FI67627C - Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud - Google Patents

Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud Download PDF

Info

Publication number
FI67627C
FI67627C FI813259A FI813259A FI67627C FI 67627 C FI67627 C FI 67627C FI 813259 A FI813259 A FI 813259A FI 813259 A FI813259 A FI 813259A FI 67627 C FI67627 C FI 67627C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
ultrasonic
measuring
ιια
ιιβ
flow rate
Prior art date
Application number
FI813259A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI813259L (fi
FI67627B (fi
Inventor
Eino Haerkoenen
Original Assignee
Eino Haerkoenen
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 Eino Haerkoenen filed Critical Eino Haerkoenen
Priority to FI813259A priority Critical patent/FI67627C/fi
Priority to US06/432,367 priority patent/US4484478A/en
Priority to DE19823238155 priority patent/DE3238155A1/de
Priority to SE8205884A priority patent/SE454918B/sv
Priority to CA000413676A priority patent/CA1205898A/en
Publication of FI813259L publication Critical patent/FI813259L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI67627B publication Critical patent/FI67627B/fi
Publication of FI67627C publication Critical patent/FI67627C/fi

Links

Classifications

    • 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
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

67627
Menetelmä ja laite lietevirtauksen virtausnopeuden mittaamiseksi ultraääntä hyväksikäyttäen Förfarande och anordning för mätning av strömningshastigheten i strömmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud
Keksinnön kohteena on menetelmä lietteen virtausnopeuden mittaamiseksi ultraääni-tekniikalla, jossa menetelmässä mitattavan putken tai vastaavan pinnalle asetetaan tietyn, virtauksen suuntaisen välimatkan päässä toisistaan olevia ultraääniantureja, mainituista antu-5 reistä lähetetään ultraäänipulssi putken tai vastaavan läpi liete-virtaukseen, jonka läpi kulkenut ultraäänipulssi otetaan vastaan mittaussyvyyden määräämän ajan kuluttua, mainittujen vastaanotettujen pulssien sisältämä, lietteen kuitujen tai muiden hiukkasten aiheuttama pientaajuussignaali amplitudi-ilmaistaan, mainituista antureista 10 aikaansaatuja signaaleja verrataan korrelaatiotekniikkaa hyväksikäyttäen ja täten määritellään mitattavan lietteen virtausnopeus.
Lisäksi keksinnön kohteena on laite lietteen, etenkin paperimassa-suspension virtausnopeuden mittaamiseksi ultraääni-kaikupulssi-15 tekniikalla.
Ennestään tunnetut virtausnopeuden tarkkuusmittarit voidaan jaotella neljään erityyppiseen mittariin. Näitä ovat magneettinen mittari, ultraäänimittari, vortex-mittari ja vaakaturbiinimittari.
20
Magneettinen mittari on tunteeton nopeusprofiilille ja lisäksi paine-häviö on lähes olematon. Magneettisen mittarin tarkkuus on ± 0,5 % ja 0,5 % täydestä näyttämästä. Magneettinen mittari on hankala asentaa ja kallis.
25
Ultraäänimittari on herkkä nopeusprofiilille, mutta sen aiheuttama painehäviö on lähes olematon. Ultraäänimittarin tarkkuus on ±% 1 Z. Ultraäänimittari on kalibroitava eri putkilla mitattaessa uudelleen.
30 Vortex-mittari ei toimi lainkaan pienillä virtausnopeuksilla ja synnyttää huomattavan painehäviön. Vortex-mittarin tarkkus on ± 0,5 %.
2 67627
Vortex-mittari on hankala asentaa.
Vaakaturbiinimittari synnyttää huomattavan painehäviön ja toiminta-alue on suhteellisen pieni. Vaakaturbiinimittarin tarkkus on ± 0,25 %.
5 Vaakaturbiinimittari on hankala asentaa.
Keksinnön päämääränä on saada aikaan virtauksen mittausmenetelmä ja mittalaite, joka ei häiritse virtausta, joka pystyy mittaamaan tur-bulenttisessa virtauksessa, joka on helposti asennettava ja jossa 10 painehaviötä ei ilmene.
Esillä olevan keksinnön lähtökohtana ollut tekniikan taso selviää mm. seuraavista julkaisuista: Automaatiopäivät 81, III, s. 425 "Ultraäänen ja ristikorrelaatiotekniikan käyttöön perustuva virtaus-15 mittari", US-patentit 3 762 221 ja 4 248 085 sekä DE-hakemusjulkaisu 2 321 832. Esillä olevan keksinnön yleistarkoituksena on kehittää edelleen edellä mainituista julkaisuista ennestään tunnettuja lietevirtauk-sen virtausnopeuden mittausmenetelmiä ja laitteita ja saada aikaan uusi kyseinen menetelmä ja laite, jossa ei esiinny aiemmissa menetelmissä 20 ja laitteissa ilmenneitä epäkohtia.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä sovelletaan ultraäänikaikupulssitekniikkaa siten, että samat anturit toimivat sekä lähettiminä että vastaanottimina 25 ja että menetelmässä käytetään toista tai myöhempää mittausputken tai vastaavan takaseinän kaikua.
