasströmungsraten.The invention relates to a method for the initiation of gas flow rates.

Bei der Steuerung industrieller Prozesse ist es oft erforderlich, Gasströmungsraten zu erfassen. Verfahren hierfür unter Benutzung von Ultraschallwellen sind vorgeschlagen worden, doch mtlßte bei diesen bekannten Verfahren zur Berechnung der Gasströrnungsrate die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Gas ebenfalls bekannt sein. Diese bekannten Verfahren bestanden im allgemeinen darin, daß die ochallausbreitungsgeschwindigkeit durch Bestimmung der Partialdrücke der Gaskomponenten mittels Analyse einer Casprobe erfolgte. Diese Prozedur liefert jedoch im allgemeinen keine nehv genauen Werte für die Ausbreitungsgeschwindigkeit dos Schalls, und die Zeit, die für die erforderlichen Messungen benötigt wird, führt zu Schwierigkeiten, wenn, was oft der Pail lot, die Temperatur und die Zusammensetzung des Gases sich ychneLl ändern.When controlling industrial processes, it is often necessary to record gas flow rates. Methods for doing this using ultrasonic waves have been proposed, but these known methods of calculating the gas flow rate would also need to know the speed of sound propagation in the gas. These known methods generally consisted in determining the acoustic propagation speed by determining the partial pressures of the gas components by analyzing a Cas sample. However, this procedure does not generally provide very precise values for the propagation speed of the sound, and the time required for the necessary measurements leads to difficulties when, as often the pile, the temperature and the composition of the gas change .

009827/1326009827/1326

BAD ORiGiNALORIGINAL BATHROOM

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur L'essunr von Gasströmungsrai/en bzw. fcisgeschwindigkelten zu scha ff en, das mit Ultraschallwellen arbeite^ bei dem jedoch keine besondere Analyse von Gasproben erforderlich ist. Das Verfahren gemtlis der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet ₃ daß ein erstes akustisches Signal durch iias Gas stromaufwärts aus gesandt wird, daß ein zweites akustisches Signal durch das Gas stromabwärts ausresandt wird, v;elche beiden Signale die gleiche bekannte Frequenz und eine bekannte Phasenbeziehung an den Aussendepunkten besitzen j daß die ersten und zweiter: Signale nach ihrem Durchlauf über bekannte Laufstrecken empfangen v/erden, daß ein resultierendes von der Gesamtphasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Signalen an ihren jeweiligen Empfangspunkten abhängendes Signal abgeleitet wird, daß ein drittes akustisches Signal bekannter Frequenz durch aas Gas in einer Ric-htung senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases ausgesandt wird, daß das dritte Signal nach dem Durchlauf über eine bestimmte Laufstreckenlänge empfangen wird, daß entweder ein von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals an seinem Ausseiidepunkt und an seinem Empfangspunkt abhängendes Signal abgeleitet wird bei bekannter Laufstr-ieckenlänge oder_ daß die Laufstreckenlänge desiüritten Signals im Gas um einen bekannten Betrag verändert wird und ein Signal abgeleitet wird abhängig von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals an seinem Empfangspunkt vor und nach der Laufstreckenänderung und daß schließlich das von der Gesamtphasendifferenz zwischen erstem und zweitem Signal abhängende Signal mit dem von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals abhängenden Signal kombiniert wird zur Ableitung eines Maßes für die Gasströmungsrate. The object of the invention is to create an improved method for measuring gas flow areas or fcisgeschwindigkelten, which works with ultrasonic waves, in which, however, no special analysis of gas samples is required. The method gemtlis of the invention is to achieve this object, characterized in ₃ that a first acoustic signal by IIAS gas upstream sent from that a second acoustic signal is ausresandt through the gas downstream, v; hich two signals have the same known frequency and a known The phase relationship at the transmission points is that the first and second: receive signals after they have passed through known routes, that a resulting signal is derived that is dependent on the total phase difference between the first and second signals at their respective reception points, that a third acoustic signal is derived known frequency by aas gas in a direction perpendicular to the direction of flow of the gas is sent, that the third signal is received after the passage over a certain distance, that either one of the total phase difference of the third signal at its Ausseiidpunkt and at its receiving point The dependent signal is derived when the running distance is known or that the running distance of the desiüritten signal in the gas is changed by a known amount and a signal is derived depending on the total phase difference of the third signal at its point of reception before and after the change in the running distance and that of the The signal that depends on the total phase difference between the first and second signal is combined with the signal that depends on the total phase difference of the third signal to derive a measure of the gas flow rate.

009827/1326009827/1326

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

■ζ■ ζ

Gemäß der Erfindung uird ferner eine Vorrichtung zur Durchführung deβ Verfahrens vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung für die Ausbreitung eines ersten akustischen "signals durch das Gas stromaufwärts, durch eine Einricht imp: für die Ausbreitung eines zweiten akustischen Signals j L welche Einrichtungen so ausgebildet sind, daß die beiden akustischen Signale die gleiche bekannte Frequenz besitzen und eine bekannte Phasenbeziehung an ihren jeweiligen Ausbreitungspunkten aufweisen, durch einen ersten Empfänger für den Empfang des ersten Signals, der an einem Punkt stromaufwärts und unter einem bekannten Abstand von dem Ausbreitun;-:;=- punkt des ernten Signals angeordnet ist, durch einen zweiten Empfänger für den Empfang des zweiten Signals an einem Punkt stromabwärts unter einem bekannten Abstand von dem Ausbreitungspunkt des zweiter Signals, durch eine Einrichtung für die Ermittlung eincfj resultierenden Signals in Abhängigkeit von der Gesamtphasencifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal an ihren jeweiligen Empfangspunkten, durch eine Einrichtung für aie Ausbreitung eines dritten akustischen Signals bekannter Frequenz durch das Gas in einer Richtung senkrecht zur Gasströi'-.ungsriehtung, durch einen dritten Empfänger für den Empfang des dritten Signals nach dessen Durchlaufen einer vorgegebenen Laufstrecke, durch entweder eine Einrichtung für die Ableitung eines Signals abhängig von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals an seinem Ausbreitungspurit und an seinen Empfangsnunkt, v/elcher dritte Empfänger angeordnet ist unter einem bekannten Abstand von der dritten Ausbreitungseinrichtung, oder durch eine Einrichtung für die Änderung der Laufstrecke des dritten Signals im Gas um einen bekannten Betrag und durch eine Einrichtung für das Ableiten eines Signals abhängig von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals an seinen Empfangspunkt vor und nach der Laufstreckenlängenänderung sowie durch eine Einrichtung für die KombinationAccording to the invention, a device for performing the method is also proposed, which is characterized is through a body for the spread of a first acoustic "signal through the gas upstream, by a device imp: for the propagation of a second acoustic Signals j L which devices are designed so that the both acoustic signals have the same known frequency and a known phase relationship at their respective Have propagation points by a first receiver for receiving the first signal, which at a point upstream and at a known distance from the propagation; -:; = - point of the harvest signal is arranged by a second Receiver for receiving the second signal at a point downstream at a known distance from the point of propagation of the second signal, by means for detection eincfj resulting signal depending on the Total phase difference between the first and the second Signal at their respective receiving points, through a device for propagating a third acoustic signal of known frequency through the gas in a direction perpendicular for gas flow direction, through a third receiver for the receipt of the third signal after it has passed through a predetermined running distance, by either a device for deriving a signal depending on the total phase difference of the third signal at its propagation point and at its receiving point, whichever third receiver is located is at a known distance from the third propagation device, or by some device for changing the Distance of the third signal in the gas by a known amount and through a device for deriving a Signal as a function of the total phase difference of the third signal at its receiving point before and after the change in route length as well as by a device for the combination

