DK202000051Y3 - Forbedret gennemløbstidsultralydsflowmåler - Google Patents

Abstract

Ansøgningen tilvejebringer en indretning til bestemmelse af en fart af et flow af en væske i en fluidledning. I en signalgenererende fase anvendes et impulssignal til en første ultralydstransducer. Et responssignal modtages derefter ved en anden ultralydstransducer. Et målesignal afledes senere fra responssignalet, hvilken afledning omfatter reversering af en signaldel med hensyn til tid. I en målefase bevæger en væske sig i forhold til fluidledningen. Målesignalet anvendes derefter til en af de to transducere, og et responssignal fra målesignalet måles ved den anden transducer. En fart af flowet afledes fra responssignalet af målesignalet.

Description

DK 202000051 Y3 1

TITEL

FORBEDRET GENNEMLØBSTIDSULTRALYDSFLOWMÅLER Den foreliggende ansøgning angår flowmålere og især flowmålere til måling af ultra- — lydsgennemløbstid.

Forskellige typer flowmålere anvendes for tiden til at måle et volumenflow af et fluid, såsom en væske eller en gas, der strømmer gennem en rørledning. Ultralydsflow- målere er enten Dopplerflowmålere, der anvender den akustiske Dopplereffekt, eller gennemløbstidsflowmålere, undertiden også kaldet transmissionsflowmålere, der anvender en forskel i udbredelsestiden, som er forårsaget af den relative bevægelse af kilde og medium. Gennemløbstiden kaldes også flyvetid eller transittid.

En gennemløbstidsultralydsflowmåler evaluerer forskellen i udbredelsestid for ultra- —lydspulser, der udbreder sig i og imod flowretningen. Ultralydsflowmålere er tilveje- bragt som inline-flowmålere, også kendt som intrusive eller befugtede flowmålere, eller som flowmålere af klemmetypen, også kendt som non-intrusive flowmålere. An- dre former for flowmålere inkluderer venturikanaler, overløbsplader, radarflowmå- lere, coriolisflowmålere, differenstrykflowmålere, magnetiske induktive flowmålere og andre typer flowmalere.

Når der er uregelmæssige flowprofiler eller åbne kanaler, kan mere end en udbre- delsesvej være nødvendig for at bestemme den gennemsnitlige fart af flowet. Fler- vejsprocedurer er beskrevet i hydrometristandarder som IEC 41 eller EN ISO 6416. Som en yderligere applikation anvendes ultralydsflowmålere også til at måle flowpro- filer, for eksempel med en akustisk Dopplerflowprofilmåler (ADCP). ADCP er også velegnet til måling af vandhastighed og udledning i floder og åbent vand.

Det er et formål med den foreliggende beskrivelse at tilvejebringe en forbedret tran- — sittidsflowmåler og en tilsvarende fremgangsmåde til måling af en gennemsnitlig fart af flowet eller en flowprofil af et fluid generelt og især for væsker, såsom vand, olie eller for gasser.

DK 202000051 Y3 2 WO 2004/102499 beskriver et partikelfølende apparat, der transmitterer første og anden signaler, der hver har en karakteristisk bølgeformfunktion, hvor det andet sig- nal omfatter en bølgeformmodifikation. De modtagne signaler overlejres, og et om- drejningspunkt bestemmes. Derved kan et ankomsttidspunkt for en bestemt del af et — modtaget signalburst bestemmes.

| en flowmåleindretning ifølge den foreliggende beskrivelse anvendes lydtransdu- cere, for eksempel i form af piezoelektriske elementer, der også er kendt som piezo- elektriske transducere, til at generere og modtage et testsignal og et målesignal.

Alternative lydtransmittere omfatter lasere, der exciterer en metalmembran til vibra- tioner, eller enkle højttalere. Man kan også producere trykbølger på andre måder. Modtagersiden kan også repræsenteres på andre måder, der adskiller sig fra piezo- elektriske transducere, men som detekterer ultralydsbølger.

Selvom udtrykket "piezoelektrisk transducer" anvendes ofte i den foreliggende be- skrivelse, står udtrykket også for andre lydbølgetransducere, der producerer eller detekterer ultralydsbølger.

Et målesignal ifølge den foreliggende beskrivelse kan modelleres af et tilpasset filter. Hvis en skarpt toppet impuls anvendes som en sonde eller testsignal, er det mod- tagne signal ved transduceren et impulsrespons fra en rørledning eller kanal af flui- det. Ifølge den foreliggende ansøgning sendes en inverteret version af impulsrespon- set med hensyn til tid tilbage gennem den samme kanal som et målesignal, enten i den modsatte retning eller i den samme retning. Dette resulterer i et signal med en top ved oprindelsespunktet, hvor den oprindelige kilde var, eller i et signal med en top ved den oprindelige modtager.

Inverteringen med hensyn til tid kan opnås på flere måder. Hvis der anvendes ana- loge midler til optagelse af responssignalet, kan man afspille det optagne respons- signal i en inverteret tilstand. Hvis der anvendes digitale midler til registrering af prø- ver af responssignalet, vendes rækkefølgen af de optagede samplinger for at opnå det inverterede signal. Dette kan opnås ved at invertere værdierne for tidsstemplerne

DK 202000051 Y3 3 i hver registreret sampling ved at multiplicere den respektive tidsværdi med (-1). Hvis der afspilles i en stigende rækkefølge for tidsstempelværdierne, afspilles de opta- gede prøver i en inverteret rækkefølge. Det inverterede responssignal er med andre ord det optagne responssignal, men afspillet baglæns.

En ultralydsflowmaler ifølge den foreliggende beskrivelse tilvejebringer en fokuse- rende egenskab ved at anvende det ovennævnte inverterede signal, eller et lignende formet signal, til en ultralydsflowmåler for at danne et responssignal, der både er koncentreret i rum og tid. Dette fører igen til en højere amplitude ved et modtagende — piezoelektrisk element og et bedre signal/støjforhold.

Med en ultralydsflowmåler ifølge den foreliggende beskrivelse kan der opnås foku- sering under meget generelle forhold. For eksempel opnås en fokuserende egen- skab, selv når kun en ultralydsender er exciteret, og selv når det inverterede signal — reduceres til et signal, der kun er groft digitaliseret i amplitudeområdet, hvis tidsop- løsningen for det inverterede signal er tilstrækkelig. Endvidere kan en flowmåler ifølge den foreliggende beskrivelse anvendes sammen med transducere af klemme- typen, som er lette at placere på en rørledning og ikke kræver modifikation af rørled- ningen.

| en fremgangsmåde til måling af flow ifølge den foreliggende beskrivelse kan en bitopløsning med hensyn til målesignalets amplitude justeres. Især kan bitopløsnin- gen justeres for at opnå en høj amplitude af et responssignal.

Ifølge en udførelsesform forøges bitopløsningen for at forøge en amplitude af et re- sponssignal for målesignalet. I en udførelsesform forøges bitopløsningen i forudbe- stemte trin, hvor bitopløsningen der frembringer responssignalet med den højeste amplitude, vælges, og en tilsvarende repræsentation af et målesignal gemmes i com- puterhukommelsen.

Ifølge en anden udførelsesform formindskes bitopløsningen for at øge en amplitude af et responssignal for målesignalet. I en udførelsesform reduceres bitopløsningen i forudbestemte trin, hvor bitopløsningen der frembringer responssignalet med den

DK 202000051 Y3 4 højeste amplitude, vælges, og en tilsvarende repræsentation af et målesignal gem- mes i computerhukommelsen. Især kan bitopløsningen være en lav bitopløsning, såsom en opløsning der er lagret —iet ciffer eller i to cifre, især i et eller to binære cifre. Ifølge andre udførelsesformer omfatter den lave bitopløsning mindst en 1-bit opløsning og højst en 64-bit opløsning. Ifølge en yderligere udførelsesform behandles det første responssignal for at be- stemme eller aflede en ændring i vægtykkelsen af rørledningen eller for at bestemme eller aflede materialekarakteristika for ledningsvæggen ved bestemmelse af langs- gående og tværgående lydbølgekarakteristika. For eksempel kan de tværgående og langsgående bølgeegenskaber afledes fra tilsvarende dele af modtager- eller re- sponssignalet, hvilket svarer til forskellige tidspunkter for ankomst af de akustiske bølger.

Ifølge denne udførelsesform anvendes det samme responssignal til bestemmelse af farten af flowet og til detektion af de ovennævnte egenskaber. Dermed er det ikke længere nødvendigt at bruge et separat signal eller en separat indretning til at de- tektere effekter, såsom forurening og materialefejl, skønt et separat signal eller en separat indretning kan anvendes. Yderligere kan de afledte kanalegenskaber anven- des til at opnå et mere nøjagtigt estimat af farten af flowet. | en ultralydsflowmåler ifølge den foreliggende beskrivelse er tekniske egenskaber, der sikrer en god kobling og retningsbestemmelse af transducere af klemmetypen og reducerer spredning, muligvis ikke nødvendige, eller de kan, tværtimod, endda forbedre fokuseringen. For at tilvejebringe en forøget spredning kan der vælges et koblingsmateriale, der er tilpasset et brydningsindeks for væsken, eller transducere og transducerkoblinger kan anvendes, der tilvejebringer flere forskydningsbølger. — Fortrinsvis er frekvensen af lydbølger, der anvendes i en flowmåler ifølge beskrivel- sen, mellem > 20 kHz og 2 MHz, hvilket svarer til en svingningsperiode på 0,5 mi- krosekunder (us), men den kan endda være så høj som 800 MHz. I mange tilfælde fungerer ultralydsflowmålere langt over høregrænsen med frekvenser på flere

DK 202000051 Y3 hundrede kHz eller højere. Frekvensen af transittidsultralydsflowmålere er typisk i kHz eller i MHz-området. Ifølge et aspekt beskriver den foreliggende beskrivelse en computerimplementeret 5 fremgangsmåde til bestemmelse af en fart af flowet for et fluid i en fluidledning eller kanal ved anvendelse af en transmissionstidsultralydsflowmåler. Især kan frem- gangsmåden anvendes til en rørledning eller et rør, men også til applikationer med åben kanal, såsom applikationer til dræning eller kunstvandingskanaler. | en fore- trukken udførelsesform henviser "computerimplementeret" til en udførelse i små- skala-elektroniske komponenter, såsom mikroprocessorer, ASIC'er, FPGA'er og lig- nende, som kan anvendes i bærbare eller i kompakte stationære digitale signalbe- handlingsindretninger, som generelt er af en mindre størrelse end arbejdsstationer eller mainframecomputere, og som kan placeres på et krævet sted langs en fluidled- ning.

I det følgende anvendes udtrykkene "kanal", "ledning", "passage", "rørledning", osv. som synonymer. Genstanden for ansøgningen kan anvendes på alle typer ledninger til fluider uafhængigt af deres respektive form og uafhængigt af, om de er åbne eller lukkede eller helt fyldte eller delvist fyldte. Genstanden for ansøgningen kan også > anvendes for alle typer fluider eller gasser, hvad enten det drejer sig om gasser eller væsker eller en blanding af begge. Under en målesignalgenererende fase tilvejebringes fluidledningen med et fluid ved en forudbestemt hastighed i forhold til fluidledningen, især med et fluid, der i det væ- sentlige er i hvile i forhold til fluidledningen. Målesignalet genereres fra et respons- signal, som transmissionskanalen genererer som respons på et oprindeligt anvendt impulssignal. Et impulssignal anvendes til en første ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, hvor et impulssignal refererer til et signal, der har en signalenergi, som er koncentreret over et kort tidsrum, især i en specifik udførelsesform, strækker im- pulssignalet sig over kun et par svingningsperioder for en bærer, såsom 10 - 20 svingningsperioder eller mindre. Især kan en indhylling af impulssignalet have en

DK 202000051 Y3 6 rektangulær form, men andre former er også mulige.

For eksempel kan impulssigna- let svare til en engangs-top eller en enkelt impuls, et kort rektangulær burst eller en hvilken som helst anden signalform, såsom en savtandform, en rektangulær bølge, en chirp, en sinusbølge eller en forudbestemt støjburst, såsom en hvid støj eller en — lyserød støj, som også er kendt som 1/f-støj.

Fremgangsmåden fungerer med næ- sten enhver signalform af impulssignalet.

Signalgenereringsfasen behøver ikke at blive gentaget for hver måling.

For eksempel kan det udføres før en første måling og på senere tidspunkter, når betingelserne i fluidledningen ændrer sig, for eksempel på grund af sedimenter, korrosioner og ter- misk spænding.

Nogle gange anvendes udtrykket "kalibreringsfase", når der henvises til målesignal- genereringsfasen.

Dette er ikke helt korrekt.

For flowmålere er det typisk, at flowmå- —leren placeres ved en kalibreringsrigg, hvor de målte værdier og målværdierne for farten af flowet sammenlignes.