Keksinnön menetelmän toiselle sovellutusmuodolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä sovelletaan ultraäänikaikupulssi-30 tekniikkaa siten, että samat anturit toimivat sekä lähettiminä että vastaanottimina ja että menetelmässä käytetään, etenkin suuriläpi-mittaisilla mittausputkilla tai vastaavilla, sellaista mittaussyvyyt-tä, jonka määräämän ajan kuluttua ultraäänipulssin kaiku otetaan vastaan, että vastaanotettavana kaikuna ovat lietteen kuiduista tai 35 muista vastaavista hiukkasista siroavat tai mittausputken takaseinästä heijastuvat ensimmäiset kaiut.
Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnus- 67627 omaista se, että laite käsittää kombinaationa ainakin kaksi tunnetun välimatkan päälle toisistaan olevaa, mitattavan putken tai vastaavan pinnalle sovitettua ultraäänianturia, 5 kaikupulssilähetinvastaanottimen, joka käsittää ultraäänipulssi-lähettimen, lähetin-vastaanotin-anturin, viritetyn vahvistimen, ilmaisimen, näytteenotto- ja pitopiirin sekä ohjaus- ja ajoitus-piirin, jotka kaikki on kytketty toimimaan keksinnön mukaisen mene-10 telmän edellyttämällä tavalla.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel-lutusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole rajoi-15 tettu.
Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mittausmenetelmän pääperiaatetta.
Kuvio 2 esittää ultraääni-kaikupulssin lähetinvastaanotinta lohko-20 kaaviona.
Kuvio 3 esittää ultraäänikaikupulssiluotaimen toisen kanavan kytkentäkaaviota (toisen kanavan kytkentäkaavio on identtinen).
25 Keksinnön taustaksi selostetaan aluksi korrelointiprosessia, joka tapahtuu esim. kertomalla kaksi signaalia ordinaatta ordinaatalta ja summaamalla tulos signaalin koko abskissan kestoajan yli. Risti-korrelaatiofunktio määritellään seuraavasti:
1 T
30 (1) Rx (L,r) = lim — f y(t) x(t~r)dt, joten o T -y oo R (L,t) on viiveen τ funktio, ja sillä on maksimiarvo viiveen ar-35 volla τ = Tm, jolloin kahdesta eri pisteestä saadut signaalit eniten muistuttavat toisiaan.
67627 Täten virtausnopeus vakiovirtauksella saadaan yksinkertaisesti (2) Vk = k γ- , missä m 5 L mittapisteen etäisyys
τ = maksimiviive, jolloin korrelaatio on suurin m J
k = kalibrointivakio, jonka suuruus riippuu massan sakeudesta ja osittain virtausnopeudesta.
10 Yhtälössä (1) on aaltomuoto x(t) kerrottu viivästetyllä x(t-x):lla ja tulosta on otettu keskiarvo jakson T yli. Tämä voidaan kirjoittaa myös R (T) = y(t)x(t-x). Jatkuva keskiarvoistaminen voidaan tehdä analogisesti, mutta digitaalisissa systeemeissä on edullisempaa approksimoida tätä keskiarvoa ottamalla näytteitä signaalista At sekunnin välein 15 ja summaamalla äärellinen määrä, N, näitä näytteiden tuloja. Tämä voidaan laskea usealle τ:η arvolle. Millä alueella viiveen on muututtava, riippuu signaalin kaistanleveydestä. Virtausmittauksissa korrelaation laskentaviive voidaan suunnilleen arvioida ja säätää kaupallisen kor-relaattorin viivealue mittaukselle sopivaksi.
20
Kuviosta 1 selviää keksinnön menetelmän periaate. Putkessa 10 tapahtuu virtaus F, jonka nopeutta mitataan. Kysymyksessä on esim. paperikoneen perälaatikon jakoputkistossa, ns. pillistössä, tapahtuva paperimassasuspensiovirtaus. Putki 10 on tällöin yksi jakoput-25 kista, jotka jakavat massasuspensiovirtauksen perälaatikon jako-tukista tasauskammioon tai muuhun vastaavaan osaan. Tasaisen vir-tausprofiilin aikaansaamiseksi on tärkeää tietää virtausnopeudet eri jakoputkissa 10 hyvän rainanmuodostuksen aikaansaamiseksi.
30 Kuvion 1 mukaisesti ultraäänianturi 11A ja 11B on sijoitettu putken 10 kylkiin. Antureiden 11A ja HB keskinäinen etäisyys virtauksen F suunnassa on L. Ultraäänianturit 11A ja HB toimivat sekä lähetti-minä että vastaanottimina myöhemmin selviävällä tavalla ja ne on yhdistetty ultraääni-kaikupulssi lähetinvastaanottimeen 12, jonka 35 lohkokaavio selviää kuviosta 2. Lähetinvastaanottimesta 12 saadaan edellä mainitut signaalit x(t) ja y(t), joita korreloidaan sinänsä tunnetulla kaupallisesti saatavissa olevalla korrelaattorilla 13.
5 67627
Seuraavassa selostetaan tarkemmin virtausmittausperiaatetta kuvioihin 1 ja 2 viitaten.
