RU2255311C2 - Усовершенствованная система измерения скорости протекания газа посредством ультразвука - Google Patents

Abstract

Устройство содержит измерительную трубу, в которой образован ряд впускных отверстий для обеспечения протекания в трубе нескольких газовых потоков, и ряд выпускных отверстий. На концах трубы размещены по меньшей мере два средства фокусировки ультразвукового излучения, выполненные в виде фокусирующих линз или рефлекторов параболической конструкции, и по меньшей мере два средства передачи/приема ультразвукового излучения, каждое из которых расположено в первой фокальной точке соответствующего средства фокусировки. В варианте выполнения каждое средство передачи/приема расположено между средством фокусировки и указанной первой фокальной точкой. Осевое направление ультразвуковых лучей между двумя средствами фокусировки имеет однородную плотность энергии и одинаковое направление, параллельное оси трубы. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения потоков с неравномерным профилем скорости, имеет простую конструкцию. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному средству для выполнения точных измерений скорости протекания газа в трубе, без необходимости использования любого алгоритма коррекции, путем определения времени прохождения ультразвуковой системы, благодаря, например, использованию рефлекторов параболической конструкции и приспособлений, устраняющих все погрешности и ошибки, которые делают измерения в известном устройстве недостоверными.

Известны три основные типа погрешностей при получении точного сигнала в процессе измерения скорости протекания газа:

а) распределение скорости протекания газа в измеряемом поперечном сечении, которое может быть ламинарным с профилем, изменяющимся от эллиптического до плоского, в соответствии с расстоянием от впускного отверстия и числом Рейнольдса, или турбулентным, с большей или меньшей степенью погрешности также и из-за асимметрии; система ультразвуковых излучений, проходящих через порции газа, имеющего различные скорости, на самом деле достигает приемника с задержкой во времени, обычно выражаемой через фазу, которая изменяется и является неустойчивой в степени, не только вызывающей ошибки измерения, но даже гасящей сигнал, когда различные воздействия достигают средних величин сдвига по фазе;

b) отклонение или неплоское распространение ультразвукового излучения, которое вызывает отражение от стенок трубы для измерений с получением в результате различных траекторий звука между наиболее короткой, которая соответствует осевому направлению трубы, подлежащей измерению, и наиболее длинной, которая имеет одно или несколько отражений от стенок; в этом случае также ошибки и интерференция могут погасить сигнал измерения;

c) неоднородное распределение энергии внутри отклоняющихся или параллельных ультразвуковых лучей; это ведет к ошибке при интегрировании принимаемого сигнала в связи с измерением времени прохождения, когда порции ультразвукового луча, имеющего неодинаковые уровни энергии, проходят через газовый поток, который имеет участки, отличающиеся разными скоростями; интегрирование сигналов таким образом дает средневзвешенную скорость, у которой участки, через которые проходят ультразвуковые лучи с более высокими уровнями энергии, имеют более высокое взвешенное значение.

Ясно, что три типа погрешностей в сочетании делают проблему достижения точных измерений очень трудной, особенно когда имеют место большие изменения скоростей протекания, а также когда скорость звука является причиной изменений, связанных с типом и температурой газа, подлежащего измерению.

Чтобы снизить влияние первых двух типов погрешностей, в предшествующих технических решениях существуют практические решения, как правило, использующие геометрию трубы для измерения скорости газового потока, основанной на принципе плоской или кольцевой щели, при котором расстояние между стенками является таким, чтобы уменьшить углы отражения до такой степени, чтобы сделать траектории отраженного звука мало отличающимися от прямой траектории без какого бы то ни было уменьшения числа Рейнольдса, благодаря такой щели, чтобы всегда иметь ламинарный режим для того, чтобы снизить проблемы, связанные с распределением скоростей в измерительной трубе.

