NO331687B1

NO331687B1 - Stromningsmaleapparat

Info

Publication number: NO331687B1
Application number: NO20093582A
Authority: NO
Inventors: Kjell Eivind Froysa; Remi Andre Kippersund; Per Lunde
Original assignee: Tecom Analytical Systems
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-02-20
Also published as: AU2010335057B2; AU2010335057A1; NO20093582A1

Abstract

En strømningsmåleanordning (300, 500) måler en fluidstrømning (130) inne i en ledning (120) som innbefatter en vegg (110). Anordningen (300,500) innbefatter et transduserarrangement som innbefatter minst to transdusere (100A, 100B) for vekselvis å sende og motta ultralydstråling gjennom ledningsveggen (110) og strømningen (130). Anordningen (300,500) innbefatter også et signalbehandlingsarrangement (310) for å generere signaler for å eksitere transduserarrangementet (100A, 100B) og for å behandle mottatte signaler levert av transduserarrangementet (100A, 100B) for å generere utgangssignaler fra signalbehandlingsarrangementet (310) som en indikasjon på egenskaper ved strømningen. Transduserarrangementet (100A, 100B) i samvirke med ledningen (120) tilveiebringer en første bane (200) for ultrasonisk Lamb-bølgestrålingskobling direkte fra en første av de minst to transduserne (100A, 100B) til en andre av de minst to transduserne for å generere et første mottatt signal. Transduserarrangementet (100A, 100B) i samvirke med ledningen (120) tilveiebringer minst én andre bane (210) for ultralydforplantning langs veggen (100) via Lamb-bølgekobling til i det minste en del av strømningen (130) fra en første av de minst to transduserne (100A, 100B) til en andre av de minst to transduserne (100A, 100B) for å generere et andre mottatt signal. Signalbehandlingsarrangementet (310) bestemmer fra de første og andre mottatte signalene forplantningstidsperioder for ultralydstråling gjennom den første banen (200) og gjennom den minst ene andre banen (210), og utfører beregningsmessige operasjoner på forplantningstidsperiodene for å bestemme egenskaper ved strømningen, innbefattende, men ikke begrenset til, i det minste én av: fluidstrømningshastighet (v) i ledningen (120), en lydhastighet (c) gjennom fluidet (130).A flow measuring device (300, 500) measures a fluid flow (130) within a conduit (120) which includes a wall (110). The device (300,500) includes a transducer arrangement which includes at least two transducers (100A, 100B) for alternately transmitting and receiving ultrasonic radiation through the conduit wall (110) and the flow (130). The device (300,500) also includes a signal processing arrangement (310) for generating signals to excite the transducer arrangement (100A, 100B) and for processing received signals provided by the transducer arrangement (100A, 100B) for generating output signals from the signal processing arrangement (310). on properties of the flow. The transducer arrangement (100A, 100B) in conjunction with line (120) provides a first path (200) for ultrasonic Lamb wave radiation coupling directly from a first of the at least two transducers (100A, 100B) to a second of the at least two transducers to generate a first received signal. The transducer arrangement (100A, 100B) in conjunction with the conduit (120) provides at least one second path (210) for ultrasonic propagation along the wall (100) via Lamb wave coupling to at least a portion of the flow (130) from a first of the at least two the transducers (100A, 100B) to a second of the at least two transducers (100A, 100B) to generate a second received signal. The signal processing arrangement (310) determines from the first and second received signals propagation time periods for ultrasonic radiation through the first path (200) and through the at least one second path (210), and performs computational operations on the propagation time periods to determine characteristics of the flow, including but not limited to, at least one of: fluid flow rate (v) in the conduit (120), a velocity of sound (c) through the fluid (130).

Description

Teknisk område for oppfinnelsen Technical field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører strømningsmåleapparatur, f.eks. en strømningsmåleanordning for måling av en strømningshastighet og lydhastighet for et fluid som strømmer gjennom en ledning, ved å benytte minst to ultralydtransdusere montert på en ytre overflate av lederen. Oppfinnelsen angår dessuten en fremgangsmåte for måling av strømningshastighet og lydhastighet for en strømning, f.eks. en fremgangsmåte for å måle strømningshastighet og lydhastighet i et fluid ved å benytte minst to ultralydtransdusere montert på en ytre overflate av en ledning. The present invention relates to flow measuring equipment, e.g. a flow measuring device for measuring a flow velocity and sound velocity of a fluid flowing through a conduit, using at least two ultrasonic transducers mounted on an outer surface of the conduit. The invention also relates to a method for measuring flow speed and sound speed for a flow, e.g. a method for measuring flow velocity and sound velocity in a fluid using at least two ultrasonic transducers mounted on an outer surface of a conduit.

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

Ultrasonisk gangtidsstrømningsmåling er velkjent til måling av fluidstrøm-ningshastigheter gjennom ledninger. Slike strømningsmålinger er dessuten gjennomførbare uten å innføre mekaniske hindringer i strømningen. I tillegg til en fordel ved slike ikke-hindrende egenskaper, gir ultrasoniske strømningsmåle-anordninger ofte en forholdsvis lav pris for installasjon og drift. Dette er spesielt tilfelle for anordninger som blir fastspent til en utside av ledninger som fører strømmer av fluider under drift. Mange fremgangsmåter og anordninger for ultrasonisk strømningsmåling er blitt foreslått og patentert siden 1950-årene. En generell oversikt over ultrasoniske strømningsmålinger kan finnes i Lynnworth & Liu, Ultrasonics 44, 2006, pp. 1371-1378. Ultrasonic travel time flow measurement is well known for measuring fluid flow rates through conduits. Such flow measurements are also feasible without introducing mechanical obstacles in the flow. In addition to an advantage of such non-obstructive properties, ultrasonic flow measurement devices often provide a relatively low cost for installation and operation. This is particularly the case for devices that are clamped to the outside of lines that carry streams of fluids during operation. Many methods and devices for ultrasonic flow measurement have been proposed and patented since the 1950s. A general overview of ultrasonic flow measurements can be found in Lynnworth & Liu, Ultrasonics 44, 2006, pp. 1371-1378.

I et ultrasonisk strømningsmåleapparat er minst ett par med ultralydtransdusere anordnet ved oppstrøms- og nedstrømsposisjoner i forhold til hverandre. Paret med transdusere sender og mottar vekselvis ultralydsignaler som forplanter seg langs i det minste én bane i et fluid som skal karakteriseres. Gangtider for oppstrøms- og nedstrømsforplantningssignaler kan brukes til å beregne en strømningshastighet for fluidet. In an ultrasonic flow measuring apparatus, at least one pair of ultrasonic transducers is arranged at upstream and downstream positions in relation to each other. The pair of transducers alternately sends and receives ultrasound signals that propagate along at least one path in a fluid to be characterized. Travel times of upstream and downstream propagation signals can be used to calculate a flow rate for the fluid.

Fig. 1 er en illustrasjon av et eksempel på en kommersielt kjent type av en ultrasonisk gangtidsstrømningsmåleanordning montert på en ledning 10. Anordningen anvender en fast akustisk forplantningsbane 20 som har en rommessig utstrekning fra en første ultralydtransduser 30 (A) via et område med fluid 40 ved en vinkel cp i forhold til en langsgående akse for ledningen 10, til en annen transduser 50 (B). Et ultralydsignal blir først sendt i en første retning fra den første transduseren Fig. 1 is an illustration of an example of a commercially known type of an ultrasonic travel time flow measurement device mounted on a line 10. The device uses a fixed acoustic propagation path 20 which has a spatial extension from a first ultrasonic transducer 30 (A) via an area of fluid 40 at an angle cp relative to a longitudinal axis of the line 10, to another transducer 50 (B). An ultrasound signal is first sent in a first direction from the first transducer