009827/1326009827/1326

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

des Signals, das abhängt von der Gesamtphasendifferens der ersten und zweiten Signale mit dem Signal, das abhängt von der Gesamtphasendifferenz.des dritten Signals ₃ welches Endsignal ein Haß für die Strümungsrate oder Strömungsgeschwindigkeit des Gases ist.of the signal which depends on the total phase difference of the first and second signals with the signal which depends on the total phase _{difference of the third signal 3} which end signal is a hatred for the flow rate or flow velocity of the gas.

Sowohl die Gesamtphasendifferenz zwischen einem stromaufwärts ausgesandten Signal und einen stromabwärts ausgesandten Signal über bekannte Lauflängen wie auch die gesamte Phasendifferenz eines Signals, das quer zur Strömungsrichtung entweder an seinem Aussende- und seinem Empfangspunkt gemessen wird oder an seinem Empfangspunkt vor und nach der Längenänderung der Laufstrecke hängen von der Schallgeschwindigkeit im Gas und der mittleren Gasgeschwindigkeit ab. Darüber hinaus enthalten die Gleichungen für die Gesamtphasendifferenz sowohl Funktionen der Differenz zwischen dem-Quadrat der Schallgeschwindigkeit im Gas als auch dem Quadrat der mittleren Gasgeschwindigkeit. Demgemäß können die Messungen der Gesamtphasendifferenzen leicht kombiniert werden, um eine Messung der Gasstrümungsrate oder Gasgeschwindigkeit zu ergeben.Both the total phase difference between an upstream signal and one downstream transmitted signal over known run lengths as well as the total phase difference of a signal that transversely to Direction of flow is measured either at its sending and receiving point or at its receiving point before and after the change in length of the route depends on the speed of sound in the gas and the mean gas speed away. In addition, the equations for the total phase difference contain both functions of the difference between the square of the speed of sound in the gas as also the square of the mean gas velocity. Accordingly, the measurements of the total phase differences can be made easily can be combined to give a measurement of gas flow rate or gas velocity.

Vorzugsweise laufen die ersten und zweiten Signale über gleiche Strecken.The first and second signals preferably run over the same routes.

Wenn das dritte Signal als eine \ontinuierliche Sinuswelle ausgesandt wird und der Abstand zwischen seinem Aussendepunkt und seinem Empfangspunkt derart ist, daß die Laufzeit des Signals zwischen den Punkten kleiner ist als die Periode der Welle, so ist die Phasendifferenz des Signals an diesen beiden Punkten die Gesamtphasendifferenz. In der gesamten Beschreibung wird der Ausdruck "Gesamtphasendifferenz" gebraucht, um die Phasendifferenz einschließlich aller ganzen VielfachenIf the third signal is a \ oncontinuous sine wave is sent and the distance between its sending point and its receiving point is such that the transit time of the signal between the points is smaller than the period of the wave, the phase difference of the signal at these points is the total phase difference at both points. The term "total phase difference" is used throughout the description, the phase difference including all whole multiples

009827/1326009827/1326

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

zu kennzeichnen
von 2TTjVmId der Ausdruck "Phasendifferenz" wird verwende für die Phasendifferenz unter Ausschluß Vielfacher von 2 TT'. In Fällen, wo die Gesamtphasendifferenz nicht Vielfache von 2Tf umfaßt, ist natürlich die Gesamtphasendifferenz gleich der Phasendifferenz. Wenn jedoch die Laufzeit langer ist als die Periode (und dies ist im allgemeinen der Fall), so wird die Gesamtphasendifferenz des Signals an seinem Aussendepunkt U:id an seinem Empfangspunkt ein ganzes Vielfaches von 2 Tf u.nfassen, welches Vielfache nicht von einer direkten Messung dar Phasendifferenz an diesen beiden Punkten aus ermittelt worden kann. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, kann ein einziger akustischer Imnuls übertragen werden. V/enn es jedoch erwünscht ist, eine kontinuierliche Sinuswelle zu verwenden, so kann die Amplitude oder die Frequenz der Welle moduliert v/erden mit einem periodischen Signal, dessen Periodendauer größer ist als die Laufzeit des Signals vom Aussendepunkt bis zum Empfangspunkt, so daß die Gesamtphasendifferenz des dritten Signals an den beiden Punkten gemessen wird bezüglich der Periode des I-Iodulationssignals (und daß die Gesamtphasendifferenz dann wieder gleich der Phasendifferenz ist). Wenn vorgesehen sein soll, die Änderung der Gesamtphasendifferenz zu messen, wenn das Gas von Ruhe bis auf die zu messende Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, so kann auch Frequenzteilung angewandt werden. to be marked
from 2TTjVmId the expression "phase difference" is used for the phase difference excluding multiples of 2 TT '. Of course, in cases where the total phase difference does not include multiples of 2Tf, the total phase difference is equal to the phase difference. However, if the transit time is longer than the period (and this is generally the case), the total phase difference of the signal at its point of transmission U: id will be a whole multiple of 2 Tf u.n at its point of reception, which is not a multiple of a direct one Measurement of the phase difference at these two points can be determined from. To avoid this difficulty, a single acoustic impulse can be transmitted. If, however, it is desired to use a continuous sine wave, the amplitude or the frequency of the wave can be modulated with a periodic signal whose period is greater than the transit time of the signal from the point of transmission to the point of reception, so that the Total phase difference of the third signal at the two points is measured with respect to the period of the I-iodulation signal (and that the total phase difference is then again equal to the phase difference). If it is intended to measure the change in the total phase difference when the gas is accelerated from rest to the flow velocity to be measured, frequency division can also be used.