Многие из этих решений содержат поверхности, имеющие зубчатый профиль, предусмотренный для поглощения отраженных ультразвуковых излучений, которые могут внести помехи в точность измерения и в отношение сигнал/шум, которое, однако, с точки зрения энергии постепенно ухудшается по мере того, как происходит поглощение поверхностями некоторого количества звуковой энергии.

Чтобы уменьшить угол рассеяния ультразвукового луча и тем самым уменьшить энергию, которая теряется, а также вред, связанный с помехами, в известных решениях обычно используемые передатчики/приемники отличаются диаметрами, которые в несколько раз больше, чем длина волны звука в газе, и таким образом имеют довольно высокие природные частоты, например, такого порядка величин, как приблизительно 200 кГц.

Как следствие менее чем оптимального решения проблем, связанных как с неоднородностью распределения скоростей, так и с тем фактом, что распространение звукового излучения является неплоским, с параллельными траекториями, а также с неоднородным распределением энергии внутри ультразвукового луча, используемого для измерения, известное устройство, как правило, имеет ошибки измерения по мере изменения скорости протекания, которые требуют основанных на экспериментах уточняющих расчетов, тогда как неблагоприятное отношение сигнал/шум приводит к потреблению энергии, которое не является оптимальным.

В заявке на патент Франции FR А-2683046 отражения предусмотрены так, чтобы предотвратить второй тип погрешности, упомянутый выше, при использовании геометрии, основанной на эллипсоиде вращения, в котором траектории с единственным отражением между двумя фокусными точками эллипса являются однородными.

Однако, с одной стороны, хотя такое решение разрешает проблемы, связанные со вторым типом погрешностей, с другой стороны, оно не решает упомянутых выше проблем, связанных с первым и вторым типом погрешностей, которых более чем достаточно, чтобы сделать измерения ненадежными. Кроме того, поскольку, для того чтобы устранить прямую передачу без отражений, устройство французской заявки FR А-2683046 содержит вставку в центральном элементе, который необходим также, чтобы обеспечить однородное поперечное сечение газового потока, в котором производят измерения, это приводит к росту значительных потерь энергии в дополнение к ложным отражениям, которые тем не менее возникают и вносят помехи в измерение.

Главной задачей настоящего изобретения является устранение погрешностей известных устройств, описанных выше, достижение высокой степени собственной точности без необходимости коррекции программного обеспечения, в сочетании с таким высоким отношением сигнал/шум, чтобы стало возможно снизить потребление энергии и количество аккумуляторных батарей, потребных на случай необходимости автономной работы.

Другой задачей настоящего изобретения является преодоление проблем известных решений, связанных с устранением изменяющегося и неравномерного профиля распределения при распространении ультразвукового луча не только параллельно образующей измерительной трубы и с плоским фронтом, но также с однородным распределением энергии по всему поперечному сечению так, чтобы достичь наилучшего объединения всех компонентов движения газа только в осевом направлении. Только такие условия проведения измерений становятся фактически независимыми от любой асимметрии течения, вызываемой трубопроводом выше по ходу течения от впускного отверстия.

Дальнейшей задачей настоящего изобретения является разработка устройства для измерения протекания газа, которое можно производить легко и быстро и которое включает ограниченное количество элементов с тем, чтобы снизить затраты на этапе измерения.

Для реализации приведенных выше задач предметом настоящего изобретения является усовершенствование системы измерения скорости протекания газа посредством ультразвука, содержащей трубчатый элемент, в котором выполнено множество отверстий, чтобы обеспечить пропуск одного или нескольких газовых потоков внутри трубчатого элемента, и два или несколько средств для передачи/приема ультразвуковых лучей, отличающейся тем, что дополнительно включает в себя два или несколько средств для фокусирования ультразвуковых лучей, причем средства передачи/приема передают и принимают, соответственно, ультразвуковые лучи, которые проходят через средство фокусировки или отражаются им и проходят через один или несколько газовых потоков внутри трубчатого элемента.