Forbindelsesfaktoren mellem disse to værdier kaldes kalibreringsfaktor, og den indeholder hardware- og softwarefejl i flowmalingen, som ikke kan specificeres.

Med hensyn til genstanden for ansøgningen er det mere pas- sende at skelne mellem målesignalgenereringsfasen og kalibreringsfasen.

Målesig- nalgenereringsfasen tilvejebringer et malesignal, der - når det anvendes - leverer en relativt skarp top i responssignalet for målesignalet, mens kalibreringsfasen tilveje- bringer en flowmåler, der giver en præcis måling af farten af flowet.

De følgende trin i fremgangsmåden ifølge beskrivelsen:

- at tilvejebringe et impulssignal til en første ultralydstransducer, hvilken første ultralydstransducer er placeret ved fluidledningen på et første sted,

- at tilvejebringe et responssignal for impulssignalet ved en anden ultralyds- transducer, hvilken anden ultralydstransducer er placeret ved fluidledningen på et andet sted,

- at aflede et målesignal fra responssignalet, hvilket afledte målesignal omfat- ter at udvælge en signaldel af responssignalet eller af et signal, der er afledt deraf, og at reversere signaldelen med hensyn til tiden,

kan tilvejebringes ved at påføre og måle reale faktiske signaler for en real ledning.

DK 202000051 Y3 7 Det viste sig, at trinnene til at tilvejebringe et responssignal for impulssignalet ved en anden ultralydstransducer og at aflede et målesignal kan opnås ved en numerisk eller analog simulering, når impulssignalet er tilvejebragt som et digitalt eller analogt signal. ”Finite element” software kan anvendes til dette formål.

De piezoelektriske transducere er placeret ved fluidledningen. Især kan de placeres på henholdsvis være monteret på fluidledningen. Den første piezoelektriske transdu- cer er placeret ved henholdsvis monteret på en omkreds af fluidledningen på et første sted. | en bestemt udførelsesform klemmes den på omkredsen af fluidledningen. Et — responssignal fra impulssignalet modtages ved en anden piezoelektrisk transducer. Den anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, er placeret ved henholdsvis monteret på fluidledningen på et andet sted, som er forskudt i en læng- deretning af fluidledningen i forhold til den første placering og langs et tværsnit, der går gennem centrum af ledningsaksen, hvilken længderetningen svarer til en retning af gennemsnitligt flow gennem kanalen. Fluidledningen kan fyldes fuldstændigt med fluidet, hvis refleksioner på fluidoverfladen og andre effekter ikke ønskes. Et målesignal afledes fra responssignalet, som er et respons af transmissionskana- len på et initialt impulssignal, med analoge midler eller også digitalt. Afledningen af målesignalet omfatter at udvælge en signaldel af responssignalet eller af et deraf afledt signal og at reversere signaldelen med hensyn til tid, og den kan omfatte trinnet at lagre målesignalet, for eksempel i sin digitaliserede form i en computerlæsbar hu- kommelse til senere anvendelse. Hertil er forskellige sekvenser af fremgangsmåde- — trinene mulige. For eksempel kan signalet inverteres med hensyn til tiden efter at lagre det. Under en målefase, hvor fluidet bevæger sig i forhold til fluidledningen ifølge eksterne forhold, såsom tryk, tyngdekraft, hældning af røret osv., føres målesignalet til en af den første og den anden ultralydstransducer, såsom piezoelektriske transducere. Mere specifikt kan et elektrisk signal, der kan afledes fra et lagret målesignal, tilføres transduceren.

DK 202000051 Y3 8 Et første responssignal for målesignalet måles ved den anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, en fart af flowet af fluidet afledes fra mindst det første responssignal. Især omfatter denne måling af en nedstrøms eller opstrøms flyvetid. Et estimat af hastigheden kan opnås ved at sammenligne den målte flyvetid med en flyvetid under kalibrering under hensyntagen til lydhastigheden under de ak- tuelle forhold, for eksempel ved måling af fluidets temperatur. | yderligere trin kan et volumenflow eller et masseflow afledes fra farten af flowet eller fra en profil af farten af flowet.

For at opnå et mere nøjagtigt estimat kan målinger udføres i begge retninger, fra den første til den anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, og i reverseret retning. Især tillader dette at eliminere lydhastigheden i en flyvetidsmåling, eller det kan give et pålideligt estimat over den aktuelle lydhastighed.

En flowmåling ifølge den foreliggende beskrivelse kan anvendes til indretninger med kun to transducere og også til multitransducerindretninger, såsom indretningerne i Fig. 43 og 44 eller indretningen i Fig. 4 og 5. Især kan flowmåling opnås ved hjælp af et par transducere i en flertransducerindretning, som er anbragt modsat hinanden. Par af transducere kan anbringes i et plan gennem en central akse af ledningen, som — visti Fig. 43, eller de kan være anbragt i et plan, der er forskudt i forhold til ledningens centrale akse, som vist i Fig. 44. Indretningen i Fig. 44 kan anvendes til at bestemme fluidhastigheden i et fluidlag i en forudbestemt afstand til den centrale akse. Følgelig gentages trinnene med at anvende målesignalet og at måle responssignalet iden modsatte retning. Med andre ord anvendes den forrige modtager som afsender, og den forrige afsender bruges som modtager, og der sendes et signal fra den re- spektive anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, til den re- spektive første af de to transducere for at opnå et andet responssignal. Farten af flowet af fluidet afledes af det første responssignal og det andet responssignal. Af- ledningen omfatter især afledning af en nedstrøms og en opstrøms flyvetid.

Selvom man kan sende et målesignal fra en ultralydstransducer, såsom en piezo- elektrisk transducer, til en anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk

DK 202000051 Y3 9 transducer, er det også fordelagtigt at udføre dette fremad og bagud, når der foreta- ges en hastigheds- eller flowmaling. Proceduren kan med andre ord udføres på følgende måde.

Fremadretning: — at afsende et impulssignal fra en første ultralydstransducer til en anden ultra- lydstransducer, - at modtage et responssignal fra impulssignalet ved den anden ultralyds- transducer, — atinvertere det modtagne responssignal ved den anden ultralydstransducer med hensyn til tid, hvorved der opnås et målesignal, - atafsende målesignalet fra den første ultralydstransducer til den anden ul- tralydstransducer, - at modtage et responssignal for målesignalet ved den anden ultralydstrans- ducer.

Bagudretning: - afsende et impulssignal fra den anden ultralydstransducer til den første ultra- lydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, - at modtage et responssignal for impulssignalet ved den første ultralydstransdu- cer, - at invertere det modtagne responssignal fra impulssignalet fra den første ultra- lydstransducer med hensyn til tid og derved at opnå et målesignal, - at sende målesignalet fra den anden ultralydstransducer til den første ultralyds- transducer, - at modtage et responssignal for målesignalet ved den første ultralydstransdu- cer, - at måle tidsforskellen mellem de modtagne responssignaler ved den anden ul- tralydstransducer og den første ultralydstransducer. Denne tidsforskel er pro- portional med farten af flowet mellem de to ultralydstransducere, såsom pie- zoelektriske transducere.

DK 202000051 Y3 10 Bemærk, at målesignalet i fremadretningen kan være anderledes end målesignalet i bagudretningen. Målesignalet har normalt en unik form for hver udbredelsesretning, skønt identiske målesignaler kan anvendes til enkle konfigurationer.

—|hele ansøgningen anvendes udtrykket "computer" ofte. Selvom en computer indbe- fatter enheder såsom en bærbar computer eller en stationær computer, kan signal- overførsel og modtagelse også ske ved mikroontrollere, ACID'er, FPGA'er, osv. Endvidere kan en tænkt forbindelseslinje mellem transducerne være geometrisk for- — skudt i forhold til et center af fluidledningen for at opnå en fart af flowet i et forudbe- stemt lag, og der kan være mere end et par transducere. Yderligere kan målesignalet tilvejebringes ved mere end en transducer, og/eller responssignalet til målesignalet kan måles ved mere end en transducer.

Ifølge en simpel udførelsesform genereres et gennemsnitligt målesignal ved en li- neær superposition af responssignalerne fra antallet af modtagende transducere, og de ovennævnte signalbehandlingstrin udføres på det gennemsnitlige responssignal for at opnå et målesignal.

Ifølge endnu en anden udførelsesform er der et lige antal, fx N, afsendende og mod- tagende transducere, hvor de relative placeringer af de afsendende transducere er lig med de relative placeringer af de modtagende transducere. De N modtagne re- sponssignaler behandles derefter individuelt ifølge de ovennævnte signalbehand- lingstrin for at opnå N individuelle målesignaler.

Disse N transducere er typisk anbragt for eksempel som transducere af fastklemme- typen, indsættelsestransducere eller internt monterede transducere. Som eksempel viser Fig. 43 en indretning med 8 transducere af fastklemmetypen, og Fig. 44 viser en indretning med 8 indsættelsestransducere. De 8 transducere i Fig. 43 er anbragt i fire respektive planer, der går gennem centeraksen af ledningen.

De 8 indsættelsestransducere i Fig. 44 er anbragt i fire parallelle planer. Forbindelseslinjerne mellem transducerne viser transducerens funktionsmåde. |

DK 202000051 Y3 11 driftstilstanden i Fig. 43 sendes signaler fra en første transducer til en anden trans- ducer, der er modsat den første transducer med hensyn til et midtpunkt på vandled- ningens midterakse.

1driftstilstanden i Fig. 44 sendes signaler fra en første transducer til en anden trans- ducer med hensyn til et midtpunkt, der er placeret i midten af den respektive rektan- gulære indretning og i et af de fire parallelle planer.

Ifølge en udførelsesform omfatter signaldelen af responssignalet, der bruges til at udlede målesignalet, en første del omkring en maksimumamplitude af responssigna- let og en bageste signaldel, hvilken bageste signaldel strækker sig i tiden efter an- komsttidspunktet for maksimumamplituden. Den bageste del tilvejebringer signaler fra yderligere refleksioner bortset fra signalerne i nærheden af det direkte signal og kan bidrage til en bedre fokusering.

For at opnå et forbedret genereret målesignal kan trinnene til at anvende et impuls- signal og modtage et tilsvarende responssignal ikke kun ske en gang, men de kan gentages flere gange, mindst to gange. Derved opnås et antal responssignaler. Et målesignal afledes derefter fra et gennemsnit af de modtagne responssignaler.

| en udførelsesform gentages målingerne flere gange, men med ultralydsignalet kun i en retning. I en anden udførelsesform gentages målingerne flere gange, hvor ultra- lydsignalet bevæger sig i begge retninger. I endnu en anden udførelsesform genta- ges målingerne flere gange i begge retninger, og der afledes separate gennemsnit for begge retninger.

Ifølge en yderligere udførelsesform omfatter afledningen af et målesignal fra et eller flere modtagne responssignaler bestemmelse af en indhylling af responssignalet el- ler af et deraf afledt signal. Et amplitudemoduleret oscillerende signal tilvejebringes, som er amplitudemoduleret ifølge indhyllingen. Anvendelse af en indhylling i stedet for samplinger, eller som supplement dertil, kan give fordele med hensyn til lager- plads og beregningshastighed.

Især kan moduleringsamplitude have formen af den bestemte indhylling af

DK 202000051 Y3 12 målesignalet eller for en del deraf. En svingningsfrekvens for en bæreoscillation er mindst 20 kHz. Ifølge yderligere udførelsesformer er frekvensen mindst 100 kHz, mindst 500 kHz eller mindst 1 MHz. Valget af frekvens påvirker spredningsproces- sen, og en højere frekvens kan tilvejebringe en finkornet sampling af en lednings- væg, hvilket igen kan muliggøre en mere præcis udformning af ultralydsignalet. Ifølge yderligere udførelsesformer digitaliseres responssignalet eller et signal, der er afledt deraf, med hensyn til amplitude og især med en opløsning på mellem 1 og 8 bit. Den foreliggende beskrivelse viser, at selv en grov digitalisering med hensyn til amplitude kan føre til en tilstrækkelig fokusering af ultralydsignalet. Brug af en lav opløsning sparer beregningstid og hukommelsesplads, mens højere opløsninger ikke nødvendigvis giver et mere præcist måleresultat for farten af flowet af fluidet gennem ledningen. Det har også vist sig, at forøgelse eller reduktion af opløsningen af responssignalet eller målesignalet kan hjælpe med til at forbedre signal-til-støj- forholdet og præcisionen for tidsmåling. Reduktion af opløsningen resulterer i en skarpere eller mere karakteristisk top i responsen på målesignalet. Dette betyder, at hvis der er høj SNR, kan man reducere opløsningen af målesignalet eller respons- signalet til målesignalet i stedet for at øge transmissionseffekten af målesignalet.