30 via området med fluid 40 til transduseren 50 (B). For det andre blir et ultralydsignal så sendt i motsatt retning fra den andre transduseren 50 (B) via fluidområdet 40 til den første transduseren 30 (A). De to gangtidene blir derved målt for de første og andre retningene, nemlig tu for oppstrøms signalforplantning av ultralyd og fdfor nedstrøms ultrasonisk signalforplantning. Det antas at hastigheten ctil utralyd-signalet er meget større enn fluidstrømningshastigheten v, nemlig v* «c2, en logisk slutning om en aksial strømningshastighet for fluidet i området 40 kan utledes fra gangtidene tu, fdved å bruke ligning 1 (lign.1): ;hvor D er en avstand mellom indre overflater av ledningen 10, f.eks. en diameter for ledningen 10 når den har en rund profil. Lydhastigheten c i fluidet og vinkelen cp mellom veggen til ledningen 10 og retningen for ultralydforplantning langs banen 20 er forutbestemte størrelser. En utledning av ligning 1 (lign. 1) kan finnes i US-patent nr. 5,856,622. ;Det er hensiktsmessig å anvende en modell som tar hensyn til de to transduserne 30, 50 som punkter og ultrasonisk stråleforplantning som strålebunter gjennom disse punktene. Diameteren D og en avstand L mellom transduserne 30, 50 bestemmer en akustisk forplantningsbane for forplantning av den ultrasoniske strålingen. Ultralydtransduserne 30, 50 må være konstruert slik at en hoveddel av ultralydstrålingen blir utstrålt ved en vinkel cp som får strålingen til å bli mottatt ved en mottakende transduser. Ettersom den ultrasoniske forplantningsbanen i virkeligheten blir påvirket av temperaturene til festeanordningene som anvendes for ultralydtransduserne 30, 50, såvel som temperaturene til ledningsveggene og hastighetene til ultralydstrålingen og strømningshastigheten v, er en viss bredde på ultralydstrålen nødvendig for at den utsendte ultralydstrålingen skal nå en mottakende transduser 30, 50 på en passende måte. Avhengig av strålebredden og avviket fra den teoretiske modellen kan ultralydstråling forplante seg ikke bare langs den antatte banen 20, men også samtidig gjennom flere baner med gangtider som er litt forskjellige fra de forventede verdiene. Slike støybaner eller falske baner påvirker nøyaktigheten av en gangtidsmåling, som kan oppnås og som er spesielt relevant når de ultrasoniske transduserne er montert på en ytre overflate av en ledning. En fremgangsmåte beskrevet i US-patent nr. 4,930,358 for å forbedre nøyaktigheten av strømningsmålinger er derfor basert på å redusere en retningsvinkel og dermed antall falske ultrasoniske forplantningsbaner. Reduserte retningsvinkler blir typisk oppnådd ved å øke størrelsen og koblingsoverflatearealet til de ultralydtransduserne som anvendes. ;US-patent nr. 5,856,622 beskriver en iterativ fremgangsmåte for temperatur-og trykk-kompensering i beregningen av strømningshastighet fra gangtider målt ved å bruke den konvensjonelle fremgangsmåten som er angitt foran. US-patentene 4,195,516, 4,930,358 og 5,280,728 beskriver dessuten transduserfesteanordninger som er konstruert for å tillate direkte måling av lydhastigheten til festematerialet. Det har vist seg at lydhastigheten i transduserfesteanordningen er viktig både med hensyn til gangtider og med hensyn til en refleksjonsvinkel oppnådd i væsken. I disse US-patentene er det beskrevet forskjellige måter for å kompensere for temperaturusikkerheter på grunn av variabel transduserforsinkelse og forplantningsbane, som den konvensjonelle fremgangsmåten er følsom for, men de foreslår ingen løsning for fullstendig å unngå noen av disse problemene. US-patent nr. 4,748,857 foreslår en anordning og en fremgangsmåte hvor en monteringsavstand mellom transdusere blir endret for å kompensere for endringer av lydhastighet i et fluid som skal karakteriseres. Slike justeringer er upraktiske i mange anvendelser og kan potensielt gi opphav til økte apparatkostnader, ekstra kompleksitet og redusert pålitelighet. ;I et US-patent nr. 4,454,767 er det beskrevet en anordning som innbefatter to ultralydtransdusere med kiler som er integrert i en enkelt fastspenningsmekanisme for å sikre riktig innbyrdes posisjonering av transduserne når anordningen blir montert på en ytre overflate av et rør. Anordningen kan muliggjøre praktisk installasjon på en fastspenningsmåte, men kompenserer ikke for måleusikkerhet som skyldes variasjoner i temperatur og fluidsammensetning. ;Et system for koherent multibanestrømningsmåling er beskrevet i US-patent nr. 6,293,156, hvor systemet er basert på utsendelse av en høyfrekvent ultralydstråle inn i en vegg for et damp- eller gass-transporterende rør. Denne strålen blir under drift reflektert fra en indre og en ytre overflate av en vegg i røret, og treffer dermed en innervegg ved gjentatte posisjoner som er aksialt separert av en sprangavstand. For hver slik hendelse blir en del av ultralydenergien i røret strålt inn i et strømmende medium som er tilstede i røret, for derved å danne flere diskrete forplantningsbaner for ultralyd gjennom mediet. Et antall ultralyd mottakere er posisjonert for å motta ultralydsignaler utsendt langs forskjellige baner, og strømningshastigheten for mediet blir funnet ved å krysskorrelere de mottatte signalene. Strømningsmålesystemet er ikke en gangtidsstrømmåler og er ikke utsatt for de samme usikkerhetene som nevnt foran i forbindelse med konvensjonelle strømningsmålere. Målesystemet er imidlertid utsatt for andre usikkerheter, nemlig i forbindelse med sprangavstanden og ultralyd-strålebredden. Målesystemet kan videre operere ved frekvenser som er for høye for målinger av flerfasestrømninger, f.eks. slike som påtreffes i oljeindustrien. ;Som ligning 1 (likn. 1) indikerer, er nøyaktig kjennskap til lydhastigheten c i fluidet viktig for måling av strømningshastighet ved hjelp av den konvensjonelle fremgangsmåten. Lydhastigheten c er ofte også en ettertraktet parameter for karakterisering av fluidet, og blir vanligvis fremskaffet ved å foreta separate målinger. US-patentene nr. 3,731,532, 3,783,169, 3,727,454, 3,727,458 og 4,015,470 beskriver f.eks. fremgangsmåter som anvender tre eller fire transdusere for å måle både strømnings- og lydhastighet. US-patent nr. 5,040,415 beskriver bruk av fire transdusere for måling av gangtider for fire baner gjennom fluidet og derfra å utlede strømningshastighet, temperatur og trykk fra målingene. Ettersom lydhastigheten for ultralydstråling i et fluid generelt er trykk- og temperaturavhengig, må fluidkarakteri-serende målinger enten utføres under de spesielle tilstandene som er av interesse, eller temperaturen og trykket må også måles og anvendes i forbindelse med den tilhørende korreksjonen. Lydhastigheten i en flerfasestrømning er dessuten sterkt avhengig av fluidsammensetning og kan svinge hurtig ettersom fluidsammen-setningen svinger. Det er følgelig et behov for å tilføye temperatur- og trykkmålinger til konvensjonelle måleanordninger for fluidstrømning som representerer ytterligere kompleksitet og kostnader. ;I US-patentene med nr. 4,467,659 og 4,838,127 er det beskrevet utforminger av strømningsmåleanordninger som frembringer og detekterer Lamb-ledede bølgemodi i en vegg i en fluidførende ledning. De genererte Lamb-modiene kobles til fluidstrømningen i ledningen slik at ultralydsignaler følger baner for hvilke målte gangtider kan kombineres for beregning av strømningshastigheten til fluidet. I et US-patent nr. 4,735,097 er det dessuten beskrevet ultralydmottakere montert på en overflate av en platelignende struktur slik som en fluidførende ledning, hvor transduserne er operative for å generere en Rayleigh-lignende forstyrrelse ved den fjerntliggende overflaten av veggen. Denne forstyrrelsen virker som en utvidet apertur som er flere ultrasoniske bølgelengder bred i forhold til et ultralydsignal som stråles inn i fluidet. En meget kort puls blir anvendt for å generere slike Rayleigh-lignende oscillasjoner uten å eksitere Lamb-modi. De forangående tre nevnte patentene angår transduserutforming per se, og ikke måling av strømningshastighet. ;I en britisk patentsøknad GB 2 343 249A (Schlumberger Ltd., De Neder-landske Antiller) er det beskrevet en fremgangsmåte og en anordning for å karakterisere enkelt- eller polyfasestrømninger i en ledning ved å måle dempningen av akustiske lekkbølger utsendt i en vegg i ledningen. Fremgangsmåten hevdes å være ikke-invaderende og anordningen er innrettet for å bli spent fast på ledningen som fører fluidet som skal måles. Anordningen er implementert som en strømnings-måler som omfatter minst én sender for å generere akustiske bølger og minst én mottaker for å motta akustisk energi. Strømningsmåleren er dessuten under bruk montert på en ytre overflate av ledningen som fører fluidet som skal måles. Ytterligere elektroniske komponenter er innbefattet for å operere den minst ene senderen og den minst ene mottakeren. Strømningsmåleren er innrettet for å generere akustiske lekkbølgemodi i veggen, og den minst ene mottakeren og dens tilhørende elektronikk-komponenter er operative for å motta og bestemme dempningen av bølgeforplantningen inne i ledningsveggen fra den minst ene senderen til den minst ene mottakeren. ;I en europeisk patentsøknad nr. EP 1 621 856 A2 (Fuji Electric Systems Co. Ltd., Japan) er det beskrevet en ultrasonisk Doppler-strømningshastighetsprofilmåler for måling av strømningshastighet for et fluid som strømmer inne i et rør. Profil-måleren omfatter en ultrasonisk bølgetransduser som under drift er montert på utsiden av røret med en lydbølgeforplantende kile anordnet mellom transduseren og røret. Kilen er innrettet for å bidra med å overføre en ultralydbølge som faller inn på fluidet inne i røret. Kilen er dessuten innrettet for å hjelpe til med å motta en ultralyd-bølge, hvor bølgen er reflektert av reflektorer som finnes i fluidet, f.eks. partikler. Måleren innbefatter også et beregningsarrangement for beregning av en strømnings-hastighetsprofil for fluidet basert på det prinsipp at frekvensen til den reflekterte ultralydbølgen blir endret på grunn av Doppler-effekten i forhold til frekvensen til den utsendte bølgen avhengig av strømningshastigheten. Frekvensen f0for den utsendte ultralydbølgen er satt til en annen frekvens enn den frekvens ved hvilken refleksjons-vinkelen 9P for en bølge i hver modus av Lamb-bølger ved innføring i rørveggen blir 90°, idet frekvensen blir beregnet fra innfallsvinkelen 9wfor ultralydbølgen på røret fra kilen, lydhastighetene til skjærbølgen og en langsgående bølge i røret og vegg-tykkelsen til røret. ;Fra det foregående vil man forstå at betydelige tekniske anstrengelser er blitt viet til å utvikle og videreutvikle ultrasonisk strømningsmåleapparatur. Disse anstrengelsene har resultert i komplekse instrumenter som oppviser vanskeligheter med målenøyaktigheten når de brukes i forbindelse med komplekse strømnings-blandinger, f.eks. flerfase væske/gass-blandinger som innbefatter partikkelformet stoff. Flere løsninger finnes for å kompensere for iboende måleusikkerheter i den konvensjonelle fremgangsmåten. Til tross for omfattende anstrengelser som belyst i det foregående, har imidlertid hittil ingen alternative fremgangsmåter blitt beskrevet som beholder fordelene, men unngår den foran nevnte iboende usikkerheten ved ultrasoniske gangtidsstrømningsmålinger. ;Oppsummering av oppfinnelsen ;Foreliggende oppfinnelse forsøker å tilveiebringe en mer robust og enklere strømningsmåleanordning for måling av i det minste strømningshastighet i fluider, f.eks. i komplekse flerfaseblandinger av fluider. ;I henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en strømningsmåleanordning som definert i det vedføyde krav 1: Det er tilveiebrakt en strømningsmåleanordning for måling av en strømning for et fluid inne i en ledning som innbefatter én eller flere vegger, hvor anordningen innbefatter et transduser arrangement som innbefatter minst to transdusere for vekselvis å utsende og motta ultralydsignaler, og et signalbehandlingsarrangement for å generere signaler for å eksitere transduserarrangementet og for å behandle mottatte signaler tilveiebrakt ved hjelp av transduserarrangementet for å generere utgangssignaler fra signalbehandlingsarrangementet, som indikerer egenskaper ved strømningen,karakterisert vedat ;transduserarrangementet i samvirke med ledningen er operativt for å tilveiebringe en første bane bare via den ene eller de flere veggene for ultrasonisk Lamb-bølge-strålingskobling direkte fra minst én transduser som sender ut ultralydstråling til minst én transduser som mottar ultralydstråling for å generere et første mottatt signal; ;hvor transduserarrangementet i samvirke med ledningen er operativt for å tilveiebringe minst én annen bane for ultralydforplantning inne i den ene eller de flere veggene via Lamb-bølgekopling til i det minste en del av strømningen fra minst én transduser som sender ut ultralydstråling til minst én transduser som mottar ultralydstrålingen for å generere et andre mottatt signal som forplanter seg delvis gjennom ledningsveggen og delvis gjennom fluidet; og ;hvor signalbehandlingsarrangementet er operativt for fra de første og andre signalene å bestemme forplantningstidsperioder for ultralydstråling gjennom den første banen og gjennom den minst ene andre banen, og for å utføre beregnings-operasjoner på forplantningstidsperiodene for å bestemme egenskapene ved strømningen i forhold til én av: en strømningshastighet ( v) for fluidet i ledningen, en lydhastighet (c) gjennom fluidet. ;Oppfinnelsen er fordelaktig ved at: ;(a) strømningsmåleanordningen er operativ for å anvende Lamb-bølger som forplanter seg i én eller flere vegger som overfører ultralydenergi til og mottar ultralydenergi fra fluidstrømningen ved ethvert punkt mellom de minst to transduserne; følgelig er avstanden mellom et par transdusere i transduserarrangementet ikke en kritisk parameter for lydforplantingsbanen; og (b) den første Lamb-bølgeforplantningsbanen som kun er inne i den ene eller de flere ledningsveggene, virker som en referanse for å muliggjøre nøyaktig og pålitelig måling av fluidstrømningshastighet og lydhastighet å bli oppnådd fra tids-forplantningsmålinger av ultralydpulser. ;Strømningsmåleanordningen er alternativt innrettet for å beregne strømnings-hastigheten ( v) for fluidet og/eller lydhastigheten (c) i fluidet fra forplantningstidsperiodene i kombinasjon med data relatert til fasehastighet for Lamb-bølger i den ene eller de flere veggene i ledningen og en transversal dimensjon (D) for ledningen. ;Anordningen er alternativt innrettet for å bestemme forplantningstidsperioder for ultralydstråling ved hjelp av den første banen og ved hjelp av minst én andre bane i oppstrøms- og nedstrømsretningene i forhold til strømningen av fluidet. Anordningen er alternativt implementert slik at forplantningstidsperiodene via et antall av den minst ene andre banen er tidsmessig innbyrdes lik for å tilveiebringe signalbehandlingsenheten med en enkelt tidspuls eller et pulsutbrudd for å utføre tidsmålinger for å bestemme fluidstrømningshastigheten ( v) og/eller lydhastigheten (<?)■ ;Anordningen er alternativt innrettet for å innbefatte og/eller være tilpasset en seksjon av ledningen som har en hovedsakelig konstant transversal dimensjon (D) i forhold til en aksial dimensjon av ledningen i et område mellom transduserne i transduserarrangementet, idet den konstante transversale dimensjonen (D) gjør det mulig med forplantningstidsforsinkelser via den minst ene andre banen å være innbyrdes tidsmessig lik. ;Anordningen er alternativt implementert slik at ledningen innbefatter minst én strømningsinnsnevring for å generere en trykkdifferanse over banen som reaksjon på en fluidstrømning gjennom denne, og anordningen innbefatter videre én eller flere trykksensorer for måling av trykkdifferansen som utvikles over den minst ene strømningsinnsnevringen, og generering av et trykksignal (Sp) som er en indikasjon på trykkdifferansen for signalbehandlingsarrangementet, og et temperatursensorarrangement for måling av en temperatur for strømningen av fluid og/eller temperaturdifferanser over rørlengder eller rørledningskomponenter for å forsyne signalbehandlingsarrangementet med temperatursignaler ( St) som er en indikasjon på temperatur, og signalbehandlingsarrangementet er operativt for å benytte en hvilken som helst kombinasjon av én eller flere trykkmålinger, én eller flere trykkdifferansemålinger, én eller flere temperaturmålinger, én eller flere temperaturdifferansemålinger, én eller flere fluidstrømningshastighetsmålinger og lydhastighet i en blanding for å bestemme én eller flere fluidstrømningsmengder, én eller flere fluidfraksjoner, og/eller én eller flere fluidkarakteristikker, f.eks. viskositet og/eller densitet for fluidet eller fluidfasene som er tilstede. ;Anordningen er alternativt innrettet slik at transduserarrangementet innbefatter et antall transduserpar for måling av rommessig forskjellige fluid-strømninger i ledningen, f.eks. for økt robusthet for, og/eller korreksjoner for måling av fluidstrømningshastighetsprofilene i ledningen eller de rommessige fasefordel-ingene i ledningen hvis mer enn én fluidfase er tilstede i ledningen. ;Anordningen er alternativt realisert slik at dempningen av ultralydsignalet som følger den første banen, kan overvåkes for å tilveiebringe en inngang til et frekvensavstemningsarrangement for å avstemme driften av anordningen for å tilveiebringe optimal energioverføring mellom transduserarrangementet og fluidet under drift. ;En dempningsmåling for stråling gjennom fluidet i ledningen blir alternativt brukt som et første mål på fluidets densitet basert på dempningen av visse ledede bølgemodi som er hovedsakelig proporsjonalt med et akustisk impedansforhold mellom fluidet og ledningen. ;Anordningen er alternativt implementert slik at transduserarrangementet i samvirke med signalbehandlingsarrangementet er operativt for å eksitere bølgemodi med hovedsakelig tangensial bevegelse på overflaten av den ene eller de flere veggene, hvor disse bølgemodiene er av en beskaffenhet for å bli koblet inn i fluidet i ledningen som en funksjon av en viskositet for fluidet, og hvor signalbehandlingsarrangementet er operativt for å måle en dempning av disse bølgemodiene i den ene eller de flere veggene for å beregne en viskositet for fluidet inne i ledningen. ;I henhold til et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for måling av en strømning av et fluid inne i en ledning som innbefatter én eller flere vegger,karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: (a) å tilveiebringe et transduserarrangement som innbefatter minst to transdusere for vekselvis å utsende og motta ultralydstråling forplantet gjennom strømningen, og å tilveiebringe et signalbehandlingsarrangement for å generere signaler for å eksitere transduserarrangementet og for å behandle mottatte signaler levert av transduserarrangementet; (b) å sørge for at transduserarrangementet i samvirke med ledningen tilveiebringer en første bane kun via den ene eller de flere veggene for ultrasonisk Lamb-bølgestrålingskobling direkte fra en transduser som utsender ultralydstråling og minst én transduser som mottar ultralydstråling, for å generere et første mottatt signal; (c) å sørge for at transduserarrangementet i samvirke med ledningen tilveiebringer minst én andre bane for ultralydforplantning inne i den ene eller de flere veggene via Lamb-bølgekobling til minst en del av strømningen fra minst én transduser som sender ut ultralydstråling til minst én transduser som mottar ultralydstråling for å generere et mottatt signal som forplanter seg delvis gjennom ledningsveggen og delvis gjennom fluidet; og (d) å sørge for at signalbehandlingsarrangementet for å bestemme, fra det første og det andre signalet, forplantningstidsperioder for ultralydstrålingen gjennom den første banen og gjennom den minst ene andre banen, og for å utføre beregnings-operasjoner på forplantningstidsperiodene for å bestemme egenskapene til strømningen i forbindelse med minst én av: en strømningshastighet ( v) for fluidet i ledningen, en lydhastighet (c) gjennom fluidet. ;Fremgangsmåten er alternativt implementert slik at beregning av strømnings-hastigheten ( v) for fluidet og/eller lydhastigheten (c) i fluidet fra forplantningstidsperioder, blir utført i kombinasjon med anvendelse av data vedrørende fasehastighet for Lamb-bølger i den ene eller de flere veggene i ledningen og en transversal dimensjon (D) for ledningen. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å bestemme ultralydstråiingens forplantningstidsperioder gjennom den første banen og gjennom den minst ene andre banen i oppstrøms- og nedstrømsretningene i forhold til strømningen av fluidet. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å sørge for at forplantningstidsperiodene via et antall av den minst ene andre banen er midlertidig innbyrdes like for å forsyne signalbehandlingsenheten med en enkelt tidspuls eller et pulsutbrudd for å utføre tidsmålinger for å bestemme fluidstrømningshastigheten ( v) og/eller lydhastigheten (c). Fremgangsmåten innbefatter alternativt å sørge for at en seksjon av ledningen har en hovedsakelig konstant transversal dimensjon (D) i forhold til en aksial retning av ledningen i et område mellom transdusere i transduserarrangementet, hvor den konstante transversale dimensjonen (D) muliggjør forplantningstidsforsinkelser via den minst ene andre banen å bli innbyrdes tidsmessig like. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å sørge for at minst én strømnings-begrensning blir innbefattet i ledningen for å generere en trykkdifferanse over denne som respons på fluidstrømning gjennom denne, og å måle, ved å bruke trykksensorer, en trykkdifferanse utviklet over den minst ene strømningsbegrensningen, og å generere et trykksignal (Sp) som er en indikasjon på trykkdifferansen til et signalbehandlingsarrangement, og et temperatursensorarrangement for å måle en temperatur for strømningen av fluidet og/eller temperaturdifferanser over rørlengder eller rørledningskomponenter i forbindelse med ledningen for å forsyne signalbehandlingsarrangementet med temperatursignaler ( ST) som en indikasjon på temperatur, og i signalbehandlingsarrangementet å benytte en hvilken som helst kombinasjon av én eller flere trykkmålinger, én eller flere trykkdifferansemålinger, én eller flere temperaturmålinger, én eller flere temperaturdifferansemålinger, en fluid-strømningshastighet og en blanding av lydhastighet for å bestemme én eller flere av fluidstrømningshastighet, én eller flere fluidfraksjoner og/eller én eller flere fluidkarakteristikker som er en indikasjon på viskositet og/eller densitet for ett eller flere fluider eller én eller flere fluidfaser. Bestemmelse av viskositet og/eller densitet er nyttig ved måling av flerfaseblandinger som strømmer gjennom anordningen, f.eks. når fluidstrømningen innbefatter en blanding av to fluider eller et fluid med faststoff-partikler, målinger av trykk, temperatur, strømningshastighet ( v) og lydhastighet (c) gjør det f.eks. mulig å løse et sett med simultane ligninger, hvor løsningen gir et forhold mellom fluider som skal beregnes. En slik bestemmelse av en flerfaseblanding er f.eks. meget nyttig på oljeproduksjonsområdet hvor blandinger av en hvilken som helst kombinasjon av typisk olje, vann, gass, kjemikalier, sand, må overvåkes for reguleringsformål, f.eks. for å regulere en øyeblikksmengde med olje produsert fra en oljebrønn. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å sørge for at transduserarrangementet innbefatter et antall transduserpar for måling av rommessige differensielle fluidstrømninger i ledningen, f.eks. for å øke robustheten til målingene for, og/eller korreksjoner for: ;(a) hastighetsprofiler for fluidstrømning i ledningen, eller ;(b) rommessige fasefordelinger hvis mer enn én fluidfase er tilstede i ledningen. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt måling av dempning av ultralydsignalet etter den første banen for å levere en inngang til en frekvensavstemningsalgoritme for å avstemme signalet for å oppnå optimal energioverføring inn i fluidet. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å bruke dempningsmålingen som et første mål på fluiddensitet basert på en dempning av visse ledede bølgemodi som hovedsakelig er proporsjonale med et akustisk impedansforhold mellom fluidet og ledningen. ;Fremgangsmåten innbefatter alternativt å sørge for at transduserarrangementet og signalbehandlingsarrangementet eksiterer bølgemodi med ;hovedsakelig tangensial bevegelse på overflaten av den ene eller de flere veggene, hvor bølgemodiene er av en beskaffenhet for å bli koblet inn i fluidet i ledningen som en funksjon av en viskositet for fluidet, og å måle dempning av disse bølgemodiene i den ene eller de flere veggene for å beregne en viskositet for fluidet i ledningen. ;I henhold til et tredje aspekt ifølge oppfinnelsen, er det tilveiebrakt et programvareprodukt registrert på en maskinlesbar databærer, hvor programvareproduktet kan utføres på datautstyr for å utføre en fremgangsmåte ifølge det andre ved oppfinnelsen. ;Beskrivelse av tegningene ;Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, kun som eksempler, under henvisning til de følgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjematisk diagram over ultrasonisk signalforplantning i en konvensjonell ;anordning for måling av ultralydstrømning; ;fig. 2 er et skjematisk diagram av et transduserarrangement for å realisere en ;anordning for strømningsmåling i henhold til foreliggende oppfinnelse; ;fig. 3 er et skjematisk diagram av en utførelsesform av en strømningsmåle-anordning ifølge foreliggende oppfinnelse; ;fig. 4 er en skjematisk illustrasjon av signalforplantning inne i en ledning i ;forbindelse med anordningen på fig. 3; ;fig. 5 er et skjematisk eksempel på målesignaler fremskaffet under drift av ;anordningen på fig. 3; ;fig. 6 er et eksempel på en mer avansert versjon av anordningen på fig. 3; ;fig. 7 er et eksempel på en mer avansert versjon av anordningen på fig. 3 innrettet for å måle rommessige variasjoner av fluidstrømningshastighet og ;lydhastighet i en ledning; og ;fig. 8 er et eksempel på en mer avansert versjon av anordningen på fig. 3 innrettet for å måle fluidstrømningshastighet v, lydhastighet c og viskositet for et fluid som strømmer inne i en ledning. ;Beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen ;En anordning for strømningsmåling ifølge foreliggende oppfinnelse anvender minst to transdusere 100A, 100B som er montert på en ytre overflate av en vegg 110 for en ledning 120 som leder en strømning av et fluid 130 under drift. Transduserne 100A, 100B er rommessig montert med en avstand L mellom dem i en aksial retning av ledningen 120, som illustrert på fig. 2. Transduserne 100A, 100B er montert på et første parti 150 av veggen 110, som illustrert. Et annet parti 160 av veggen 110 er dessuten på motsatt side av og parallell med det første partiet 150 av veggen 110, som illustrert. Det andre partiet 160 av veggen 110 er innrettet for å reflektere akustisk energi fra fluidet 130 fordi ledningen 120 har en egnet, f.eks. sirkulær eller rektangulær, profil. Ledningen 120 er fortrinnsvis sirkulær og har hovedsakelig konstant diameter i et område mellom transduserne 100A, 100B ved de første og andre partiene 150,160. Ultralydstråling utsendt og/eller mottatt ved ledningsveggen 110 gjennom en mekanisme for Lamb-bølgeforplantning avgrenser en vinkel cp som vist. Foreliggende oppfinnelse kan klart skjelnes fra de foran angitte, konvensjonelle strømningsmåleanordningene ved at utvelgelse av avstanden L mellom transduserne 100A, 100B er frakoblet utvelgelse av vinkelen cp for akustisk strålingsforplantning inn i strømningen av fluid 130 i ledningen 120. Slik frakobling har en viktig fordel ved at forplantningstiden tfiuidfor ultralydstråling inne i fluidet 130 blir uavhengig av strømningshastigheten i fluidet 130. Det er dessuten en ytterligere fordel fremskaffet ved hjelp av foreliggende oppfinnelse ved at usikkerheter som skyldes strømningsavhengige forplantningsbaner blir minsket og derved tar hensyn til et grunnleggende problem som påtreffes i forbindelse med konvensjonelle ultrasoniske strømningsmåleanordninger. ;Måleanordningen som er illustrert på fig. 2 anvender fortsatt en første transduser blant transduserne 100A, 100B for å stimulere Lamb-modi som forplanter seg i veggen 110 i ledningen 120. En del av den stimulerte Lamb-modusforplant-ningen i veggen 110 vil stråle inn i fluidet 130 på en rommessig fordelt måte ved en vinkel cp, nemlig på en annen måte sammenlignet med en punktstrålingskilde som er koblet til fluidet og som inntreffer i konvensjonelle ultrasoniske strømningsmåle-anordninger. Vinkelen cp er bestemt av fasehastigheten Op til Lamb-modusen og lydhastigheten c for fluidet 130. Denne vinkelen cp og lydhastigheten c bestemmer en tid som er nødvendig for at en ultralydbølge skal forplante seg utover over ledningen 120 som har en radial dimensjon D fra det første partiet 150 av veggen 110, for å bli reflektert fra det motsatte partiet 160 av veggen 110, og for å forplante seg tilbake til det første partiet 150 av veggen 110. En aksial avstand Xfra punktet for utstråling av ultralydbølger inn i fluidet 130 til det punkt hvor strålingen på nytt kommer inn i veggen 110 etter forplantning i fluidet 130, blir bestemt ved hjelp av den radiale dimensjonen D, vinkelen cp, lydforplantningshastigheten c og strømningshastigheten v. En del av ultralydbølgene som reflekteres tilbake og som treffer veggen 110, vil stimulere Lamb-bølger i veggen 110, hvor de stimulerte Lamb-bølgene er av en lignende beskaffenhet som Lamb-bølger som genereres for å eksitere fluidet 130. En mottakertransduser blant transduserne 100A, 100B vil detektere flere signaler som er et resultat av: ;(a) en første bane 200 relatert til direkte Lamb-bølgeforplantning i veggen 110 fra en sendertransduser blant transduserne 100A, 100B til en mottakertransduser blant transduserne 100A, 100B, og (b) en andre bane 210 vedrørende Lamb-bølgeforplantning i veggen 110 som er koblet inn i fluidet 130 for å generere ultralydbølger som forplanter seg i fluidet 130, hvor ultralydbølgene i fluidet 130 blir reflektert fra en motstående vegg i ledningen 120, med reflektert stråleforplantning tilbake til veggen 110 for tilkobling via Lamb- bølger inn i veggen 112 for til slutt å bli mottatt ved en mottakstransduser blant transduserne 100 A, 100B. ;Disse flere signalene vil derfor skyldes direkte forplantning langs veggen 110 og indirekte forplantning sekvensielt gjennom både veggen 110 og fluidet 130. Ultralydbølger som forplanter seg via den andre banen 210 resulterer i Lamb-bølgekobling fra veggen 110 til fluidet 130 over en kontinuerlig seksjon av ledningen 120 som gir opphav til et uendelig antall ultrasoniske strålingsbølger som forplanter seg langs sine tilknyttede baner som hensiktsmessig kan visualiseres som et strålefelt i motsetning til konvensjonelle systemer for ultrasoniske strømnings-målinger som forutsetter én eneste enkel strålebane for ultrasonisk strålingsforplantning gjennom transduserpartier, ledningsvegger og et fluid, som blir refraktert i henhold til SnelCs Lov ved grenseflater. ;Foreliggende oppfinnelse skiller seg fra konvensjonelle strømningsmåle-anordninger ved at en strømningsmåleanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse er operativ for å måle en avstand X dekket av et punkt med stasjonær fase inne i en feltbølge som beskrevet ovenfor. Avstanden X er direkte tilordnet fluidstrømningshastigheten v og blir ikke påvirket av de samme usikkerhetskildene som oppstår i konvensjonelle fluidstrømningsmåleanordninger. Avstanden X blir helst målt ved å sammenligne gangtidene for signaler som forplanter seg langs den første banen 200 i forhold til signaler som forplanter seg langs den andre banen 210 for oppstrøms- og nedstrømsmålinger tatt i forhold til fluidstrømning inne i ledningen 120. Lydhastigheten c i fluidet 130 kan med fordel også beregnes fra gangtider, nemlig de samme fire gangtidene som vil bli beskrevet mer detaljert senere. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer dermed den fordel at en minimum på bare to transdusere er nødvendig for nøyaktig måling av både strømningshastighet vog lydhastighet c i fluidet 130 som strømmer i ledningen 120. Ytterligere transdusere kan alternativt benyttes til å ekstrahere ytterligere informasjon, f.eks. rommessig strømningsprofil inne i ledningen 120 som forklart mer detaljert senere. ;Et teoretisk grunnlag for implementering av utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet. Betrakt en strømningsmåleanordning som illustrert på fig. 2 med sitt par med transdusere 100A, 100B montert på en ytre overflate av veggen 110 av ledningen 120. Transduserne 100A, 100B veksler mellom sending og mottakelse av ultralydsignaler slik at både oppstrøms- og nedstrømsmålinger blir implementert. En sendende transduser av transduserne 100A, 100B eksiterer en Lamb-ledet bølgemodus i veggen 110 for ledningen 120 hvorav en del rommessig kobles gradvis inn i fluidstrømningen i et volum definert av veggene 110 for å generere utstrålt stråling inne i fluidet 130. Strålingen skjærer en vinkel cp som definert av Snell's Lov og som uttrykt i ligning 2 (lign. 2): hvor c er lydhastigheten i fluidet 130 og cp er fasehastigheten til Lamb-modusen, og cp er vinkelen mellom retningen til lyd som forplanter seg i fluidet 130 og aksen 230 for ledningen 120. Hastighetskomponenter i aksiale og radiale retninger for ultralyd-signalene i fluidet 130 er gitt henholdsvis ved ligningene 3 og 4, (lign. 3 og lign. 4): ;hvor y-aksen definerer en radial retning og x-aksen definerer en aksial retning parallell med aksen 230. ;Den tid som et akustisk signal trenger for å forplante seg to ganger over ledningen 120 i forbindelse med en refleksjon ved den andre delen 160 av veggen 110, nemlig å forplante seg over en avstand 2D, er definert ved ligning 5 (lign. 5): ;Når fluidet 130 er i ro i ledningen 120, er den aksiale avstanden som tilbakelegges av en ultralydbølge fra dens utstrålingspunkt fra den første del 150 av veggen 110 inn i fluidet 130 til sitt gjeninntredelsespunkt i den første delen 150 av veggen 130 definert av Xo som angitt i ligning 6 (lign. 6): ;Hvis fluidet 130 er i bevegelse med en jevn aksial strømningshastighet av størrelse v, blir den aksiale komponenten av den akustiske forplantningshastigheten modifisert på konvensjonell måte slik at den avstand som dekkes under akustisk forplantning i fluidet blir definert av ligning 7 (lign. 7): hvor "dn" og "up" refererer til henholdsvis nedstrøms og oppstrøms lyd-forplantningsretninger gjennom fluidet 130. Bidraget til X som skyldes strømning av fluidet 130 er positivt for den nedstrøms forplantningen av lydbølgene og negativ for den oppstrøms forplantningen av lydbølgene. Ligning 7 (lign. 7) vedrører en enkelt småstråle i fluidet 130 i ledningen 120. Forutsatt at det er en konstant transversal dimensjon D for ledningen 120 inne i området for delene 150,160 av ledningsveggene, vil alle slike småstråler kombineres konstruktivt for å danne et enkelt signal som ankommer ved en mottakende transduser blant transduserne 100A, 100B. Eksemplet som er gitt her vedrører uniform strømning, men enhver hovedsakelig laminær strømning v( y) kan behandles på lignende måte ved integrasjon eller summering svarende til deldomener langs strålebanene. Forplantningstiden tmder avhengig av bare den radiale lydhastighetskomponenten og forblir dermed konstant når strømningshastigheten til fluidet 130 i gjennomsnitt er i den aksiale retningen langs ledningen 120. Fra ligningene 6 og 7 er det mulig å bestemme analytisk at en middelverdi av de oppstrøms og de nedstrøms aksiale forplantningsdistansene er lik forplantningsdistansen X0når fluidet 130 er i ro, som gitt i ligning 8 (lign. 8): ;Mens et tilsvarende forhold til ligning 8 (lign. 8) for oppstrøms og nedstrøms distanser i konvensjonelle fluidstrømningsmåleanordninger bare gjelder som en tilnærmelse når v* «c2, gjelder ligning 8 for alle størrelser av hastighetene vog c. 30 via the area with fluid 40 to the transducer 50 (B). Secondly, an ultrasound signal is then sent in the opposite direction from the second transducer 50 (B) via the fluid region 40 to the first transducer 30 (A). The two travel times are thereby measured for the first and second directions, namely tu for upstream signal propagation of ultrasound and fd for downstream ultrasonic signal propagation. It is assumed that the velocity ctil the ultrasound signal is much greater than the fluid flow velocity v, namely v* «c2, a logical conclusion about an axial flow velocity for the fluid in the area 40 can be derived from the travel times tu, fd by using equation 1 (equation 1): ;where D is a distance between inner surfaces of the wire 10, e.g. a diameter for the wire 10 when it has a round profile. The sound speed c in the fluid and the angle cp between the wall of the line 10 and the direction of ultrasound propagation along the path 20 are predetermined quantities. A derivation of Equation 1 (Eq. 1) can be found in US Patent No. 5,856,622. It is appropriate to use a model which takes into account the two transducers 30, 50 as points and ultrasonic beam propagation as beam bundles through these points. The diameter D and a distance L between the transducers 30, 50 determine an acoustic propagation path for propagation of the ultrasonic radiation. The ultrasound transducers 30, 50 must be constructed so that a major part of the ultrasound radiation is radiated at an angle cp which causes the radiation to be received by a receiving transducer. Since the ultrasonic propagation path is actually affected by the temperatures of the fasteners used for the ultrasonic transducers 30, 50, as well as the temperatures of the conduit walls and the velocities of the ultrasonic radiation and the flow velocity v, a certain width of the ultrasonic beam is necessary for the emitted ultrasonic radiation to reach a receiving transducer 30, 50 in a suitable manner. Depending on the beam width and the deviation from the theoretical model, ultrasound radiation can propagate not only along the assumed path 20, but also simultaneously through several paths with travel times that are slightly different from the expected values. Such noise paths or spurious paths affect the accuracy of a travel time measurement that can be obtained and is particularly relevant when the ultrasonic transducers are mounted on an outer surface of a wire. A method described in US Patent No. 4,930,358 to improve the accuracy of flow measurements is therefore based on reducing a direction angle and thus the number of false ultrasonic propagation paths. Reduced directivity angles are typically achieved by increasing the size and coupling surface area of the ultrasound transducers used. US Patent No. 5,856,622 describes an iterative method for temperature and pressure compensation in the calculation of flow rate from travel times measured using the conventional method set forth above. US Patents 4,195,516, 4,930,358 and 5,280,728 further describe transducer mounting devices designed to allow direct measurement of the sound speed of the mounting material. It has been shown that the speed of sound in the transducer mounting device is important both with regard to travel times and with regard to a reflection angle obtained in the liquid. These US patents describe various ways to compensate for temperature uncertainties due to variable transducer delay and propagation path, to which the conventional method is sensitive, but they do not propose a solution to completely avoid any of these problems. US Patent No. 4,748,857 proposes a device and a method where a mounting distance between transducers is changed to compensate for changes in sound speed in a fluid to be characterized. Such adjustments are impractical in many applications and can potentially result in increased device costs, added complexity and reduced reliability. In US Patent No. 4,454,767, a device is described which includes two ultrasonic transducers with wedges which are integrated into a single clamping mechanism to ensure proper relative positioning of the transducers when the device is mounted on an outer surface of a pipe. The device can enable practical installation in a fixed tension manner, but does not compensate for measurement uncertainty due to variations in temperature and fluid composition. A system for coherent multipath flow measurement is described in US Patent No. 6,293,156, where the system is based on sending a high-frequency ultrasound beam into a wall of a steam or gas-carrying pipe. During operation, this beam is reflected from an inner and an outer surface of a wall in the tube, and thus hits an inner wall at repeated positions that are axially separated by a leap distance. For each such event, part of the ultrasound energy in the tube is radiated into a flowing medium present in the tube, thereby forming several discrete propagation paths for ultrasound through the medium. A number of ultrasound receivers are positioned to receive ultrasound signals emitted along different paths, and the flow rate of the medium is found by cross-correlating the received signals. The flow measurement system is not a running time flow meter and is not subject to the same uncertainties as mentioned above in connection with conventional flow meters. However, the measuring system is exposed to other uncertainties, namely in connection with the jump distance and the ultrasound beam width. The measuring system can also operate at frequencies that are too high for measurements of multiphase currents, e.g. such as are encountered in the oil industry. As equation 1 (equation 1) indicates, accurate knowledge of the sound speed c in the fluid is important for measuring flow speed using the conventional method. The sound speed c is often also a sought-after parameter for characterizing the fluid, and is usually obtained by making separate measurements. US Patent Nos. 3,731,532, 3,783,169, 3,727,454, 3,727,458 and 4,015,470 describe e.g. methods that use three or four transducers to measure both flow and sound speed. US Patent No. 5,040,415 describes the use of four transducers for measuring travel times for four paths through the fluid and from there to derive flow rate, temperature and pressure from the measurements. As the sound speed of ultrasound radiation in a fluid is generally pressure and temperature dependent, fluid characterizing measurements must either be carried out under the special conditions that are of interest, or the temperature and pressure must also be measured and used in connection with the associated correction. The speed of sound in a multiphase flow is also strongly dependent on fluid composition and can fluctuate rapidly as the fluid composition fluctuates. Consequently, there is a need to add temperature and pressure measurements to conventional fluid flow measurement devices which represent additional complexity and cost. In the US patents with nos. 4,467,659 and 4,838,127, designs of flow measuring devices are described which produce and detect Lamb-conducted wave modes in a wall of a fluid-carrying line. The generated Lamb modes are coupled to the fluid flow in the line so that ultrasound signals follow paths for which measured travel times can be combined to calculate the flow rate of the fluid. In addition, US Patent No. 4,735,097 describes ultrasound receivers mounted on a surface of a plate-like structure such as a fluid-carrying conduit, where the transducers are operative to generate a Rayleigh-like disturbance at the remote surface of the wall. This disturbance acts as an extended aperture that is several ultrasonic wavelengths wide in relation to an ultrasonic signal that is radiated into the fluid. A very short pulse is used to generate such Rayleigh-like oscillations without exciting Lamb modes. The preceding three mentioned patents concern transducer design per se, and not measurement of flow rate. In a British patent application GB 2 343 249A (Schlumberger Ltd., Netherlands Antilles) a method and a device for characterizing single or polyphase flows in a line by measuring the attenuation of acoustic leakage waves emitted in a wall in the cord. The method is claimed to be non-invasive and the device is designed to be clamped onto the line carrying the fluid to be measured. The device is implemented as a flow meter comprising at least one transmitter to generate acoustic waves and at least one receiver to receive acoustic energy. In use, the flow meter is also mounted on an outer surface of the line carrying the fluid to be measured. Additional electronic components are included to operate the at least one transmitter and the at least one receiver. The flowmeter is adapted to generate acoustic leakage wave modes in the wall, and the at least one receiver and its associated electronics components are operative to receive and determine the attenuation of wave propagation within the conduit wall from the at least one transmitter to the at least one receiver. In a European Patent Application No. EP 1 621 856 A2 (Fuji Electric Systems Co. Ltd., Japan) an ultrasonic Doppler flow velocity profiler is described for measuring the flow velocity of a fluid flowing inside a pipe. The profile meter comprises an ultrasonic wave transducer which, during operation, is mounted on the outside of the pipe with a sound wave propagating wedge arranged between the transducer and the pipe. The wedge is designed to help transmit an ultrasonic wave that is incident on the fluid inside the tube. The wedge is also arranged to help receive an ultrasonic wave, where the wave is reflected by reflectors present in the fluid, e.g. particles. The meter also includes a calculation arrangement for calculating a flow-velocity profile for the fluid based on the principle that the frequency of the reflected ultrasound wave is changed due to the Doppler effect relative to the frequency of the emitted wave depending on the flow rate. The frequency f0 for the emitted ultrasonic wave is set to a different frequency than the frequency at which the reflection angle 9P for a wave in each mode of Lamb waves when entering the pipe wall becomes 90°, the frequency being calculated from the angle of incidence 9w for the ultrasonic wave on the pipe from the wedge , the sound speeds of the shear wave and a longitudinal wave in the pipe and the wall thickness of the pipe. ;From the foregoing it will be understood that considerable technical effort has been devoted to developing and further developing ultrasonic flow measurement equipment. These efforts have resulted in complex instruments that exhibit measurement accuracy difficulties when used in conjunction with complex flow mixtures, e.g. multiphase liquid/gas mixtures that include particulate matter. Several solutions exist to compensate for inherent measurement uncertainties in the conventional method. However, despite extensive efforts as highlighted above, to date no alternative methods have been described which retain the advantages but avoid the aforementioned inherent uncertainty of ultrasonic transit time flow measurements. ;Summary of the invention ;The present invention attempts to provide a more robust and simpler flow measuring device for measuring at least the flow rate in fluids, e.g. in complex multiphase mixtures of fluids. According to a first aspect of the invention, a flow measuring device is provided as defined in the appended claim 1: A flow measuring device is provided for measuring a flow of a fluid inside a line that includes one or more walls, where the device includes a transducer arrangement including at least two transducers for alternately emitting and receiving ultrasonic signals, and a signal processing arrangement for generating signals to excite the transducer arrangement and for processing received signals provided by the transducer arrangement to generate output signals from the signal processing arrangement indicative of characteristics of the flow, characterized in that the transducer arrangement in cooperation with the wire is operative to provide a first path only via the one or more walls for ultrasonic Lamb wave radiation coupling directly from the at least one transducer emitting ultrasonic radiation to the at least one transducer receiving ultrasound radiation to generate a first received signal; ;wherein the transducer arrangement in cooperation with the conduit is operative to provide at least one other path for ultrasonic propagation within the one or more walls via Lamb wave coupling to at least a portion of the flow from the at least one transducer that emits ultrasonic radiation to the at least one transducer which receives the ultrasound radiation to generate a second received signal which propagates partly through the conduit wall and partly through the fluid; and ;wherein the signal processing arrangement is operative to determine from the first and second signals propagation time periods of ultrasound radiation through the first path and through the at least one second path, and to perform computational operations on the propagation time periods to determine the properties of the flow relative to one of : a flow velocity (v) of the fluid in the line, a sound velocity (c) through the fluid. ;The invention is advantageous in that: ;(a) the flow measuring device is operative to use Lamb waves propagating in one or more walls which transmit ultrasonic energy to and receive ultrasonic energy from the fluid flow at any point between the at least two transducers; consequently, the distance between a pair of transducers in the transducer array is not a critical parameter of the sound propagation path; and (b) the first Lamb wave propagation path contained only within the one or more conduit walls acts as a reference to enable accurate and reliable measurement of fluid flow velocity and sound velocity to be obtained from time-propagation measurements of ultrasonic pulses. The flow measuring device is alternatively arranged to calculate the flow velocity (v) of the fluid and/or the sound velocity (c) in the fluid from the propagation time periods in combination with data related to the phase velocity of Lamb waves in the one or more walls of the conduit and a transverse dimension (D) for the wire. ;The device is alternatively arranged to determine propagation time periods for ultrasound radiation by means of the first path and by means of at least one second path in the upstream and downstream directions in relation to the flow of the fluid. Alternatively, the device is implemented such that the propagation time periods via a number of the at least one other path are temporally equal to each other to provide the signal processing unit with a single time pulse or pulse burst to perform time measurements to determine the fluid flow rate (v) and/or the sound speed (<?) ;The device is alternatively arranged to include and/or be adapted to a section of the wire having a substantially constant transverse dimension (D) in relation to an axial dimension of the wire in an area between the transducers in the transducer arrangement, the constant transverse dimension (D ) makes it possible for propagation time delays via the at least one other path to be mutually equal in time. ;The device is alternatively implemented so that the line includes at least one flow constriction to generate a pressure difference across the path in response to a fluid flow through it, and the device further includes one or more pressure sensors for measuring the pressure difference that develops across the at least one flow constriction, and generating a pressure signal (Sp) which is an indication of the pressure difference for the signal processing arrangement, and a temperature sensor arrangement for measuring a temperature for the flow of fluid and/or temperature differences across pipe lengths or pipeline components to supply the signal processing arrangement with temperature signals (St) which are an indication of temperature, and the signal processing arrangement is operative to utilize any combination of one or more pressure measurements, one or more pressure differential measurements, one or more temperature measurements, one or more temperature difference measurements, one or more flui dflow velocity measurements and sound velocity in a mixture to determine one or more fluid flow rates, one or more fluid fractions, and/or one or more fluid characteristics, e.g. viscosity and/or density of the fluid or fluid phases present. The device is alternatively arranged so that the transducer arrangement includes a number of transducer pairs for measuring spatially different fluid flows in the line, e.g. for increased robustness for, and/or corrections for measuring the fluid flow velocity profiles in the line or the spatial phase distributions in the line if more than one fluid phase is present in the line. ;The device is alternatively realized so that the attenuation of the ultrasound signal following the first path can be monitored to provide an input to a frequency tuning arrangement to tune the operation of the device to provide optimal energy transfer between the transducer arrangement and the fluid during operation. ;An attenuation measurement for radiation through the fluid in the line is alternatively used as a first measure of the fluid's density based on the attenuation of certain guided wave modes which is essentially proportional to an acoustic impedance ratio between the fluid and the line. ;The device is alternatively implemented so that the transducer arrangement in cooperation with the signal processing arrangement is operative to excite wave modes with mainly tangential movement on the surface of the one or more walls, where these wave modes are of a nature to be coupled into the fluid in the line as a function of a viscosity of the fluid, and wherein the signal processing arrangement is operative to measure an attenuation of these wave modes in the one or more walls to calculate a viscosity of the fluid within the conduit. According to a second aspect of the invention, there is provided a method for measuring a flow of a fluid inside a conduit that includes one or more walls, characterized in that the method includes: (a) providing a transducer arrangement that includes at least two transducers for alternately emitting and receiving ultrasonic radiation propagated through the flow, and providing a signal processing arrangement for generating signals to excite the transducer arrangement and for processing received signals provided by the transducer arrangement; (b) providing the transducer arrangement in cooperation with the line to provide a first path only via the one or more walls for ultrasonic Lamb wave radiation coupling directly from a transducer emitting ultrasonic radiation and at least one transducer receiving ultrasonic radiation, to generate a first received signal; (c) providing that the transducer arrangement in cooperation with the conduit provides at least one second path for ultrasound propagation within the one or more walls via Lamb wave coupling to at least a portion of the flow from at least one transducer that emits ultrasound radiation to at least one transducer that receives ultrasonic radiation to generate a received signal that propagates partially through the conduit wall and partially through the fluid; and (d) providing the signal processing arrangement for determining, from the first and second signals, propagation time periods of the ultrasound radiation through the first path and through the at least one second path, and for performing computational operations on the propagation time periods to determine the characteristics of the flow in connection with at least one of: a flow velocity (v) of the fluid in the line, a sound velocity (c) through the fluid. The method is alternatively implemented so that calculation of the flow velocity (v) for the fluid and/or the sound velocity (c) in the fluid from propagation time periods is carried out in combination with the use of data regarding the phase velocity of Lamb waves in one or more walls in the wire and a transverse dimension (D) for the wire. The method alternatively includes determining the propagation time periods of the ultrasonic beam through the first path and through the at least one second path in the upstream and downstream directions relative to the flow of the fluid. ;The method alternatively includes ensuring that the propagation time periods via a number of the at least one second path are temporarily mutually equal to provide the signal processing unit with a single time pulse or pulse burst to perform time measurements to determine the fluid flow rate (v) and/or the sound speed (c ). The method alternatively includes providing that a section of the conduit has a substantially constant transverse dimension (D) relative to an axial direction of the conduit in an area between transducers in the transducer arrangement, wherein the constant transverse dimension (D) enables propagation time delays via the at least one second path to be mutually equal in time. ;The method alternatively includes providing that at least one flow restriction is included in the conduit to generate a pressure differential across it in response to fluid flow therethrough, and measuring, using pressure sensors, a pressure differential developed across the at least one flow restriction, and to generate a pressure signal (Sp) which is an indication of the pressure difference to a signal processing arrangement, and a temperature sensor arrangement to measure a temperature of the flow of the fluid and/or temperature differences over pipe lengths or pipeline components in connection with the line to supply the signal processing arrangement with temperature signals (ST) as an indication of temperature, and in the signal processing arrangement to use any combination of one or more pressure measurements, one or more pressure differential measurements, one or more temperature measurements, one or more temperature difference measurements, a fluid flow rate and a mixture of sound speed to determine one or more of fluid flow rate, one or more fluid fractions and/or one or more fluid characteristics indicative of viscosity and/or density of one or more fluids or one or more fluid phases. Determination of viscosity and/or density is useful when measuring multiphase mixtures flowing through the device, e.g. when the fluid flow includes a mixture of two fluids or a fluid with solid particles, measurements of pressure, temperature, flow velocity (v) and sound velocity (c) make it e.g. possible to solve a set of simultaneous equations, where the solution gives a ratio between fluids to be calculated. Such a determination of a multiphase mixture is e.g. very useful in the oil production area where mixtures of any combination of typical oil, water, gas, chemicals, sand, need to be monitored for regulatory purposes, e.g. to regulate an instantaneous quantity of oil produced from an oil well. ;The method alternatively includes ensuring that the transducer arrangement includes a number of transducer pairs for measuring spatially differential fluid flows in the line, e.g. to increase the robustness of the measurements for, and/or corrections for: ;(a) velocity profiles for fluid flow in the line, or ;(b) spatial phase distributions if more than one fluid phase is present in the line. ;The method alternatively includes measuring attenuation of the ultrasound signal after the first path to provide an input to a frequency tuning algorithm to tune the signal to achieve optimal energy transfer into the fluid. Alternatively, the method includes using the attenuation measurement as a first measure of fluid density based on an attenuation of certain guided wave modes that is substantially proportional to an acoustic impedance ratio between the fluid and the conduit. ;The method alternatively includes providing that the transducer arrangement and the signal processing arrangement excite wave modes of ;mainly tangential motion on the surface of the one or more walls, the wave modes being of a nature to be coupled into the fluid in the conduit as a function of a viscosity of the fluid, and measuring attenuation of these wave modes in the one or more walls to calculate a viscosity for the fluid in the line. According to a third aspect of the invention, a software product registered on a machine-readable data carrier is provided, where the software product can be executed on computer equipment to perform a method according to the second aspect of the invention. ;Description of the drawings ;Embodiments of the invention will now be described, by way of example only, with reference to the following drawings, where: Fig. 1 is a schematic diagram of ultrasonic signal propagation in a conventional ;device for measuring ultrasonic flow; ; fig. 2 is a schematic diagram of a transducer arrangement for realizing a device for flow measurement according to the present invention; ; fig. 3 is a schematic diagram of an embodiment of a flow measuring device according to the present invention; ; fig. 4 is a schematic illustration of signal propagation inside a line in connection with the device in fig. 3; ; fig. 5 is a schematic example of measurement signals obtained during operation of the device in fig. 3; ; fig. 6 is an example of a more advanced version of the device in fig. 3; ; fig. 7 is an example of a more advanced version of the device in fig. 3 arranged to measure spatial variations of fluid flow speed and sound speed in a line; and fig. 8 is an example of a more advanced version of the device in fig. 3 arranged to measure fluid flow velocity v, sound velocity c and viscosity of a fluid flowing inside a conduit. ;Description of embodiments of the invention ;A device for flow measurement according to the present invention uses at least two transducers 100A, 100B which are mounted on an outer surface of a wall 110 for a line 120 which conducts a flow of a fluid 130 during operation. The transducers 100A, 100B are spatially mounted with a distance L between them in an axial direction of the line 120, as illustrated in fig. 2. The transducers 100A, 100B are mounted on a first part 150 of the wall 110, as illustrated. Another part 160 of the wall 110 is also on the opposite side of and parallel to the first part 150 of the wall 110, as illustrated. The second part 160 of the wall 110 is arranged to reflect acoustic energy from the fluid 130 because the line 120 has a suitable, e.g. circular or rectangular profile. The line 120 is preferably circular and has a substantially constant diameter in an area between the transducers 100A, 100B at the first and second portions 150,160. Ultrasonic radiation emitted and/or received at the conduit wall 110 through a Lamb wave propagation mechanism subtends an angle cp as shown. The present invention can be clearly distinguished from the aforementioned conventional flow measuring devices in that selection of the distance L between the transducers 100A, 100B is disconnected from the selection of the angle cp for acoustic radiation propagation into the flow of fluid 130 in the line 120. Such disconnection has an important advantage in that the propagation time tfiuid for ultrasound radiation inside the fluid 130 becomes independent of the flow rate in the fluid 130. There is also a further advantage provided by means of the present invention in that uncertainties due to flow-dependent propagation paths are reduced and thereby take into account a fundamental problem encountered in connection with conventional ultrasonic flow measuring devices. The measuring device illustrated in fig. 2 still uses a first transducer among the transducers 100A, 100B to stimulate Lamb modes that propagate in the wall 110 in the line 120. A part of the stimulated Lamb mode propagation in the wall 110 will radiate into the fluid 130 on a spatially distributed way at an angle cp, namely in a different way compared to a point radiation source which is connected to the fluid and which occurs in conventional ultrasonic flow measuring devices. The angle cp is determined by the phase speed Op of the Lamb mode and the speed of sound c of the fluid 130. This angle cp and the speed of sound c determine a time required for an ultrasonic wave to propagate outwards over the wire 120 which has a radial dimension D from the first the part 150 of the wall 110, to be reflected from the opposite part 160 of the wall 110, and to propagate back to the first part 150 of the wall 110. An axial distance X from the point of emission of ultrasonic waves into the fluid 130 to the point where the radiation re-enters the wall 110 after propagating in the fluid 130 is determined by means of the radial dimension D, the angle cp, the sound propagation speed c and the flow speed v. A part of the ultrasound waves that are reflected back and hit the wall 110 will stimulate Lamb -waves in the wall 110, where the stimulated Lamb waves are of a similar nature to the Lamb waves generated to excite the fluid 130. A receiver rtransducer among the transducers 100A, 100B will detect several signals resulting from: ;(a) a first path 200 related to direct Lamb wave propagation in the wall 110 from a transmitting transducer among the transducers 100A, 100B to a receiving transducer among the transducers 100A, 100B, and (b) a second path 210 relating to Lamb wave propagation in the wall 110 which is coupled into the fluid 130 to generate ultrasonic waves propagating in the fluid 130, where the ultrasonic waves in the fluid 130 are reflected from an opposite wall in the conduit 120, with reflected beam propagation back to the wall 110 for connection via Lamb waves into the wall 112 to finally be received by a receiving transducer among the transducers 100 A, 100B. These multiple signals will therefore be due to direct propagation along the wall 110 and indirect propagation sequentially through both the wall 110 and the fluid 130. Ultrasonic waves propagating via the second path 210 result in Lamb wave coupling from the wall 110 to the fluid 130 over a continuous section of the conduit 120 which gives rise to an infinite number of ultrasonic radiation waves propagating along their associated paths which can conveniently be visualized as a radiation field in contrast to conventional systems for ultrasonic flow measurements which assume a single simple beam path for ultrasonic radiation propagation through transducer sections, conduit walls and a fluid , which is refracted according to SnelC's Law at interfaces. The present invention differs from conventional flow measuring devices in that a flow measuring device according to the present invention is operative to measure a distance X covered by a point with stationary phase inside a field wave as described above. The distance X is directly assigned to the fluid flow rate v and is not affected by the same sources of uncertainty that occur in conventional fluid flow measuring devices. The distance X is preferably measured by comparing the travel times of signals propagating along the first path 200 relative to signals propagating along the second path 210 for upstream and downstream measurements taken relative to fluid flow within the conduit 120. The speed of sound c in the fluid 130 can advantageously also be calculated from walking times, namely the same four walking times that will be described in more detail later. The present invention thus provides the advantage that a minimum of only two transducers is required for accurate measurement of both flow velocity and sound velocity c in the fluid 130 flowing in the line 120. Additional transducers can alternatively be used to extract additional information, e.g. spatial flow profile inside conduit 120 as explained in more detail later. A theoretical basis for implementing embodiments of the present invention will now be described. Consider a flow measuring device as illustrated in fig. 2 with its pair of transducers 100A, 100B mounted on an outer surface of wall 110 of conduit 120. Transducers 100A, 100B alternate between sending and receiving ultrasonic signals so that both upstream and downstream measurements are implemented. A transmitting transducer of the transducers 100A, 100B excites a Lamb guided wave mode in the wall 110 of the conduit 120 a portion of which is spatially gradually coupled into the fluid flow in a volume defined by the walls 110 to generate radiated radiation within the fluid 130. The radiation intersects an angle cp as defined by Snell's Law and as expressed in equation 2 (equation 2): where c is the speed of sound in the fluid 130 and cp is the phase speed of the Lamb mode, and cp is the angle between the direction of sound propagating in the fluid 130 and the axis 230 for the line 120. Velocity components in axial and radial directions for the ultrasound signals in the fluid 130 are given respectively by equations 3 and 4, (equation 3 and equation 4): where the y-axis defines a radial direction and the x-axis defines an axial direction parallel to the axis 230. ;The time that an acoustic signal needs to propagate twice over the wire 120 in connection with a reflection at the second part 160 of the wall 110, namely to propagate ov is a distance 2D, is defined by equation 5 (eq. 5): ;When the fluid 130 is at rest in the conduit 120, the axial distance traveled by an ultrasound wave from its point of emission from the first part 150 of the wall 110 into the fluid 130 to its re-entry point in the first part 150 of the wall 130 is defined of Xo as given in Equation 6 (Eq. 6): ;If the fluid 130 is moving with a uniform axial flow velocity of magnitude v, the axial component of the acoustic propagation velocity is modified in a conventional manner so that the distance covered during acoustic propagation in the fluid is defined by equation 7 (equation 7): where "dn" and "up" refer respectively to the downstream and upstream sound propagation directions through the fluid 130. The contribution to X due to flow of the fluid 130 is positive for the downstream propagation of the sound waves and negative for the upstream propagation of the sound waves. Equation 7 (Eq. 7) relates to a single jet in the fluid 130 in the conduit 120. Provided that there is a constant transverse dimension D of the conduit 120 within the area of the portions 150,160 of the conduit walls, all such jets will combine constructively to form a single signal arriving at a receiving transducer among the transducers 100A, 100B. The example given here concerns uniform flow, but any essentially laminar flow v(y) can be treated in a similar way by integration or summation corresponding to subdomains along the jet paths. The propagation time depends only on the radial sound velocity component and thus remains constant when the flow velocity of the fluid 130 is averaged in the axial direction along the conduit 120. From equations 6 and 7 it is possible to determine analytically that a mean value of the upstream and downstream axial propagation distances is equal to the propagation distance X0 when the fluid 130 is at rest, as given in equation 8 (equation 8): ;While a corresponding relationship to equation 8 (equation 8) for upstream and downstream distances in conventional fluid flow measuring devices only applies as an approximation when v* "c2, equation 8 applies to all magnitudes of the velocities vog c.