Vorzugsweise wird jedoch die Laufstrecke des dritten Signals um einen bekannten Betrag geändert, und die Gesarntlha3endifferenz des Signals an seinem Empfangspunkt vor und nach der Laufstreckenänderung wird gemessen. Um die Laufstrecke zu verändern, kann der Empfangspunkt beweglich gemacht sein. Falls ale Änderung der LaufstreckenMnge kleiner ist als ein - Oaazeu der auftretenden Wellenlänge (d.h. der Wellenlänge des ÜLifialüf bezüglich dessen die Phasendifferen-z zu messen ist), go kann die Phasendifferenz erhalten werden durch einenPreferably, however, the travel distance of the third signal is changed by a known amount, and the overall length difference of the signal at its reception point before and after the travel distance change is measured. In order to change the running distance, the receiving point can be made movable. If all the change in the distance traveled is less than one - Oaazeu of the occurring wavelength (ie the wavelength of the ÜLifialüf with respect to which the phase difference is to be measured), the phase difference can be obtained by a

009827/1326009827/1326

direkten Vergleich der Phasen des Signals vor unu nach der Laufstreckenänderung. Vorzugsweise wird jedoch die Laufstreckenlänsre geändert um einen E.etrarc₃ der größer ist als eine ,.-arize auftretende Wellenlänge^ und die Anzahl c.er ganzen auftretenden './ellenlangen, die in dem Abstanc ontl.-.. Iteri sind, urn. den die Laufstrecke geändert trirü, wird err.ilttolt. Dies l;ann mittels eines ^uIl-Durch-'angsmeßgeräts gesehen miu zugeordneten Schaltkreisen um zu rrühlen, wie oft axe wellenform des dritten Signals durch Juli r.eht während der ^uaerun- der LaufStreckenlänge für das dritte Signal.direct comparison of the phases of the signal before and after the change in route. Preferably, however, the length of the running route is changed by an E.etrarc ₃ which is greater than one, - arize occurring wavelength ^ and the number of whole occurring './mall lengths, which are in the distance ontl.- .. iteri, urn . If the running distance is changed, it will be err.ilttolt. This can be seen by means of a throughput measuring device with associated circuits in order to determine how often the waveform of the third signal goes through the third signal during the course of the run.

Vorzugsweise wird aas dritte akustische Signal in einer Richtung senkrecht zur Strümungsrichtung des Gases ausgesandt, reflektiert von einem Reflektor in die entgegengesetzte fiichtung und empfangen an einem Punkt na^e seinem Aussendepunkt. Diese Anordnung ermöglicht, daß die Pfadlänge des Signals durch Einstellung des Abstands des Reflektors von dem Aussende- bzw. Empfangspunkt verändert werden kann, welche selbst nicht bewegt zu werden brauchen. Vorzugsweise wlrdiüer Reflektor mittels einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigungseinrlchtunt; bewegt.The third acoustic signal is preferably emitted in a direction perpendicular to the direction of flow of the gas emitted, reflected by one reflector in the opposite one fiction and received at a point near his Sending point. This arrangement enables the path length the signal can be changed by adjusting the distance between the reflector and the point of transmission or reception, which do not need to be moved themselves. Preferably wlrdiüer reflector by means of a pneumatic or hydraulic Operating device; emotional.

Wenn die ersten und zweiten Signale selbst atich kontinuierliche Sinuswellen sind, können die Laufstreckenlängen der Signale vorzugsweise so gewählt werden₃ daß für eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit des Gases der Unterschied der Laufzeit des ersten und zweiten Signals geringe*· ist als eine Periode der Welle. Wenn die Laufzeitdlfferenz länger ist als diese Periode, so können einzelne akustische Impulse übertragen werden,oder das erste und zweite Signal können kontinuierliche Sinuswellen sein, deren Amplitude oder Frequenz in ähnlicher Welse,wie für das dritte Signal bescliieben, von einem periodischen Signal moduliert werden kann, dessen Periode größer 1st als die Zeitdifferenz, wobei also die Gesamtphasendifferenz der beiden Signale an ihren beiden jeweiligen Empfangspunkten gemessen wird bezüglich derWhen the first and second signals are atich continuous sine wave itself, the running path lengths of the signals can preferably selected so ₃ that for a given flow rate of gas, the difference in duration of the first and second signals low * · is defined as a period of the wave. If the transit time difference is longer than this period, individual acoustic pulses can be transmitted, or the first and second signals can be continuous sine waves, the amplitude or frequency of which can be modulated by a periodic signal in a manner similar to that described for the third signal , the period of which is greater than the time difference, so the total phase difference of the two signals at their two respective reception points is measured with respect to the

009827/1328 - 7 -009827/1328 - 7 -

BAD ORJGfNALBAD ORJGfNAL

Periode des Ilodulationssignals (derart, daß also die Gesamtphasendifferenz wiederum der einfachen Phasendifferenz gleich ist). Auch liier kann gegebenenfalls eine Frequenzteilung vorgesehen werden.Period of the modulation signal (such that the total phase difference is again equal to the simple phase difference). Frequency division can also be provided here if necessary will.

Bei der Messung der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Signalen können Schwierigkeiten auftauchen, falls Streuwellen, welche von den Wandungen der Leitung, in der sich das Gas bewegt, die Empfangspunkte erreichen. Vorzugsweise werden deshalb Sender eingesetzt, die ein akustisches Strahlenbündel von so geringer Uinkclausdehnung aussenden und die so relativ zu i; ren Jeweiligen Empfängern angeordnet sind, daß reflektierte Streuwellen, die den Empfänger erreichen könnten, in wesentlichen ausgelöscht v/erden oder ihre Intensität erheblich herabgesetzt wird. Vorzugsweise ist ein solcher enger· Winkel jeweils eines der Bündel kleiner alc 50°, und j edel⁴ der die Sender und Empfänger verbindenden Achsen steht unter einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Gases zwischen i)9° und 16°.When measuring the phase difference between the first and second signals, difficulties can arise if stray waves which come from the walls of the line in which the gas is moving reach the reception points. It is therefore preferable to use transmitters which emit an acoustic beam of such a small Uinkcaussion and which are so relative to i; Ren respective receivers are arranged so that reflected scattered waves that could reach the receiver are substantially extinguished or their intensity is considerably reduced. Such a narrow angle of one of the bundles is preferably less than 50 ° , and ^{each 4} of the axes connecting the transmitter and receiver is at an acute angle to the direction of flow of the gas between i) 9 ° and 16 °.