Ifølge et yderligere aspekt af den foreliggende beskrivelse kan nogle fremgangsma- der til bestemmelse af en farten af flowet af et fluid i en fluidledning eller rørledning anvende et amplitudemoduleret målesignal eller et amplitudemoduleret responssig- nal fra en transmissionstidsultralydsflowmåler. Denne fremgangsmåde involverer ikke nødvendigvis et signalgenererende fasetrin, skønt et engangssignalgenere- rende fasetrin kan anvendes til at opnå et målesignal. For eksempel kan fremgangs- måden være baseret på et forud genereret målesignal på et fabriksområde, hvor målesignalet genereres som et med hensyn til tidsinverteret modtagesignal fra en ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, der har modtaget en række svingninger sendt ud af en anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk trans- ducer. | et første trin er fluidledningen forsynet med fluidet, der bevæger sig i forhold til fluidledningen ifølge ydre forhold såsom tryk, tyngdekraft, hældning af rørledningen

DK 202000051 Y3 13 OSV.

En første piezoelektrisk transducer er tilvejebragt på en første placering af fluidled- ningen. En anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, er tilve- > jebragt på en anden placering af fluidledningen. Den anden placering er forskudt i en længderetning af fluidledningen i forhold til den første placering, hvilken langsgående retning svarer til en fluidflowretning af fluidledningen.

Et målesignal tilvejebringes og anvendes på den første eller den anden ultralyds- transducer, såsom piezoelektriske transducere. Mere specifikt et elektrisk signal, der er afledt af et amplitudemoduleret signal, der kan sendes til transduceren.

Et første responssignal for målesignalet måles ved den anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, og en fart af flowet for fluidet afledes fra det første responssignal. Især omfatter dette afledning af en nedstrøms eller en op- strøms flyvetid.

Ligesom den ovennævnte fremgangsmåde kan en højere præcision opnås ved at gentage målingen i den modsatte retning for at opnå en nedstrøms og en opstrøms flyvetid. Som vist i Fig. 43 og 44 kan N par transducere anvendes, for eksempel til at opnå et mere nøjagtigt estimat af gennemsnitsflowet eller til at opnå et estimat af flowet i et plan i en forudbestemt afstand fra den centrale akse af væskeledningen.

Især gentages trinnene med anvendelse af målesignalet og måling af responssigna- let i den modsatte retning for at opnå et andet responssignal, og en fart af flowet af fluidet afledes fra det første responssignal og det andet responssignal, hvilken afled- ning omfatter afledning af en nedstrøms og en opstrøms flyvetid.

Disse trin er meget lig fremgangsmadetrinnene som beskrevet ovenfor med den for- m— skel, at målingerne udføres uden at justere indretningen før hver måling.

Følgende funktioner gælder for begge fremgangsmåder, med eller uden signalgene- reringsfase før hver måling.

DK 202000051 Y3 14 Ifølge en yderligere udførelsesform kan en amplitude af målesignalet eller en ampli- tude af responssignalet øges til en maksimumamplitude over et forudbestemt antal oscillationer, for eksempel fem eller flere svingningsperioder for bæresignalet. Når —Damplituden øges over et tidsrum, kan en inertivirkning af en reaktionstid af ultralyd- stransducerne, såsom piezoelektriske transducere, reduceres ved målingen. | en særlig udførelsesform forøges målesignalet eller responssignalet eksponentielt til en maksimumamplitude over mindst fem svingningsperioder for bæresignalet.

Ifølge en yderligere udførelsesform omfatter målesignalet en forreste del, hvilken for- reste del strækker sig i tid over et antal halvbredder af et signalmaksimum for måle- signalet, og hvilken forreste del går forud for mindst et halvbreddeområde af signal- maksimummet i tid.

Ifølge endnu en anden udførelsesform omfatter målesignalet en forreste del. Den forreste del er afledt af en bageste del af et modtaget signal, der efterfølger et sig- nalmaksimum for det modtagne signal med hensyn til tid. Den forreste del strækker sig over mindst tre gange halvbredden omkring signalmaksimummet for det mod- — tagne signal.

Ifølge yderligere udførelsesformer omfatter den forreste del mindst 10 % eller mindst 50 % af målesignalets signalenergi.

En signalenergi E for et signal s(t) i et tidsinterval kan defineres som udtrykket E = sr dt |s(t)|? eller dens diskrete version E = XY? ,Is(i)|?, hvor tidsintervallet er givet ved [T1, T2] eller [-m*At, n*At], henholdsvis.

Den forreste del af målesignalet kan bidrage væsentligt til produktionen af et signal, der er toppet i rum og tid. | nogle specifikke udførelsesformer kan målesignalet eller responssignalet tilveje- bringes af et amplitudemoduleret oscillerende signal, der digitaliseres med hensyn til

DK 202000051 Y3 15 amplitude, for eksempel med en opløsning på mellem 1 og 8 bit. Dette kan give for- dele med hensyn til beregningshastighed og hukommelsesplads og kan endda føre til en øget signaltop.

Ifølge en yderligere udførelsesform kan målesignalet, der tilføres en transducer, om- fatte et oscillerende signal, der er moduleret ifølge en 0-1-modulering, der tilvejebrin- ger enten en forudbestemt amplitude eller ingen amplitude, eller med andre ord en nul-amplitude.

Især kan det amplitudemodulerede målesignal afledes fra et målt responssignal ifølge en signalgenererende fase, hvor fluidledningen er forsynet med en fluid, der har en forudbestemt hastighed eller i det væsentlige er i hvile med hensyn til fluid- ledningen.

—Etimpulssignal anvendes på den første ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, og et responssignal fra impulssignalet modtages ved en anden ultralyds- transducer, såsom en piezoelektrisk transducer.

Målesignalet stammer fra responssignalet. Afledningen af målesignalet omfatter valg af en signaldel af responssignalet eller af et deraf afledt signal og at reversere sig- naldelen med hensyn til tid, og et digitaliseret målesignal kan lagres i en computer- læsbar hukommelse til senere anvendelse. | en særlig udførelsesform kan en amplitude af en indhylling af målesignalet eller af et responssignal øges med mindst en størrelsesorden fra en forreste signaldel af målesignalet til en maksimumamplitude. Den forreste signaldel går foran signalmak- simummet. Med andre ord sendes det ud tidligere. Ifølge yderligere udførelsesformer forøges amplituden med mindst to eller endda mindst tre størrelsesordener.

— Ifølge et yderligere aspekt er en indretning til måling af en fart af flowet i en ultralyds- gennemløbstidsflowmåler beskrevet. Indretningen omfatter en første konnektor til at forbinde et første piezoelektrisk element, en anden konnektor til at forbinde et andet piezoelektrisk element, en valgfri digital-til-analog konverter (DAC), der er forbundet

DK 202000051 Y3 16 til den første konnektor og en valgfri analog-til-digital konverter (ADC), som er for- bundet den anden konnektor. Endvidere omfatter indretningen en computerlæsbar hukommelse, en elektronisk ti- mer eller oscillator, en transmitterende enhed til at sende et impulssignal til den første konnektor og en modtagerenhed til at modtage et responssignal for impulssignalet fra den anden konnektor. Endvidere omfatter indretningen midler til generering af målesignalet fra et modtaget responssignal, såsom en udvælgelsesenhed til valg af en del af det modtagne re- sponssignal eller et signal der er afledt deraf, og en inverteringsenhed til at invertere den valgte del af responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal. Eventuelt kan der tilvejebringes et bandpasfilter til fjernelse af uønskede signalkom- ponenter. Endvidere er der tilvejebragt en behandlingsenhed til at aflede et målesig- nal fra mindst det inverterede signal og til opbevaring af målesignalet i den compu- terlæsbare hukommelse. Endvidere omfatter indretningen midler til måling af en fart af et flow. En målesignal- generator, der kan forbindes til den første konnektor eller til den anden konnektor og et transmissionsmiddel, såsom DAC'en og konnektorerne, til at sende målesignalet til den første konnektor er tilvejebragt på en sendeside. En modtagerenhed til at mod- tage et responssignal for målesignalet fra den anden konnektor og en hastighedsbe- handlingsenhed til at aflede en hastighed af flowet fra det modtagne responssignal, er tilvejebragt på en modtagerside. Udtrykkene hastighed af flow, flowhastighed og fart af flow anvendes som synonymer i den foreliggende ansøgning. Selvom indretningen kan tilvejebringes som en analog indretning uden A/D- og D/A- konvertere og uden en computerlæsbar hukommelsesenhed, er det også muligt at forsyne indretningen eller dele deraf med et digitalt computersystem.

Især kan de forskellige signalbehandlingsenheder, såsom hastighedsbehandlings- enheden, udvælgelsesenheden og inverteringsenheden tilvejebringes helt eller del- vist af en applikationsspecifik elektronisk komponent eller af en programhukommelse

DK 202000051 Y3 17 med et computerlæsbart instruktionssæt. Tilsvarende kan målesignalgeneratoren og en impulssignalgenerator for senderenheden være tilvejebragt helt eller delvist af en applikationsspecifik elektronisk komponent, der kan omfatte et computerlæsbart in- struktionssæt.

Ifølge en yderligere udførelsesform omfatter indretningen en direkte digital signal- synthesizer (DDS), der omfatter ovennævnte ADC. DDS'en omfatter et frekvenssty- ringsregister, en referenceoscillator, en numerisk styret oscillator og et rekonstrukti- onslavpasfilter. ADC'en kan endvidere tilsluttes til den første konnektor og den anden — konnektor via reconstruktionslavpasfilteret.

Blandt andet kan den digitale signalsynthesizer konfigureres til at syntetisere et sig- nal, såsom målesignalet, ved anvendelse af en forudbestemt algoritme eller forud- bestemte værdier, der er lagret i en hukommelsesenhed med en computerlæsbar hukommelse. For eksempel kan signalet genereres ved direkte signalgenerering el- ler ved DDS (direkte digital syntese).

Endvidere beskriver den foreliggende beskrivelse en flowmåleindretning med en før- ste piezoelektrisk transducer, der er forbundet til den første konnektor, og med en — anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, der er forbundet til den anden konnektor. Især kan ultralydstransducerne, såsom piezoelektriske trans- ducere, være forsynet med fastgørelsesområder, såsom en klemmemekanisme til fastgørelse af dem til en rørledning.

> Endvidere beskriver den foreliggende beskrivelse en flowmåleindretning med en del af en rørledning. Den første ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, er monteret på rørledningsdelen på en første placering, og den anden ultralydstrans- ducer, såsom en piezoelektrisk transducer, er monteret på rørledningsdelen på en anden placering. Især kan transducerne klemmes til rørledningsdelen. At tilveje- — bringe indretningen med en rørledningsdel kan give fordele, når indretningen er for- kalibreret med hensyn til rørledningsdelen.

Indretningen kan fremstilles kompakt og bærbar. En bærbar indretning ifølge den

DK 202000051 Y3 18 foreliggende beskrivelse, der er udstyret med overflademonterbare transducere, så- som transducere af klemmetypen, kan anvendes til at kontrollere en rørledning på et hvilket som helst tilgængeligt sted. Generelt kan indretningen være stationær eller bærbar. Indretningen er fortrinsvis tilstrækkelig kompakt til at blive placeret på et krævet sted og tilstrækkeligt beskyttet mod miljøforhold, såsom fugtighed, varme og ætsende stoffer. Endvidere beskriver den foreliggende beskrivelse en computerlæsbar kode til udfø- relse af en fremgangsmåde til måling af flow ifølge den foreliggende beskrivelse, en computerlæsbar hukommelse der omfatter den computerlæsbare kode og en appli- kationsspecifik elektronisk komponent, som er indrettet til at udføre fremgangsmå- detrinnene i en fremgangsmåde ifølge den foreliggende beskrivelse.

Især kan den applikationsspecifikke elektroniske komponent tilvejebringes af en — elektronisk komponent der omfatter den ovennævnte computerlæsbare hukom- melse, såsom en EPROM, en EEPROM, en flashhukommelse eller lignende. Ifølge andre udførelsesformer tilvejebringes den applikationsspecifikke elektroniske kom- ponent af en komponent med en fast kablet eller med et konfigurerbart kredsløb, såsom et applikationsspecifikt integreret kredsløb (ASIC) eller et feltprogrammerbart — gatearray (FPGA).

I en yderligere udførelsesform tilvejebringes en applikationsspecifik elektronisk kom- ponent ifølge den foreliggende beskrivelse af et antal sammenkoblede elektroniske komponenter, for eksempel af en FPGA, der er forbundet til en passende program- — meret EPROM i et multi-die-indretning. Yderligere eksempler på en applikationsspe- cifik elektronisk komponent er programmerbare integrerede kredsløb, såsom pro- grammerbare logiske arrays (PLA'er) og komplekse programmerbare logiske indret- ninger (CPLD'er).