Kuten sanottu ultraäänianturit 11A ja 11B toimivat lähettimenä että 5 vastaanottlmena. Mittauksessa lähetetään määrätyllä etäisyydellä L toisistaan olevasta kahdesta anturista kaikupulssl kohtisuoraan virtausta F vastaan. Putken 10 antureihln 11A ja 11B nähden vastakkaisesta seinämästä 10' takaisin heijastuva kaikupulssl otetaan vastaan määrätyn ajan kuluttua, millä säädetään mittaussyvyys. Ehyellä metal-10 liputkella 10 ainoastaan takaseinän kaiku saadaan takaisin lähetys-anturiin. Putken 10 ollessa hlkaisijaltaan pieni (esim. perälaatikon jakoputkiston putki 0 33,7 mm) ensimmäinen takaseinän 10' kaiku peittyy lähetyspulssiin anturin ΙΙΑ,ΙΙΒ ja putken 10 vielä "soidessa". Keksinnöllisenä ideana onkin käyttää toista tai useampaa putken 10 15 takaseinän kaikua, jolloin ultraäänlpulssl kulkee neljä tai useamman kertaa putken halkaisijan 0 matkan ja näin keskiarvoistaa yli virtausprofiilin. Sellukuidut aiheuttavat kaikuihin amplitudimodulaatiota, mikä keksinnön mukaisesti ilmaistaan. Saatuja pientaajuus-singaaleja x(t) ja y(t) verrataan kaupallisella korrelaattorilla, 20 mistä saadaan virtausnopeus selville edellä esitetyllä korrelaatio-menetelmällä.
Keksinnön menetelmän ja laitteen sovellutuksissa ei aina ole edullista tai mahdollistakaan käyttää toista tai myöhempää mittausputken 10 taka-25 seinän 10' kaikua. Tällöin, etenkin kun kyseessä ovat suuriläpimittaiset mittausputket 10, on keksintö edullisesti toteuttavissa siten, että vastaanotettavina kaikuina, joiden perusteella saadaan mainittu pien-taajuinen hyötysignaali, ovat lietteen kuiduista tai muista vastaavista hiukkasista siroavat ensimmäiset kaiut. Tällöin mittaussignaali 30 ei kulje mittausputken läpi vaan se siroaa sopivalta syvyydeltä mitattavan lietteen kuiduista tai hiukkasista. Mittaussyvyys voidaan säätää edellä selostetulla tavalla.
Keksinnön mukainen korrelaatiomittausmenetelmä on tavallaan merkki-35 ainemittauksen sovellutus. Keksinnön mukaisesti "merkkiaineena" on virtauksessa tapahtuva luonnollinen vaihtelu, mikä on erityisen ominaista lletevirtauksessa, kuten paperimassasuspension virtauk- 67627 sessa. Tärkeää on myös se, että virtausta ei tarvitse mittausantureilla mitenkään häiritä. Edellä esitetyllä tavalla sellukuitujen tai vastaavien ultraäänikaikuihin aiheuttamat amplitudimodulaatioon perustuvat pientaajuussignaalit toimivat täten keksinnössä merkki-5 signaaleina, joilla tunnistetaan virtauksen tietyn paikallisen kohdan ohitus anturiin nähden. Täten saadaan virtausnopeus mitatuksi kahdella peräkkäisellä anturilla 11A ja 11B, joiden keskinäinen etäisyys L tunnetaan.
10 Putkessa virtaavan massan virtausnopeuden määrittämiseksi tarvittavien korreloitavien signaalien synnyttämiseen käytetään kahta identtistä ultraääniluotainta, joiden lohkokaavio on esitetty kuviossa 2 ja tarkka kytkentäkaavio kuviossa 3.
15 Lähetin 14 koostuu tyristorista, RC-latauspiiristä ja sovitusvastuk-sista. Tyristorin avulla Hipaistaan kondensaattoriin varastoitunut energia sovitusvastuksen kautta anturikiteeseen 15. Täten saadaan impulssi, joka käytännössä on kuitenkin äärellisen pitkä pulssi, sisältäen erittäin laajan taajuusspektrin. Anturikide 15 toimii kapea-20 kaistaisena suodattimena alkaen värähdellä ominaistaajuudellaan lähettäen ultraäänipulssin. Pulssin lähettämishetkeksi vahvistimen 16 vahvistus pienennetään minimiin. AM-ilmaisupiirillä 17 tapahtuu yksinkertaisti puoliaaltotasasuuntaamalla vahvistimelta 16 saatu kaikusignaali. llmaisinpiirissä 17 on siten mitoitettu RC-piiri, että tulokseksi 25 saadaan kaikusignaalin verhokäyrä.
Näytteenottosyvyyden määrittämiseksi käytetään näytteenotto- ja pito-piiriä 18. Sen muodostavat kytkiminä käytetty kanavatransistori ja kondensaattori. Kanavatransistoria ohjataan auki ja kiinni ajoituspiiriltä 30 saatavalla pulssilla. Ohjaus- ja ajoituspiiri 19 ohjaa viritettyä vahvistinta 16 siten, että sen vahvistus on pienimmillään ultraääni-pulssin lähetyksen ja jälkivärähtelyn ajan.
Kuvion 3 kytkentäkaavioon viitaten todetaan seuraavaa: R1...R3, Cl, Dl 35 tehtävänä on ultraäänipulssin lataus (Cl) kondensaattorin avulla ja sovitus anturikiteeseen. Kiritä lähtee ultraäänipulssi (2MHz) kiteeseen (suuntaus 1) ja putken takaseinältä heijastuva kaikupulssi tulee 7 67627 takaisin pisteeseen Kl. R4, C22, R6, D2, D3, LI, C2 on viritetty 2 MHz kaistanpäästösuodattimeksi. Kaistanleveys on 400 kHz. IC1, R7, R8, C3, C4, C5, C6, C7, C9, CIO tarkoituksena on signaalin vahvistaminen. Ultraäänipulssin lähetyshetkellä vahvistus on minimissään. IC6, IC7, 5 C17...C21, R35...R46, T5, T6; D2 avulla ohjataan vahvistinta IC1 siten, että se on ultraäänipulssin lähetyshetkellä minimissään ja kaikupulssin vastaanotossa maksimissaan. C8, Cll, D4, L2, R9...R11, IC2 avulla ilmaistaan hyötysignaali, siis kyseessä on amplitudi-ilmaisu ja modulaatiovahvistus. S2:sta saadaan kaikupulssi näkyville.
10 R12...R16, C12, C13, Tl tarkoituksena on ottaa hyötysignaalista näytteitä. Tämä osa toimii täten näytteenotto- ja pitopiirinä.