Vorzugsweise wird ein akustische Wellen absorbierendes i-Iaterial, beispielsweise Gummi, verwendet, um die Streuwellen zu absorbieren, die sonst von den Wandungen der Leitung reflektiert würden*Preferably, an acoustic wave absorbing material such as rubber is used to protect the scattered waves to absorb that would otherwise be reflected by the walls of the pipe *

Vorzugsweise wird das erste akustische Signal durch das Gas/stronaufwärts ausgebreitet, reflektiert und dann empfangen, und dann wird das zweite akustische Signal stromabwärts ausgebreitet, reflektiert und empfangen. Demgemäß kann jeder der ersten und zweiten Empfänger auf derselben Seite der Leitung positioniert weraen, durch die das Gas strömt, wie sein entsprechender Sender, was die Kessung des Abstandes zwischen jedem Empfänger und seinem entsprechenden Sender leichter macht.Preferably, the first acoustic signal is propagated through the gas / upstream, reflected and then received, and then the second acoustic signal is propagated, reflected and received downstream. Accordingly, anyone can the first and second receivers are positioned on the same side of the conduit through which the gas flows as their respective counterparts Transmitter, which makes it easier to measure the distance between each receiver and its corresponding transmitter.

009827/132$009827 / $ 132

SADSAD

Wenn darüber hinaus die Gasströinungsgeschv.indigkeit sich so stark ändert, daß - um eine Zeitdifferenz zwischen den Signalen beim Empfang zu erreichen,, die kleiner ist als eine ganze Periode der Welle sowohl bei den niedrigsten als auch bei den höchsten Gasströmungsgeschwindigkeiten - der Abstand, gemessen in einer Fichtung parallel zur Strömungsrichtung des Gases zwischen dem Sender und dem Empfänger für jedes der ersten und zweiten Signale sehr klein gemacht v/erden muß, ist es leichter,, einen solchen kleinen Abstand genau einzustellen, wenn der Sender und der Emr fänger für jedes Signal auf der gleichen Seite der Leitung angeordnet werden. Haterial für die Absorption der akustischen Wellen kann angeordnet werden zwischen dem Sender und dem Empfänger für jedes der ersten und zweiten Signale, um solche Wellen nu absorbieren, die sonst von Cw Wandung der Leitung mehr als einmal reflektiert würden.Furthermore, if the gas flow rate changes so much that - to achieve a time difference between the signals at reception which is less than a full period of the wave at both the lowest and the highest gas flow rates - the distance is measured must be made very small in a direction parallel to the flow direction of the gas between the transmitter and the receiver for each of the first and second signals, it is easier to set such a small distance precisely if the transmitter and the receiver for each Signal can be placed on the same side of the line. Haterial for the absorption of the acoustic waves can be disposed between the transmitter and the receiver for each of the first and second signals, nu absorb such waves that would otherwise be reflected more than once from Cw wall of the conduit.

Die ersten und aweiten Signale können durch das Gas in Axialebenen gestrahlt werden, die um 90 zueinander versetzt werden. Diese.Anordnung ist dann zweckmäßig, wenn die Sender und Empfänger sich auf der gleichen Seite der Leitung befinden und eine aussagekräftigere riessung der Gasströmungsrate erzielt v/erden soll.The first and second signals can be radiated through the gas in axial planes which are offset by 90 to one another will. This arrangement is useful if the transmitters and Receivers are on the same side of the line and provide a more accurate indication of the gas flow rate v / should be grounded.

Selbst wenn ein Geschwindigkeitsg.^adient quer zur Leitung vorliegt, können das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung immer noch Anwendung finden, um die mittlere Gasströmungsgeschwindigkeit zu messen.Even if a speed g ^ adient across the Line is present, the method and the device according to the invention can still be applied to the mean Measure gas flow rate.

Es ist vorteilhaft, daß jedes der ersten, zweiten und dritten akustischen Signale eine Frequenz von mehr als 20 kHz besitzt, doch empfiehlt es sich, daß die Frequenz nicht so hoch ist, daß eine merkbare Dämpfung der Wellen durcn das GasIt is advantageous that each of the first, second and third acoustic signals have a frequency greater than 20 kHz but it is advisable that the frequency is not so high that there is noticeable attenuation of the waves by the gas

_ Q — _ Q -

009827/1328009827/1328

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

erfolgt, welches von ihnen durchlaufen wird. Die ersten, zweiten und dritten Signale können alle von einer gemeinsamen Quelle abgeleitet werden.takes place which of them is run through. The first, second and third signals can all be derived from a common source.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders brauchbar für die Messung von Strömungsraten von Gasen, in denen Peatstoffpartikel suspendiert sind. Dies liegt daran, daß sich herausgestellt hat, daß die Dämpfung akustischer Wellen mit Frequenzen oberhalb 20 kHz durch Partikel in der Größenordnung von etwa 500 bis 1 Mikron Durchmesser gering ist. Eine Messung der Geschwindigkeit der suspendierten Partikel kann auch erzielt werden, wenn eine brauchbare Korrektur eingeführt wird für den Schlupf der suspendierten Partikel relativ zu dem Gas. Falls die Konzentration der Feststoffpartikel im Gas bekannt ist, kann die Massenströmungsrate der Feststoffe ermittelt v/erden.The method and the device according to the invention are particularly useful for measuring flow rates of gases in which particulate matter is suspended. this is because it has been found that the attenuation of acoustic waves with frequencies above 20 kHz by Particles on the order of about 500 to 1 micron in diameter are small. A measurement of speed of suspended particles can also be achieved if a useful correction is introduced for slippage of the suspended particles relative to the gas. If the concentration of the solid particles in the gas is known, can determine the mass flow rate of the solids.

Die Konzentration der Feststoffpartikel wird vorteilhafterweise durch Messung der Schwächung von ß-Strahlen bestimmt, die durch die Gasströmung gesandt werden,, wie in der brLtischen Patentanmeldung 26822/68 beschrieben. Dieses Konzentrat ionsmeßverfahren kann derart durchgeführt werden, daß es nicht wesentlich beeinflußt wird durch Veränderungen der Partikelkonzentration quer zur Strömung. Sov/ohl das Verfahren der Strömungsratenmessung gemäß vorliegender Erfindung als auch das Verfahren zur Konzentrationsmessung gemäß der britischen Patentanmeldung 26822/68 können für eine niedrige Ansprechzeit ausgebildet v/erden, was das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung brauchbar macht für die Messung mittlerer Strömungsraten einer Feststoffsuspension in einer Gasströmung, wobei die Zusammensetzung des Gases die Konzentration der Fe«tstoffpartikel und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases sich ändern. The concentration of the solid particles is advantageously determined by measuring the attenuation of β-rays which are sent through the gas flow, as described in British patent application 26822/68. This concentration measurement method can be carried out in such a way that it is not significantly influenced by changes in the particle concentration across the flow. Both the method of flow rate measurement according to the present invention and the method of concentration measurement according to British patent application 26822/68 can be designed for a low response time, which makes the method and apparatus according to the invention useful for measuring average flow rates Solid suspension in a gas flow, the composition of the gas, the concentration of the solid particles and the flow rate of the gas changing.