Det er nyttigt at bestemme, om en standardtestindretning måler en fart af flowet af et fluid i en fluidledning ifølge den foreliggende ansøgning. Til dette formål forsyner man fluidledningen med et fluid, der har en forudbestemt hastighed i forhold til fluidlednin- gen. Et testimpulssignal anvendes på en første ultralydstransducer, såsom en

DK 202000051 Y3 19 piezoelektrisk transducer, af testindretningen, hvilken første piezoelektriske transdu- cer er monteret på fluidledningen på et første sted, efterfulgt af modtagelse af et testresponssignal fra testimpulssignalet ved en anden piezoelektrisk transducer af testindretningen, hvilken anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk trans- ducer, er monteret på fluidledningen på et andet sted. Et testmålesignal afledes derefter fra responssignalet, hvilken afledning af testmåle- signalet omfatter at reversere signalet med hensyn til tid, efterfulgt af sammenligning af testmålesignalet med et målesignal, der udsendes ved den anden af den første og den anden ultralydstransducer, såsom piezoelektriske transducere. Målesignalet er et signal, der tilvejebringes af testindretningen, når den leveres af fabrikanten, baseret på et engangsgenereret fabriksmålesignal efter fremstilling af testindretnin- gen, ofte monteret på et rørstykke.

| et tilfælde, hvor testindretningen anvender en fremgangsmåde til at bestemme en fart for flowet af et fluid i en fluidledning ifølge ansøgningen, er testmålesignalet og målesignalet ens. Med andre ord tilvejebringes reverse engineering af genstanden for ansøgningen ved at vælge et testsignal og gentage den signalgenererende fase af applikationen, indtil testmålesignalet og målesignalet er ens. Udtrykket ”er ens” betyder, at der er signifikant sammenhæng mellem testmålesignalet og målesignalet. Fremgangsmåden kan også omfatte at udvælge en signaldel af testresponssignalet eller af et deraf afledt signal og at lagre testmålesignalet til senere anvendelse.

| overensstemmelse hermed omfatter en indretning til måling af en fart af et flow i en gennemløbstidsultralydsflowmåler, der er defineret ved funktionelle træk: en første konnektor til et første piezoelektrisk element, en anden konnektor til et andet piezo- elektrisk element, en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnek- tor, en modtagerenhed til at modtage et responssignal for impulssignalet fra den an- den konnektor, en inverteringsenhed til at invertere responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal, og en behandlingsenhed til afledning af et måle- signal fra det inverterede signal. Når man bruger indretningen til at bestemme en fart af flowet af et fluid i en fluidledning, vil man forsyne fluidledningen med et fluid, der

DK 202000051 Y3 20 har en hastighed i forhold til fluidledningen.

Dette efterfølges af at anvende et måle- signal til en af den første og den anden ultralydstransducer, såsom piezoelektriske transducere, og ved at måle et første responssignal for målesignalet ved den anden af den første og den anden ultralydstransducer, såsom piezoelektriske transducere.

Man kan derefter udlede en fart for flowet af fluidet ud fra det første responssignal.

Reverse-engineering af indretningen vil afsløre, at når man anvender et testimpuls- signal til en første ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, af test- indretningen, der modtager et testresponssignal af testimpulssignalet ved en anden piezoelektrisk transducer af testindretningen, afleder den anden ultralydstransducer, såsom en piezoelektrisk transducer, der er monteret på fluidledningen på et andet sted, et testmålesignal ud fra responssignalet, hvilken afledning af testmålesignalet omfatter reversering af signalet med hensyn til tid, hvilket testmålesignal og et måle- signal der udsendes ved den første eller den anden ultralydstransducer, såsom pie- zoelektriske transducere, er ens.

Denne funktionelle beskrivelse hjælper til med at — karakterisere indretningen af applikationen uden at beskrive strukturen og formen af de udsendte signaler.

Det er klart, at indretningen kan have en D/A-konverter, hvilken D/A-konverter er for- bundet med den første konnektor, en A/D-konverter, hvilken A/D-konverteren er for- bundet med den anden konnektor, og en computerlæsbar hukommelse.

Den kan endvidere omfatte en udvælgelsesenhed til at udvælge en del af det modtagne re- sponssignal eller et signal afledt deraf, hvor evalueringerne ovenfor udføres med den valgte del af det modtagne responssignal eller et signal afledt deraf. — Genstanden for den foreliggende beskrivelse forklares nu mere detaljeret med hen- syn til de følgende figurer, hvor Fig. 1 viser en første flowmålerindretning med to piezoelektriske elementer, Fig. 2 viser flowmålerindretningen i Fig. 1, et direkte signal, Fig. 3 viser flowmålerindretningen i Fig. 1 set i flowretningen, Fig. 4 viser en anden flowmålerindretning med fire piezoelektriske elementer og fire direkte signaler, Fig. 5 viser flowmalerindretningen i Fig. 4 set i flowretningen, Fig. 6 viser et skematisk diagram af et testsignal,

DK 202000051 Y3 21 Fig. 7 viser et skematisk diagram af et testsignalrespons, Fig. 8 viser et skematisk diagram over et inverteret signal, Fig. 9 viser et skematisk diagram over et respons fra det inverterede signal, Fig. 10 viser et første inverteret signal i høj opløsning, Fig. 11 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 10, Fig. 12 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 13 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 12, Fig. 14 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 15 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 14, Fig. 16 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 17 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 16, Fig. 18 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 19 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 18, Fig. 20 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 21 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 20, Fig. 22 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 23 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 22, Fig. 24 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 25 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 24, Fig. 26 viser et yderligere inverteret signal i høj opløsning, Fig. 27 viser et respons på det inverterede signal i Fig. 26, Fig. 28 viser et yderligere inverteret signal i 12-bit opløsning, Fig. 29 viser et respons på signalet i Fig. 28, Fig. 30 viser et yderligere inverteret signal i 3-bit opløsning, Fig. 31 viser et respons på signalet i Fig. 30, Fig. 32 viser et yderligere inverteret signal i 2-bit opløsning, Fig. 33 viser et respons på signalet i Fig. 32, Fig. 34 viser et yderligere inverteret signal i 1-bit opløsning, Fig. 35 viser et respons på signalet i Fig. 34, Fig. 36 viser en kort impuls ved et piezoelektrisk element i flowmaleren i Fig. 1, Fig. 37 viser et signal fra et piezoelektrisk element i flowmaleren i Fig. 1, der er afledt af den inverterede respons fra signalet i Fig. 36, Fig. 38 viser et respons på signalet i Fig. 37,

DK 202000051 Y3 22 Fig. 39 viser en opstrøms og en nedstrøms krydskorrelationsfunktion, Fig. 40 viser et forstørret snit af Fig. 39, Fig. 41 viser en indretning til måling af en fart af et flow ifølge den foreliggende be- skrivelse, og Fig. 42 viser en direkte digital synthesizer til anvendelse i indretningen i Fig. 41, Fig. 43 viser en første multi-transducerindretning, og Fig. 44 viser en anden multi-transducerindretning, Fig. 45 viser en Z-konfiguration af fastklemte transducere, Fig. 46 viser en V-konfiguration af fastklemte transducere, Fig. 47 viser en W-konfiguration af fastklemte transducere, Fig. 48 viser et en-cyklus-sendesignal, Fig. 49 viser et ti-cyklus-sendesignal, Fig. 50 viser et TRA-sendesignal, Fig. 51 viser et responssignal for en-cyklus-sendesignalet i Fig. 48, — Fig. 52 viser et responssignal for ti-cyklus-sendesignalet i Fig. 49, Fig. 53 viser et responssignal for TRA-sendesignalet i Fig. 50, Fig. 54 viser en trykkurve for et TRA-sendesignal og et responssignal for TRA-sen- designalet, Fig. 55 viser en trykkurve for et TRA-sendesignal og et responssignal for TRA-sen- designalet, Fig. 56 viser et impulssignal der bruges til at generere signalindgangen i Fig. 55, Fig. 57 viser et første responssignal der indikerer kanalegenskaber, Fig. 58 viser et andet responssignal der indikerer kanalegenskaber, Fig. 59 viser et yderligere responssignal og Fig. 60 viser et yderligere responssignal.

DETALJERET BESKRIVELSE I den følgende beskrivelse tilvejebringes detaljer for at beskrive udførelsesformerne i den foreliggende beskrivelse. Det vil imidlertid være klart for en fagmand, at udfø- relsesformerne kan udøves uden sådanne detaljer. Fig. 1 viser en første flowmalerindretning 10. I flowmålerindretningen er et første pie- zoelektrisk element 11 anbragt ved en ydre væg i en rørledning 12, der også kaldes et rør 12. Et andet piezoelektrisk element 13 er placeret ved en modsatte side af

DK 202000051 Y3 23 rørledningen 12, således at en direkte linje mellem det andet piezoelektriske element 11 og det piezoelektriske element 13 nedstrøms er orienteret i en vinkel B til retnin- gen 14 for gennemsnitlig strømning, som samtidig er også retningen på symmetriak- sen af rørledningen 12. Vinklen B er valgt til at være ca. 45 grader i eksemplet i Fig. 1, men det kan også være stejlere, såsom for eksempel 60 grader, eller fladere, så- som for eksempel 30 grader. Et piezoelektrisk element, såsom de piezoelektriske elementer 11, 13 i Fig. 1, kan generelt drives som en akustisk sender og som en akustisk sensor. En akustisk sen- der og en akustisk sensor kan være tilvejebragt af det samme piezoelektriske ele- ment eller af forskellige områder i det samme piezoelektriske element. I dette tilfælde omtales et piezoelektrisk element eller transducer også som piezoelektrisk sender, når det drives som sender eller lydkilde, og det omtales også som akustisk sensor eller modtager, når det drives som akustisk sensor.

Når en flowretning er som vist i Fig. 1, omtales det første piezoelektriske element 11 også som et "opstrøms" piezoelektrisk element, og det andet piezoelektriske element 13 omtales også som et "nedstrøms" piezoelektrisk element. En flowmåler ifølge den foreliggende beskrivelse fungerer for begge flowretninger på i det væsentlige den samme måde, og flowretningen i Fig. 1 er kun tilvejebragt som et eksempel. Fig. 1 viser et flow af elektriske signaler i Fig. 1 for en konfiguration, hvor det op- strøms piezoelektriske element 11 drives som en piezoelektrisk transducer, og det nedstrøms piezoelektriske element 13 drives som en akustisk sensor. Af hensynet til — klarhed fungerer applikationen opstrøms og nedstrøms, dvs. positionen af de piezo- elektriske elementer kan byttes om. En første beregningsenhed 15 er forbundet til det opstrøms piezoelektriske element 11, og en anden beregningsenhed 16 er forbundet til det nedstrøms piezoelektriske element 13. Den første beregningsenhed 15 omfatter en første digital signalproces- sor, en første digital analog konverter (DAC) og en første analoge digitale konverter (ADC). Ligeledes omfatter den anden beregningsenhed 16 en anden digital signal- processor, en anden digital analog konverter (DAC) og en anden analog digital

DK 202000051 Y3 24 konverter (ADC). Den første beregningsenhed 15 er forbundet til den anden bereg- ningsenhed 16. Indretningen med to beregningsenheder 15, 16 der er vist i Fig. 1, er kun tilvejebragt som et eksempel. Andre udførelsesformer kan have forskellige antal og indretninger af beregningsenheder. For eksempel kan der kun være en central beregningsenhed, eller der kan være to AD/DC-konvertere og en central beregningsenhed, eller der kan være to små beregningsenheder ved transducerne og en større central bereg- ningsenhed.

En beregningsenhed eller beregningsenheder kan tilvejebringes af mikrokontrollere eller applikationsspecifikke integrerede kredsløb (ASIC'er), ACID'er eller feltpro- grammerbare gate-arrays (FPGA'er), for eksempel. Specifikt kan syntesen af et elek- trisk signal fra et lagret digitalt signal tilvejebringes af en direkte digital synthesizer (DDS), der omfatter en digital-til-analog konverter (DA, DAC). En fremgangsmåde til generering af et målesignal ifølge den foreliggende beskri- velse omfatter de følgende trin. Et forudbestemt digitalt testsignal genereres ved syntese af et akustisk signal med den digitale signalprocessor fra den første beregningsenhed 15. Det digitale testsig- nal sendes fra den første beregningsenhed 15 til den piezoelektriske transducer 11 langs signalvejen 17. Den piezoelektriske transducer 11 genererer et tilsvarende ul- tralydstestsignal. Enhederne 15 og 16 kan også være tilvejebragt i en enkelt enhed.