Один вариант настоящего изобретения включает звуковой эквивалент двух оптических линз, первая из которых, линза для передачи, преобразует отклоняющийся луч, исходящий из первого средства передачи/приема, в параллельный луч, который проходит через всю трубу для измерения газового потока, тогда как другая линза ниже по ходу потока с симметричным расположением фокусирует луч в точке, где расположено второе средство передачи/приема. С такими отличительными особенностями можно получить максимальное отношение между сигналом и шумом.

Одно из главных преимуществ настоящего изобретения состоит в получении ультразвукового луча с распределением энергии, которое, благодаря средствам фокусирования, является очень однородным по всему поперечному сечению, в отличие от предшествующих технических решений, которые разработаны, главным образом, для передачи луча, который отклоняется по возможности как можно меньше. Данное преимущество может быть достигнуто, например, при использовании устройства передачи/приема, отличающегося сферическим, несфокусированным излучением, по существу благодаря отношению диаметра к длине волны, например, менее приблизительно 1 и относительно низким резонансным частотам, как правило, но не исключительно, приблизительно 40 кГц.

В другом варианте настоящего изобретения средства фокусирования луча звукового спектра включают, например, вместо материалов с различными индексами акустического преломления, которые трудны для получения, две части параболических зеркал с двумя отражениями, которые обеспечивают увеличение промежуточного ультразвукового луча с параллельными образующими. Таким образом, это позволяет достичь функционирования в акустическом поле, которое полностью идентично оптическому функционированию с преимуществом, в дополнение к простоте, за счет возможности акустического центрирования осей оптическими средствами. Естественно, могут быть использованы также средства фокусирования другой формы, чем те, что упомянуты выше, насколько может позволить цель настоящего изобретения.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является использование оптического контроля для подтверждения присутствия в измерительной трубе системы оптических лучей, параллельных оси трубы, которые таким образом подтверждают, что распространение ультразвукового луча является действительно плоским и тем самым пригодно для точного соединения воедино всех осевых составляющих скорости среды вдоль измерительной трубы. Также легко контролировать, например, оптическими средствами, но без ограничения ими, однородность энергии по всему измеряемому поперечному сечению.

Другим преимуществом настоящего изобретения является использование двух отражений на упомянутых выше параболических поверхностях, которые обеспечивают идентичные траектории для полного передаваемого луча, которое лучше, чем в устройстве, в котором предусмотрено использование линз, и не вызывает проблем, связанных с непрерывным изменением поперечного сечения в устройствах, основанных на эллипсоидальной геометрии с единственным отражением.

Дальнейшие отличительные особенности и преимущества изобретения станут понятными из следующего далее описания предпочтительного варианта со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные исключительно путем неограниченного примера, в которых:

на фиг.1 представлен вид сбоку в разрезе, показывающий устройство известного типа для измерения скорости протекания газа, включающий схему ультразвукового потока с несколькими отражениями;

на фиг.2 представлен вид сбоку в разрезе, показывающий вариант настоящего изобретения, включающий два комплекта ультразвуковых линз;

на фиг.3 представлен вид сбоку в разрезе, показывающий еще один вариант настоящего изобретения, включающий два параболических зеркала и два точечных передатчика;

на фиг.4 представлен вид сбоку в разрезе, показывающий другой вариант настоящего изобретения, включающий два противолежащих параболических зеркала и два бесконечно малых передатчика;

на фиг.5 представлен вид сверху квадратного фланца, имеющего профилированные элементы для вращательной ориентации течения;

на фиг.6 представлен вид спереди перегородки, которая является полупрозрачной для ультразвука;

на фиг.7 представлен вид спереди параболического зеркала, имеющего надрезы необходимой площади; и

на фиг.8 представлен вид сбоку в разрезе, показывающий наклонную монтажную арматуру передатчика и быстро устанавливаемое средство варианта настоящего изобретения.