- 10 -- 10 -

009827/1326009827/1326

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- ίο -- ίο -

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert v/erden.The invention is to be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt in Diagrammform einen Schnitt durchFig. 1 shows in diagram form a section through

einen Teil eier Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,part of a device for implementation the method according to the invention,

Pig. 2 ist eine Einzelheit der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,Pig. 2 is a detail of FIG. 1 on an enlarged scale;

Fig. 3 1st ein Blockschaltbild, daß der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 zugehörig 1st,3 is a block diagram that belongs to the device according to FIGS. 1 and 2,

Fig. 4 zeigt in Diagrarr.mform einen Schnitt durch einen anderen ¹IeIl der Vorrichtung, undFig. 4 shows in Diagrarr.mform a section through another ¹ IeIl of the device, and

Fig. 5 1st ein Blockschaltbild für die Vorrichtung nach Fig. ^}\.Fig. 5 1st a block diagram for the apparatus of ^Fig.} \.

In dem Vorrlchtungsabschnltt nach den Pig. I bis 3 der Zeichnungen sind MagnetoscriLtivsencler 1 bzw, 2 für die Aussendung von Ultraschallax^nalen mit einer Frequenz von kO khs vorgesehen, Vielehe Frequenz von einem gemeinsamen Oszillator abgeleitet wird, der allgemein mit den: Bezugszeichen 3 bezeichnet ist und einen kristallstabilisierten Schwingkreis ^l\ _y ein Filter Γ>, einen Verstärker C und einen Pufferkreis 7 umfaßt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Sender 1 und 2 sind jeweils an Kugeln 8 aus Fhospliorbronse befestigt, die drehbar in der Wandung einer Leitung 9 angeordnet sind, so daß der Winkel der Achse jedes der Sender 1 und 2 bezüglich der Wandung der Leitung 9 einre^uliert werden kann.In the device section after the Pig. I to 3 of the drawings are magnetoscriLtivsencler 1 or, 2 provided for the transmission of ultrasonic axes with a frequency of kO khs, many frequency is derived from a common oscillator, which is generally designated with the reference number 3 and a crystal-stabilized oscillating circuit ^l \ _y comprises a filter Γ>, an amplifier C and a buffer circuit 7 as shown in FIG. The transmitters 1 and 2 are each attached to spheres 8 made of Fhospliorbronse, which are rotatably arranged in the wall of a line 9 so that the angle of the axis of each of the transmitters 1 and 2 with respect to the wall of the line 9 can be adjusted.

Jeder der Sender 1 und 2 ist für die Aussendung eines Ultraschallsignals zu einem von zwei magnetostriktivenEach of the transmitters 1 and 2 is for the transmission of one Ultrasonic signal to one of two magnetostrictive

- 11 -- 11 -

009827/1326009827/1326

BAD ORIGINAL.BATH ORIGINAL.

_ 1 1 _._ 1 1 _.

.Vel-.allenipfüiV'orn ^1O ::.n:. 13 ausgebildet« I?le Lmrf "'m-er.Vel-.allenipfüiV'orn ^1O ::. N :. 13 trained «I? Le Lmrf"'m-er

r-7-±tzen die -^loicMe Konstruktion uie oi·.. Cender ^T;nd sir^.: _:-.:enfalls 1.7 der '/anä-ui-τ; der Leitung 9 in gleicher '.,'eise befestigt, 've α.\Ά die *-^Tinkel der r.mpfüngerachsen Lesüplici: ■ior Leiuunr.Bi/ari.ainc einreguliort '..-orden k"nnen. Einer der "T-ertrar-er lot u';^r;erdera so ai;s.^r-;eLilc-Gi,₃ oaß er lün;;s der nr: i o'.:e;-]icli ist. r-7 ± tzen the - ^ loicMe construction uie oi · .. Cender ^T; nd sir ^ _.:: -.:enfalls 1.7 of the '/ Anemia-ui-τ; '.,' the line 9 else attached in the same 've α \ Ά the * - ^T inkel the r.mpfüngerachsen Lesüplici. ■ ior Leiuunr.Bi/ari.ainc einreguliort'. ..- orden k "can One of the "T-ertrar-he lot u ';^r; erdera so ai; s. ^r -; eLilc-Gi, ₃ oaß er lün ;; s the no: i o '.: e; -] icli is.

LGr ■ :..} f^;i.v;-er 10 isi, für die- Elnsreisun^; oes Si^nalrs, da:.: er emnf;":;,[-t. in einen VerstärkerschalLkreis ausgebildet_; :er ai'i ~eii.e..-:i .··<: ; dem üesnr-nseichen 12 ^i^vennzeichnet Ist,, v.'ährenci der "rnpfünper 11 für die Ein speisung des von ihm enpfenrene;: r'^priialn in einen allfeinein mit dem rezur."weichen IZ ^eliennsei c;:neton Vcrstärkerschaltkreio aus^eb j. 1-iet- iot. Jeder Versi-^iMrer.Tchali-kreis 12 1:κν;. 13 besteht au« ej.no:;". 7orvorstürker 1^;: und einem liauntver^t^irker 15, wie in Fig. ;" dargestellt. Jedes Sirnal viird dann einem Eingang eines Pnaseniaeß^eräte™ rju.^eführt, allgemein gel.ennseichnet mit r-OKU^pzoichrn l«:-, welches einen Phasenschieber 17 für jedes ."ignal umfaßt, der so justiert werden kr.nn_s daß den Fehl-ausfluchtunren der Sender oder Empfänger Rechnung get rarer. ;;erderi kann, und Filter 18 sind für die Verbesserung des Sirnal/Rausehverhaltnisses vorgesehen. IIull-Durchgangsdetektoren 19 dienen der Umwandlung der Signale mit sich ändernder Amplitude in Signale konstanter Amplitude. Ein Gatterschaltkreis 20 ist für den Empfang der Signale vorgesehen, nachdem diese jeweils durch Pulsverstärker 21 gelaufen sind, sowie für die Erzeugung einer Pulsfolge mit konstanter Amplitude, v.'obei jedoch die Pulsdauer abhängt von der Länge der Zeit, während der beide Signale von den Pulsverstärkern 21 positiv sind. Ein Integrierschaltkreis 22 ist vorgesehen, um die Pulsfolf.e in einen Gleichspannungspegel umzuformen, der einem Voltmeter 23 zugeführt wird zur Erzeugung eines direkt ablesbaren Wertes der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen.LGr ■: ..} f ^; iv; -er 10 isi, for the- Elnsreisun ^; . oes Si ^ nalrs because: he emnf; ':;, [- t formed in a sound amplifier _circuit;: he ~ ai'i eii.e ..-: i ·· <:; the üesnr-nseichen 12th. ^ i ^ Is ,, vennzeichnet v.'ährenci the "rnpfünper 11 supply for the one of he enpfenrene ;: r '^ priialn in a allfeinein with the rezur." soft IZ ^ c eliennsei; Neton Vcrstärkerschaltkreio from ^ eb j . 1-iet- iot. Each Versi- ^ iMrer.Tchali-Kreis 12 1: κν;. 13 consists of «ej.no :;". ^{7orvorstürker: 1;..} And a liauntver ^ t ^ irker 15 as shown in Fig; "represented Each Sirnal then viird an input of a Pnaseniaeß evices ^ ^ ™ rju eführt generally gel.ennseichnet with r-OKU pzoichrn ^ l". - which comprises ignal a phase shifter 17 for each ", the kr.nn be adjusted so that the _miss-s ausfluchtunren the transmitter or receiver account rare get.. ;; erderi can, and filter 18 are provided to improve the Sirnal / noise ratio. IIull passage detectors 19 are used to convert the signals with changing amplitude into signals of constant amplitude. A gate circuit 20 is provided for receiving the signals after they have passed through pulse amplifier 21, as well as for generating a pulse train with constant amplitude, although the pulse duration depends on the length of time during which both signals are from the Pulse amplifiers 21 are positive. An integrating circuit 22 is provided in order to convert the pulse sequence into a DC voltage level which is fed to a voltmeter 23 for generating a directly readable value of the phase difference between the two signals.