Med hensyn til foreliggende oppfinnelse kan differansen mellom de aksiale forplantningsavstandne Xdnog Xup måles ved å sammenligne de oppstrøms og nedstrøms gangtider gjennom de første og andre banene 200, 210, som nevnt foran, refererer den første banen 200 til ledet bølgeforplantning inne i veggen 110 i ledningen 120 langs avstanden L, og den andre banen 210 refererer til ledet bølgeforplantning over en avstand ( L- Xupdn) i tillegg til forplantning gjennom fluidet 130 og en refleksjon på det andre partiet 160 av veggen 110. For måling av strømningshastigheten for fluidet 130 blir det tatt totalt fire målinger, nemlig én for hver av de to banene 200, 210 for henholdsvis oppstrøms- og nedstrømsretningene som angitt i ligningene 9 og 10 (lign. 9 & lign. 10) hvor "pathl" og "path2" henholdsvis svarer til banene 200, 210: hvor tdeiay er en systemforsinkelse for elektronikk og ultralydtransdusere. Generelt blir en ledet bølgeforplantningstid for et punkt med stasjonær fase på overflaten av ledningen 120 som svarer til en forplantningslengde Ax, gitt ved ligning 11 (lign. 11): With regard to the present invention, the difference between the axial propagation distances Xdn and Xup can be measured by comparing the upstream and downstream travel times through the first and second paths 200, 210, as mentioned above, the first path 200 refers to guided wave propagation inside the wall 110 of the conduit 120 along the distance L, and the second path 210 refers to guided wave propagation over a distance (L- Xupdn) in addition to propagation through the fluid 130 and a reflection on the second part 160 of the wall 110. For measuring the flow rate of the fluid 130, it becomes taken a total of four measurements, namely one for each of the two paths 200, 210 for the upstream and downstream directions respectively as indicated in equations 9 and 10 (eq. 9 & eq. 10) where "pathl" and "path2" respectively correspond to the paths 200, 210: where tdeiay is a system delay for electronics and ultrasound transducers. In general, a guided wave propagation time for a point of stationary phase on the surface of the wire 120 corresponding to a propagation length Ax is given by Equation 11 (Eq. 11):

