FI127848B - Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa - Google Patents

Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa Download PDF

Info

Publication number
FI127848B
FI127848B FI20166015A FI20166015A FI127848B FI 127848 B FI127848 B FI 127848B FI 20166015 A FI20166015 A FI 20166015A FI 20166015 A FI20166015 A FI 20166015A FI 127848 B FI127848 B FI 127848B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measurement
ultrasonic
calibration
signal
channel
Prior art date
Application number
FI20166015A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20166015L (fi
Inventor
Jari Hokkanen
Jari Mikkonen
Erkki Seppäläinen
Timo Lagerstam
Teuvo Sillanpää
Original Assignee
Flaekt Woods Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flaekt Woods Ab filed Critical Flaekt Woods Ab
Priority to FI20166015A priority Critical patent/FI127848B/fi
Priority to US16/349,897 priority patent/US20190331520A1/en
Priority to PCT/IB2017/057866 priority patent/WO2018116071A1/en
Priority to PL17829021.9T priority patent/PL3559605T3/pl
Priority to EP17829021.9A priority patent/EP3559605B1/en
Publication of FI20166015L publication Critical patent/FI20166015L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127848B publication Critical patent/FI127848B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/0006—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • G01P5/242—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving continuous, e.g. modulated or unmodulated, waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • G01P5/244—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving pulsed waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
    • G01P5/248—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves by measuring phase differences
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/663—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Laitteisto ja menetelmä ilmavirtauksen mittaukseen kanavassa, esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa (300), joka laitteisto käsittää kanavan yhteyteen sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta, ja ohjausyksikön, johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaanottimet ovat liitettävissä. Ohjausyksikkö on ilmavirtauksen mittauksen aikana sovitettu mittaamaan ainakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta. Laitteisto on sovitettu suorittamaan laitteiston kalibrointi lähettämällä ultraäänilähettimellä (100) ainakin yksi kalibrointisignaali ja vastaanottamalla kalibrointisignaali ainakin kahdella ultraäänivastaanottimella (102, 104). Laitteisto on edelleen sovitettu analysoimaan vastaanotettu kalibrointisignaali ja analysoinnin perusteella valitsemaan mittauksessa käytettävät parametrit sellaisiksi, joilla parametreilla ainakin yksi kalibrointisignaalin analyysitulos täyttää ennalta määrätyt kriteerit.