- 12 -- 12 -

009827/1326
BAD ORIGINAL 009827/1326
BATH ORIGINAL

In Fig. 4 ist ein dritter magnetostriktiver Sender 24 dargestellt, der ebenfalls in der Wandung der Leitung 9 angeordnet ist zur Aussendung eines dritten Ultraschallsignals, das von dem Oszillatorschaltkreis 3 abgeleitet wird und quer zur Leitung ausgesandt wird. Ein konkaver Reflektor 25, der an einem Ende eines Betätigungsgliedes 26 angeordnet ist, welches mit Druckluft betätigbar ist, dient der Reflexion des Ultraschallsignals zu einem Empfänger 27 zurück, der unmittelbar bei dem Sender 24 angeordnet ist. Der Empfänger speist das von ihm empfangene Signal in einen Verstärkerschaltkreis ein_y bestehend aus dem Vorverstärker 28 und einem Hauptverstärker 29, von wo das Signal in ein Phasenmeßgerät gelangt, das allgemein mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist. Das Phasenmeßgerät 30 ist so ausgebildet und angeschlossen, daß das Signal nacheinander durch einen Phasenschieber 31, ein Filter 32, einen Null-Durchgangsdetektor 33, einen Pulsverstärker 34 und an einen Eingang eines Gatterschaltkreises 35 in ähnlicher Weise gelangt, wie für die ersten und zt^eiten Signale beschrieben. Ein direkt vom Oszillatorschaltkreis 3 abgeleitetes Signal wird über einen Null-Durchgangsdetektor 36 und einen Pulsverstärker 37 dem anderen Eingang des Gatterschaltkreises 35 zugeführt. Die Schaltung ist so ausgebildet, daß das Signal vom Gatterschaltkreis 35 einem Integrierschaltkreis 38, einem Komparatorschaltkreis 39, einem Differenzierschaltkreis 40, einem Vollwellengleichrichter 4l sowie einem Binärzähler 42 zugeführt wird, um eine Messung der Gesamtphasendifferenz des Signals zu erlangen, bevor und nachdem der Reflektor 25 quer zur Leitung 9 mittels der Betätigungseinrichtung 26 bewegt worden ist.In Fig. 4, a third magnetostrictive transmitter 24 is shown, which is also arranged in the wall of the line 9 for transmitting a third ultrasonic signal, which is derived from the oscillator circuit 3 and transmitted across the line. A concave reflector 25, which is arranged at one end of an actuating member 26, which can be actuated with compressed air, serves to reflect the ultrasonic signal back to a receiver 27, which is arranged directly next to the transmitter 24. The receiver feeds the signal received by it into an amplifier circuit, a _y consisting of the preamplifier 28 and a main amplifier 29, from where the signal is routed into a phase meter, indicated generally by the reference numeral 30th The phase measuring device 30 is designed and connected in such a way that the signal successively passes through a phase shifter 31, a filter 32, a zero crossing detector 33, a pulse amplifier 34 and an input of a gate circuit 35 in a similar manner as for the first and zt ^ e signals described. A signal derived directly from the oscillator circuit 3 is fed to the other input of the gate circuit 35 via a zero crossing detector 36 and a pulse amplifier 37. The circuit is designed so that the signal from the gate circuit 35 is fed to an integrating circuit 38, a comparator circuit 39, a differentiating circuit 40, a full-wave rectifier 41 and a binary counter 42 in order to obtain a measurement of the total phase difference of the signal before and after the reflector 25 has been moved transversely to the line 9 by means of the actuating device 26.

Beispiele für typische Abmessungen sind 60 cm als Radius für die Leitung und 12 cm als Radius für den Reflektor.Examples of typical dimensions are 60 cm as the radius for the line and 12 cm as the radius for the reflector.

- 13 -- 13 -

009827/1326009827/1326

Wenn während des Betriebes Gas mit einer Geschwindigkeit Ug längs der Leitung 9 strömt, wird ein Ultraschallsignal mit der Frequenz ^O kHz vom Oszillatorschaltkreis 3 quer zur Leitung 9 mittels des Senders 1 stromaufwärts ausgesandt. Das Signal wird vom Empfänger 10 empfangen, der mit einem Abstand L₃ gemessen parallel zur Richtung der Gasströmung, von dem Sender 1 angeordnet ist. Ein zweites Ultraschallsignal vom Oszillatorschaltkreis 3 mit derselben Frequenz wie das erste Signal und mit einer bekannten Phasenbeziehung relativ zu diesem wird gleichzeitig mit dem ersten Signal quer zur Leitung 9 mittels des Senders 2 stromabwärts ausgesandt. Das Signal wird vom Empfänger 11 empfangen, der mit einem bekannten Abstand L vom Sender 2 angeordnet ist, welcher Abstand gleich dem des Empfängers 10 vom Sender 1 ist, gemessen parallel zur Strömungsrichtung des Gases. Die empfangenen Signale werden durch die Verstärker 12 und 13 verstärkt und dann dem Phasenmeßgerät l6 zugeführt zur Erzeugung eines Signals, das abhängig ist von dem Phasenunterschied zwischen beiden Signalen. Um sicherzustellen, daß die Abstände L gleich sind, kann die Phasendifferenz zwischen den Signalen gemessen werden und auf Null eingestellt werden, wenn in der Leitung 9 keine Gasströmung vorliegt. Die Abstände L sind ferner so gewählt, daß die Gesanitphasendifferenz der Signale bei Empfang nicht größer als 2Tf 1st, wenn das Gas mit der zu messenden Strömungsrate strömt. Die Zeitdifferenz Δ t₁ zwischen den beiden Signalen, wenn sie ihre zugeordneten Empfänger erreichen und für die de Phasendifferenz ein Maß ist, ergibt sich durch die GleichungIf gas flows at a speed Ug along the line 9 during operation, an ultrasonic signal with the frequency ^ O kHz is transmitted from the oscillator circuit 3 across the line 9 by means of the transmitter 1 upstream. The signal is received by the receiver 10, which _{is arranged from the transmitter 1 at a distance L 3,} measured parallel to the direction of the gas flow. A second ultrasonic signal from the oscillator circuit 3 with the same frequency as the first signal and with a known phase relationship relative to this is transmitted simultaneously with the first signal across the line 9 by means of the transmitter 2 downstream. The signal is received by the receiver 11, which is arranged at a known distance L from the transmitter 2, which distance is the same as that of the receiver 10 from the transmitter 1, measured parallel to the direction of flow of the gas. The received signals are amplified by the amplifiers 12 and 13 and then fed to the phase measuring device 16 to generate a signal which is dependent on the phase difference between the two signals. To ensure that the distances L are the same, the phase difference between the signals can be measured and set to zero when there is no gas flow in the line 9. The distances L are further selected such that the Gesanitphasendifferenz the signals upon receipt not 2Tf 1st when the gas flows is larger than the measured flow rate. The time difference Δ t ₁ between the two signals when they reach their assigned receiver and is a measure of the phase difference is given by the equation