De forannevnte fire tidsmålingene kan kombineres som angitt i ligning 12 (lign. 12): Fra ligning 12 er det mulig ved innsetting av et uttrykk som definerer vinkelen cp som en funksjon av tidsmålingene, gitt fasehastigheten cp og distansen D, å få gitt en ligning 13 (lign. 13) The aforementioned four time measurements can be combined as indicated in equation 12 (equation 12): From equation 12, it is possible by inserting an expression that defines the angle cp as a function of the time measurements, given the phase speed cp and the distance D, to obtain an equation 13 (equation 13)

Tidsmålingen i ligningene 9 og 10 kan kombineres for å gi et uttrykk ligning 14 (lign. 14) vedrørende tidsmåling av hastigheten v for fluidet 130, vinkelen cp og fasehastigheten cp for Lamb-bølger i veggen 110: The time measurement in equations 9 and 10 can be combined to give an expression equation 14 (equation 14) regarding time measurement of the velocity v of the fluid 130, the angle cp and the phase velocity cp of Lamb waves in the wall 110:

Ligning 14 kan reorganiseres for å gi ligning 15: Equation 14 can be rearranged to give Equation 15:

I praksis er det gjennomførbart å måle fasehastigheten cp for Lamb-bølger som forplanter seg langs veggen 110 i ledningen 120 langs den første banen 200 (pathl) som definert i ligning 16: In practice, it is feasible to measure the phase speed cp for Lamb waves propagating along the wall 110 in the line 120 along the first path 200 (pathl) as defined in equation 16:

Fra ligning 16 kan lydhastigheten c i fluidet 130 beregnes ved hjelp av en direkte bruk av Snell's Lov som i ligning 17: hvor From equation 16, the sound speed c in the fluid 130 can be calculated using a direct use of Snell's Law as in equation 17: where

I et strømningsmåleinstrument blir dermed fire gangtidsmålinger tatt langs de første og andre banene (pathl, path2) 200, 210 i henholdsvis oppstrøms- og nedstrømsretningene. Disse fire tidsmålingene blir kombinert for å gjøre det mulig å beregne strømningshastigheten v ved å bruke ligning 15, og lydhastigheten c blir beregnet ved å bruke ligningene 17 og 18 (lign. 17 og lign. 18). In a flow measuring instrument, four travel time measurements are thus taken along the first and second paths (path1, path2) 200, 210 in the upstream and downstream directions, respectively. These four time measurements are combined to enable the flow velocity v to be calculated using Equation 15, and the sound speed c is calculated using Equations 17 and 18 (Eq. 17 and Eq. 18).