Description

LAITTEISTO JA MENETELMÄ ILMANVIRTAUKSEN MITTAUKSEEN KANAVASSA
Keksinnön ala
Keksintö liittyy laitteistoon ja menetelmään ilmanvirtauksen mittaukseen esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmän kanavassa.
Keksinnön tausta
Ilmanvaihtojärjestelmän toiminnan kannalta on olennaista, että ilmanvirtaus ilmanvirtauskanavissa on suunnitellun kaltaista. Tutkimalla ilmanvirtauksien suuntia ja nopeuksia ilmanvaihtokanavissa 15 voidaan varmistaa, että järjestelmä toimii halutulla tavalla. Ilmanvirtauksen suuntia ja nopeuksia mittaamalla voidaan myös suorittaa järjestelmässä esimerkiksi erilaisia manuaalisia tai automaattisia säätötoimenpiteitä.
Tunnetussa tekniikassa ilmanvirtausta on mitattu ilmanvaihtokanavaan asennettavan tai asennetun elimen avulla. Tällaiset ilmanvirtausanturit aiheuttavat painehäviötä ilmanvaihtokanavassa sekä tuottavat ääntä.
Tunnetussa tekniikassa on myös ultraääneen perustuvia virtausantureita. Tyypillinen tällainen tunnetun tekniikan virtausanturi on keskimääräisen virtausnopeuden mittaamiseen perustuva tilavuusvirtamittari ja sen toiminta perustuu myötä- ja vastavirtaan lähetetyn ultraäänisignaalin välisen kulkuaikaeron mittaukseen. Tunnetussa 30 tekniikassa on myös esitetty ns. hybridivirtausmittareita jotka toimivat sekä kulkuaika- että doppler-periaatteilla.
Tunnetaan myös ultraäänen käyttöön perustuvia antureita, joissa ilman virtausnopeus määritetään kahden kanavan yhteyteen sovite35 tun ultraäänivastaanottimen samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin kulkuaikaeron avulla.
20166015 prh 01 -03- 2019
Tunnetun tekniikan ratkaisuissa pienet mekaaniset epätarkkuudet esimerkiksi asennuksen kohdistuksissa tai ilmanvaihtokanavan tarkassa koossa tai muodossa aiheuttavat epätarkkuutta mittaukseen esim, lämpötilamuutosten vuoksi sekä staattisen kulkuaikaeron 5 mikä mittauksissa pitää ottaa huomioon.
Tunnetun tekniikan ratkaisuissa herkkyyttä epätarkkuuteen lisää se, että kulkuaikaero voidaan tarkimmin todentaa signaalien vaiheeroon perustuen, joka lisää mittaustuloksen tulkintaan periodisuu10 den, joka muuttuu virtausnopeuden muuttuessa.
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön mukainen laitteisto ilmavirtauksen mittaukseen perustuu ultraäänitekniikan käyttöön ja ultraäänen kulkuaikaeron mittaukseen kanavassa esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa ultraäänirintaman vaihe-eron avulla. Keksinnön ratkaisun avulla voidaan parantaa ultraäänimittaukseen perustuvan mittauksen tarkkuutta ja asettaa 20 mittaukseen liittyvät parametrit tietyn kanavan ja mittauspaikan yksilöllisten ominaisuuksien kannalta optimaaliseksi.
On tyypillistä, että ilmanvaihtokanavien asennustöissä niihin voi kohdistua iskuja tai kuormaa, joka voi aiheuttaa pieniä mekaanisia 25 muutoksia kanavan koossa tai pyöreydessä. Automaattisella mittauksen optimoinnilla nämä virhelähteet voidaan kompensoida. Muita mahdollisia optimiarvojen muuttumisen aiheuttajia voivat olla esimerkiksi putkien valmistustoleranssit, asennuksen paikoitustoleranssi, piirilevyjen tai asennusosien paksuusvaihtelut. Mekaanisten 30 kokonaisuuksien yhteydessä myös lämpötilan vaihtelut aiheuttavat havaittavia muutoksia mittaustulokseen.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa laitteisto ilmavirtauksen mittaukseen kanavassa käsittää kanavan yhteyteen sovitettavissa olevan 35 anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta, ja ohjausyksikön, johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaanottimet ovat liitettävissä. Ohjausyksikkö on ilmavirtauksen
20166015 prh 01 -03- 2019 mittauksen aikana sovitettu mittaamaan ainakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta.
Keksinnön ratkaisussa laitteisto on sovitettu suorittamaan laitteiston kalibrointi lähettämällä ultraäänilähettimellä ainakin yksi kalibrointisignaali ja vastaanottamalla kalibrointisignaali ainakin kahdella ultraäänivastaanottimella. Lähetettävä kalibrointisignaali voi olla samanlainen tai olennaisesti samanlainen kuin ilmanvirtauksen mit10 tauksen aikana lähetettävä signaali. Laitteisto on edelleen sovitettu analysoimaan vastaanotettu kalibrointisignaali ja analysoinnin perusteella valitsemaan mittauksessa käytettävät parametrit sellaisiksi, joilla parametreillä ainakin yksi kalibrointisignaalin analyysitulos täyttää ennalta määrätyt kriteerit. Parametrit voivat olla esimer15 kiksi lähetettävän mittasignaalin kesto, taajuus ja/tai voimakkuus ja/tai ultraäänivastaanottimen mittausikkunan koko ja/tai aloituspaikka.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kalibroinnin aikana laitteisto 20 on sovitettu mittaamaan lähetyssignaalia ultraäänivastaanottimilla lähetyssignaalin kestoa pidempään, jolloin vaihe-eron periodisen käytöksen johdosta haetaan edullisin ajankohta milloin mittaustulosten hajonta on pienimmillään. Tällöin toleranssi virhemittausten syntymiseen on suurimmillaan virtausnopeuden muuttuessa.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu kalibroimaan itsensä suorittamalla ennalta määrätty mittaussarja mittauksia ennalta määrättyjä parametreja vaihtelemalla eri mittauskertojen välillä. Laitteisto on mittaussarjan suorituksen jälkeen so30 vitettu analysoimaan mittaustulokset ja tulosten analysoinnin perusteella valitsemaan parametrit, joilla suoritettu mittaus jatkossa tuottaa hyväksyttäviä mittaustuloksia verrattuna oikeaan virtausnopeuden arvoon. Mittaustulokset voidaan katsoa hyväksyttäviksi esimerkiksi kun laitteiston mittaama arvo poikkeaa oikeasta virtausnopeu35 den arvosta korjaussovitusten jälkeen enintään ± 20 %.