Со ссылкой на чертежи отмечается, что на фиг.1 представлено известное устройство, в котором приведена схема прохождения ультразвукового луча, показывающая проблемы, возникающие из-за распространения с отклонением ультразвукового луча в воздухе. На самом деле, данная схема путем примера показывает в измерительной трубе 1, через которую течет газ, четыре траектории 3 течения относительно оси измерительной трубы 1 и отличается присутствием соответствующих отражений в трубе 1.

Каждая траектория имеет различную длину, от минимальной для прямолинейного пути 3 до максимальной для пути 6 с тремя отражениями, так что тот же самый сигнал, передаваемый передатчиком 7 и принимаемый приемником 8, имеет различное время прохождения в случае согласованности измерений, особенно когда время прохождения оценивают с выражением через фазу синусоидального сигнала и когда разности траекторий не являются бесконечно малыми, по сравнению с длиной волны при распространении ультразвука.

Как дальнейшее продолжение описания настоящего изобретения, на фиг.2 показано, по существу, идеальное устройство для измерения скорости протекания газового потока, отличающегося измерительной трубой 1, которая обычно является пустой, без любых расположенных в ней элементов и, как правило, но не обязательно, является цилиндрической, поскольку она может также иметь квадратную или другую форму поперечного сечения, и имеет два паза 9, 10, например кольцевые пазы, расположенные радиально, для впуска и для выпуска газового потока 2, скорость протекания которого подлежит измерению.

Средства фокусировки, например два комплекта ультразвуковых линз 11, 12, расположенные на двух концах измерительной трубы 1, делают ультразвуковой луч 19 параллельным, который передают и принимают два ультразвуковых передатчика 13, 14, имеющих очень малые размеры и расположенные в соответствующих фокусах двух комплектов линз 11, 12.

Если, благодаря размерам передатчиков 13, 14, поток передаваемой энергии распространяется однородно под углом, а линзы 11, 12 не имеют аберраций, то ультразвуковой поток 19 в измерительной трубе 1 отличается не только плоским фронтом, но также распределением 17 энергии, которое однородно во всех поперечных сечениях газового потока, в результате чего можно получить полное объединение любого распределения движения газа, такого как деформированно-параболоидное 18 распределение, показанное путем примера на фиг.2.

Система становится полностью однонаправленной, когда все ультразвуковое излучение 19 проходит через измерительную трубу 1 без любых отражений.

С этой целью только конус прямого излучения 20 из передатчика 13 достигает линзы 11 и фокусируется, в то время как энергия снаружи данного конуса поглощается стенками 21, которые, например, являются шероховатыми или содержат средства, которые предотвращают передачу энергии.

На фиг.3 показан альтернативный вариант настоящего изобретения, который основан на том же самом принципе работы и в котором показанные на фиг.2 линзы 11, 12, которые очень сложно получить в акустическом поле, заменены другими фокусирующими средствами, например но без ограничения этим, частями параболоидов вращения 22, 23. Такие части параболоидов 22, 23 обеспечивают тот же самый результат получения ультразвукового луча 19, соосного с измерительной трубой 1, без отражений в трубе 1, из двух передатчиков/приемников 13, 14, расположенных перпендикулярно к оси трубы 1 у фокусов 24, 25 параболоидов 22, 23.

В случае параболоидов 22, 23 также, чтобы сфокусировать только центральный конус 20 излучаемой энергии, труба 1 содержит, например, но без ограничения этим, абсорбирующую поверхность 21, которая исключает все отражения, нежелательные для образования параллельного измеряемого луча 19, который проходит вдоль измерительной трубы 1.

Однако, хотя части 22, 23 параболы сильно упрощают проблему преобразования конуса 20 излучения в параллельный луч, благодаря преимуществу по сравнению с системой, основанной на линзах 11, 12, всегда имеющей траекторию равной длины для каждого луча, передаваемого и принимаемого, она в то же время имеет недостаток, связанный с получением фронта излучения, показанного на фиг.3, который на самом деле является плоским, но также отличается распределением 26 энергии, которая неоднородна по всему поперечному сечению.