Testsignalet tilvejebringes som en kort puls, for eksempel ved en enkelt 1 MHz-sving- ning eller ved 10 sådanne svingninger. Især kan testsignalet tilvejebringes af et lille antal svingninger med konstant amplitude, hvorved det tiinærmes et rektangulært signal. Svingningen eller svingningerne kan have en sinusformet form, en trekantet form, en rektangulær form eller også andre former. Ultralydstestsignalet bevæger sig gennem væsken i rørledningen 12 til den piezo- elektriske sensor 13. I Fig. 1 er en direkte signalsti for ultralydsignalet angivet med

DK 202000051 Y3 25 en pil 18. Ligeledes er en direkte signalsti for ultralydssignalet i modsat retning indi- keret med en pil 19. Et responssignal opsamles af den piezoelektriske sensor 13, sendes til den anden beregningsenhed 16 langs signalvejen 20 og digitaliseres af den anden beregningsenhed 16.

| et yderligere trin afledes et digitalt målesignal fra det digitaliserede responssignal. Afledningen af målingen omfatter en reversering af det digitaliserede responssignal med hensyn til tid. Ifølge yderligere udførelsesformer omfatter afledningen yderligere trin, såsom en konvertering til en reduceret opløsning i amplitudeområdet, en bånd- — breddefiltrering af signalet til fjernelse af støj, såsom lavfrekvent støj og højfrekvent støj. Især kan trinnet med båndbreddefiltrering udføres inden trinnet med at rever- sere signalet med hensyn til tid. Signalreverseringen kan udføres på forskellige måder, for eksempel ved at udlæse fra et hukommelsesområde i inverteret retning eller ved at reversere fortegnet på sinuskomponenter i en Fourier-repræsentation. I en udførelsesform vælges en passende del af det digitaliserede responssignal, der indeholder responsen fra det direkte signal. Delen af responssignalet vendes deref- ter rundt eller inverteres med hensyn til tid. Med andre ord sendes signaldele af re- sponssignalet, der modtages senere, tidligere i det inverterede målesignal. Hvis et signal er repræsenteret af en tidsordnet sekvens af amplitudesamplinger, udgør ovennævnte signalinversion eksempelvis at invertere eller reversere rækkefølgen af amplitudesamplingerne om.

Det resulterende signal, i hvilket retningen eller fortegnet for tiden er inverteret, kal- des også et "inverteret signal". Udtrykket "inverteret" i denne sammenhæng refererer til en inversion med hensyn til retningen af tiden og ikke til en inversion med hensyn til en værdi, såsom amplitudeværdien.

Fig. 10 til 19 viser som eksempel digitale signaler ifølge den foreliggende beskrivelse. | en flowmåler ifølge en udførelsesform for den foreliggende beskrivelse anvendes

DK 202000051 Y3 26 det samme målesignal i begge retninger 18, 19, nedstrøms- og opstrømsretningen, hvilket tilvejebringer en enkel og effektiv indretning. Ifølge andre udførelsesformer anvendes forskellige målesignaler til begge retninger. Især kan målesignalet anven- des på den originale modtager af testsignalet. Sådanne indretninger kan give fordele ved asymmetriske forhold og rørledningsformer.

En fremgangsmåde til måling af farten af et flow af en væske gennem en rørledning der anvender det ovennævnte inverterede signal som et målesignal, omfatter føl- gende trin.

Ovennævnte målesignal sendes fra den første beregningsenhed 15 til den piezo- elektriske transducer 11 langs signalvejen 17. Den piezoelektriske transducer 11 ge- nererer et tilsvarende ultralydsmålesignal. Eksempler på et sådant målesignal er til- vejebragt i Fig. 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 37 og 38.

Ultralydsmålesignalet bevæger sig gennem væsken i rørledningen 12 til den piezo- elektriske sensor 13. Et responssignal opsamles af den piezoelektriske sensor 13, sendes til den anden beregningsenhed 16 langs signalvejen 20 og digitaliseres af den anden beregningsenhed 16.

Den anden beregningsenhed 16 sender det digitaliserede responssignal til den før- ste beregningsenhed 15. Den første beregningsenhed 15 bestemmer en flyvetid for det modtagne signal, for eksempel ved anvendelse af en af de nedenfor beskrevne fremgangsmåder.

En lignende proces udføres for et signal, der bevæger sig i den modsatte retning 19, nemlig det ovennævnte målesignal anvendes på det nedstrøms piezoelektriske ele- ment 13, og et responssignal måles af det opstrøms piezoelektriske element 11 for at opnå en opstrøms flyvetid TOF up i den modsatte retning 19. Den første bereg- ningsenhed 15 bestemmer en hastighed af flowet, for eksempel ifølge formlen c? v= TY (TOE, — TOFzown),

DK 202000051 Y3 27 hvor L er længden af den direkte bane mellem de piezoelektriske elementer 11, 13, B er hældningsvinklen for den direkte bane mellem de piezoelektriske elementer 11, 13 og retningen for den gennemsnitlige strømning, og c er lydhastigheden i væsken under de givne tryk- og temperaturbetingelser.

Den kvadratiske hastighed af lyden c"2 kan tilnærmes til anden orden ved udtrykket TOE, + TOF oun som fører til formlen 5 L TOE, — TOFgown Y= 2xc0sB TOF, * TOF gun Dermed er det ikke nødvendigt at bestemme temperatur eller tryk, som igen bestem- mer densiteten af fluidet og lydhastigheden, eller at måle lydhastigheden eller densi- teten af fluidet direkte.

I modsætning hertil annulleres førsteordensfejlen kun for en — måleretning.

I stedet for at bruge en faktor 2 - L - cos f, kan en proportionalitetskonstant afledes fra en kalibreringsmåling med en kendt fart af flowet.

Proportionalitetskonstanten af ka- libreringen tager højde for yderligere effekter såsom flowprofiler og bidrag fra lydbøl- ger, der var spredt og ikke udbredte sig langs en lige linje.

Ifølge en yderligere udførelsesform simuleres processen ved at generere et impuls- signal, optage et responssignal og udlede et inverteret målesignal fra responssigna- let i en computer.

Relevante parametre, såsom rørdiameteren på rørledningen 12 og — sensorplaceringerne tilvejebringes som inputparametre til simuleringen.

Ifølge endnu en anden udførelsesform syntetiseres målesignalet, der skal leveres til et transmitterende piezoelektrisk element ved anvendelse af en form for et typisk responssignal for et impulssignal, såsom signalformerne der er vist i Fig. 37 og 38. For eksempel kan målesignalet tilvejebringes ved hjælp af en sinusformet svingning på 1 MHz, som amplitudemoduleres med en indhylling ifølge en gaussisk

DK 202000051 Y3 28 sandsynlighedsfunktion med en halvbredde på 10 mikrosekunder. Halvbredden kan vælges som en indgangsparameter, der afhænger af den faktiske indretning, såsom rørdiameteren og sensorens placering.

En flowmåler ifølge den foreliggende beskrivelse kan også være tilvejebragt som en foruddefineret flowmåler, hvor målesignalet genereres under en testkørsel på et fa- briksområde, især når flowmåleren leveres sammen med en rørledningssektion. Ifølge en simpel udførelsesform for den foreliggende beskrivelse bestemmes en fly- — vetidi opstrøms og nedstrøms retning ved at evaluere et tidspunkt for en maksimum- amplitude af et modtaget signal med hensyn til sendetiden for målesignalet. For at opnå en højere præcision kan maksimummet bestemmes ved hjælp af en indhylling af det modtagne signal. Ifølge en yderligere udførelsesform gentages målingen flere gange, og en gennemsnitlig flyvetid anvendes.

Ifølge en yderligere udførelsesform for den foreliggende beskrivelse vurderes flyve- tiden af et signal under anvendelse af en krydskorrelationsteknik. Især kan de re- spektive tidsforskydninger evalueres ved krydskorrelation af det modtagne ned- strøms eller opstrøms signal med det modtagne signal ved nul fart af flowet ifølge formlen: CCorr(t) =) Sigriow(®) Stgnoriowlt +1) t=—co0 hvor Sig Flow repræsenterer et opstrøms eller nedstrøms signal under målebetin- gelser, når der er et flow af fluid gennem røret, og hvor Sig NoFlow repræsenterer et signal under kalibreringsbetingelser ved nul flow. De uendelige sumgrænser re- præsenterer et tilstrækkeligt stort tidsvindue [-T1, +T2]. Med mere generelle ord be- høver -T1 og +T2 ikke at være ens, og af praktiske grunde kan dette være fordelagtigt for flowmåleren.

Tidsforskydningen TOF up — TOF down opnås derefter ved at sammenligne tiden for maksimummet for opstrøms korrelationsfunktionen med tiden for maksimummet for nedstrøms korrelationsfunktionen. Indhyllingen af korrelationsfunktionen kan bru- ges til at bestemme placering af maksimummet mere nøjagtigt.

DK 202000051 Y3 29 I en yderligere udførelsesform er der tilvejebragt en separat evalueringsenhed mel- lem den første beregningsenhed 15 og den anden beregningsenhed 16, der udfører beregningen af signalankomsttiderne og farten af flowet.

Generelt er det målte signal fra den akustiske sensor resultatet af en superposition af spredte signaler og et direkte signal. De spredte signaler spredes fra rørledningens vægge en eller flere gange. Dette er vist som eksempel i Fig. 2 og 3.

Transducerkonfigurationen i Fig. 1 er en direkte linje eller "Z"-konfiguration. Andre indretninger der gør brug af refleksioner på en modsat side af rørledningen, er også mulige, såsom "V"- og "W'-konfigurationen. V- og W-konfigurationerne fungerer på baggrund af refleksioner på rørledningsvæggen, som inducerer flere spredninger end Z-konfigurationen. Genstanden for ansøgningen vil drage fordel af disse konfi- — gurationer, så længe at vejene forstås korrekt.

I en V-konfiguration er de to transducere monteret på den samme side af røret. Til registrering af en 45 graders refleksion placeres de omkring en rørdiameter fra hin- anden i flowretningen. W-konfigurationen bruger tre refleksioner. I lighed med V-kon- — figurationen er de to transducere monteret pa den samme side af rørledningen. For registrering af et signal efter to 45-graders refleksioner placeres de to rørdiametre fra hinanden i flowretningen.

Fig. 2 viser som eksempel et første akustisk signal, der bevæger sig direkte fra det — piezoelektriske element 11 til det piezoelektriske element 13, For enkelthedens skyld vises spredningsbegivenhederne som refleksioner i Fig. 2 til 5, men den egentlige spredningsproces kan være mere kompliceret. Især forekom- mer den mest relevante spredning typisk på rørledningsvæggen eller på materiale, der er monteret foran de piezoelektriske transducere. Den modtagne spredning af- hænger også af sensorindretningen. Som eksempel viser Fig. 45, 46 og 47 Z-, V- og W-sensorindretninger. Fig. 3 viser en afbildning af Fig. 2 i flowretningen set i syns- retningen A-A.

DK 202000051 Y3 30 Fig. 4 og 5 viser en anden sensorindretning, i hvilken et yderligere piezoelektrisk element 22 er anbragt i en 45 graders vinkel til det piezoelektriske element 11 og et yderligere piezoelektrisk element 23 er anbragt i en 45 graders vinkel til det piezo- — elektriske element 13.

Endvidere viser Fig. 4 og 5 direkte eller retlinede akustiske signalveje for en situation, hvor de piezoelektriske elementer 11, 22 drives som piezotransducere, og de piezo- elektriske elementer 13, 23 drives som akustiske sensorer. Det piezoelektriske ele- ment 23, der er anbragt på bagsiden af rørledningen 12 set fra Fig. 4, er vist med en stiplet linje i Fig. 4.

Fig. 6 til 9 viser på en forenklet måde en fremgangsmåde til at generere et målesignal af et respons fra et testsignal. | Fig. 6 til 9, er tab på grund af spredning angivet med — skraverede dele af et signal og med pile.

Af hensyn til Fig. 6 til 9 antages det, at det akustiske signal kun forplantes langs en ret linje, langs en første spredningskanal med en tidsforsinkelse på At, og langs en anden spredningskanal med en tidsforsinkelse på 2At. Signaldæmpning langs ve- jene overvejes ikke.

Et testsignal i form af en rektangulær spids anvendes på det piezoelektriske element

11. På grund af spredning går en første del af signalamplituden tabt på grund af den første spredningsvej og vises efter en tid At, og en anden del af signalamplitude mi- stes på grund af den anden spredningsvej og vises efter et tidsrum på 2At. Dette giver et signal ifølge de hvide søjler i Fig. 7, der registreres ved det piezoelektriske element 13.

En signalprocessor inverterer dette optagede signal med hensyn til tid, og det an- vender det inverterede signal til det piezoelektriske element 11. Den samme spred- ningsproces som forklaret tidligere gælder for alle tre signalkomponenter. Som et resultat registreres et signal ifølge Fig. 9 ved det piezoelektriske element 13, der er tilnærmelsesvis symmetrisk.