20166015 prh 01 -03- 2019
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu suorittamaan kalibrointi kun laitteisto tai järjestelmä käynnistetään, alustetaan, otetaan käyttöön ja/tai kun järjestelmää huolletaan. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu suorittamaan 5 kalibrointi ennalta määrätyin aikavälein.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu suorittamaan kalibrointi kanavan tai sen osan koon mukaan, jolloin mitattavat parametrit ja/tai mittaussarjan parametrien mitattava arvoalue 10 valitaan kanavan tai sen osan koon perusteella.
Keksinnön mukaisella ratkaisulla on merkittäviä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Kun mittauksessa käytettävä laitteisto pystyy itsenäisesti määrittämään toimintaympäristönsä eli tiettyyn 15 asennuspaikkaan ominaisen signaalin käytöksen, mittauksen luotettavuus ja tarkkuus parantuvat. Havaintojen mukaan väärät parametrit ja asetusarvot voivat johtaa mittauksen toimimattomuuteen ja näennäisen pienetkin muutokset vaikuttavat lähetykseen ja vastaanottoon liittyvien parametriarvojen käyttökelpoisuuteen. Kun 20 mittalaite hakee oikeat parametriarvot automaattisesti esimerkiksi laitteen alustuksen yhteydessä, asetuksia ei tarvitse tehdä käsin tai arvojen hakemiseen ei tarvita asentajan työpanosta. Tällöin laitteen kokoonpanossa tarvittavien työvaiheiden määrä vähenee. Samalla saadaan laadullista parannusta, koska käyttäjän suorittamaan ma25 nuaaliseen optimaalisten parametrien hakuun sisältyy aina virheen mahdollisuus. Keksinnön mukainen ratkaisu parantaa myös huoltotilanteita tai poikkeustilanteita. Mittausparametrien automaattinen määritys voidaan toistaa esimerkiksi käyttöönottoasennuksen jälkeen.
Kuvioiden lyhyt selostus
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerk35 kien avulla viitaten piirustuksiin 1-4, joissa:
20166015 prh 01 -03- 2019 kuvio 1 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon toimintaperiaatetta;
kuvio 2 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon rakennetta, kuvio 3 esittää erään keksinnön mukaisen vaihe-eron 10 mittaukseen perustuvan virtausanturin suoritusmuodon kaaviokuvana;
kuvio 4 esittää erään keksinnön suoritusmuodon mukaisen esimerkin ultraäänilähetteestä.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kuvio 1 esittää erään keksinnön suoritusmuodon mukaisen ilmanvir20 tausanturin toimintaperiaatetta. Kuviossa 1 esitetty laitteisto käsittää ainakin yhden ultraäänilähettimen 100 ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta 102, 104. Laitteiston toiminnan aikana ultraäänilähetin 100 lähettää ultraääntä ja vastaanottimet vastaanottavat ultraäänilähettimen lähettämän ultraäänen. Tämän jälkeen samalla 25 ajanhetkellä vastaanotettuja ultraäänilähetteitä verrataan toisiinsa ja määritetään niiden vaihe ero.
Kuviossa 1 on esitetty myös ultraäänilähetteen 110 aaltorintamat 106, 108. Jos ilmavirran 112 nopeus v lähettimen ja vastaanottimien 30 välisessä tilassa on nolla, etenee aaltorintama 106 suoraan lähettimeltä vastaanottimia kohti, kohtisuorasti ilmanvaihtokanavaan nähden. Jos tässä tilanteessa molemmat vastaanottimet 102, 104 ovat yhtä suuren etäisyyden x päässä lähettimestä 100, vastaanottimien 102, 104 vastaanottamien ultraäänilähetyksillä ei ole kulkuaikaeroa. 35 Tämän avulla laitteisto voi määrittää, että ilman virtausnopeus v ultraäänilähettimen 100 ja vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa on nolla.
20166015 prh 01 -03- 2019
Jos ultraäänilähettimen 100 ja -vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa on ilmanvirtausta, ts. ilmavirran 112 nopeus v on suurempi kuin nolla, siirtyy aaltorintama 108 virtauksen suuntaan. Tällöin lait5 teiston avulla havaitaan kulkuaikaeron muutos vertailemalla vastaanottimien 102, 104 samalla ajanhetkellä vastaanottamaa ultraäänilähetettä ja tämän avulla voidaan määrittää ilmanvirtauksen suunta ja nopeus v ultraäänilähettimen 100 ja vastaanotinten 102, 104 välisessä tilassa.