Действительно, энергия, отраженная параболическим зеркалом, обычно постепенно уменьшается в направлении от центрального отражения, совпадающего с линией 30, соединяющей два фокуса парабол 22, 23.

Такое явление не оказывает неблагоприятного влияния на точность измерения, когда поток является полностью симметричным в осевом направлении, поскольку, как правило, представляет случай ламинарного течения с плоским или параболическим профилем 27, так как при последующем схождении луча в одной точке происходит объединение, при котором сильные сигналы компенсируются слабыми.

Однако, если приточные камеры у впускного отверстия и диафрагм, характерных для известных устройств для получения правильного и симметричного относительно оси течения, в измерительной трубе отсутствуют, то такое неоднородное распределение может привести к увеличению некоторой неточности.

Поскольку задачей настоящего изобретения является также существенное упрощение компонентов и уменьшение их количества с тем, чтобы снизить общую стоимость устройства, были разработаны недорогие мероприятия для устранения снижения точности, являющейся результатом такой отличительной особенности параболического зеркала, без необходимости добавления вышеописанных известных вспомогательных средств.

Перед дальнейшим описанием следует упомянуть другое средство ограничения энергии, показанное на фиг.2 и 3 и связанное с использованием очень малых передатчиков/приемников для получения сферического излучения с однородной энергией, а также чтобы использовать средство для совмещения с центром излучения. В таких условиях, независимо от полезного конуса 12, излучение во многом расходуется бесполезно.

При наличии передатчиков/приемников 28, 29 с диаметрами, которые увеличены, как показано на фиг.4, но остаются, без ограничения этим, меньше, чем длина волны с частотой и скоростями звука, предусмотренными в соответствии с другой отличительной особенностью настоящего изобретения для того, чтобы изучение можно было ориентировать так, чтобы получить однородный, по существу сферический фронт излучения только в конусе 20 излучения, благодаря чему энергия быстро снижается по бокам так, чтобы снизить бесполезное расходование энергии.

Предпочтительно использовать датчики большего размера, чем точечные датчики, но только для энергетических целей, для того, чтобы максимально увеличить отношение сигнал/шум, но также по экономическим причинам, поскольку технологически легко собрать резонансные средства диаметром 5/7 мм, отличающиеся оптимальной связью на воздухе, с собственными частотами приблизительно 40000 Гц, такие, как обычно используют в противоугонных системах автомобилей.

Таким образом, использование передатчиков/приемников 28, 29 данного последнего типа, согласно дальнейшей отличительной особенности настоящего изобретения, позволяет разместить средства 28, 29 более близко к частям 22, 23 парабол.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения фактически можно снизить вышеупомянутый шум путем вращения частей 22, 23 парабол одну относительно другой таким образом, чтобы ось 30 первого параболоида, на которой лежит фокус 24, не была длиннее и содержала также фокус 32 второго параболоида, который лежит на второй оси 31, расположенной на противоположной стороне измерительной трубы 1.

Такое перевернутое расположение двух парабол 22, 23 имеет целью частичную компенсацию при неоднородности потока 26 энергии, передаваемой первой параболой 22, тогда как парабола 23 осуществляет перефокусировку сигнала, принимаемого с более высоким усилением у верхней части, где сигнал ослабляется, и с меньшим усилением в более низкой части, показанной на фиг.4, где ультразвуковой поток имеет более высокий уровень энергии.

Два передатчика/приемника 28, 29 могут быть расположены более близко к параболам 22, 23, поскольку при более крупных размерах передатчиков/приемников 28, 29 положение центра излучения не находится в центрах передатчиков/приемников, а принимает виртуальное положение, по существу смещенное от передатчиков/приемников 28, 29, и оно становится такой виртуальной точкой, которая должна совпадать с фокусами 24, 32, параболоидов 22, 23.