En utførelsesform av en strømningsmåleanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse er illustrert på fig. 3. På fig. 3 er strømningsmåleanordningen indikert generelt ved 300 og innbefatter i det minste de to transduserne 100A, 100B og en signalbehandlingsenhet 310 som omfatter en databehandlingsenhet 320 koblet til et datalager 330. Programvareprodukter er lagret i datalageret 310 implementert som et maskinlesbart datamedium, hvor datalageret 330 er koblet i datakommunikasjon med databehandlingsenheten 320. An embodiment of a flow measuring device according to the present invention is illustrated in fig. 3. In fig. 3, the flow measurement device is indicated generally at 300 and includes at least the two transducers 100A, 100B and a signal processing unit 310 comprising a data processing unit 320 connected to a data storage 330. Software products are stored in the data storage 310 implemented as a machine-readable data medium, to which the data storage 330 is connected in data communication with the data processing unit 320.

Under drift er anordningen 300 operativ for å eksitere én eller flere av transduserne 100A, 100B for å injisere ultralydstråling inn i strømningen 130 i ledningen 120. Anordningen 300 er dessuten samtidig operativ for å motta signaler fra transduserne 100A, 100B for behandling. De foran nevnte programvare-produktene er operative for å styre driften av anordningen 300 når de utføres på signalbehandlingsenheten 310.1 tillegg innbefatter anordningen 300 en utmating hvor et signal S( v, c) blir levert, f.eks. som en datastrøm, hvor signalet S( v, c) innbefatter et mål på fluidhastighet vog/eller lydhastighet c i fluidet 130 som befinner seg i ledningen 120. Alternativt er ledningen 120 en integrert del av anordningen 300. Alternativt kan anordningen 300 være implementert slik at den kan ettermonteres på eksisterende installerte ledninger. Andre installasjonsmuligheter er også gjennomførbare. During operation, the device 300 is operative to excite one or more of the transducers 100A, 100B to inject ultrasonic radiation into the flow 130 in the line 120. The device 300 is also simultaneously operative to receive signals from the transducers 100A, 100B for processing. The aforementioned software products are operative to control the operation of the device 300 when executed on the signal processing unit 310. In addition, the device 300 includes an output where a signal S(v, c) is delivered, e.g. as a data stream, where the signal S(v, c) includes a measure of fluid speed vog/or sound speed c in the fluid 130 located in the line 120. Alternatively, the line 120 is an integral part of the device 300. Alternatively, the device 300 can be implemented so that it can be retrofitted to existing installed wiring. Other installation options are also feasible.

Som nevnt annet sted i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, er signalbehandlingsenheten 310 alternativt utplassert på samme sted som transduserne 100A, 100B. Alternativt er signalbehandlingsenheten 310 anordnet på et fjerntliggende sted i forhold til transduserne 100A, 100B, f.eks. for å gjøre det mulig for transduserne 100A, 100B å bli anvendt i omgivelser med høy temperatur som ville være for høy for databehandlingsutstyr basert på mikrofabrikkerte silisium-anordninger. Transduserne 100A, 100B er alternativt forsynt med lokale elektronikk-komponenter som er i stand til å operere ved høyere temperaturer, f.eks. termioniske miniatyrforsterkere på stedet for å eksitere transduserne 100A, 100B og for å forsterke mottatte signaler generert av transduserne 100A, 100B som reaksjon på mottatt ultralydstråling. As mentioned elsewhere in connection with the present invention, the signal processing unit 310 is alternatively deployed in the same place as the transducers 100A, 100B. Alternatively, the signal processing unit 310 is arranged at a remote location in relation to the transducers 100A, 100B, e.g. to enable the transducers 100A, 100B to be used in high temperature environments that would be too high for data processing equipment based on microfabricated silicon devices. The transducers 100A, 100B are alternatively provided with local electronic components which are able to operate at higher temperatures, e.g. miniature thermionic amplifiers in place to excite the transducers 100A, 100B and to amplify received signals generated by the transducers 100A, 100B in response to received ultrasound radiation.

Signaler generert av signalbehandlingsenheten 310 for å stimulere transduserne 100A, 100B til å generere ultralydstråling i ledningen 120, omfatter en rekke utbrudd av pulser som illustrert skjematisk på fig. 4 under henvisning til en horisontal tidslinje. Hvert utbrudd av pulser blir gjentatt med et tidsintervall T1 som eventuelt er lenger enn forplantningstiden for strålingen til å forplante seg fra en første av transduserne 100A, 100B via den andre banen 210 (path2) for å nå en annen av transduserne 100A, 100B. En varighet på utbruddet av pulser T2 er dessuten eventuelt kortere enn en tidsperiode som er nødvendig for at ultralydstrålingen forplanter seg via den første banen (pathl) 200 som Lamb-bølger fra en første av transduserne 100A, 100B til en andre av transduserne 100A, 100B. En periode T3 for hver puls er eventuelt mindre enn varigheten av utbruddet av pulser T2; hvert utbrudd av pulser innbefatter f.eks. fortrinnsvis fra 2 til 20 pulser. Signals generated by the signal processing unit 310 to stimulate the transducers 100A, 100B to generate ultrasound radiation in the line 120 comprise a series of bursts of pulses as illustrated schematically in fig. 4 with reference to a horizontal timeline. Each burst of pulses is repeated with a time interval T1 which is possibly longer than the propagation time for the radiation to propagate from a first of the transducers 100A, 100B via the second path 210 (path2) to reach another of the transducers 100A, 100B. A duration of the onset of pulses T2 is also possibly shorter than a period of time that is necessary for the ultrasound radiation to propagate via the first path (path1) 200 as Lamb waves from a first of the transducers 100A, 100B to a second of the transducers 100A, 100B . A period T3 for each pulse is possibly less than the duration of the burst of pulses T2; each burst of pulses includes e.g. preferably from 2 to 20 pulses.

Det vises til fig. 4 hvor hver transduser 100A, 100B alternativt innbefatter et piezoelektrisk element 350 som kan være koblet via et kilelignende element 360 til en ytre flate av veggen 110 for selektivt å eksitere én eller flere spesifikt ledede bølgemodi i den ene eller de flere leden/eggene 110, og dermed et forbedret signal/støy-forhold for en gitt størrelse av drivsignaiet som genereres av signalbehandlingsenheten 310. Alternativt kan elektromagnetiske anordninger og/eller elektrostatiske anordninger benyttes til å implementere transduserne 100A, 100B. Når transduseren 100A blir stimulert av et drivsignal fra signalbehandlingsenheten 310, oppviser ultralydstråling en første tidsforsinkelse U som forplanter seg gjennom transduseren 100 og elektronikken og alternativt et kileelement 360, en andre tidsforsinkelse t2 som forplanter seg som Lamb-bølger inne i veggen 110, en tredje tidsforsinkelse t3 som forplanter seg som en utgående bølge i fluidet 130, en fjerde tidsforsinkelse U som forplanter seg som en reflektert bølge, en femte tidsforsinkelse t5 som forplantes som en gjeninnført Lamb-bølge i veggen 110, og en sjette tidsforsinkelse fe som forplanter seg gjennom det eventuelle kilelignende elementet 360 og transduseren 100B, og mottakerelektronikken. Den totale forplantningstiden ff for ultralydstrålen fra det eventuelle piezoelektriske elementet 360 i den første transduseren 100A til det eventuelle piezoelektriske elementet 360 i den andre transduseren 100B, er følgelig gitt ved ligning 19 (lign. 19): Reference is made to fig. 4 where each transducer 100A, 100B alternatively includes a piezoelectric element 350 which can be connected via a wedge-like element 360 to an outer surface of the wall 110 to selectively excite one or more specifically guided wave modes in the one or more joints/eggs 110, and thus an improved signal/noise ratio for a given size of the drive signal generated by the signal processing unit 310. Alternatively, electromagnetic devices and/or electrostatic devices can be used to implement the transducers 100A, 100B. When the transducer 100A is stimulated by a drive signal from the signal processing unit 310, ultrasonic radiation exhibits a first time delay U which propagates through the transducer 100 and the electronics and alternatively a wedge element 360, a second time delay t2 which propagates as Lamb waves inside the wall 110, a third time delay t3 which propagates as an outgoing wave in the fluid 130, a fourth time delay U which propagates as a reflected wave, a fifth time delay t5 which propagates as a reintroduced Lamb wave in the wall 110, and a sixth time delay fe which propagates through the optional wedge-like element 360 and the transducer 100B, and the receiver electronics. The total propagation time ff for the ultrasound beam from the possible piezoelectric element 360 in the first transducer 100A to the possible piezoelectric element 360 in the second transducer 100B is therefore given by equation 19 (equation 19):

Ligning 19 angår også ultrasonisk strålingsforplantning fra den andre transduseren 100B til den første transduseren 100A. Strømning inne i fludiet 130 innvirker på den totale tiden tt. Konvensjonelle strømningsmåleanordninger, f.eks. som illustrert på fig. 1, forsøker å måle en total forplantningstid, nemlig ekvivalent med tt i ligning 19, for å bestemme fluidstrømningshastighet v og lydhastighet c i fluidet 130. En slik konvensjonell løsning resulterer i målingsunøyaktigheter som fluidstrømningsmåleanordningen som opererer i henhold til foreliggende oppfinnelse, unngår. Strømningsmåleanordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse kan skilles fra konvensjonelle ultrasoniske strømningsmåleanordninger ved at pulsen med ultralydstråling som forplanter seg som Lamb-bølger langs den første banen 200 (pathl) fra én av transduserne 100A, 100B til den andre av disse, blir brukt som en tidsreferanse for måling av en forplantningstid for den samme strålingspulsen som forplanter seg langs den andre banen 210 (path2). Et slikt tidsmessig forhold mellom pulsen slik den forplantes langs de første og andre banene 200, 210, er illustrert på fig. 5. For måling av fasehastigheten cp er det imidlertid nødvendig å bestemme tidsforsinkelsene U og t$. Equation 19 also relates to ultrasonic radiation propagation from the second transducer 100B to the first transducer 100A. Flow inside the fluid 130 affects the total time tt. Conventional flow measuring devices, e.g. as illustrated in fig. 1, attempts to measure a total propagation time, namely equivalent to tt in equation 19, to determine fluid flow velocity v and sound velocity c in the fluid 130. Such a conventional solution results in measurement inaccuracies which the fluid flow measurement device operating according to the present invention avoids. The flow measuring device according to the present invention can be distinguished from conventional ultrasonic flow measuring devices in that the pulse of ultrasonic radiation that propagates as Lamb waves along the first path 200 (pathl) from one of the transducers 100A, 100B to the other of these is used as a time reference for measuring a propagation time for the same radiation pulse propagating along the second path 210 (path2). Such a temporal relationship between the pulse as it is propagated along the first and second paths 200, 210 is illustrated in fig. 5. However, for measuring the phase speed cp it is necessary to determine the time delays U and t$.

På fig. 5 er en tidsakse langs absissen betegnet 400 med økende tid fra venstre til høyre, og en ordinatakse 410 betegner signalstyrke for pulsutbruddet i det mottatte signalet, økende fra bunnen til toppen for hver av de tre delplottingene. Et første pulsutbrudd indikert ved 450, blir tilført en sendertransduser blant transduserne 100A, 100B. Et pulsutbrudd indikert ved 460, blir mottatt ved en mottakertransduser blant transduserne 100A, 100B som et resultat av Lamb-bølgeforplantning ene og alene langs den første banen 200 (pathl). En tid tL=tPipe( L) blir brukt til å betegne en forplantningstid for Lamb-bølger langs en distanse L som nevnt foran. Et pulsutbrudd indikert ved 470, blir mottatt med mottakertransduseren som et resultat av ultralydstrålingen som er eksitert ved hjelp av utbruddet av pulser som forplanter seg langs den andre banen 210 (path2); idet denne andre banen 210 som nevnt foran, innbefatter flere småstråler som har innbyrdes like forplantningstidsforsinkelser. En tidsdifferanse At mellom mottakelse av pulsutbruddene 460, 470 er gitt ved ligning 20 (lign. 20): In fig. 5 is a time axis along the abscissa labeled 400 with increasing time from left to right, and an ordinate axis 410 denotes signal strength for the pulse burst in the received signal, increasing from bottom to top for each of the three subplots. A first pulse burst indicated at 450 is applied to a transmitter transducer among transducers 100A, 100B. A pulse burst indicated at 460 is received at a receiving transducer among transducers 100A, 100B as a result of Lamb wave propagation alone along the first path 200 (pathl). A time tL=tPipe( L) is used to denote a propagation time for Lamb waves along a distance L as mentioned above. A burst of pulses indicated at 470 is received with the receiver transducer as a result of the ultrasound radiation excited by the burst of pulses propagating along the second path 210 (path2); in that this second path 210, as mentioned above, includes several small beams which have mutually equal propagation time delays. A time difference At between reception of the pulse bursts 460, 470 is given by equation 20 (equation 20):

I ligning 20 er uttrykkene i den venstre parentesen definert av Lamb-bølgeforplantning i veggen 110 i ledningen 120, påvirket av strømningen 130 i fluidet ved at avstanden X blir modifisert, mens uttrykkene i den høyre parentesen representerer forplantningstiden i fluidet, som ikke ble påvirket av strømningen i fluidet. Ligning 20 blir fortrinnsvis beregnet i anordningen 300 for oppstrøms- og nedstrømsretningene i forhold til strømningen. Som vist tidligere i ligningene 15 til 18, kan uttrykkene i den høyre parentesen i ligning 20 relateres til fasehastigheten cp for Lamb-bølgen i veggen 110 og til dimensjonen D for å tilveiebringe en meget nøyaktig beregning av fluidstrømningshastigheten v såvel som lydhastigheten c i fluidet 130. Denne forbedrede beskrivelsen av forplantningsforsinkelsene gjør det enklere å bruke Lamb-bølger i en ultralydstrømningsmåler ved å unngå antakelsen om lydforplantning langs en fast bane. In equation 20, the expressions in the left parenthesis are defined by Lamb wave propagation in the wall 110 of the conduit 120, affected by the flow 130 in the fluid by the distance X being modified, while the expressions in the right parenthesis represent the propagation time in the fluid, which was not affected by the flow in the fluid. Equation 20 is preferably calculated in the device 300 for the upstream and downstream directions in relation to the flow. As shown earlier in equations 15 to 18, the expressions in the right parenthesis in equation 20 can be related to the phase velocity cp of the Lamb wave in the wall 110 and to the dimension D to provide a very accurate calculation of the fluid flow velocity v as well as the sound velocity c in the fluid 130. This improved description of the propagation delays makes it easier to use Lamb waves in an ultrasonic flowmeter by avoiding the assumption of sound propagation along a fixed path.