Kuviossa 2 on esitetty erään keksinnön suoritusmuodon mukaisen ilmanvirtausanturin rakennetta. Kuviossa 2 esitetty laitteisto koostuu virtaussuuntaan nähden kohtisuoraan asennetusta lähettimestä 100 ja kahdesta tai useammasta vastaanottimesta 102, 104. Jos vir15 tauksen suunta 112 on vasemmalta oikealle, saapuu aaltorintama nopeammin oikealla olevalle anturille 104 kuin vasemmalla olevalle anturille 102, eli saapuvilla aaltorintamilla on kulkuaikaeroa ja siis myös vaihe-eroa. Vaihe-ero on suoraan verrannollinen keskimääräiseen virtausnopeuteen v, vastaanottimien 102, 104 etäisyyteen (xl 20 + x2) ja ultraäänen taajuuteen, mutta kääntäen verrannollinen äänennopeuteen. 180 asteen vaihesiirto voi esimerkiksi vastata ilmanvirtausnopeutta 30 m/s. Ideaalitapauksessa etäisyydet xl ja x2 ovat yhtä pitkiä, mutta etäisyyksien xl ja x2 välinen etäisyysero voidaan määrittää ja kompensoida esimerkiksi mittaamalla staattinen vaihe25 ero tilanteessa, jossa ilmanvirtauksen nopeus on nolla. Käytännön asennustilanteessa arvot xl ja x2 poikkeavat helposti toisistaan vaikka tavoitteena on symmetria.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa etäisyydet xl ja x2 voivat olla 30 erisuuruiset, jolloin ilman ollessa paikallaan havaitaan staattinen vaihe-ero. Kun ilman virtausnopeus kasvaa siihen suuntaan, jonka puolella etäisyys lähettimeen on suurempi, vaihe-ero pienenee ja saa arvon nolla, kun ilman virtausnopeus siirtää aaltorintamaa juuri vastaanottimien etäisyyseron xl - x2 verran.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa vastaanottimien 102, 104 etäisyys toisistaan (xl + x2) on 20 mm - 80 mm. Edellä mainittua
20166015 prh 01 -03- 2019 etäisyyttä käyttämällä voidaan varmistaa virtausnopeuden mahdollisimman tarkka mittaus keksinnön mukaisen laitteiston avulla.
Mittausmenetelmässä voidaan ultraääntä generoida joko jatkuvana tai pulssitettuna riippuen putken geometriasta. Pulssitetussa ajossa vaihe-ero mitataan vastaanottimille 102, 104 saapuvan äänipurskeen sisältä. Käyttämällä pulssitettua ajoa saadaan eliminoitua äänen heijastumisista aiheutuvat mittausvirheet. Vaihe on edullista lukea pulssin tasaiselta alueelta. Toinen reunaehto voidaan saada vasto taanottimien ja lähettimien lyhimmästä etäisyydestä, heijastusten kautta tulevan pulssin kulkuajasta ja lähettimen suuntaavuudesta. Esimerkiksi jos käytetään 60 kHz:n ultraääntä ja 10 mm halkaisijan omaavaa lähetintä, niin pyöreälle putkelle sopiva pulssin pituus on karkeasti putken halkaisija d jaettuna äänennopeudella. Koska mit15 taus perustuu vaiheiden mittaukseen, on mittaus amplitudista riippumaton. Lähetettävän pulssin voimakkuus valitaan siten, että vastaanottimissa saadaan tavanomaista esivahvistusta käyttäen hyvä signaali ja signaali-kohinasuhde on jatkokäsittelyn tarpeeseen riittävän korkea.
Molemmissa mittausmenetelmissä voidaan edullisesti käyttää laajakaistaisia antureita. Laajakaistaisilla antureilla vaihevaste on tasaisempi kuin kapeakaistaisissa resonanssiin perustuvissa antureissa. Kapeakaistaisissa antureissa resonanssitaajuuksien poikkeamisista 25 ja Q-arvojen vaihteluista aiheutuva virhe on suurempi. Myös nousuajat laajakaistaisilla ovat lyhempiä, mikä on tärkeää, jos käytetään pulssitettua ajoa. Lähetinpuolella pieni Q-arvo tarkoittaa nopeampaa pulssivastetta. Lähettimen on syytä olla riittävän suuntaava, mutta kuitenkin niin että keila osuu kaikilla virtausnopeuksilla vas30 taanottimille. Lähettimen keilan leveys voi olla esimerkiksi 20 ° - 40 °, edullisesti esimerkiksi noin 30 °.
Kuviossa 3 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukainen laitteisto ilmanvirtauksen mittaukseen. Laitteisto käsittää yhden ult35 raäänilähettimen 100 ja kaksi vastaanotinta 102, 104 jotka sijaitsevat ilmanvaihtokanavan 300 vastakkaisilla puolilla. Ultraäänilähetin
20166015 prh 01 -03- 2019
100 ja ultraäänivastaanottimet 102, 104 on kytketty ohjausyksikköön 304, joka käsittää mittauselektroniikkaa, esimerkiksi välineet vastaanottimien 102, 104 vastaanottamien signaalien kulkuaikaeron mittaamisen vaihe-eroon perustuen. Vastaanottimien vastaanotta5 mien signaalien vaihe-erosta ohjausyksikkö 304 voi määrittää ilmanvirtauksen suunnan ja nopeuden ilmanvaihtokanavassa. Ohjausyksikkö 304 voi myös hallita ultraäänilähettimen lähettämää ultraäänisignaalia. Ohjausyksikkö 304 voi olla integroitu lähettimen ja/tai vastaanotinten yhteyteen tai se voi olla erillinen yksikkö. Jos ohjaus10 yksikkö 304 on erillinen yksikkö, voidaan ultraäänilähetin 100 ja ultraäänivastaanottimet 102, 104 kytkeä ohjausyksikköön 304 langallisesti tai langattomasti. Ohjausyksikkö 304 voi myös käsittää näyttölaitteen, jolla mittaustulokset voidaan esittää. Ohjausyksikkö 304 voi myös välittää mittaustulokset ulkopuoliselle laitteelle, esimer15 kiksi ilmavirtaussäätimelle, tietojenkäsittelylaitteelle tai näyttölaitteelle.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänivastaanottimena voidaan käyttää esimerkiksi mikrofoneja, kuten MEMS-mikrofoneja.