DK 202000051 Y3 31 I virkeligheden vil de modtagne signaler blive distribueret over tid, og der er ofte en "overfladebølge", der har kørt gennem rørets materiale og ankommer før det direkte signal. Denne overfladebølge kasseres ved at vælge et passende tidsvindue til ge- —nerering af det inverterede målesignal. Ligeledes kan signaler, der stammer fra flere refleksioner og ankommer sent, kasseres ved at begrænse tidsvinduet og/eller ved at vælge specifikke dele af signalet. Den følgende tabel viser målte tidsforsinkelser for en direkte retlinet opstilling, eller med andre ord for en lige retlinet forbindelse mellem fastklemte piezoelektriske ele- menter på en DN 250-rørledning i et plan vinkelret på den langsgående forlængelse af DN 250-rørledningen. Farten af flowet henviser til et flow af vand gennem DN 250- rørledningen.

Heri henviser "TOF-1-cyklus" til en impuls, såsom den der er vist i Fig. 36, der gene- reres af et piezoelektrisk element, som exciteres af et elektrisk signal med 1 sving- ning med en 1 us periode. "TOF-10-cyklus" henviser til et signal, der genereres af et piezoelektrisk element, som exciteres af et elektrisk signal med 10 sinusformede svingninger med konstant amplitude med en 1 us periode.

Flowhastighed/ frem- | 21 m%h 44 m3 61 m3h mee | | 1 Fig. 10 - 27 viser inverterede signaler med høj opløsning og deres respektive re- — sponssignaler. Spændingen er afbildet i vilkårlige enheder over tid i mikrosekunder. Tidsaksen i de øverste figurer viser en sendetid for det inverterede signal. Sendeti- den er begrænset til det tidsvindue, der bruges til at registrere det inverterede signal.

DK 202000051 Y3 32 | eksemplet på Fig. 10 - 27 starter tidsvinduet kort før starten af maksimummet, der kommer fra det direkte signal og slutter 100 mikrosekunder derefter.

Tidsaksen i de nedre figurer er centreret omkring det maksimale af responssigna- lerne og strækker sig 100 mikrosekunder, hvilket er størrelsen på tidsvinduet for det inverterede signal, før og efter maksimummet af responssignalerne.

Fig. 28 - 35 viser digitaliserede inverterede signaler i en høj opløsning og i 12, 3, 2 og 1 bits opløsning i amplitudeområdet og deres respektive responssignaler. Spæn- dingen er afbildet i volt over tid i mikrosekunder. Signalerne i Fig. 28 - 35 blev opnået for en vandfyldt DN 250-rørledning.

Længden af tidsvinduet for det inverterede signal er 450 mikrosekunder. Derfor er tidsvinduet i Fig. 28 - 35 mere end fire gange større end i de foregående Fig. 9 - 27.

I Fig. 28 - 35 det kan ses, at selv en digitalisering med 1 bit opløsning giver en skarp spids. Det kan ses, at spidsen bliver endnu mere markant for de lavere opløsninger.

En mulig forklaring på denne virkning er, at i eksemplet i Fig. 28 - 35 øges indgangs- signalets samlede energi ved at bruge en grovere digitalisering i amplitudeområdet, mens responssignalet forbliver koncentreret i tiden.

Fig. 36 viser et signal, der genereres af et piezoelektrisk element efter modtagelse af en elektrisk puls, der varer i ca. 0,56 mikrosekunder, hvilket er ækvivalent med en frekvens på 3,57 MHz. På grund af inertien af det piezoelektriske element er maksi- — mumamplituden for den negative spænding mindre end for den positive spænding, og der er flere efterklange, før det piezoelektriske element kommer til hvile.

Fig. 37 viser et elektrisk signal, der tilføres et piezoelektrisk element, såsom det op- strøms piezoelektrisk element 11 i Fig. 1. Signalet i Fig. 37 er afledt ved at danne et — gennemsnit af ti digitaliserede responssignaler til et signal af typen der er vist i Fig.

36 og at tidsreversere signalet, hvilke responssignaler modtages af et piezoelektrisk element, såsom det nedstrøms piezoelektriske element 13 i Fig. 1.

DK 202000051 Y3 33 | eksemplet i Fig. 37 opnås de digitaliserede signaler ved at udskære en signaldel fra responssignalet, der begynder cirka 10 mikrosekunder inden indgangen til indhyl- lingen af responssignalet, og som ender cirka 55 mikrosekunder bag indhyllingen af responssignalet. Formen af indhyllingen af responssignalet i Fig. 37 svarer til formen af en gaussisk sandsynlighedsfordeling eller med andre ord til en passende forskudt og skaleret version af exp(-x"2).

Fig. 38 viser en del af et responssignal for signalet, der er vist i Fig. 37, hvor signalet i Fig. 37 anvendes på et første piezoelektrisk element, såsom det opstrøms piezo- elektriske element 11, og modtages på et andet piezoelektrisk element, såsom det nedstrøms piezoelektriske element 13 i Fig. 1.

Fig. 39 viser en opstrøms krydskorrelationsfunktion og en nedstrøms krydskorrelati- onsfunktion, som opnås henholdsvis ved at krydskorrelerer opstrømssignalet og ned- — strømsignalet fra indretningen i Fig. 1 med et signal, der er opnået ved nul flow.

Fig. 40 viser et forstørret udsnit af Fig. 39. To positionsmarkører angiver positionerne for de respektive maksima af opstrøms og nedstrøms krydskorrelationsfunktion.

Tidsforskellen mellem maksima er et mål for tidsforskellen mellem opstrøms- og ned- stremssignalet.

Fig. 48, 49 og 50 viser tre forskellige sendesignaler: Fig. 48 viser en konventionel puls (1 cyklus), og Fig. 48 viser en puls på 10 cyklusser sammenlignet med målesig- nalet der er genereret som beskrevet ovenfor, såsom signalet i Fig. 50. Transducerne — erfastgjort til en DN250-rørledning.

Fig. 51, 52 og 53 viser de tilsvarende modtagne signaler efter afsendelse af signa- lerne der er illustreret i de respektive Fig. 48, 59 og 50. Til sammenligning kan det let ses, at målesignalet fokuserer energien og genererer en mere end to gange større amplitude af modtagesignalet sammenlignet med modtagesignalerne som respons på de konventionelle impulser (f.eks. 1 eller 10 cykler) i Fig. 48 og 49.

Fig. 41 viser som eksempel en flowmåleindretning 60 til måling af et flow i

DK 202000051 Y3 34 indretningen i Fig. 1 eller andre indretninger ifølge beskrivelsen. | indretningen i Fig. 1 er flowmaleindretningen 60 tilvejebragt af de første og anden beregningsenheder 15, 16.

> Flowmåleindretninegn 60 omfatter en første konnektor 61 til at forbinde en første piezoelektrisk transducer og en anden konnektor 62 til at forbinde en anden piezo- elektrisk transducer. Den første konnektor 61 er forbundet til en digital-til-analog kon- verter (DAC) 64 via en multiplexer 63. Den anden forbindelse 62 er forbundet til en analog-til-digital konverter 65 via en demultiplexer 66.

ADC'en 65 er forbundet til en signaludvalgsenhed 67, der er forbundet til en signal- inverteringsenhed 68, som er forbundet til et båndpasfilter 69, der er forbundet til en computerlæsbar hukommelse 70. ADC'en 65 er endvidere forbundet til en ha- stighedsberegningsenhed 71.

DAC'en 64 er forbundet til en impulssignalgenerator 72 og en målesignalgenerator

73. Målesignalgeneratoren er forbundet til impulsgeneratoren 72 via en kommando- linje 74. Hastighedsberegningsenheden 71 er forbundet til målesignalgeneratoren 73 via en anden kommandolinje 75.

Generelt omfatter impulssignalgeneratoren 72 og målesignalgeneratoren hardware- elementer, såsom en oscillator, og softwareelementer, såsom et impulsgenerator- modul og et målesignalgeneratormodul. I dette tilfælde kan kommandolinjerne 74, 75 tilvejebringes ved hjælp af softwaregrænseflader mellem de respektive moduler.

Under en signalgenererende fase sender impulssignalgeneratoren et signal til DAC'en 64, udvælgelsesenheden 67 modtager et tilsvarende indgående signal over ADC'en 65 og vælger en del af et indgående signal. Inverteringsenheden 68 inver- terer den valgte signaldel med hensyn til tid, det valgfrie båndpasfilter 69 bortfiltrerer nedre og øvre frekvenser, og det resulterende målesignal gemmes i computerhu- kommelsen 70. Når ordet "signal" bruges under henvisning til et signalmanipulation- strin, kan det især henvise til en repræsentation af et signal i en computerhukom- melse.

DK 202000051 Y3 35 Især kan en signalrepræsentation defineres ved værdipar med digitaliserede ampli- tuder og tilhørende diskrete tider. Andre repræsentationer omfatter blandt andet Fou- rier-koefficienter, wavelet-koefficienter og en indhylling til amplitude-modulering af et signal. Fig. 42 viser en anden udførelsesform for en flowmåleindretning 60' til måling af et flow i indretningen i Fig. 1 eller andre indretninger ifølge beskrivelsen. Flowmåleind- retningen 60' omfatter en direkte digital synthesizer (DDS) 76. For enkelheds skyld er kun komponenterne af DDS’en 76 vist. DDS'en 76 omtales også som en vilkårlig bølgeformgenerator (AWG). DDS'en 76 omfatter en referenceoscillator 77, som er forbundet til et frekvensregu- latorregister 78, en numerisk styret oscillator (NCO) 79 og til DAC'en 64. En indgang af NCO'en 79 for N-kanaler er forbundet til en udgang fra frekvensen kontrolregiste- ret 78. En indgang af DAC'en 64 for M-kanaler er forbundet til NCO'en 79, og en indgang fra et rekonstruktionslavpasfilter er forbundet til DAC'en 64. Som eksempel kan en direkte numerisk styret oscillator 79 med en clockfrekvens på 100 MHz an- vendes til at generere et amplitudemoduleret 1 MHz signal.

En udgang fra rekonstruktionslavpasfilteret 80 er forbundet med de piezoelektriske transducere 11, 13 i Fig. 1. På grund af inertien af en oscillatorkrystal er det ofte fordelagtigt at anvende en oscil- lator med en højere frekvens end den for en bærebølge for at opnå et forudbestemt amplitudemoduleret signal, for eksempel ved anvendelse af en direkte digital synthe- sizer. Fig. 45, 47 og 48 illustrerer de ovennævnte Z-, V- og W-flowmålingskonfigurationer. |1eksemplerne i Fig. 45, 47, 48 er de fastgjorte transducere fastgjort til en ledning via respektive koblingsstykker. Fig. 54 og 55 viser en sammenligning af respektive modtagelses- eller

DK 202000051 Y3 36 responssignaler til respektive sendesignaler, der blev genereret uden anvendelse af en tidsreverseringsprocedure og genereret med anvendelsen af en tidsreverserings- procedure. eksemplet i Fig. 54 anvendes en moduleret sinusbølge med en gaussisk formet indhylling som sendesignal. Sendesignalets signalenergi er proportional med 1,3 x 10-7 (Pa/m)?s, og signalamplituden er 0,1 Pa. Værdien opnås ved at integrere det kvadratiske tryk pr. enhedslængde over tid. Responssignalet har en top-til-top-am- plitude af det modtagende signal på ca. 0,09 Pa.

I eksemplet i Fig. 55 anvendes et tidsreverseret signal, der er afledt fra responssig- nalet for impulssignalet i Fig. 56, som et sendesignal. Sendesignalet justeres til at have den samme signalenergi på 1,3 x 10-7 (Pa/m)?s som sendesignalet i Fig. 54. Dette giver en top-til-top-amplitude af det modtagende signal, som er ca. 0,375 Pa.

Modtagelsesamplituden i Fig. 55 er mere end fire gange højere end amplituden af modtagesignalet i Fig. 54. Den øgede amplitude på modtagesiden kan tilvejebringe lettere og mere stabil signalgenkendelse. Blandt andre kan stigningen i amplitude justeres ved at justere bitopløsningen for amplituden af det tidsreverserede signal, især ved at øge eller formindske bitopløsningen for at opnå en større amplitude. Fig. 56 og 57 illustrerer, hvordan modtagelsessignalerne kan bruges til at udlede information om transmissionskanalen og især om vægtykkelsen af ledningen, aflej- ringer på væggen. Ifølge den foreliggende beskrivelse kan et respons på målesigna- let, som er det tidsreverserede responssignal, analyseres for at muliggøre en be- stemmelse af ændringer af egenskaber i rørmaterialet, såsom revner, skorpedan- nelse osv. | en flowmåling ifølge en udførelsesform for den foreliggende beskrivelse, bestemmes disse ændringer af egenskaber ved analyse af det samme modtagende signal, der anvendes til flyvetidsmåling.