Transduserne 100A, 100B i kombinasjon med ledningen 120 og utformingen av pulsutbruddene, er fortrinnsvis formet slik at pulsutbruddene 460, 470 når de blir mottatt ved den mottakende transduseren, er tidsmessig veldefinerte og tidsmessig kompakte. En slik karakteristikk blir oppnådd ved å sikre at alle småstråler som illustrert på fig. 2 og fig. 4, som eksiteres av Lamb-bølgekobling fra veggen 110 til fluidet 130 og omvendt, har en innbyrdes lignende verdi for en sum av tidene ( t3+ t4). Det er f.eks. gunstig at ledningen 120 har en konstant nominell diameter for dimensjonen D og en konstant tykkelse av veggen 110 over et område mellom transduserne 100A, 100B, f.eks. innenfor mindre enn en terskelvariasjon i dimensjoner langs denne lengden mellom transduserne 100A, 100B. Terskelverdien er fortrinnsvis mindre enn 10%, helst mindre enn 3% og aller helst mindre enn 1%. Signalbehandlingsenheten 320 er eventuelt tilknyttet en taktenhet eller klokke med høy nøyaktighet, f.eks. basert på en kvartskrystallresonator for nøyaktig måling av tider for pulsene 450, 460, 470 for henholdsvis oppstrøms- og nedstrømsretningene, for å generere parametre for bruk i beregninger representert ved ligningene 15 til 18 (lign. 15 til 18) som utføres i signalbehandlingsenheten 320 for beregning av fluid-strømningshastighet vog/eller lydhastighet c i fluidet 130. Foreliggende oppfinnelse representerer følgelig et betydelig fremskritt sammenlignet med konvensjonelle løsninger, fordi bidrag fra forskjellige feilkilder er blitt fjernet. The transducers 100A, 100B in combination with the line 120 and the design of the pulse bursts are preferably shaped so that the pulse bursts 460, 470 when received at the receiving transducer are temporally well defined and temporally compact. Such a characteristic is achieved by ensuring that all small jets as illustrated in fig. 2 and fig. 4, which is excited by Lamb wave coupling from the wall 110 to the fluid 130 and vice versa, has a mutually similar value for a sum of the times (t3+t4). It is e.g. advantageous that the line 120 has a constant nominal diameter for the dimension D and a constant thickness of the wall 110 over an area between the transducers 100A, 100B, e.g. within less than a threshold variation in dimensions along this length between the transducers 100A, 100B. The threshold value is preferably less than 10%, preferably less than 3% and most preferably less than 1%. The signal processing unit 320 is optionally associated with a clock unit or clock with high accuracy, e.g. based on a quartz crystal resonator for accurately measuring the times of the pulses 450, 460, 470 for the upstream and downstream directions, respectively, to generate parameters for use in calculations represented by equations 15 to 18 (Eqs. 15 to 18) performed in the signal processing unit 320 for calculation of fluid flow velocity vog/or sound velocity c in the fluid 130. The present invention therefore represents a significant advance compared to conventional solutions, because contributions from various error sources have been removed.

Anordningen 300 er egnet for ytterligere utvikling, f.eks. å frembringe en strømningsmåleanordning som generelt antydet ved 500 på fig. 6, hvor ledningen 120 er forsynt med en strømningsbegrensning 510, f.eks. en Venturi-strømnings-begrensning som genererer et differansetrykk som reaksjon på en strømning av et fluid 130 gjennom begrensningen, som blir avfølt av en trykksensor 520 hvis trykkindikerende utgangssignal Sp blir koblet til signalbehandlingsenheten 310. Strømningsbegrensningen 510 er eventuelt implementert i form av en aktivert ventil for å regulere fluidstrømning, f.eks. en ventil innrettet for å koble om en retning av fluidstrømningen mellom et antall forskjellige ledninger i et undergrunnsnett av borehull i forbindelse med oljeutvinning, karbondioksid-innfangning og -lagring. En transduser i trykksensoren 520 er alternativt montert foran begrensningen 510 og en annen transduser i trykksensoren 520 er montert på begrensningen 510 som illustrert, selv om andre plasseringer av transduserne i trykksensoren 520 er gjennomførbare. Venturi-strømningsbegrensningen 510 er eventuelt også utstyrt med en temperatursensor 530 for måling av en temperatur i strømningen av fluidet 130, hvor et temperaturindikerende signal Sr også blir levert til signalbehandlingsenheten 310. Måling av strømningshastigheten v ved å bruke ligningene 15 til 18, temperaturen Sr til fluidet 130 og trykkdifferansen Sp gjør det mulig å beregne en viskositet for fluidet 130 og/eller densiteten til fluidet 130, og derved fremskaffe innsikt vedrørende beskaffenheten til sammensetningen av fluidet 130, f.eks. å bestemme dens bestanddeler når fluidet 130 er en flerfaseblanding. The device 300 is suitable for further development, e.g. to provide a flow measuring device as generally indicated at 500 in FIG. 6, where the line 120 is provided with a flow restriction 510, e.g. a Venturi flow restriction that generates a differential pressure in response to a flow of a fluid 130 through the restriction, which is sensed by a pressure sensor 520 whose pressure indicating output signal Sp is coupled to the signal processing unit 310. The flow restriction 510 is optionally implemented in the form of an actuated valve to regulate fluid flow, e.g. a valve adapted to switch a direction of fluid flow between a number of different conduits in an underground network of boreholes in connection with oil recovery, carbon dioxide capture and storage. Alternatively, one transducer in the pressure sensor 520 is mounted in front of the restriction 510 and another transducer in the pressure sensor 520 is mounted on the restriction 510 as illustrated, although other placements of the transducers in the pressure sensor 520 are feasible. The venturi flow restriction 510 is optionally also equipped with a temperature sensor 530 for measuring a temperature in the flow of the fluid 130, where a temperature indicating signal Sr is also supplied to the signal processing unit 310. Measuring the flow rate v using equations 15 to 18, the temperature Sr to the fluid 130 and the pressure difference Sp make it possible to calculate a viscosity for the fluid 130 and/or the density of the fluid 130, thereby providing insight into the nature of the composition of the fluid 130, e.g. to determine its constituents when the fluid 130 is a multiphase mixture.

Signalbehandlingsenheten 310 er alternativt innrettet for å monitorere den tidsmessige formen av pulsutbruddene 460, 470 og justere én eller flere av periodene T2 og T3 for å fremskaffe en eventuell tidsmessig form for pulsutbruddene 460, 470 for å tilveiebringe en mest mulig nøyaktig bestemmelse av pulstider for anvendelse i ligningene 15 til 18 når disse utføres i databehandlingsenheten 320. En slik justering av T2 og T3 kan utføres hurtig ved hjelp av en iteraktiv algoritme for en situasjon hvor strømningen av fluid 130 i ledningen 120 er kvasi-konstant. En slik justering kan innbefatte, men er ikke begrenset til, hyppig justering av pulsskuren 450. The signal processing unit 310 is alternatively arranged to monitor the temporal shape of the pulse bursts 460, 470 and adjust one or more of the periods T2 and T3 to provide an eventual temporal shape of the pulse bursts 460, 470 to provide the most accurate determination of pulse times for use in equations 15 to 18 when these are performed in the data processing unit 320. Such an adjustment of T2 and T3 can be performed quickly by means of an iterative algorithm for a situation where the flow of fluid 130 in the line 120 is quasi-constant. Such adjustment may include, but is not limited to, frequent adjustment of pulse rate 450.

På fig. 7 er det vist en valgfri utførelsesform av en strømningsmåleanordning ifølge foreliggende oppfinnelse for måling av rommessige differensialstrømninger inne i ledningen 120. Veggene 110 i ledningen 120 er eventuelt implementert til å ha en hovedsakelig sirkulær proil som illustrert i tverrsnitt. Par med transdusere 100A, 100B er anordnet langs og omkring veggene 110 til ledningen 120 slik at de andre banene 210 for hvert sett 600A, 600B, 600C av transduserne 100A, 100B skjærer fluidet 130 ved forskjellige vinkler. Settene med transdusere 600A, 600B, 600C er koblet til signalbehandlingsenheten 310. Signalbehandlingsenheten 310 er dessuten innrettet for å betjene settene med transdusere 600A, 600B, 600C hurtig i rekkefølge, f.eks. på en multiplekset måte, eller simultant på en hovedsakelig samtidig måte. Foren hovedsakelig rommessig uniform strømning av fluid 130 i ledningen 120 genererer settene med transdusere 600A, 600B, 600C i samvirke med sin signalbehandlingsenhet 310 hovedsakelig like signaler. Når strømningen av fluidet 130 er ikke-uniform, f.eks. når et lag med sandsediment 610 strømmer langsommere ved bunnområdet av ledningen 120 som ellers er fylt med f.eks. olje og vann, vil imidlertid signalene som genereres ved å benytte settene med transdusere 600A, 600B, 600C være innbyrdes forskjellige; idet denne differansen kan benyttes av signalbehandlingsenheten 310 til å karakterisere en ikke-uniform beskaffenhet av strømningen i ledningen 120. Ledningen 120 kan alternativt være utstyrt med par av transdusere 100A, 100B omkring sin omkrets, f.eks. parene 600 som er implementert med mellomrom på 72°. Transduserne 100A, 100B i settene med transdusere 600A, 600B, 600C er anordnet langs ledningen 120 på en måte som skissert på fig. 2 og fig. 4. In fig. 7 shows an optional embodiment of a flow measuring device according to the present invention for measuring spatial differential flows inside the line 120. The walls 110 in the line 120 are optionally implemented to have a mainly circular profile as illustrated in cross-section. Pairs of transducers 100A, 100B are arranged along and around the walls 110 of the conduit 120 so that the other paths 210 for each set 600A, 600B, 600C of the transducers 100A, 100B intersect the fluid 130 at different angles. The sets of transducers 600A, 600B, 600C are connected to the signal processing unit 310. The signal processing unit 310 is also arranged to operate the sets of transducers 600A, 600B, 600C in rapid succession, e.g. in a multiplexed manner, or simultaneously in a substantially simultaneous manner. Due to the substantially spatially uniform flow of fluid 130 in conduit 120, the sets of transducers 600A, 600B, 600C in cooperation with their signal processing unit 310 generate substantially similar signals. When the flow of the fluid 130 is non-uniform, e.g. when a layer of sand sediment 610 flows more slowly at the bottom area of the conduit 120 which is otherwise filled with e.g. oil and water, however, the signals generated by using the sets of transducers 600A, 600B, 600C will be mutually different; as this difference can be used by the signal processing unit 310 to characterize a non-uniform nature of the flow in the line 120. The line 120 can alternatively be equipped with pairs of transducers 100A, 100B around its circumference, e.g. the pairs 600 which are implemented at intervals of 72°. The transducers 100A, 100B in the sets of transducers 600A, 600B, 600C are arranged along the line 120 in a manner as outlined in fig. 2 and fig. 4.

Anordningen 300, 500 er alternativt implementert slik at lydsignaldempningen The device 300, 500 is alternatively implemented so that the sound signal attenuation

i den første banen 200 kan overvåkes for å tilveiebringe en inngang til en frekvensavstemningsalgoritme for å justere driften av anordningen 300, 500 for å oppnå optimal energioverføring i fluidet 130. En måling av dempningen blir alternativt brukt som et første mål på fluiddensiteten, basert på dempningen av en foretrukket densitet-sensitiv modus som hovedsakelig er proporsjonal med et akustisk impedansforhold mellom fluidet og ledningen. in the first path 200 can be monitored to provide an input to a frequency tuning algorithm to adjust the operation of the device 300, 500 to achieve optimal energy transfer in the fluid 130. Alternatively, a measurement of the attenuation is used as a first measure of the fluid density, based on the attenuation of a preferred density-sensitive mode which is essentially proportional to an acoustic impedance ratio between the fluid and the line.

Som en ytterligere modifikasjon av anordningen 300, 500, er det alternativt gjennomførbart å bruke transduserne 100A, 100B på en passende modifisert form, f.eks. ved å innbefatte et antall ytterligere elementer i disse som er egnet for å eksitere ledede bølgemodi med fremherskende tangensial bevegelse på overflaten av ledningsveggen 110 mellom transduserne 100A, 100B. Slik skjærbevegelse kobles hovedsakelig fra veggen 110 mellom transduserne 100A, 100B til fluidet 130 som en funksjon av viskositeten til fluidet 130 og gjør det dermed mulig å beregne fluidviskositet basert på målinger av dempning av ledet modus. Det vises til fig. 8 hvor det er vist en illustrasjon av en første modifisert form av anordningen 300 på fig. 3; den første modifiserte anordningen på fig. 8 er generelt antydet ved 700. Anordningen 700 innbefatter integrert i husene til transduserne 100A, 100B ytterligere transdusere 71 OA, 71 OB for å generere og/eller motta ledede bølger 720 som forplanter seg inne i én eller flere vegger 110 og som delvis kobles til fluidet 130 inne i ledningen 120 på en måte som blir påvirket av viskositeten til fluidet 130; hvor en komponent y blir brukt til å betegne densiteten eller viskositeten. Anordningen 700 er fordelaktig ved at en rommessig samlokalisering av transduserne 100A, 71 OA i likhet med transduserne 11 OB, 71 OB i samme hus med tilhørende forbindelseskabler gjør det mulig å oppnå større funksjonalitet for en gitt fysisk dimensjon av anordningen. En andre modifisert versjon av anordningen 300 på fig. 3 er også illustrert på fig. 8 og generelt angitt ved 800. Den modifiserte anordningen 800 har sine transdusere 100A, 100B og 710A, 710B rommessig og innbyrdes separert langs ledningen 120.1 anordningen er transduserne 71 OA, 71 OB eventuelt på en seksjon av ledningen 120 som kan brukes som en selvstendig viskositetsmålingsanordning, nemlig uavhengig av transduserne 100A, 100B som brukes til måling av strømningshastighet vog lydhastighet c. As a further modification of the device 300, 500, it is alternatively feasible to use the transducers 100A, 100B in a suitably modified form, e.g. by including a number of additional elements therein which are suitable for exciting guided wave modes of predominantly tangential motion on the surface of the conduit wall 110 between the transducers 100A, 100B. Such shear movement is mainly coupled from the wall 110 between the transducers 100A, 100B to the fluid 130 as a function of the viscosity of the fluid 130 and thus makes it possible to calculate fluid viscosity based on measurements of damping of the conducted mode. Reference is made to fig. 8, where an illustration of a first modified form of the device 300 in fig. 3; the first modified device in fig. 8 is generally indicated at 700. The device 700 includes integrated in the housings of the transducers 100A, 100B further transducers 71 OA, 71 OB for generating and/or receiving guided waves 720 which propagate inside one or more walls 110 and which are partially coupled to the fluid 130 within the conduit 120 in a manner that is affected by the viscosity of the fluid 130; where a component y is used to denote the density or viscosity. The device 700 is advantageous in that a spatial collocation of the transducers 100A, 71 OA, like the transducers 11 OB, 71 OB in the same housing with associated connection cables makes it possible to achieve greater functionality for a given physical dimension of the device. A second modified version of the device 300 in fig. 3 is also illustrated in fig. 8 and generally indicated at 800. The modified device 800 has its transducers 100A, 100B and 710A, 710B spatially and mutually separated along the line 120.1 device is the transducers 71 OA, 71 OB optionally on a section of the line 120 which can be used as an independent viscosity measuring device , namely independent of the transducers 100A, 100B which are used for measuring flow velocity vog sound velocity c.