¹ (a² - Ug²)
wobei a die Schallgeschwindigkeit in dem Gas ist. ¹ (a ² - Ug ² )
where a is the speed of sound in the gas.

Das dritte Ultraschallsignal vom Oszillatorschaltkreis wird quer zur Leitung 9 in einer Richtung ausgesandt senkrechtThe third ultrasonic signal from the oscillator circuit is transmitted across the line 9 in a direction perpendicular

- 14 -009827/1326- 14 -009827/1326

zur Strömungsrichtung des Gases, und zwar mittels des Senders 24. Das Signal wird vom Reflektor 25 quer zur. Strömungsrichtung reflektiert und vom Empfänger 27 empfangen. Die Laufstreckenlänge wird dann um einen bekannten Betrag x durch Bewegen des Reflektors 25 mittels der Betätigungseinrichtung 26 in Richtung auf den Sender 24 verändert,und ein Signal, das abhängt von der Gesamtphasendifferenz der Signale, welche von dem Empfänger 27 aufgenommen werden, wird abgeleitet Die gesamte Anzahl von Wellenlängen, durch die der Reflektor bewegt wird, wird gezählt mittels der Null-Durchgangsmeßeinrichtung und der zugeordneten Sehaltkreise.to the direction of flow of the gas, namely by means of the Sender 24. The signal is transverse to the reflector 25. Direction of flow reflected and received by receiver 27. The running distance is then increased by a known amount x by moving the reflector 25 by means of the actuating device 26 changed in the direction of the transmitter 24, and a signal that depends on the total phase difference of the signals, which are picked up by the receiver 27 is derived The total number of wavelengths through which the reflector is moved, is counted by means of the zero crossing measuring device and the assigned safety circles.

Die Zeitdifferenz Δ.to zwischen dem dritten Signal, das über die zwei Laufstrecken unterschiedlicher Länge läuft,(für die die Gesamtphasendifferenz ein Maß ist), ist gegeben durch die GleichungThe time difference Δ.to between the third signal that runs over the two routes of different lengths (for which the total phase difference is a measure) is given by the equation

2x2x

^{2 =} 7P^?>^1/2 ^{2 =} 7P ^?> ^1/2

worin 2x die Änderung der LaufStreckenlänge ist.where 2x is the change in running distance.

Aus den beiden Gleichungen läßt sich ein Ausdruck für die Strömungsrate des Gases Ug ableiten zuAn expression for the flow rate of the gas Ug can be derived from the two equations

Da L und χ bekant sind, läßt sich durch entsprechende Kombination der Signale, welche von der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal abhängen, und dem Signal, das abhängt von der Gesamtphasendifferenz des dritten Signals vor und nach der Änderung der LaufStreckenlänge, ein Maß für die Strömunpsrate des Gases ableiten. Ein Signal, das abhängt von der KonzentrationSince L and χ are known, by appropriate combination of the signals which depend on the phase difference between the first and second signals and the signal which depends on the total phase difference of the third signal before and after the change in the running distance, a measure of the flow rate of the Discharge gas. A signal that depends on concentration

- 15 -- 15 -

00982 7/132600982 7/1326

von Peststoffteilchen, die als Suspension im Gas vorliegen, kann ebenso abgeleitet werden durch Messung der Dämpfung von ß-Strahlen durch das Gas, so daß mithin der Massenfluß gemessen werden kann.of pesticide particles that are present as a suspension in the gas, can also be derived by measuring the attenuation of ß-rays by the gas, so that consequently the mass flow can be measured.

Patentansprüche :Patent claims:

009827/1326009827/1326

Claims

4b4b

Claims

[X)) Method for measuring the flow rate of a gas, characterized in that a first acoustic signal is sent out through the gas upstream, that a second acoustic signal is sent out through the gas downstream, which two signals have the same known frequency and a known phase relationship at the transmission points that the first and second signals are received after they have passed through known routes, that a resultant signal depending on the total phase difference between the first and second signals at their respective reception points is derived, that a third acoustic signal of known frequency is derived from the Gas is sent in a direction perpendicular to the direction of flow of the gas, that the third signal is received after the passage over a certain distance, that either a signal dependent on the total phase difference of the third signal at its point of transmission and at its point of reception al is derived with a known route length or that the route length of the third signal in the gas is changed by a known amount and a signal is derived depending on the total phase difference of the third signal at its receiving point before and after the route change and that finally that of the total phase difference between the first and the second signal dependent signal is combined with the signal dependent on the total phase difference of the third signal to derive a measure of the gas flow rate.

2) Method according to claim 1, characterized in that the same path lengths are used for the first and second signals provides.

009827/1326009827/1326

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the third acoustic signal is a single one acoustic impulse is.

4) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the third acoustic signal is a continuous Is a sine wave whose amplitude or frequency is modulated by a periodic signal with a Period that is greater than the time it takes for the third signal to propagate from the point of transmission to the point of reception, and that the total phase difference of the third signal with respect to the period of the modulation signal is measured.

5) Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the path length of the third signal is changed by a known amount and the total phase difference of the signal is measured at its point of reception before and after the change in distance.

6) Method according to claim 5, characterized in that that the route change takes place by shifting the receiving point.

7) Method according to claim 5 or 6, characterized in that that the distance is changed by an amount that is greater than a total occurring wavelength and that the number of total occurring wavelengths, which in the amount by which the running distance is changed are included.