Таким образом, расположение средств 28, 29 более близко к параболоидам 22, 23 обеспечивает преимущество не только за счет уменьшения всего размера, но также за счет уменьшения проблем, связанных с поглощением передаваемого потока с наружной стороны полезного конуса 20, что обеспечивает значительное укорочение части волновой опоры и направляющей трубы 1, которая снабжена средством 21, поглощающим отражение.

Согласно другой отличительной особенности настоящего изобретения радиальные пазы 9, 10 для подвода и выпуска газа содержат профилированные распорные втулки 35, которые, как показано на фиг.5, имеют, например, форму запятой, но не ограничены этим, чтобы направлять к впускному отверстию газовый поток 3 с оптимизируемой компонентой вращения так, чтобы движение в измерительной трубе 1 приняло спиральное направление, в результате которого газ может выполнить целое число оборотов перед выпуском, как происходит со снарядами при выстреле из огнестрельного оружия.

Действительно, при одном или нескольких полных оборотах и при объединении сигнала, выполняемого ультразвуковым лучом 19, которое является значительно быстрее, чем у газового поток, можно достичь не только полного устранения влияния любой асимметрии входящего потока 18 из-за отсутствия стабилизирующего устройства перед впускными каналами 2, но также снижения влияний неоднородности энергии 26, отраженной параболами 22, 23.

Предпочтительный, но не эксклюзивный вариант настоящего изобретения включает два фланца 36, 37 впускного и выпускного отверстий, показанных на фиг.5, которые ограничены радиальными пазами 9, 10 и являются, например, квадратными так, чтобы распорные втулки 35, которые служат для взаимного соединения фланцев 36, 37, фактически расположены снаружи круглой формы 38 впускного отверстия, вписанной в квадрат так, чтобы они не создавали помех течению.

Согласно другой отличительной особенности настоящего изобретения параболоидные зеркала содержат множество канавок, например, но без ограничения этим, образованных глубокими надрезами 39, как показано на фиг.7, в котором зеркало 40 параболоида имеет, например, эллипсоидную форму, чтобы уменьшить площадь областей отражения, которые увеличивают отражение с более высокой энергией.

Еще одна отличительная особенность, которая может ограничить дефекты парабол, состоит в размещении перед зеркалами 22, 23 перегородчатых элементов 33 из материала, полупрозрачного для ультразвукового потока, также с функцией ограничения звуковых явлений из-за газового потока 2.

Вследствие изменений их толщины и состава, данные перегородчатые элементы имеют различную степень прозрачности сверху донизу, как показано на фиг.6, так, чтобы частично или полностью компенсировать рассеяние энергии из-за отражения на параболах 22, 23, как показано на фиг.4 для профиля 35.

Еще одной отличительной особенностью, которая может снизить перепад интенсивности звука в прямолинейном излучении, отраженном параболой, является такая, как показана на фиг.8, на которой параболическая часть расположена как можно ближе к оси параболоида 41, установленного, чтобы, как с линзами, распределение стало практически однородным на самой оси.

С этой целью при физическом ограничении, чтобы ультразвуковое средство передачи/приема не могло образовывать тени на передаваемом излучении, которое проходит через измерительную трубу 1, данное средство можно наклонять таким образом, чтобы ось передачи была наклонена под углом менее приблизительно 90° к осям трубы 1 или к оси 31 параболоида, предусмотренного, чтобы виртуальный центр излучения 32 никогда не попадал в фокус параболоида 41.

В целесообразном для применения варианте можно использовать более одного из описанных устройств с различными интенсивностями действия для увеличения комбинированного эффекта, который является оптимальным для точности измерения, без увеличения количества частей, из которых составляют устройство, которое в дополнение к двум передатчикам/датчикам может содержать, таким образом, по существу только три части: два корпуса для датчиков, снабженных параболическим зеркалом, и два квадратных фланца 36, из которых выступают две профилированные, например, имеющие форму запятой, распорные втулки 35, плюс измерительная труба 1, которая, в свою очередь, имеет два фланца 37, например, квадратных фланца, которые имеют в своих углах места для распорных втулок и закрепленные во фланцах средства для крепления двух вышеупомянутых корпусов.