S3:sta saadaan pientaajuussignaali korrelaattorille. IC4, R17...R22, C14, T2, T3, D5, IC5, R23...R31, C15, C16 määräävät näytesyvyyden. Vastuksilla R23...R31 voidaan näytteenottosyvyyttä vaihdella ja 15 vastaavasti R17:llä näytteenottotaajuutta voidaan muuttaa.
T4, R32...R34 ohjaa tyristoriliipaisun.
Paperiteollisuudessa kiinnostus paperimassan jakautumiseen tasaisesti viiralle on tärkein tähän mennessä esille tullut keksinnön so-20 vellutuskohde. Keksinnössä käytetään esim. jatkuva-aalto-korrelaatio-tekniikan asemasta kaikupulssia mittaukseen. Koska ensimmäinen takaseinän kaiku hukkuu lähetyspulssiin ja jälkivärähtelyyn, käytetään keksinnössä nimenomaan toista tai myöhempää mittausputken 10 tai vastaavan takaseinän kaikua.
25
Paperikoneen perälaatikon pillistön putki asettaa keksinnön mukaiselle laitteelle erityisiä vaatimuksia: sen on toimittava erittäin turbulent-tisessa ja kavitaatiomaisessa tilanteessa, mikä vallitsee pillistön putkessa. Koska putken alussa on kuristusholkki, virtaus suihkuaa ja 30 putken ollessa lyhyt (n. 40 cm), virtaus ei ehdi asettua normaaliksi. Alustavat käytännön mittaukset ovat osoittaneet mittauksen tarpeellisuuden massan viiralle jakautumisen säädössä. Paperikoneessa yleensä ohjataan vain 15 % massasta viiralle 85 %:n kiertäessä ohitse. Tällä ohikierrolla pyritään säätämään massan jakautuminen tasaisesti vii-35 ralle. Tehdyt alustavat tutkimukset osoittivat, että n. 30 % ohikierrolla saavutetaan paras paperin laatu. Tällöin virtaus pillistön putkissa oli hyvin tasainen. Myös virtausprofiilin määrittäminen yli 8 67627 paperiradan osoittaa keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen tarpeellisuuden jo suunniteltaessa paperikoneen perälaatikon muotoa.
On myös selvää, että saavutetaan energiasäästöä, jos ei tarvitse ohikierrättää 85 % massasta vaan se voidaan tarkalla mitoituksella 5 pienentää esim. 30 %:in. Tulevaisuudessa parhaan paperin aikaansaamiseksi voidaan automatisoida myös paperikoneen perälaatikko, minkä toteutuksessa siirrettävä ultraääni-kaikupulssi-korrelaatiomittari on käytännöllinen, koska se on pienikokoinen, helppo asentaa ja se ei häiritse virtausta.
10
Kuten sanottu, perälaatikon pillistömittauksissa täytyy käyttää parhaan tuloksen aikaansaamiseksi (paras korrelaatiokerroin) toista takaseinän kaikua. Tällöin ultraäänipulssi etenee anturista kohtisuoraan putken vastakkaiselle puolen, heijastuu sieltä takaisin antu-15 ripuolella, mistä tapahtuu heijastuminen takaisin vastakkaiselle puolelle ja taas vastakkaiselta puolen lähetysanturiin. Kun tiedetään ultraäänen nopeus mitattavassa liuoksessa, voidaan säädettävällä ajoituksella ottaa vastaan vain juuri tämä neljä kertaa putken halkaisijan matkan kulkenut kaiku.
20
Ultraäänipulsseja lähetetään 600 Hz - 1 kHz toistotaajudella. Kuidut tai mitkä tahansa hiukkaset nesteessä aiheuttavat 2 MHz ultraääni-pulssiin (käytetyn ultraäänikiteen resonanssitaajuus) pienitaajuista amplitudimodulaatiota, mikä ilmaistaan. Pienet taajuudet saadaan 25 suuremmista ja suuret taajuudet pienemmistä kuitukasautumista. Taajuudet kasvavat virtausnopeutta suurennettaessa. Suurimmat primääri-signaalien taajuudet eivät kuitenkaan korreloi keskenään ja siten pienempiä kuituja on vaikeampi tutkia. Suurten taajuuksien korreloi-mattomuus johtunee siitä, että anturien välimatkaa kasvatettaessa 30 primäärisignaaleista katoaa ensin pikkutarkka samankaltaisuus. Varsinainen hyötysignaali on 20-200 Hz taajuista.
Antureiden 11A ja 11B kiinnittämiseksi putkeen 10 voidaan käyttää erityistä päällyslevyä, jonka kohdalle putkeen 10 on porattu reiät.
35 Nämä reiät suljetaan muovilla tai vastaavalla niin, että putken sisäpinta on tasainen. Tällä on tarkoituksena, että virtausta ei antureiden takia häiritä. Muoviset tai vastaavat mittausikkunat helpottavat 67627 ultraäänipulssien lähetystä ja vastaanottoa verrattuna siihen, että ultraäänipulssit lähetettäisiin ja vastaanotettaisiin putken 10 me-talliseinämän läpi. Muovilla täytettyjen reikien asemesta voidaan käyttää mittausikkunoita erilaisia kaivorakenteita, joiden on luon-5 nollisesti kuitenkin kestettävä mittausputkessa 10 vallitseva paine.
Keksinnön mukaista mittausperiaatetta voidaan käyttää mitattaessa esimerkiksi hiekka-vesi-, tuhka-vesi-, jätevesi-, paperimassa-, selluloosa-massa- ja yleensä kaksi- tai useampijakoisia liuoksia, joissa toinen 10 komponentti on karkeampijakoinen, josta saadaan kaikuja AM-ilmaistavia, ja toinen komponentti voi olla mikä tahansa neste.
Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaih-15 della.