Ultraäänilähettimen taajuus voi olla esimerkiksi 60 kHz, toimintajakso 60 Hz ja yhden pulssin pituus 250 mikrosekuntia. Esimerkkisuoritusmuoto ultraäänilähettimen lähettämästä signaalimuodosta 400 on esitetty kuviossa 4. Keksinnön ratkaisussa voidaan käyttää muitakin taajuus- ja pulssisuhteita ja yllä kuvattu ja kuviossa 4 esi25 tetty signaalimuoto on vain eräs esimerkki.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ilmakanavaan tai sen osaan kiinnitetyn ilmanvirtausmittarin mittasignaalin lähetys, vastaanotto ja/tai käsittely, esim, lähetyssignaalin pituus ja taajuus sekä vas30 taanottoikkunan alku, pituus ja loppu, optimoidaan automaattisesti kullekin anturille ja asennukselle.
Optimoinnin tarve eräässä keksinnön suoristusmuodossa perustuu siihen, että ultraäänivastaanottimen vaihe-eromittauksessa vaiheen 35 periodisuuden vuoksi syntyvän mittausikkunan pituus, jolla saadaan luotettavia mittausarvoja, muuttuu lyhemmäksi ilman virtausnopeuden kasvaessa. Tämä johtaa siihen, että mittauksessa käytettävä
20166015 prh 01 -03- 2019 mittausikkunan pituus on edullista määrittää ainakin osittain virtausnopeuden mukaan.
Ilman keksinnön ratkaisun mukaista optimointia pienet mekaaniset 5 epätarkkuudet esimerkiksi asennuksen kohdistuksissa tai ilmanvaihtokanavan tarkassa koossa tai muodossa voivat aiheuttaa epätarkkuutta mittaukseen. Optimoinnin avulla jokainen paikalleen asennettu ultraäänianturi voi näin määrittää itselleen parhaiten toimivat mittauksen signaali-kohinasuhdetta, toistettavuutta, mittauksen 10 luotettavuutta ja/tai häiriöttömyyttä parantavat asetukset ja parametrit.
Keksinnön ratkaisussa voidaan suorittaa kalibrointi, jonka avulla mittauksen parametriarvot asetetaan siten, että mittaus tuottaa 15 mahdollisimman tarkkoja tuloksia pienellä hajonnalla. Kalibrointi voidaan suorittaa esim, optimoimalla ultraäänen lähetykseen ja/tai vastaanottoon liittyviä parametreja. Kalibrointi voidaan suorittaa tekemällä mittauksia erilaisilla parametrien arvoilla ja sitten valitsemalla luotettavimpia tuloksia tuottaneet parametrit.
Vastaanottoon liittyviä parametreja voidaan optimoida esim, siten, että kalibroinnissa lähetyssignaalia mitataan pidempään kuin on lähetyssignaalin kesto ja saatu vastaanottosignaali jaetaan aika-alueisiin, joita analysoidaan tarkemmin. Kahden vastaanottimen vaihe25 erokäyttäytymisestä voidaan erottaa jaksoittaisena esiintyvät alueet, joissa mittaus antaa tarkan ja toistettavan tuloksen. Vastaanoton aikaikkunan ajallinen alkukohta voidaan tämän kalibroinnin perusteella asettaa kullekin anturille asennuspaikassaan optimaaliseksi havaittuun kohtaan.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa vastaanoton aikaikkunan pituus ja siten aikaikkunan loppukohta voidaan optimoida siten, että vaihekäyttäytymisessä esiintyvä hajonta on pieni käytetyllä aikaikkunalla. Jos lähetyspulssissa on taajuusvaihtelua, aikaikkunan pi35 tuus voidaan optimoida siten, että vaihetunnistukseen saadaan riit
20166015 prh 01 -03- 2019 tävän monta aallonpituutta luotettavan vaihe-eron määritystä varten, mutta taajuuden muutoksesta johtuva hajonta on edelleen pientä.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa lähetyssignaalia voidaan optimin hakemiseksi muuttaa kalibroinnin avulla esim, keston, taajuuden tai voimakkuuden suhteen. Lähetyssignaalin kestolla voi olla vaikutusta esimerkiksi lähetettävän pulssin taajuuteen siten, että pulssin alussa, keskivaiheilla ja lopussa taajuus on hieman eri. Tällä voi olla 10 vaikutusta verrattaessa kahden vastaanottimen mittaaman signaalin vaihekäyttäytymiseen ja sitä kautta määritettävään ilmavirtauksen nopeuteen. Eräässä suoritusmuodossa pulssin pituus on alle 30 jaksoa pitkä.
Kun mittaukseen liittyvät parametrit on määritetty kalibroinnin avulla, ne voidaan tallentaa esim, ohjainyksikköön tai ohjainlaitteeseen. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kalibrointi voidaan suorittaa aina kun laitteisto tai järjestelmä käynnistetään, alustetaan, otetaan käyttöön ja/tai kun järjestelmää huolletaan. Kalibrointi voi20 daan myös suorittaa tasaisin ennalta määrätyin aikavälein, jotta mittaus toimii optimaalisesti koko laitteiston käyttöajan. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa vähintään yksi määritetty parametri säädetään mittaustulokseen perustuen automaattisesti.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ilmakanavan koko mitataan aluksi ja tätä tietoa käytetään hyväksi kalibroinnin aikana suoritettavien mittaukseen valittavien mittausalueiden määrityksessä ja valinnassa. Keksinnön tässä suoritusmuodossa ilmanvaihtokanavan yhteyteen järjestetään välineet etäisyyden mittaukseen. Kanavan 30 koko voidaan mitata monin tavoin kuten optisesti, akustisesti tai mekaanisesti. Edullisesti mittaus voidaan suorittaa akustisesti käyttäen hyväksi ilmavirtauksen mittaukseen käytettävää järjestelyä eli ultraäänilähetintä ja ultraäänivastaanotinta tai -vastaanottimia, jolloin ylimääräisiä komponentteja ei tarvita. Keksinnön eräässä suoritus35 muodossa välineet etäisyyden mittaukseen on jossakin edellä mai