Fig. 57 viser et første responssignal, der indeholder information om en første trans- missionskanal.

DK 202000051 Y3 37 Fig. 58 viser et andet responssignal, der indeholder information om en anden trans- missionskanal. Længden af den vandrette pil på den centrale hovedlobe strækker sig mellem venstre sidelobe og højre sidelobe, som er henholdsvis til venstre og til højre for hovedloben. Længden af pilen repræsenterer tykkelsen af en rørlednings- væg, hvis signalet genereres ifølge Fig. 46. Den målte vægtykkelse bestemmes på det sted, hvor bølgen reflekteres ved den nedre del af rørledningen i Fig. 46. Hvis der er en aflejring på rørvæggen, vil den målte vægtykkelse stige. Fig. 59 viser et yderligere responssignal. Den eksperimentelle opsætning til opnåelse af signalet i Fig. 59 omfatter vinkeltransducere af klemmetypen, et akryltransducer- koblingshoved, en lydhastighed på c = 2370 m/s, en koblingsvinkel på 40°, en rustfri stålvæg, en tværgående bølgehastighed på c = 3230 m/s, 61.17”, vand som fluid, en lydhastighed i fluidet på c = 1480 m/s, en tværgående bølgevinkelakse på 23.67”, og en flowvinkel på 66.33”, ekstraheret fra Fig. 59.

Fig. 60 viser et yderligere responssignal. Den eksperimentelle opsætning til opnåelse af signalet i Fig. 60 omfatter et akryltransducerkoblingshoved, en lydhastighed på c = 2370 m/s, en koblingsvinkel på 20°, en rustfri stålvæg, en langsgående bølgeha- stighed på c = 5790 m/s, 56.68”, tværgående bølge c = 3230 m/s, vand som fluid, en —lydhastighed i fluidet fra c = 1480 m/s, en langsgående bølgevinkelakse = 12.33”, en tværgående bølgevinkelakse på 12.33”, og en flowvinkel på 77.67”, ekstraheret fra Fig. 60. De alternative opsætningskonfigurationer til Fig. 59 og 60 er vist i Fig. 45, 46 og 47.

Ifølge en udførelsesform for den foreliggende beskrivelse trækkes kanalegenska- berne ud ved analyse af et modtagesignal, såsom signalerne i Fig. 57 til 60. Eksemplet på Fig. 59 og 60 illustrerer forskellene i modtagelsessignalerne afhængigt af tilstedeværelsen af langsgående og tværgående bølger i rørmaterialet. Tilstede- værelsen af disse bølger er typisk for det valgte materiale og geometrien og kan bruges til materialeanalyse. Sådan materialeanalyse der er baseret på ultrasoniske testbølger der anvendes inden for anvendelsesområdet Non-Destructive Testing (NDT). Denne foreliggende beskrivelse tillader samtidig analyse af flow og f.eks.

DK 202000051 Y3 38 rørmateriale, da det modtagne signal indeholder målsystemets impulsrespons inklu- sive transmissionskanal og materialemiljø. Analysen af de modtagende signaler kan udføres på forskellige måder, såsom sam- — menligning af modtagesignalet med en tidligere modtaget impulsrespons eller direkte evaluering af et impulsrespons, for eksempel til bestemmelse af en vægtykkelse. Selvom ovenstående beskrivelse indeholder meget specificitet, bør disse ikke opfat- tes som begrænsende for omfanget af udførelsesformerne, men blot tilvejebringelse af en illustration af de forudsigelige udførelsesformer. Fremgangsmådetrinnene kan udføres i en anden rækkefølge end i de tilvejebragte udførelsesformer, og opdelin- gen af måleindretningen i behandlingsenheder og deres respektive sammenkoblin- ger kan være forskellige fra de tilvejebragte udførelsesformer.

Især kan fremgangsmådetrinnene til opbevaring af en digital repræsentation af et signal og udførelse af operationer, såsom valg af en signaldel, tidsreversering af et signal og filtrering af et signal ombyttes. For eksempel kan et signal gemmes i en tidsinverteret form, eller det kan aflæses i inverteret rækkefølge for at opnå et tidsin- verteret signal.

Selvom den foreliggende frembringelse er forklaret med hensyn til en rundt DN 250- rørledning, kan den let anvendes på andre rørledningsstørrelser eller endda på andre rørledningsformer. Selvom udførelsesformerne er forklaret med hensyn til transdu- cere af klemmetypen, kan våde transducere, der stikker ud i en rørledning eller in- —stalleret i en åben kanal, også anvendes.

Især skal de ovennævnte fordele ved udførelsesformerne ikke opfattes som begræn- sende for omfanget af udførelsesformerne, men blot for at forklare mulige resultater, hvis de beskrevne udførelsesformer realiseres. Omfanget af udførelsesformerne skal således bestemmes af kravene og deres ækvivalenter snarere end af de givne eksempler.

Udførelsesformerne for den foreliggende beskrivelse kan også beskrives med de

DK 202000051 Y3 39 følgende lister over elementer, der er organiseret i punkter.

1. Fremgangsmåde til bestemmelse af om en testindretning måler farten af et flow af et fluid i en fluidledning ifølge krav 1, hvilken fremgangsmåde omfatter: - at tilvejebringe fluidledningen med et fluid der har en forudbestemt hastighed i forhold til fluidledningen, - at anvende et testimpulssignal på en første ultralydstransducer af testindretnin- gen, hvilken første ultralydstransducer er monteret på fluidledningen på et første sted, - at modtage et testresponssignal fra testimpulssignalet på en anden ultralyds- transducer i testindretningen, hvilken anden ultralydstransducer er monteret på fluidledningen på et andet sted, - at aflede et testmålesignal fra responssignalet, hvilken afledning af testmåle- signalet omfatter at reversere signalet med hensyn til tid, - at sammenligne testmålesignalet med et målesignal der udsendes ved den an- den af den første og den anden ultralydstransducer, hvilken testindretning anvender en fremgangsmåde til at bestemme en fart af et fluid i en fluidledning ifølge krav 1, hvis testmålesignalet og målesignalet er ens.

2. Indretning til måling af en fart af et flow i en gennemløbstidsultralydsflowmåler, hvilken indretning omfatter: - en første konnektor til et første ultralydselement, - en anden konnektor til et andet ultralydselement, - en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal for impulssignalet fra den anden konnektor, - en inverteringsenhed til at invertere den valgte del af responssignalet med hen- syn til tid for at opnå et inverteret signal, - en behandlingsenhed til at aflede et målesignal fra det inverterede signal og at lagre målesignalet i den computerlæsbare hukommelse, hvilken indretning anvendes til at bestemme farten af et flow af et fluid i en fluid- ledning ved: - at tilvejebringe fluidledningen med et fluid der har en hastighed i forhold til

DK 202000051 Y3 40 fluidledningen, - at anvende et målesignal til et af det første og det andet ultralydselement, - at måle et første responssignal for målesignalet ved det andet af det første og det andet ultralydselement, - at aflede farten af flowet af fluidet fra det første responssignal, hvor når et testimpulssignal anvendes til et første ultralydselement i testindretningen, - at modtage et testresponssignal fra testimpulssignalet på et andet ultralydsele- ment i testindretningen, hvilket andet ultralydselement er monteret på fluidled- ningen på et andet sted, - at aflede et testmålesignal fra responssignalet, hvilken afledning af testmåle- signalet omfatter at reversere signalet med hensyn til tid, - hvilket testmålesignal og et målesignal der udsendes ved det første eller det andet ultralydselement, er ens.

23. Fremgangsmåde til bestemmelse af farten af et flow i en fluidledning, hvilken frem- gangsmåde omfatter: - at tilvejebringe fluidledningen med et fluid der har en forudbestemt hastighed i forhold til fluidkanalen, - at tilvejebringe et impulssignal til en første ultralydstransducer, hvilken første ultralydstransducer er placeret ved fluidkanalen på et første sted, - at tilvejebringe et responssignal for impulssignalet ved en anden ultralydstrans- ducer, hvilken anden ultralydstransducer er placeret ved fluidkanalen på et andet sted, - at aflede et målesignal fra responssignalet, hvilken afledning af målesignalet omfatter at udvælge en signaldel af responssignalet eller af et deraf afledt signal og at reversere signaldelen med hensyn til tid, - at lagre målesignalet til senere anvendelse, - at tilvejebringe fluidledningen med fluidet, hvilket fluid bevæger sig med hensyn til fluidledningen, - at anvende målesignalet på en af den første og den anden ultralydstransducer, - at måle et første responssignal for målesignalet på den anden af den første og den anden ultralydstransducer, - at aflede en flowhastighed for fluidet fra det første responssignal.

DK 202000051 Y3 41

4. Indretning til måling af en fart af et flow i en gennemløbstidsultralydsflowmåler, hvilken indretning omfatter: - en første konnektor til et første ultralydselement, - en anden konnektor til et andet ultralydselement, - en målesignalgenerator til at generere et målesignal der omfatter en reverseret signaldel med hensyn til tid for et responssignal fra et impulssignal eller et deraf afledt signal, hvilken målesignalgenerator kan forbindes til den første konnektor eller til den anden konnektor, - et transmissionsmiddel til at sende målesignalet til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal på målesignalet fra den anden konnektor, - en anden behandlingsenhed til at aflede en fart af et flow fra det modtagne responssignal.

5. Indretningen ifølge punkt 4 der yderligere omfatter: - en D/A-konverter, hvilken D/A-konverter er forbundet den første konnektor, - en A/D-konverter, hvilken A/D-konverter er forbundet den anden konnektor, - en computerlæsbar hukommelse til at lagre målesignalet.

6. Indretningen ifølge punkt 4 der yderligere omfatter: en udvælgelsesenhed til at udvælge en del af det modtagne responssignal eller et signal afledt deraf, hvor inverteringsenheden er tilvejebragt til at invertere den valgte del af responssignalet med hensyn til tid for at opnå det inverterede signal.

7. Indretningen ifølge punkt 4, hvilken indretning omfatter: - en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal på impulssignalet fra den anden konnektor, - en inverteringsenhed til at invertere responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal, - en behandlingsenhed til at aflede et målesignal fra det inverterede signal og at lagre målesignalet.

DK 202000051 Y3 42

8. Indretningen ifølge punkt 4, hvilken indretning omfatter en direkte digital signal- synthesizer, hvilken direkte digitale signalsynthesizer omfatter: ADC'en, et fre- kvensstyringsregister, en referenceoscillator, en numerisk styret oscillator og et rekonstruktionslavpasfilter, hvilken ADC kan forbindes til den første og den an- den konnektor via rekonstruktionslavpasifilteret.

9. Indretningen ifølge punkt 4, hvilken indretning omfatter: - en første ultralydstransducer, hvilken første ultralydstransducer er forbundet til den første konnektor, - en anden ultralydstransducer, hvilken anden ultralydstransducer er forbundet til den anden konnektor.

10. Indretningen ifølge punkt 4, hvilken indretning omfatter en del af en rørledning, hvor den første ultralydstransducer er monteret på rørledningsdelen på et første sted, og den anden ultralydstransducer er monteret på rørledningsdelen på et andet sted. Udførelsesformerne for den foreliggende beskrivelse kan også beskrives med de føl- gende lister over elementer, der er organiseret i punkter. De respektive kombinatio- ner af funktioner der er beskrevet i listerne, anses hver som uafhængige genstande for ansøgningen, som også kan kombineres med andre funktioner i ansøgningen.

1. Fremgangsmåde til bestemmelse af en fart af et flow af et fluid i en fluidledning, hvilken fremgangsmåde omfatter: - at tilvejebringe fluidledningen med en fluid, der har en forudbestemt hastighed i forhold til fluidledningen, - at anvende et impulssignal til en første ultralydstransducer, hvilken første ultra- lydstransducer er monteret på fluidledningen på et første sted, - at modtage et responssignal fra impulssignalet ved en anden ultralydstransdu- cer, hvilken anden ultralyds-transducer er placeret på fluidledningen på et andet sted, - at aflede et målesignal fra responssignalet, hvilken afledning af målesignalet

DK 202000051 Y3 43 omfatter at udvælge en signaldel af responssignalet eller af et deraf afledt signal og at reversere signaldelen med hensyn til tid, - at lagre målesignalet til senere anvendelse, - at tilvejebringe fluidledningen med fluidet, hvilket fluid bevæger sig i forhold til fluidledningen, - at anvende målesignalet til en af den første og den anden ultralydstransducer, - at måle et første responssignal for målesignalet ved den anden af den første og den anden ultralydstransducer, - at aflede en fart af flowet af fluidet fra det første responssignal, hvor de følgende trin af: - at anvende et impulssignal på en første ultralydstransducer, hvilken første ultralydstransducer er monteret på fluidledningen på et første sted, - at modtage et responssignal fra impulssignalet ved en anden ultra- lydstransducer, hvilken anden ultralydstransducer er placeret på fluid- kanalen på et andet sted, - at aflede et målesignal fra responssignalet, hvilken afledning af måle- signalet omfatter valg af en signaldel af responssignalet eller af et deraf afledt signal og at reversere signaldelen med hensyn til tid, og - at lagre målesignalet til senere anvendelse, er valgfri eller kan udelades, hvis målesignalet er etableret tidligere.