Claims (10)

10 67627
1. Menetelmä lietteen virtausnopeuden (V^) mittaamiseksi ultraääni-tekniikalla, jossa menetelmässä mitattavan putken (10) tai vastaavan pinnalle asetetaan tietyn, virtauksen suuntaisen välimatkan (L) päässä toisistaan olevia ultraääniantureja (ΙΙΑ,ΙΙΒ), maini-5 tuista antureista (ΙΙΑ,ΙΙΒ) lähetetään ultraäänipulssi putken (10) tai vastaavan läpi lietevirtaukseen, jonka läpi kulkenut ultraääni-pulssi otetaan vastaan mittaussyvyyden määräämän ajan kuluttua, mainittujen vastaanotettujen pulssien sisältämä, lietteen kuitujen tai muiden hiukkasten aiheuttama pientaajuussignaali amplitudi-10 ilmaistaan, mainituista antureista (ΙΙΑ,ΙΙΒ) aikaansaatuja signaaleja (x(t),y(t)) verrataan korrelaatiotekniikkaa hyväksikäyttäen ja täten määritellään mitattavan lietteen virtausnopeus (V^), tunnettu siitä, että menetelmässä sovelletaan ultraääni-kaikupulssitekniikkaa siten, että samat anturit (ΙΙΑ,ΙΙΒ) toimivat 15 sekä lähettiläinä että vastaanottimina ja että menetelmässä käytetään toista tai myöhempää mittausputken (10) tai vastaavan takaseinän (10') kaikua.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että mittauksessa käytetään mittausputken (10) takaseinän (10') toista kaikua niin, että ultraäänipulssi annetaan anturista (ΙΙΑ,ΙΙΒ) kohtisuoraan mittausputken (10) vastakkaiselle seinämälle (10'), josta se heijastuu takaisin anturipuolelle, mistä tapahtuu heijastuminen takaisin vastakkaiselle puolelle ja jälleen heijastusanturille (ΙΙΑ,ΙΙΒ). 25
3. Menetelmä lietteen virtausnopeuden (V^) mittaamiseksi ultraääni-tekniikalla, jossa menetelmässä mitattavan putken (10) tai vastaavan pinnalle asetetaan tietyn, virtauksen suuntaisen välimatkan (L) päässä toisistaan olevia ultraääniantureja (ΙΙΑ,ΙΙΒ), mainituista 30 antureista (ΙΙΑ,ΙΙΒ) lähetetään ultraäänipulssi putkeen (10) tai vastaavaan, mainitut pulssit vastaanotetaan ja niiden sisältämä, lietteen kuitujen tai muiden hiukkasten aiheuttama pientaajuussignaali amplitudi-ilmaistaan, että mainituista antureista (ΙΙΑ,ΙΙΒ) aikaansaatuja signaaleja (x(t),y(t)) verrataan sinänsä tunnettua 67627 korrelaatiotekniikkaa hyväksikäyttäen ja täten määritellään mitattavan lietteen virtausnopeus (V^), tunnettu siitä, että menetelmässä sovelletaan ultraäänikaikupulssitekniikkaa siten, että samat anturit toimivat sekä lähettiminä että vastaanottimina ja 5 että menetelmässä käytetään, etenkin suuriläpimittaisilla mittaus-putkilla (10) tai vastaavilla, sellaista mittaussyvyyttä, jonka määräämän ajan kuluttua ultraäänipulssin kaiku otetaan vastaan, että vastaanotettavana kaikuna ovat lietteen kuiduista tai muista vastaavista hiukkasista siroavat tai mittausputken takaseinästä heijastuvat ensim-10 mäiset kaiut. A. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultraäänipulssia lähetetään 200 Hz ... 50 kHz, sopivimmin 600 Hz ... 1 kHz toistotaajuudella. 15
5. Patenttivaatimuksen 1,2,3 tai A mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetyn ultraäänen taajuus on 0,5...6 MHz, sopi-vimmin 2 MHz.
6. Patenttivaatimuksen 1,2,3,A tai 5 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että menetelmässä käytetyn pientaajuisen hyötysignaalin taajuusalue on 20...200 Hz.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että menetelmässä käytetään ultraääniantureiden (ΙΙΑ,ΙΙΒ) kohdalle mittausputkeen (10) tehtyjä mittausikkunoita, jotka peitetään nestetiiviisti muovilla, metallikalvolla tai vastaavalla.
8. Laite lietteen, etenkin paperimassasuspension virtausnopeuden (V ) K 30 mittaamiseksi ultraääni-kaikupulssitekniikalla, tunnettu siitä, että laite käsittää kombinaationa ainakin kaksi tunnetun välimatkan (L) päälle toisistaan olevaa, mitattavan putken (10) tai vastaavan pinnalle sovitettua ultraääni-35 anturia (ΙΙΑ,ΙΙΒ), 67627 kaikupulssilähetinvastaanottimen, joka käsittää ultraäänipulssilähet-timen (14), lähetin-vastaanotin-anturin (15), viritetyn vahvistimen (16), ilmaisimen (17), näytteenotto- ja pitopiirin (18) sekä ohjaus- ja ajoituspiirin (19), jotka kaikki on kytketty toimimaan 5 keksinnön mukaisen menetelmän edellyttämällä tavalla.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisen menetelmän tai patenttivaatimuksen 8 mukaisen laitteen käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään paperikoneen perälaatikon massasuspension 10 virtausnopeuden mittaukseen.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään paperikoneen perälaatikon jakotukista lähtevien pieniläpimittaisten jakoputkien (10) sisällä kulkevan paperi- 15 massasuspension virtausnopeuden (V ) mittaukseen ja/tai mainitun vir- K tausnopeuden säätöön, etenkin paperikoneen perälaatikon poikittaisen massasuspensiovirtausprofiilin mittausta, säätöä ja/tai tasausta varten. 13 67627
FI813259A 1981-10-19 1981-10-19 Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud FI67627C (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI813259A FI67627C (fi) 1981-10-19 1981-10-19 Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud
US06/432,367 US4484478A (en) 1981-10-19 1982-09-30 Procedure and means for measuring the flow velocity of a suspension flow, utilizing ultrasonics
DE19823238155 DE3238155A1 (de) 1981-10-19 1982-10-14 Verfahren und vorrichtung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit einer schlammstroemung mit hilfe von ultraschall
SE8205884A SE454918B (sv) 1981-10-19 1982-10-18 Forfarande och anordning for metning av stromningshastigheten av en suspension med ultraljud-ekopulsteknik
CA000413676A CA1205898A (en) 1981-10-19 1982-10-18 Method and apparatus for measuring the flow velocity of a suspension flow, utilizing ultrasonics