8) Method according to claim 7, characterized in that the number of whole wavelengths occurring, the is included in the distance by which the running distance is changed, is determined by means of a zero crossing

- 3 009827/1326

detector and associated circuitry for counting the number of times the third signal waveform crosses zero while changing the distance of travel of the third signal.

9) Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the third acoustic signal is sent in a direction perpendicular to the direction of flow of the gas is reflected in the reverse direction by a reflector and is received at a point close to the point of emission.

10) Method according to claim 9, characterized in that the route length of the third signal is changed by changing the distance between the reflector and the sending or receiving points.

11) Method according to claim 10, characterized in that the reflector by means of a pneumatic or hydraulic Actuating device is moved.

12) Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the first and second signals are continuous sine waves and that the travel distances of the signals are chosen so are that for a given gas flow rate the time difference between the travel times of the first and second signals over their respective running distances is smaller than a period of the waves.

13) Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the time difference between the transit times of the first and second signals is greater than a period of the Waves and that the first and second signals are single acoustic pulses.

I ¹ I) Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the transit time difference between the first

009827/1326009827/1326

and second signals is greater than a period of the wave, that the first and second signals are continuous sine waves, the amplitude or frequency of which by a periodic The signal is modulated with a period that is greater than the transit time difference and that the total plias difference between the first and second signals according to their respective reception points is measured with respect to the period of the Modulation signal.

15) Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the first and second signals are acoustic beams with such a small emission angle, that scatter-reflected received waves are substantially canceled or their intensity is significantly reduced.

16) Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that that the gas is allowed to flow through a conduit with sound absorbers for the stray-reflected acoustic waves is lined.

17) Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that that the first acoustic signal is propagated upstream by the gas, is reflected, is received and that the second acoustic signal is then transmitted downwards, reflected and received. .

18) Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that that the first and second signals are propagated by the gas in axial planes offset from one another by 90.

19) Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that that the first, second and third acoustic signals have a frequency of more than 20 kHz, “that however the frequency is lower than strong attenuation by the

~ 5 - 009827/1326

Gas, the flow rate of which is to be measured, is subject to the frequency.

20) Method according to claim 19, characterized in that the first, second and third signals are all from one common source.

21) Method according to one of claims 1 to 20, characterized in that that one measures the flow rate of a gas containing solid particles in suspension.

22) Method according to claim 21, characterized in that at the same time the concentration of the solid particles in the gas is measured.

23) Method according to claim 22, characterized in that the solid particle concentration by means of beta radiation is measured.

2k ) device for performing the method according to
Claim 1, characterized by a device for the propagation of a first acoustic signal through the gas upstream, by a device for the propagation of a second acoustic signal ^ which devices are designed so that the two acoustic signals the
have the same known frequency and have a known phase relationship at their respective propagation points, by a first receiver for receiving the first signal located at a point upstream and at a known distance from the propagation point of the first signal by a second receiver for the Receiving the second signal at a point downstream a known distance from the point of propagation of the second signal by means for determining a resultant

_ 6 009827/1326

Signal as a function of the total phase difference between the first and second signals at their respective Receiving points, by a device for the propagation a third acoustic signal of known frequency through the gas in a direction perpendicular to the direction of gas flow, by a third receiver for receiving the third signal after it has passed a predetermined one Running distance, through either a device for deriving a signal depending on the total phase difference of the third signal at its point of propagation and at its point of reception, which third receiver is located below a known distance from the third propagation device, or by a device for changing the Distance of the third signal in the gas by a known amount and through a device for deriving a Signal as a function of the total phase difference of the third signal at its point of reception before and after the path length change as well as means for combining the signal which depends on the total phase difference of the first and second signals' with the signal which depends on the total phase difference of the third signal which End signal is a measure of the flow rate or velocity of the gas.

25) Apparatus according to claim 24, characterized by the same route length for the first and second signal.

26) Device according to claim 24 or 25, characterized by a device for changing the travel distance of the third signal in the gas by a known amount and by a device for deriving a signal that depends on the total phase difference of the third signal at its point of reception and after the route change.

009827/1326009827/1326

27) Device according to one of claims 2Ά to 26 _3, characterized in that the third receiver is designed to be movable.

28) Device according to claim 26 or 27, characterized through a zero crossing detector and associated circuitry for counting the number of times the waveform of the third Signal goes through zero while changing the travel length of the third signal.

29) Voiuchtung according to one of claims 26 to 28,

characterized in ₃ that said means for the propagation of the third acoustic signal of the signal is arranged for propagation in a direction perpendicular to the flow direction of the gas and that a reflector is provided for the Reflexion.des signal in the opposite direction, wherein the third receiver for Receiving the third signal is located at a point close to the means for propagating the third signal.

30) Device according to claim 29, characterized'durch a movable reflector for adjusting the distance of the reflector from the propagation device of the third Signal and from the third receiver.

31) Device according to claim 30, characterized by a pneumatic or hydraulic actuator ' for the reflector movement.

32) Device according to one of claims 26 to 31, characterized in that the devices for the propagation of the first and second signals transmitter are so smaller for the propagation of acoustic beams. Propagation angle and the transmitter are so arranged relative to their respective receivers that reflected scattered waves ^

- 8 009827/1326

which the recipients could reach. Essentially obliterated or their intensity is significantly reduced.

33) Device according to one of claims 24 to 32, characterized in that the angle of propagation of each of the bundles of rays is smaller than 50 ° and that each of the receiver-transmitter axes extends at an acute angle to the direction of the gas flow between 49 ° and 16 ° .

3 ¹ O device according to one of claims 24 to 33 »characterized by a conduit through which the gas flows and with sound-absorbing material for the absorption of scattered waves which would otherwise be reflected by the conduit wall,

35) Device according to one of claims 24 to 34, characterized in that a reflector is provided for reflecting the first acoustic signal before it is released from the first receiver is received, and that another The reflector is provided for the reflection of the second acoustic signal before it is found by the second receiver.

36) Apparatus according to claim 35 _3, characterized in that each of the first and second receivers is arranged on the same side of the line _s through which the gas flows ₃ as the associated transmitter.

37) Device according to claim 36, characterized in that sound wave absorbing material between the transmitter and receiver of each of the first and second signals is arranged for the absorption of light which would otherwise pass through the wall would be reflected more than once on the line.

009827/1326009827/1326

BATH ORIGINAL

38) Device according to one of claims 24 to 37 _3, characterized in that the devices for the propagation of the first and second signals are arranged so that the signals are propagated by the gas in axial planes which are at 90 ° to each other.

39) Device according to one of claims 24 to 38, characterized by a source for acoustic signals, from which the first, second and third signals are all derived.

40) Device according to one of claims 24 to 39, characterized in that it is for measuring the Flow rate of solid particles leading gas is formed.

41) Device according to claim 4o, characterized by an additional device for measuring the concentration of pesticides in the gas.

009827/1326009827/1326