2. Fremgangsmåden ifølge punkt 1, hvilken fremgangsmåde omfatter: - at gentage trinnene med at anvende målesignalet og at måle responssignalet i den modsatte retning for at opnå et andet responssignal, - at aflede en fart af flowet af fluidet fra det første responssignal og det andet responssignal.

3. Fremgangsmåde ifølge punkt 1 eller punkt 2, hvor signaldelen der anvendes til at aflede målesignalet, omfatter en første del omkring en maksimumsamplitude af responssignalet og en bageste signaldel, hvilken bageste signaldel strækker sig i tiden efter ankomsttidspunktet for maksimumsamplituden.

DK 202000051 Y3 44

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående punkter, hvilken fremgangsmåde om- fatter: - at gentage trinnene med at anvende et impulssignal og at modtage et tilsva- rende responssignal flere gange, hvorved der opnås et antal responssignaler, - at aflede målesignalet fra et gennemsnit af de modtagne responssignaler.

5. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående punkter, hvor afledningen af målesignal omfatter digitalisering af responssignalet eller et signal afledt deraf med hensyn til amplitude.

6. Fremgangsmåden ifølge punkt 5, hvilken fremgangsmåde omfatter at forøge bitop- løsningen af det digitaliserede signal for at forøge en amplitude af et responssig- nal for målesignalet.

7. Fremgangsmåden ifølge punkt 5, hvilken fremgangsmåde omfatter at nedsætte bitopløsningen af det digitaliserede signal for at forøge en amplitude af et re- sponssignal for målesignalet.

8. Fremgangsmåde ifølge et af elementerne 5 til 7, hvor bitopløsningen af det digita- liserede signal med hensyn til amplituden er en lav bitopløsning.

9. Fremgangsmåden ifølge et af de foregående elementer, hvilken fremgangsmåde omfatter at behandle mindst et af responssignalerne for at bestemme en ændring i rørledningens vægtykkelse eller til bestemmelse af materiale-karakteristika for rørledningsvæggene ved bestemmelse af langsgående og tværgående lydbøl- gekarakteristika.

10. Indretning til måling af en fart af et flow i en gennemløbstidsultralydsflowmåler, hvilken indretning omfatter: - en første konnektor til et første ultralydselement, - en anden konnektor til et andet ultralydselement, - en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal for impulssignalet fra den

DK 202000051 Y3 45 anden konnektor, - en inverteringsenhed til at invertere responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal, - en behandlingsenhed til at aflede et målesignal fra det inverterede signal og at lagre målesignalet, hvor de følgende elementer: - en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal på impulssignalet fra den anden konnektor, - en inverteringsenhed til at invertere responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal, - en behandlingsenhed til at aflede et målesignal fra det inverterede signal og at lagre målesignalet, er valgfrie eller kan udelades, hvis målesignalet er etableret tidligere, så det er let tilgængeligt.

11. Indretningen ifølge punkt 10 der yderligere omfatter: - en D/A-konverter, hvilken D/A-konverter er forbundet den første konnektor, - en A/D-konverter, hvilken A/D-konverter er forbundet den anden konnektor, - en computerlæsbar hukommelse til at lagre målesignalet.

12. Indretningen ifølge punkt 10 eller punkt 11 der yderligere omfatter en udvælgel- sesenhed til at udvælge en del af det modtagne responssignal eller et signal afledt deraf, hvilken inverteringsenhed er tilvejebragt til at invertere den valgte del af responssignalet med hensyn til tid for at opnå det inverterede signal.

13. Indretningen ifølge et af punkterne 10 til 12, hvilken indretning omfatter: - en målesignalgenerator, hvilken målesignalgenerator kan forbindes til den før- ste konnektor eller til den anden konnektor, - et transmissionsmiddel til at sende malesignalet til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal på målesignalet fra den anden konnektor, - en anden behandlingsenhed til at aflede en fart af flowet fra det modtagne

DK 202000051 Y3 46 responssignal.

14. Indretningen ifølge et af punkterne 10 til 13, hvilken indretning omfatter: en direkte digital signalsynthesizer, hvilken direkte digitale signalsynthesizer omfatter ADC'en, et frekvensstyringsregister, en referenceoscillator, en numerisk styret oscillator og et rekonstruktionslavpasfilter, hvilken ADC kan forbindes til den første og den anden konnektor over rekonstruktionslavpasfilteret.

15. Indretningen ifølge et af punkterne 10 til 14, hvilken indretning omfatter: - en første ultralydstransducer, hvilken første ultralydstransducer er forbundet til den første konnektor, - en anden ultralydstransducer, hvilken anden ultralydstransducer er forbundet til den anden konnektor.

16. Indretningen ifølge et af punkterne 10 til 15, hvilken indretning omfatter en del af en rørledning, hvor den første ultralydstransducer er monteret på rørlednings- delen på et første sted, og den anden ultralydstransducer er monteret på rør- ledningsdelen på et andet sted.

17. Computerlæsbar programkode der omfatter computerlæsbare instruktioner til ud- førelse af fremgangsmåden ifølge et af punkterne 1 til 9.

18. Computerlæsbar hukommelse, hvilken computerlæsbar hukommelse omfatter den computerlæsbare programkode ifølge punkt 17.

19. Applikationsspecifik elektronisk komponent, der kan anvendes til at udføre frem- gangsmåden ifølge et af punkterne 1 til 9.

20. Fremgangsmåde til bestemmelse af om en testindretning måler en flowhastighed for et fluid i en fluidledning ifølge et af punkterne 1 til 5, hvilken fremgangsmåde omfatter: - at tilvejebringe fluidledningen med et fluid, der har en forudbestemt hastighed

DK 202000051 Y3 47 i forhold til fluidledningen, - at anvende et testimpulssignal til en første ultralydstransducer af testindret- ningen, hvilken første ultralydstransducer er monteret på fluidledningen på et første sted, - at modtage et testresponssignal fra testimpulssignalet på en anden ultralyds- transducer i testindretningen, hvilken anden ultralydstransducer er monteret på fluidledningen på et andet sted, - at aflede et testmålesignal fra responssignalet, hvilken afledning af testmåle- signalet omfatter reversering af signalet med hensyn til tid, - at sammenligne testmålesignalet med et målesignal, der udsendes ved den anden af den første og den anden ultralydstransducer, hvilken testindretning anvender en fremgangsmåde til at bestemme en fart af et flow af et fluid i en fluidledning ifølge en af punkterne 1 til 5, hvis testmåle- signalet og målesignalet er ens.

21. Indretning til måling af en fart af et flow i en gennemløbstidsultralydsflowmåler, hvilken indretning omfatter: - en første konnektor til et første ultralydselement, - en anden konnektor til et andet ultralydselement, - en senderenhed til at sende et impulssignal til den første konnektor, - en modtagerenhed til at modtage et responssignal på impulssignalet fra den anden konnektor, - en inverteringsenhed til at invertere den valgte del af responssignalet med hensyn til tid for at opnå et inverteret signal, - en behandlingsenhed til at aflede et målesignal fra det inverterede signal og at lagre målesignalet i den computerlæsbare hukommelse, hvor anvendelse af indretningen til bestemmelse af farten af et flow af et fluid i en fluidledning ved: - at tilvejebringe fluidledningen med et fluid, der har en hastighed i forhold til fluidledningen, - anvende et målesignal til et af det første og det andet ultralydselement, - at måle et første responssignal for målesignalet ved det andet af det første og det andet ultralydselement,

DK 202000051 Y3 48 - aflede en fart af flowet af fluidet fra det første responssignal, hvor når et testimpulssignal anvendes til et første ultralydselement i testindretningen, - at modtage et testresponssignal fra testimpulssignalet på et andet ultralyds- element i testindretningen, hvor det andet ultralydselement er monteret på flu- idledningen på et andet sted, - at aflede et testmålesignal fra responssignalet, hvilken afledning af testmåle- signalet omfatter at reversere signalet med hensyn til tid, - hvor testmålesignalet og et målesignal, der udsendes ved det første eller det andet ultralydselement, er ens.

DK 202000051 Y3 49 Referencetal flowmålerindretning 64 DAC 11 opstrøms piezoelektrisk ele- 65 ADC ment 66 demultiplexer 12 rerledning 67 signaludvalgsenhed 13 nedstrøms piezoelektrisk ele- 68 signalinverteringsenhed ment 69 bandpasfilter 14 retning af gennemsnitligt flow 70 hukommelse første beregningsenhed 71 hastighedsberegningsenhed 16 anden beregningsenhed 72 impulssignalgenerator 17 signalvej 73 målesignalgenerator signalvej 74 kommandolinje 22 piezoelektrisk element 75 kommandolinje 23 piezoelektrisk element 76 DDS 31 — 52 piezoelektriske elementer 77 referenceoscillator 60, 60' flowmaleindretning 78 frekvensstyreregister 61 første konnektor 79 numerisk styret oscillator 62 anden konnektor 80 lavpasfilter 63 multiplexer

Claims (4)

DK 202000051 Y3 1 Brugsmodelkrav

1. Apparat (10) til måling af en strømningshastighed i en gennemløbstid-ultra- lydsstrømmåler, hvilket apparat omfatter - en første forbindelsesindretning (61) til et første ultralydselement (11, 22), - en anden forbindelsesindretning (62) til et andet ultralydselement (13, 23), - en sendeenhed til sending af et impulssignal til den første forbindelsesind- retning (61), - en D/A-omformer (64), hvor D/A-omformeren (64) er forbundet med den første forbindelsesindretning (61), - en A/D-omformer (65), hvor A/D-omformeren (65) er forbundet med den anden forbindelsesindretning (62), - en computerlæsbar hukommelse (70) til lagring af det målte signal, - en modtageenhed til modtagelse af et svarsignal på impulssignalet fra den anden forbindelsesindretning (62), kendetegnet ved, at det omfatter: - en udvælgelsesenhed (67) til udvælgelse af en del af det modtagne svar- signal eller et signal, som hidrører herfra, - en inverterenhed (69) til invertering af svarsignalet i forhold til tiden med henblik på at opnå et inverteret signal, hvorved inverterenheden (69) er til- vejebragt for at invertere den valgte del af svarsignalet i forhold til tiden med henblik på at opnå det inverterede signal, idet inverteringen af signaldelen omfatter vending af rækkefølgen af registrerede prøver af det modtagne svarsignal, - en bearbejdningsenhed (15, 16, 71) til udledning af et målesignal fra det inverterede signal og lagring af det målte signal, idet udledningen af det målte signal omfatter digitalisering af svarsignalet eller et signal, som hidrø- rer herfra i forhold til amplitude, - en målesignalgenerator (73), hvor målesignalgeneratoren (73) er indrettet til at blive forbundet med den første forbindelsesindretning (61) eller den an- den forbindelsesindretning (62),

DK 202000051 Y3 2 - en sendeindretning til sending af det målte signal til den første forbindel- sesindretning (61), - en modtageenhed til modtagelse af et svarsignal på det målte signal fra den anden forbindelsesindretning (62), - en anden bearbejdningsenhed (15, 16, 71) til udledning af en strømha- stighed fra det modtagne svarsignal.

2. Apparat (10) ifølge krav 1, hvilket apparat (10) omfatter en direkte digitalsig- nal-synthesizer (76), hvor den direkte digitalsignal-synthesizer (76) omfatter ADC'en (65), et frekvensstyreregister (78), en referenceoscillator, en numerisk styret oscillator og et rekonstruktion-lavpasfilter, hvor ADC'en (65) er indrettet til at blive forbundet med den første og den anden forbindelsesindretning (62) via rekonstruktion-lavpasfilteret.

3. Apparat (10) ifølge krav 1, hvilket apparat (10) omfatter - en første ultralydstransducer (11, 22), hvilken første ultralydstransducer (11, 22) er forbundet med den første forbindelsesindretning (61), - en anden ultralydstransducer (13, 23), hvilken anden ultralydstransducer (13, 23) er forbundet med den anden forbindelsesindretning (62).

4. Apparat (10) ifølge krav 1, hvilket apparat omfatter en del af et rør (12), hvor den første ultralydstransducer (11, 22) er monteret på rørdelen (12) på et første sted, og den anden ultralydstransducer (13, 23) er monteret på rørdelen (12) på et andet sted.