20166015 prh 01 -03- 2019 nituissa suoritusmuodoissa oleva laitteisto ilmanvirtauksen mittaukseen, joka käsittää ultraäänilähettimen ja kaksi ultraäänivastaanotinta.
Määritettyä ilmakanavan kokoon liittyvää tietoa voidaan hyödyntää kalibroinnin aikana mitattavien arvojen ja/tai parametrien valinnassa, siten, että mittaussarjaa ei tarvitse suorittaa kaikkiin eri ilmanvaihtokanavan kokoihin sopivilla parametriarvoilla vaan kalibroinnin mittaussarjassa käytettävät arvot voidaan valita alueelta, 10 joilta tietyn nimelliskoon ilmanvaihtokanavan optimaaliset mittausarvot löytyvät.
Kanavan koon, kuten esim, sisähalkaisijan mittaamisen jälkeen ilmavaihtokanavan kokoon liittyvä tieto voidaan tallentaa, lähettää 15 ja/tai asettaa laitteistoon, ohjausyksikköön ja/tai laitteistoon liitettävissä olevaan ohjausyksikköön. Ilmanvaihtokanavan kokoon liittyvä tieto voi olla esim, mitattu kanavan kokotieto, mitattu kanavan sisähalkaisija ja/tai mittauksen perusteella määritetty kanavan nimelliskoko, jota voidaan hyödyntää kalibrointimittauksessa käytet20 tävien arvojen valinnassa.
Mitatun ilmakanavan koon avulla on mahdollista asettaa järjestelmään ja/tai ohjausyksikköön tiedot ilmakanavan tai sen osan nimelliskoosta ja/tai efektiivisestä koosta. Keksinnön eräässä suoritus25 muodossa vähintään yksi edellä mainituista asetuksista tehdään automaattisesti ilmakanavan automaattisen tai mittalaitteen alustuksessa tapahtuvan koonmittauksen perusteella.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu valitse30 maan ja/tai asettamaan kanavan kooksi ennalta määrätystä listasta kanavakokoja mittaustulosta lähinnä oleva kanavakoko, esim, tietty nimelliskoko.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu suoritta35 maan ilmanvaihtokanavan koon mittaus laitteiston asennuksen ja/tai käynnistyksen yhteydessä ja/tai esim, aina ennen kalibrointia.
20166015 prh 01 -03- 2019
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa laitteisto on sovitettu säätämään ilmavirtauksen mittauksessa käytetyn lähetyssignaalin tehotasoa ja/tai mitatun signaalin esivahvistusastetta mitatun ilmakanavan koon perusteella.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänivastaanottimien ei tarvitse olla ilmanvaihtokanavan vastakkaisella puolella ultraäänilähettimeen nähden vaan on myös mahdollista, että ultraäänilähetin ja yksi tai useampi ultraäänivastaanotin ovat ilmanvaihtokanavan 10 samalla puolella. Jos ultraäänilähetin ja -vastaanotin tai -vastaanottimet ovat samalla puolella ilmanvaihtokanavaa, tarvitaan ilmanvaihtokanavan anturien vastakkaiselle puolelle pinta, joka heijastaa ultraäänilähettimen lähettämät ultraäänet ultraäänivastaanottimelle tai ultraäänivastaanottimille. Putken pinta on edullista muotoilla tai 15 käsitellä niin, että ääni heijastuu tehokkaasti takaisin vastaanottimille.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa yksittäistä ultraäänianturia voidaan käyttää sekä ultraäänivastaanottimena että ultraäänilähet20 timenä.
Keksinnön mukainen laite ilmanvirtauksen mittaukseen voi olla ilmanvaihtokanavan yhteyteen kiinteästi asennettu. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa ultraäänilähetinanturi ja ultraäänivas25 taanotinanturit on kiinteästi asennettu ilmanvaihtokanavan yhteyteen, esimerkiksi ilmanvaihtokanavan sisäpintaan. Keksinnön toisessa suoritusmuodossa ultraäänilähetinanturi ja ultraäänivastaanotinanturit on integroitu osaksi putkea kiinteästi niin, että ainakin osa antureiden rakenteesta on putken ulkopuolella ja putkeen on 30 tehty anturin lähetintä ja/tai vastaanotinta vastaava aukko, jonka avulla anturi voi lähettää tai vastaanottaa ilmastointikanavan sisällä olevia ultraäänisignaaleja. Keksinnön mukaisen laitteiston ohjausyksikkö voi olla myös integroituna anturin tai anturien yhteyteen tai laitteisto voi käsittää vain liittimet, joilla erillinen ohjausyksikkö voi35 daan liittää antureihin. Ilmastointikanavien osiin, esimerkiksi putkiin, kiinteästi asennettujen antureiden etuna on se, että ilmastoin tikanavan osat ovat helposti paikoilleen asennettavia eikä niitä asentaessa tarvitse suorittaa erillisiä ilmanvirtausantureiden säätö- tai asennustoimenpiteitä.
Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan suorittaa jatkuvaa ilmanvirtauksen mittausta tai ilmanvirtauksen mittaus voi olla säädetty tapahtumaan tietyin ennalta määrätyin ja/tai valittavissa olevin aikavälein.
Keksinnön mukaista laitteistoa ilmanvirtauksen mittaukseen voidaan käyttää ilman virtauksen mittaukseen ilmanvaihtojärjestelmän eri osissa kuten esimerkiksi kanavissa, tasauslaatikoissa, puhaltimissa, ilmanvirtaussäätimissä, iris-säätimissä ja mittauspäissä.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät myöskään rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, ja ne voivatkin siksi vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Selityksessä mahdollisesti yhdessä muiden tunnusmerkkien kanssa esitettyjä tunnusmerkkejä voidaan tarvitta20 essa käyttää myös toisistaan erillisinä.