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI813259A FI67627C (fi) 1981-10-19 1981-10-19 Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud
FI813259 1981-10-19

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI813259L FI813259L (fi) 1983-04-20
FI67627B FI67627B (fi) 1984-12-31
FI67627C true FI67627C (fi) 1985-04-10

Family

ID=8514778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI813259A FI67627C (fi) 1981-10-19 1981-10-19 Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4484478A (fi)
CA (1) CA1205898A (fi)
DE (1) DE3238155A1 (fi)
FI (1) FI67627C (fi)
SE (1) SE454918B (fi)

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3484586D1 (de) * 1983-08-24 1991-06-20 Cgr Ultrasonic Verfahren zum messen von stroemungsparametern eines fliessfaehigen mediums und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens.
JPS61100236A (ja) * 1984-10-08 1986-05-19 富士通株式会社 相関検出型超音波血流計
JPS61154650A (ja) * 1984-12-28 1986-07-14 株式会社　日立メデイコ 超音波診断装置
FI94176C (fi) * 1992-12-16 1995-07-25 Valmet Paper Machinery Inc Menetelmä ja laite liikkuvan radan reunan seurannassa
US5463905A (en) * 1993-02-23 1995-11-07 Baird; James D. Portable non-invasive flowmeter for partially filled pipe
DK0686255T3 (da) * 1993-12-23 2000-06-13 Flowtec Ag Clamp-on-ultralyd-volumengennemstrømningsmåleapparat
SE9501678D0 (sv) * 1995-05-05 1995-05-05 Siemens Elema Ab Anordning för överföring av information via patientslang vid intensivvårds- eller anestesiapparat
US5585557A (en) * 1995-05-12 1996-12-17 Lockheed Corporation Air data system for measuring fluid flow direction and velocity
DE19740549C2 (de) * 1997-09-15 2002-09-26 Frank Obergrieser Verfahren zur Messung der Strömungscharakteristik und anderer Prozeßparameter
US6647804B1 (en) 1999-02-10 2003-11-18 Rd Instruments, Inc. System and method for flow measurement in a pipe
US6854338B2 (en) * 2000-07-14 2005-02-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fluidic device with integrated capacitive micromachined ultrasonic transducers
DE10057188C8 (de) * 2000-11-17 2016-10-06 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflußmeßgerät mit Temperaturkompensation
JP4169504B2 (ja) * 2001-10-26 2008-10-22 東京電力株式会社 ドップラ式超音波流量計
DE10163566A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 Flowtec Ag Pulsgenerator
EP1808674B1 (en) * 2002-06-04 2012-05-23 The Tokyo Electric Power Company Incorporated Doppler type ultrasonic flowmeter, flow rate measuring method using doppler type ultrasonic flowmeter and flow rate measuring program used in this doppler type ultrasonic flowmeter
DE10254053B4 (de) * 2002-11-19 2016-12-22 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Volumen- und/oder Massenstroms
DE102004013251A1 (de) * 2004-03-18 2005-10-06 Robert Bosch Gmbh Ultraschall-Strömungssensor mit Wandlerarray und Reflexionsfläche
DE102005040238A1 (de) * 2005-08-24 2007-03-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102005057888A1 (de) 2005-12-02 2007-06-06 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder Massendurchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung
DE102006000693A1 (de) * 2006-01-02 2007-07-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder des Massedurchflusses eines Mediums
DE202006021163U1 (de) 2006-07-03 2013-08-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentrationen von Komponenten eines Gasgemisches
DE102006030964A1 (de) 2006-07-03 2008-01-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentrationen von Komponenten eines Gasgemisches
DE102007019610A1 (de) 2007-04-24 2008-10-30 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Befestigung einer Mess- oder Anzeigeeinheit an einem Gegenstand
DE102007019689A1 (de) 2007-04-24 2008-10-30 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massedurchflusses eines Mediums
DE102007023802A1 (de) 2007-05-21 2008-11-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Clamp-On Durchflussmessgerät zur Befestigung an einer Rohrleitung
DE102007028352A1 (de) 2007-06-15 2008-12-18 Endress + Hauser Flowtec Ag Anpassungsschicht zur Anbringung im Schallstrahl eines Clamp-ON Ultraschallsensor
DE102007039016A1 (de) 2007-08-17 2009-02-19 Endress + Hauser Flowtec Ag Koppelelement für ein Ultraschall-Durchflussmessgerät