Bruk av anordningen 300, 700, 800 til måling av flerfasestrømninger vil nå bli belyst enda mer detaljert. Use of the device 300, 700, 800 for measuring multiphase flows will now be explained in even more detail.

Situasjon 1: Et enfasefluid 130 strømmer inne i ledningen 120. Anordningen 300 måler strømningshastigheten v for enfasefluidet. Lydhastigheten c i enfasefluidet 130 vil forbli konstant for en gitt temperatur i fluidet 130. Situation 1: A single-phase fluid 130 flows inside the line 120. The device 300 measures the flow rate v of the single-phase fluid. The sound speed c in the single-phase fluid 130 will remain constant for a given temperature in the fluid 130.

Situasjon 2: Et tofasefluid 130 blander strømninger inne i ledningen 120. Anordningen 300 måler strømningshastigheten v og lydhastigheten c i strømningen. Lydhastigheten c varierer mellomCiog c2 i henhold til en andel mellom de første og andre fasene som er tilstede i strømningen, hvorCier lydhastigheten i den første fasen med andel ( pi, og c2 er lydhastigheten i den andre fasen med andel <p2, slik som ifølge ligning 21: Situation 2: A two-phase fluid 130 mixes flows inside the line 120. The device 300 measures the flow velocity v and the sound velocity c in the flow. The sound speed c varies between Ci and c2 according to a proportion between the first and second phases present in the flow, where Ci is the sound velocity in the first phase with proportion ( pi, and c2 is the sound velocity in the second phase with proportion <p2, as according to Eq. 21:

Ligning 21 blir løst under drift i databehandlingsenheten 310. Equation 21 is solved during operation in the data processing unit 310.

Situasjon 3: En trefasefluid-blanding 130 strømmer inne i ledningen 120. Anordningen 600, 700, 800 måler strømningshastigheten v, lydhastigheten c og densiteten eller viskositeten y slik at ifølge ligning 22: Situation 3: A three-phase fluid mixture 130 flows inside the conduit 120. The device 600, 700, 800 measures the flow velocity v, the sound velocity c and the density or viscosity y so that according to equation 22:

Hvor q>i, q>2,CØ3er relative andeler av de tre fasene,Ci, c2, C3 er lydhastigheter i de respektive tre fasene og yi,Y2, Y3 er viskositeter eller densiteter for de respektive tre fasene. Parameterne i ligning 22 (lign.22) blir i praksis påvirket av temperatur og trykk i ledningen 120. Where q>i, q>2, CØ3 are relative proportions of the three phases, Ci, c2, C3 are sound speeds in the respective three phases and yi, Y2, Y3 are viscosities or densities for the respective three phases. The parameters in equation 22 (equation 22) are in practice affected by temperature and pressure in line 120.

Én eller flere ytterligere sensorer kan alternativt være innbefattet i anordningen 500, 700, 800 for avføling av strømningen av fluid 130 og derved måling av sammensetningen av fire eller flere faser som er tilstede i ledningen 120. Én eller flere elektromagnetiske sensorer, temperatursensorer, elektriske resistans-sensorer kan f.eks. være innbefattet i anordningen 300, 500, 700, 800 for å forbedre måling av ytelse og funksjonalitet. Temperatur- og trykkmålinger for bruk i beregninger i signalbehandlingsenheten 310 blir alternativt fremskaffet fra eksterne trykk- og/eller temperatursensorer til anordningen 300, 500, 700, 800. One or more additional sensors can alternatively be included in the device 500, 700, 800 for sensing the flow of fluid 130 and thereby measuring the composition of four or more phases present in the line 120. One or more electromagnetic sensors, temperature sensors, electrical resistance -sensors can e.g. be included in the device 300, 500, 700, 800 to improve measurement of performance and functionality. Temperature and pressure measurements for use in calculations in the signal processing unit 310 are alternatively obtained from external pressure and/or temperature sensors for the device 300, 500, 700, 800.

Som nevnt foran, vil man forstå at signalbehandlingsenheten 310 alternativt kan være anordnet på et fjerntliggende sted i forhold til transduserne 100A, 100B, f.eks. for å kunne takle de barske miljøene hvor høye temperaturer blir påtruffet, f.eks. nede i borehull, i undergrunnsinstallasjoner og borehullsnettverk. Foreliggende oppfinnelse vil med hell også kunne anvendes i luftfartssystemer, slik som brensels-forsyningssystemer til luftfartøyer og rakettmotorer, i forbindelse med kjemiske behandlingsindustrier slik som oljeraffinering, ved kjernekraftreaktorer, i anlegg for oppbevaring av kjernefysisk avfall, i matbehandlingsanlegg, i karbondioksid-innfangning og -lagringssystemer for å nevne noen få mulige installasjoner. As mentioned above, it will be understood that the signal processing unit 310 can alternatively be arranged at a remote location in relation to the transducers 100A, 100B, e.g. to be able to cope with the harsh environments where high temperatures are encountered, e.g. down boreholes, in underground installations and borehole networks. The present invention will also be successfully used in aviation systems, such as fuel supply systems for aircraft and rocket engines, in connection with chemical processing industries such as oil refining, at nuclear power reactors, in facilities for the storage of nuclear waste, in food processing facilities, in carbon dioxide capture and - storage systems to name a few possible installations.

Modifikasjoner av utførelsesformer av den oppfinnelsen som er beskrevet i det foregående, er mulig uten å avvike fra rammen for oppfinnelsen slik den er definert i de vedføyde patentkravene. Modifications of embodiments of the invention described above are possible without deviating from the scope of the invention as defined in the appended patent claims.

Uttrykk slik som "innbefattende", "omfattende", "inkorporerende", "bestående av", "som har", "som er" brukt til å beskrive og kreve beskyttelse for foreliggende oppfinnelse, er ment å skulle oppfattes på en ikke-begrensende måte, nemlig å tillate artikler, komponenter eller elementer som ikke eksplisitt er beskrevet, for også å kunne være tilstede. Referanse til entall er også ment å skulle oppfattes å vedrøre flertallsformene. Expressions such as "comprising", "encompassing", "incorporating", "consisting of", "having", "which are" used to describe and claim protection for the present invention are intended to be understood in a non-limiting sense way, namely to allow articles, components or elements that are not explicitly described to also be present. Reference to the singular is also intended to be understood as referring to the plural forms.

Tall som er innbefattet i parentes i de vedføyde patentkravene, er ment å bidra til en forståelse av kravene og skal ikke på noen måte oppfattes som begrensende for de trekk som angis i disse kravene. Figures included in parentheses in the attached patent claims are intended to contribute to an understanding of the claims and should not in any way be perceived as limiting the features set out in these claims.

Claims

1. Flow measurement device (300, 500) for measuring a flow of a fluid (130) in a line (120) that includes one or more walls (110), where the device (300, 500) includes a transducer arrangement (100A, 100B) , including at least one transducer for emitting ultrasonic radiation in the flow (130) and at least one transducer for receiving ultrasonic radiation from the flow (130) during operation, and a signal processing arrangement (310) for generating signals to excite transducer arrangements (100A, 100B) and for processing the received signals provided by the transducer arrangement (100A, 100B) to generate output signals from the signal processing arrangement (310) indicative of characteristics of the flow, characterized by the transducer arrangement (100A, 100B) in cooperation with the conduit (120) is adapted to produce a first path (200) solely via the one or more walls (110) for ultrasonic Lamb wave beam coupling directly from the at least one transducer for emitting ultrasonic radiation to the at least one transducer to receive ultrasonic radiation to generate a first received signal; wherein the transducer arrangement (100A, 100B) in cooperation with the line (120) is arranged to provide at least one second path (210) for propagation of ultrasound radiation within the one or more of the walls (100) via Lamb wave coupling to at least a portion of the flow (130) from the at least one transducer for emitting ultrasonic radiation to the at least one transducer for receiving ultrasonic radiation to generate a second received signal; and the signal processing arrangement (310) is adapted to determine, from the first and second signals, propagation time periods of ultrasound through the first path (200) and through the at least one second path (210) in the upstream and downstream flow directions, and to perform computational operations on the propagation time periods to determine said properties of the flow in relation to at least one of: a flow rate (v) of the fluid (130) in the conduit (120), a sound speed (c) through the fluid (130).

2. Device (300, 500) according to claim 1, where the device (300, 500) is designed to calculate the flow rate (v) for the fluid (130) and/or the sound speed (c) in the fluid (130) from the propagation time periods in combination with data regarding phase velocity of Lamb waves in the one or more walls (110) of the conduit (120), and a transverse dimension (D) of the conduit (120).

3. Device (300, 500) according to claim 1, where the propagation time periods via a number of the at least one second path (210) are mutually equal in time to supply the signal processing unit (310) with a single time pulse (470) or a pulse burst (470) to perform time measurements to determine fluid flow rate (v) and/or sound speed (c).

4. Device (300, 500) according to any one of the preceding claims, wherein the device (300, 500) is arranged to include and/or be mounted to a section of the conduit (120) having a substantially constant transverse dimension ( D ) with respect to an axial direction (230) of the line (120) in an area between the transducers (100A, 100B) of the transducer arrangement (100A, 100B), where the constant transverse dimension (D) enables propagation time delays via the at least one the second path (210) to become mutually equal in time.

5. Device (500) according to any one of the preceding claims, wherein the conduit (120) includes at least one flow restriction (510) to generate a pressure differential across it in response to a fluid flow through the restriction, and wherein the device (500) includes a pressure sensor (520) for measuring the pressure difference developed across the at least one flow restriction (510), and generating a pressure signal (Sp) as an indication of the pressure difference for the signal processing arrangement (310), and a temperature sensor arrangement (530) for measuring a temperature and/or a temperature difference for the flow of fluid (130), to supply the signal processing arrangement (310) with a temperature signal (Sr) which is an indication of the temperature and/or temperature difference, and where the signal processing arrangement (310) is arranged to use the pressure and/or pressure difference, the temperature and/or temperature difference and the flow rate of the fluid to determine a viscosity and/or density measurement for the fluid (130).

6. Device (300, 500) according to any one of the preceding claims, wherein the transducer arrangement (100A, 100B) includes a number of transducer pairs (100A, 100B) for measuring spatially different fluid flows in the line (120).

7. Device (300, 500) according to any one of the preceding claims, wherein the transducer arrangement (100A, 100B) in cooperation with the signal processing arrangement (310) is adapted to excite guided wave modes with predominantly tangential surface motion, wherein the wave modes are of a nature to be coupled into the fluid (130) as a function of a viscosity of the fluid (130), and wherein the signal processing arrangement (310) is operative to measure attenuation of the wave modes in said one or more walls (110) for measuring the viscosity of the fluid (130) in the line (120).

8. Device (300, 500, 700) according to any one of claims 1 to 7, wherein the device (300, 500, 700) is adapted to perform flow measurements in at least one of: (a) wellbore applications; (b) in subsea applications; (c) in water injection systems; (d) in gas injection systems; (e) in carbon dioxide storage systems; (f) in oil and/or gas production; (g) in boreholes for geothermal energy production; (h) in regulatory zones in multi-zone oil and/or gas and/or water wells; (i) by controlling one or more valves for regulating fluid flows; and (j) in chemical production facilities for use in regulating chemical injection therein.

9. Method for measuring a flow of a fluid (130) in a line (120) which includes one or more walls (110), characterized in that the method includes: (a) arranging a transducer arrangement (100A, 100B) to include at least one transducer for sending ultrasound radiation into the flow (130) and at least one transducer for receiving ultrasound radiation from the flow (130), and arranging a signal processing arrangement (310) for generating signals to excite the transducer arrangement (100A, 100B), and for processing received signals provided by the transducer arrangement (100A, 100B); (b) providing that the transducer arrangement (100A, 100B) in cooperation with the conduit (120) provides a first path (200) solely via the one or more walls (110) for ultrasonic Lamb wave radiation coupling directly from the at least one the transducer for emitting ultrasound radiation, and the at least one transducer for receiving ultrasound radiation for generating a first received signal; (c) providing that the transducer arrangement (100A, 100B) in cooperation with the conduit (120) provides at least one second path (210) for propagation of ultrasound radiation in the one or more walls (100) via Lamb wave coupling to at least a portion of the flow (130) from the at least one ultrasonic radiation emitting transducer to the at least one ultrasonic radiation receiving transducer to generate a second received signal; and (d) causing the signal processing arrangement (310) to determine, from the first and second signals, ultrasonic radiation propagation time periods through the first path (200) and through the at least one second path (210) in the upstream and downstream directions, and performing computational operations on the propagation time periods to determine said properties of the flow in connection with at least one of: a flow rate of the fluid (130) in the conduit (120), a sound speed through the fluid (130).

10. Method according to claim 9, where calculation of the flow rate (v) for the fluid (130) and/or of the sound speed (c) in the fluid (130) from the propagation time periods is carried out in combination with the use of data related to the phase speed for Lamb- waves in the one or more walls (110) of the line (120) and a transverse dimension (D) of the line (120).

11. Method according to claim 9, including ensuring that the propagation time period via a number of the at least one other path (210) becomes mutually equal in time in order to supply the signal processing unit (310) with a single time pulse (470) or a single time burst ( 470) to perform time measurements to determine fluid flow rate (v) and/or sound speed (c).

12. A method according to any one of claims 9 to 11, including ensuring that a section of the wire (120) has a substantially constant transverse dimension (D) in relation to an axial direction (230) of the wire (120) in a region between the transducers (100A, 100B) in the transducer arrangement (100A, 100B), where the constant transverse dimension (D) enables propagation time delays via the at least one second path (210) to be mutually equal in time.

13. A method according to any one of claims 9 to 12, including providing that at least one flow restriction (510) is included in the line (120) to generate a pressure differential across it in response to fluid flow through the restriction, and measuring by using a pressure sensor (520) of a pressure difference developed across the at least one flow restriction (510) and/or within the conduit (120), and generating a pressure signal (Sp) as an indication of the pressure difference and/or pressure for a signal processing arrangement (310 ), and a temperature sensor arrangement (530) for measuring a temperature and/or a temperature difference in the fluid flow (130) to supply the signal processing arrangement with a temperature signal (ST) which is an indication of the temperature and/or temperature difference, and to use in the signal processing arrangement (310 ), the pressure difference, temperature and flow rate of the fluid to determine a viscosity and/or density measure g for the fluid (130).

14. Method according to one of claims 9 to 13, including ensuring that the transducer arrangement (100A, 100B) includes a number of transducer pairs (100A, 100B) for measuring spatial differential fluid flows in the line (120).

15. Method according to one of claims 9 to 14, where the method is designed to perform flow measurement in at least one of: (a) wellbore applications; (b) subsea applications; (c) water injection systems; (d) gas injection systems; (e) carbon dioxide storage systems; (f) oil and/or gas production systems; (g) boreholes for geothermal energy production; (h) regulation zones in wells for the production of oil and/or water; (i) controlling one or more valves for regulating fluid flows; and (j) chemical production equipment for use in regulating chemical injection.

16. Software product registered on a computer-readable data carrier, where the software product can be executed on computing equipment (320) for carrying out a method as stated in one of claims 9 to 15.