Claims (20)

1. Laitteisto ilmavirtauksen mittaukseen kanavassa, esi5 merkiksi ilmanvaihtokanavassa (300), tunnettu siitä, että laitteisto käsittää kanavan yhteyteen sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen (100) ja ainakin kaksi ultraäänivastaan10 otinta (102, 104), ja ohjausyksikön (304) johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaanottimet ovat liitettävissä, missä ohjausyksikkö on ilmavirtauksen mittauksen aikana sovitettu mittaamaan ainakin kahden 15 kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisignaalin vaihe-ero ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittämään ilman virtausnopeus ja/tai virtaussuunta, ja
20 missä laitteisto on sovitettu suorittamaan laitteiston kalibrointi lähettämällä ultraäänilähettimellä (100) ainakin yksi kalibrointisignaali ja vastaanottamalla kalibrointisignaali ainakin kahdella ultraäänivastaanottimella (102, 104),
25 laitteisto on edelleen sovitettu analysoimaan vastaanotettu kalibrointisignaali ja analysoinnin perusteella valitsemaan mittauksessa käytettävät parametrit sellaisiksi, joilla parametreillä ainakin yksi kalibrointisignaalin analyysitulos täyttää en30 naita määrätyt kriteerit, ja missä laitteisto edelleen käsittää kanavan yhteyteen järjestetyt välineet etäisyyden mittaukseen ja laitteisto on sovitettu mittaamaan kanavan koko, kuten kanavan sisähalkaisija, välineillä 35 etäisyyden mittaukseen.
20166015 prh 01 -03- 2019
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että missä valittavat ja mittauksessa käytettävät parametrit ovat lähetettävän mittasignaalin kesto, lähetettävän mittasignaalin taajuus, lähetettävän mittasig- 5 naalin voimakkuus, ultraäänivastaanottimen mittausikkunan pituus ja/tai ultraäänivastaanottimen mittausikkunan aloituspaikka. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tun- 10 nettu siitä, että kalibroinnin aikana laitteisto on sovitettu mittaamaan lähetyssignaalia ultraäänivastaanottimella lähetyssignaalin kestoa pidempään ja jakamaan saatu vastaanottosignaali aika-alueisiin, joita analysoidaan. 15 4. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu valitsemaan käytettävän mittausikkunan aloitusalue ja/tai pituus kohdasta, josta saatavat vaihe-eron mittaustulokset antavat todellisen virtaussuunnan mukaisen positiivi- 20 sen arvon laitteiston mittausalueella olevilla virtausnopeuksilla. 5. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto tunnettu, siitä että laitteisto on sovitettu kalib- 25 roinnin aikana suorittamaan ennalta määrätty mittaussarja mittauksia vaihtelemalla parametrien arvoja eri mitta us kertojen välillä, ja laitteisto on mittaussarjan suorituksen jälkeen sovitettu analysoimaan mittaustulokset ja tulosten analysoinnin perusteella valitsemaan para- 30 metrit, joilla suoritettu mittaus tuotti mittaussarjassa pienimmän hajonnan määritetylle ilman virtausnopeudelle ja/tai mitatulle vaihe-erolle. 6. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen 35 laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu lähettämään ja/tai tallentamaan kalibroinnin avulla määritetyt parametrit ohjainyksikköön tai ohjainlaitteeseen.
20166015 prh 01 -03- 2019
7. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu suorittamaan kalibrointi kun laitteisto tai järjestelmä käyn-
5 nistetään, alustetaan, otetaan käyttöön ja/tai kun järjestelmää huolletaan.
8. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu suo-
10 rittamaan kalibrointi ennalta määrätyin aikavälein.
9. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu suorittamaan kalibrointi kanavan tai sen osan koon mukaan,
15 jolloin mitattavat parametrit ja/tai mittaussarjan parametrien mitattava arvoalue valitaan kanavan tai sen osan koon perusteella.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu
20 siitä, että laitteisto on sovitettu valitsemaan kanavan koko nimelliskoon ja/tai mitatun kanavan tai sen osan koon, esim, sisähalkaisijan, perusteella.
11. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen
25 laitteisto, tunnettu siitä, että väline etäisyyden mittaukseen on optisesti etäisyysmittausta suorittava anturi, akustisesti etäisyysmittausta suorittava anturi ja/tai mekaanisesti etäisyysmittausta suorittava anturi.
12. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) on järjestetty kanavan yhteyteen siten, että etäisyys molemmista ultraäänivastaanottimesta (102, 104) ultraäänilähettimeen (100) on olennaisesti samansuuruinen.
20166015 prh 01 -03- 2019
13. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) on järjestetty kanavan yhteyteen siten, että ultraäänivastaanottimien (102, 104) ja ultraäänilähetti-
5 men (100) väliset etäisyydet ovat erisuuruiset.
14. Menetelmä ilmavirtauksen mittaukseen kanavassa, esimerkiksi ilmanvaihtokanavassa (300), laitteistolla, tunnettu siitä, että
10 laitteisto käsittää kanavan yhteyteen sovitettavissa olevan anturin, joka käsittää ultraäänilähettimen (100) ja ainakin kaksi ultraäänivastaanotinta (102, 104), ja ohjausyksikön (304) johon ultraäänilähetin ja ultraäänivastaanottimet ovat 15 liitettävissä, missä ohjausyksikkö ilmavirtauksen mittauksen aikana mittaa ainakin kahden kanavan yhteyteen sovitetun ultraäänivastaanottimen (102, 104) samalla ajanhetkellä vastaanottaman ultraäänisig20 naalin vaihe-eron ja mitatun vaihe-eron perusteella määrittää ilman virtausnopeuden ja/tai virtaussuunnan, ja missä laitteisto suorittaa laitteiston kalibroinnin lähettämällä ultraäänilähettimellä (100) ainakin 25 yhden kalibrointisignaalin ja vastaanottamalla kalibrointisignaalin ainakin kahdella ultraäänivastaanottimella (102, 104), laitteisto analysoi vastaanotetun kalibrointisignaalin ja analysoinnin perusteella valitsee mit30 tauksessa käytettävät parametrit sellaisiksi, joilla parametreillä ainakin yksi kalibrointisignaalin analyysitulos täyttää ennalta määrätyt kriteerit, ja missä laitteisto edelleen käsittää kanavan yhtey35 teen järjestetyt välineet etäisyyden mittaukseen ja laitteisto mittaa kanavan koon, kuten kanavan
20166015 prh 01 -03- 2019 sisähalkaisijan, välineillä etäisyyden mittaukseen.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu
5 siitä, että valittavat ja mittauksessa käytettävät parametrit ovat lähetettävän mittasignaalin kesto, lähetettävän mittasignaalin taajuus, lähetettävän mittasignaalin voimakkuus, ultraäänivastaanottimen mittausikkunan pituus ja/tai ultraäänivastaanottimen mittausikkunan aloi10 tuspaikka.
16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalibroinnin aikana laitteisto mittaa lähetyssignaalia ultraäänivastaanottimella lähetyssig-
15 naalin kestoa pidempään ja jakaa saadun vastaanottosignaalin aika-alueisiin, joita analysoidaan.
17. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14 - 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto valitsee käy-
20 tettävän mittausikkunan aloitusalueen ja/tai pituuden kohdasta, josta kalibrointimittauksen aikana saatavat vaihe-eron mittaustulokset antavat todellisen virtaussuunnan mukaisen positiivisen arvon laitteiston mittausalueella olevilla virtausnopeuksilla.
18. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto kalibroinnin aikana suorittaa ennalta määrätyn mittaussarjan mittauksia vaihtelemalla parametrien arvoja eri mit-
30 tauskertojen välillä, ja laitteisto mittaussarjan suorituksen jälkeen analysoi mittaustulokset ja tulosten analysoinnin perusteella valitsee parametrit, joilla suoritettu mittaus tuotti mittaussarjassa pienimmän hajonnan määritetylle ilman virtausnopeudelle ja/tai mitatulle 35 vaihe-erolle.
20166015 prh 01 -03- 2019
19. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto lähettää ja/tai tallentaa kalibroinnin avulla määritetyt parametrit ohjainyksikköön tai ohjainlaitteeseen. D 20. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto suorittaa kalibroinnin kun laitteisto tai järjestelmä käynnistetään, alustetaan, otetaan käyttöön ja/tai kun järjestel- 10 mää huolletaan. 15 21. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto suorittaa kalibroinnin ennalta määrätyin aikavälein. 22. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto suorittaa kalibroinnin kanavan tai sen osan koon mukaan, jolloin mitattavat parametrit ja/tai mittaussarjan para- 20 metrien mitattava arvoalue valitaan kanavan tai sen osan koon perusteella. 23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteisto valitsee kanavan koon nimelliskoon 25 ja/tai mitatun kanavan tai sen osan koon, esim, sisähalkaisijan, perusteella. 24. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että väline etäi- 30 syyden mittaukseen on optisesti etäisyysmittausta suorittava anturi, akustisesti etäisyysmittausta suorittava anturi ja/tai mekaanisesti etäisyysmittausta suorittava anturi. 35 25. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) on järjestetty kanavan yhteyteen
siten, että etäisyys molemmista ultraäänivastaanottimesta (102, 104) ultraäänilähettimeen (100) on olennaisesti samansuuruinen.
5 26. Minkä tahansa aiemman patenttivaatimuksen 14 - 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultraäänivastaanottimet (102, 104) on järjestetty kanavan yhteyteen siten, että ultraäänivastaanottimien (102, 104) ja ultraäänilähettimen (100) väliset etäisyydet ovat erisuuruiset.
FI20166015A 2016-12-22 2016-12-22 Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa FI127848B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20166015A FI127848B (fi) 2016-12-22 2016-12-22 Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa
US16/349,897 US20190331520A1 (en) 2016-12-22 2017-12-13 Apparatus and method for measuring air flow
PCT/IB2017/057866 WO2018116071A1 (en) 2016-12-22 2017-12-13 Apparatus and method for measuring air flow
PL17829021.9T PL3559605T3 (pl) 2016-12-22 2017-12-13 Urządzenie i sposób pomiaru przepływu powietrza
EP17829021.9A EP3559605B1 (en) 2016-12-22 2017-12-13 Apparatus and method for measuring air flow