DE102007060989A1 (de) * 2007-12-14 2009-06-18 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschallwandler zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102007062913A1 (de) 2007-12-21 2009-06-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschallwandler zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008013224A1 (de) 2008-03-07 2009-09-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem und Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008002028A1 (de) 2008-05-28 2009-12-03 Endress + Hauser Flowtec Ag Messzelle, welche lösbar an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung anbringbar ist
DE102008002027A1 (de) 2008-05-28 2009-12-03 Endress + Hauser Flowtec Ag Messzelle, welche lösbar an einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung anbringbar ist
DE102008002166A1 (de) 2008-06-03 2009-12-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008029772A1 (de) 2008-06-25 2009-12-31 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren und Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008034412A1 (de) 2008-07-23 2010-01-28 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschallsensor eines Messsystems zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008034411A1 (de) 2008-07-23 2010-01-28 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren und Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr
DE102008039464A1 (de) 2008-08-25 2010-03-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Mehrschichtiges Messrohrstück zur akustischen Dämpfung von Rohrwellen
DE102008055031A1 (de) 2008-12-19 2010-09-09 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem mit mindestens einem Ultraschallsender und mindestens zwei Ultraschallempfängern
DE102008055030A1 (de) 2008-12-19 2010-07-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Messrohr eines Ultraschall-Durchfluss-Messsystems
DE102008055167A1 (de) 2008-12-29 2010-07-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch das Messrohr mittels Ultraschall
DE102008055165A1 (de) 2008-12-29 2010-07-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Messrohr eines Messsystems zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch das Messrohr mittels Ultraschall
DE102008055164A1 (de) 2008-12-29 2010-07-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch das Messrohr mittels Ultraschall
DE102009028847A1 (de) 2009-06-12 2010-12-16 Endress + Hauser Flowtec Ag Messgerät und Verfahren zum Messen einer Messgröße
DE102009027355A1 (de) 2009-06-30 2011-01-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschallsensor und Ultraschall-Durchflussmessgerät
EP2485016B1 (en) * 2009-10-01 2020-04-08 Panasonic Corporation Ultrasonic flow rate measuring unit
DE102009046159A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchfluss- und Partikelmesssystem
DE102009046862A1 (de) 2009-11-19 2011-05-26 Endress + Hauser Flowtec Ag Koppelelement eines Sensors eines Ultraschall-Durchflussmessgeräts
DE102010039606A1 (de) 2010-08-20 2012-02-23 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflussmessgerät und Verfahren zum Betreiben des Ultraschall-Durchflussmessgeräts
ES2711426T3 (es) * 2012-09-18 2019-05-03 Tetra Laval Holdings & Finance Un método y un aparato para detectar una transición de una primera fase a una segunda fase
DE102012109237A1 (de) 2012-09-28 2014-04-03 Endress + Hauser Flowtec Ag Durchflussmessgerät, sowie Verwendung dieses Durchflussgerätes und Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit
DE102012109234A1 (de) 2012-09-28 2014-04-03 Endress + Hauser Flowtec Ag Durchflussmessgerät, sowie Verwendung dieses Durchflussgerätes und Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit
DE102013105407A1 (de) 2013-05-27 2014-11-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massedurchflusses eines Mediums
JP2015001507A (ja) * 2013-06-18 2015-01-05 横河電機株式会社 超音波流量計
DE102014001165A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentrationen von Komponenten eines Gasgemisches
DE102015107567A1 (de) 2015-05-13 2016-11-17 Endress + Hauser Flowtec Ag Anordnung umfassend einen Ultraschallwandler und Clamp-On Ultraschalldurchflussmessgerät
DE102016111133A1 (de) 2016-06-17 2017-12-21 Endress+Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung des Volumen- und/oder Massendurchflusses eines fluiden Mediums in einer Rohrleitung
IT202100014063A1 (it) * 2021-05-28 2022-11-28 St Microelectronics Srl Dispositivo per il rilevamento di particolato e di uno o piu' gas nell'aria