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20166015A FI127848B (fi) 2016-12-22 2016-12-22 Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20166015L FI20166015L (fi) 2018-06-23
FI127848B true FI127848B (fi) 2019-04-15

Family

ID=60957355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20166015A FI127848B (fi) 2016-12-22 2016-12-22 Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190331520A1 (fi)
EP (1) EP3559605B1 (fi)
FI (1) FI127848B (fi)
PL (1) PL3559605T3 (fi)
WO (1) WO2018116071A1 (fi)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6956344B2 (ja) * 2019-02-01 2021-11-02 シェンチェン グディックス テクノロジー カンパニー，リミテッド 信号処理回路と、関連するチップ、流量計および方法
CN111323101B (zh) * 2020-03-24 2022-01-04 成都千嘉科技有限公司 超声波表自适应的自动标定方法
EP4377640A1 (en) * 2021-07-27 2024-06-05 Belimo Holding AG Method and system for predictive maintenance of an ultrasonic sensor for hvac systems
FI20226018A1 (fi) * 2022-11-11 2024-05-12 Flaektgroup Sweden Ab Laitteisto ja menetelmä virtausnopeuden mittaamiseksi

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3113522A1 (de) * 1981-03-31 1982-11-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Waermemengen-messeinrichtung
IT1196886B (it) * 1986-12-30 1988-11-25 Weber Srl Dispositivo ultrasonico di misurazione della portata di fluido in un condotto
HUP0700785A2 (en) * 2007-12-05 2009-06-29 Thormed Kft Method and apparatus for determining the flow parameters of a streaming medium
EP2686643A4 (en) * 2011-03-18 2014-09-10 Soneter Llc METHODS AND APPARATUS FOR MEASURING FLUID FLOW

Also Published As

Publication number Publication date
FI20166015L (fi) 2018-06-23
US20190331520A1 (en) 2019-10-31
PL3559605T3 (pl) 2023-10-23
EP3559605B1 (en) 2023-06-07
EP3559605C0 (en) 2023-06-07
WO2018116071A1 (en) 2018-06-28
EP3559605A1 (en) 2019-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI127848B (fi) Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen kanavassa
JP5122453B2 (ja) 流速分布測定装置および超音波流量計
JP4712035B2 (ja) 取付型ないしクランプ型超音波流量測定装置の較正方法
EP2816327B1 (en) Ultrasonic flowmeter
US10816375B2 (en) Apparatus and method for measuring air flow
US20160025537A1 (en) Flush mounted ultrasonic transducer arrays for flow measurement
CN112857488A (zh) 一种超声波气体流量测量方法及装置
US10663332B2 (en) Structure of flow measurement sensor based on time-of-flight and method for installation thereof
Jäger et al. Ultrasonic phased array for sound drift compensation in gas flow metering
FI128408B (fi) Laitteisto ja menetelmä ilmanvirtauksen mittaukseen
WO2017216657A1 (en) Apparatus and method for fastening an airflow sensor to a duct
WO2018116070A1 (en) Apparatus and method for measuring air flow
RU2672815C1 (ru) Измерение потока ультразвуком
US20170248454A1 (en) Ultrasonic Flow Probe And Method Of Monitoring Fluid Flow In A Conduit
JP4650574B2 (ja) 超音波流量計
JP2020159790A (ja) 計測位置判定方法および超音波流量計
JP6187661B2 (ja) 超音波流量計
JP2009270882A (ja) 超音波流量計
KR101147997B1 (ko) 마이크로폰의 성능 측정 장치
WO2016180549A1 (en) Method for determining a transit time of an ultrasonic burst, in particular in an ultrasonic flow meter, a flow meter
JP2023113206A (ja) 超音波流量計および流量計測方法
JP2005037325A (ja) 流量計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: FLA KTGROUP SWEDEN AB

FG Patent granted

Ref document number: 127848

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B