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1232113A (fr) * 1958-08-08 1960-10-05 Nat Res Dev Débitmètres
FR1539652A (fr) * 1967-04-07 1968-09-20 Comp Generale Electricite Débitmètre enregistreur pour vaisseau sanguin
GB1359151A (en) * 1970-07-06 1974-07-10 Coulthard J Measurement of fluid flow rates
GB1372724A (en) * 1971-02-05 1974-11-06 Ici Ltd Detection of velocities of fluids in conduits
DE2331832A1 (de) * 1973-06-22 1975-01-30 Bbc Brown Boveri & Cie Anordnung zur speisung induktiver wechselstromverbraucher
GB1595973A (en) * 1977-03-30 1981-08-19 Nat Res Dev Flow sensor
US4257275A (en) * 1977-06-10 1981-03-24 Yokogawa Electric Works, Ltd. Velocity detecting apparatus
JPS544169A (en) * 1977-06-10 1979-01-12 Yokogawa Hokushin Electric Corp Corelation flow speed and rate meter
US4162509A (en) * 1978-06-21 1979-07-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-contact velocimeter using arrays
US4255977A (en) * 1978-10-30 1981-03-17 Purdue Research Foundation Double repetition rate doppler flow measurement system
FR2450455A1 (fr) * 1979-02-28 1980-09-26 Anvar Procede et dispositif pour la mesure des vitesses lineaires sans contact et sans marquage

Also Published As

Publication number Publication date
DE3238155A1 (de) 1983-04-28
CA1205898A (en) 1986-06-10
FI813259L (fi) 1983-04-20
FI67627B (fi) 1984-12-31
SE454918B (sv) 1988-06-06
SE8205884L (sv) 1983-04-20
SE8205884D0 (sv) 1982-10-18
US4484478A (en) 1984-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI67627B (fi) Foerfarande och anordning foer maetning av stroemningshastigheten i stroemmen av uppslamningar genom utnyttjandet av ultraljud
EP3317658B1 (en) Turbidity sensor based on ultrasound measurements
US6634239B2 (en) Ultrasonic fluid quality sensor system
US9354094B2 (en) Apparatus and method for noninvasive particle detection using doppler spectroscopy
US7752918B2 (en) Apparatus and method for measuring a fluid flow parameter within an internal passage of an elongated body
CA2949040C (en) An apparatus and method for measuring the pressure inside a pipe or container
JP2003526101A (ja) 多相液体／気体混合物の流量及び濃度を同時に測定する方法及び装置
EP0446023B1 (en) Fluid flow measurement
CA2677516A1 (en) Apparatus for determining transverse velocity or temperature of a fluid in a pipe
US4320665A (en) Method and means for measuring flow of a two phase fluid
US4240299A (en) Method and apparatus for determining fluid density and mass flow
RU2098754C1 (ru) Способ измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб
JPH039405B2 (fi)
JPS62500260A (ja) 音響学的ドツプラ−効果を用いて流体の速度を測定する装置
Coulthard The principle of ultrasonic cross-correlation flowmetering
CN2206449Y (zh) 壁外式超声波液位检测装置
Nemade et al. Sensing turbulence transit time by pulsed ultrasound for single-phase fluid flow measurement
EP0022828B1 (en) A method of and apparatus for determining the mass flow rate of a fluid stream
JPS5852487Y2 (ja) 相関技術を利用した流速流量測定装置
CN86102512A (zh) 探测管道积水位置的声学方法及其设备
JPS55134349A (en) Sound wave microscope
JPH01134213A (ja) 流量計
RU2169350C2 (ru) Способ измерения и контроля параметров потока жидкости или газа в сосуде с упругими стенками
JPS5527935A (en) Ultrasonic wave flow meter
KR20220064535A (ko) 상수 관로의 유도 초음파 및 초음파 센서를 이용한 두께 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired

Owner name: SAPPEL S.A.