Предпочтительное решение по крепежным средствам включает упругие элементы, которые выступают из профилей 35 в форме запятой, и соответствующие зубцы 43, выборочно сцепляющиеся с подходящими упорами, образованными в противоположных фланцах 37. Это позволяет предельно быстро зацепить защелку без использования винтов или инструментов и без увеличения числа компонентов, в соответствии с целями настоящего изобретения.

Естественно, принципы настоящего изобретения, остающиеся теми же самыми, формы вариантов и детали конструкции могут широко изменяться в отношении того, что описано в прилагаемой формуле изобретения, без отступления при этом от объема притязаний настоящего изобретения.

Claims (14)

1. Система для измерения скорости протекания газа посредством ультразвука, включающая в себя измерительную трубу (1), вытянутую вдоль оси, внутри которой проходит по меньшей мере один газовый поток (2), по меньшей мере два средства передачи/приема (13, 14) для передачи/приема ультразвукового излучения, по меньшей мере два средства (11, 12, 22, 23) фокусировки, причем средства передачи/приема передают и принимают соответственно ультразвуковое излучение, которое проходит через средства фокусировки или отражается ими и проходит через по меньшей мере один газовый поток (2) внутри измерительной трубы (1) и, таким образом, измеряет скорость протекания по меньшей мере одного газового потока, отличающаяся тем, что каждое средство фокусировки устанавливает положение первой фокальной точки, лежащей на предварительно определенном дискретном расстоянии от него, и второй фокальной точки, лежащей в бесконечности, при этом каждое средство передачи/приема расположено в первой фокальной точке соответствующего средства фокусировки или между средством фокусировки и указанной первой фокальной точкой, являющейся для этого случая виртуальным центром ультразвукового излучения, при этом осевое направление ультразвуковых лучей (19), расположенное между двумя средствами фокусировки, имеет однородную плотность энергии и одинаковое направление, параллельное оси измерительной трубы (1).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства (11, 12, 22, 23) фокусировки расположены одно напротив другого внутри измерительной трубы (1) и каждое содержит фокусирующую линзу (11, 12), причем средства (13, 14) передачи/приема расположены в фокальных точках линз (11, 12).

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждое средство (11, 12, 22, 23) фокусировки включает в себя часть параболоида (22, 23) вращения, ось которого симметрично параллельна оси измерительной трубы (1) и лежит снаружи измерительной трубы (1).

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что по меньшей мере два средства (13, 14) передачи/приема расположены в положениях, перпендикулярных оси измерительной трубы, (1) и находятся в фокальных точках (24, 25) соответствующих параболоидов (22, 23) вращения.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что средства (11, 12, 22, 23) фокусировки включают две части параболоидов (22, 23) вращения, имеющих соответствующие фокальные точки и оси симметрии (30, 31), параллельные оси измерительной трубы (1), но лежащие на противоположенных ее сторонах, причем фокальная точка соответствующих параболоидов (22, 23) вращения является виртуальным центром ультразвукового излучения.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что измерительная труба (1) состоит из части цилиндрической прямой трубы, не содержащей внутренних вставок, имеющей на двух ее концах в области множества впускных отверстий для подвода газа и выпускных отверстий (9, 10) по меньшей мере два фокусирующих ультразвук средства (11, 12, 22, 23), функционирование которых подобно системе оптических линз и которые принимают ультразвуковое излучение, которое проходит через измерительную трубу (1) со всеми своими образующими, параллельными оси указанной трубы и с однородной плотностью энергии по всему поперечному сечению, начиная от двух средств (13, 14) передачи/приема ультразвука, которые имеют точечные размеры и расположены в фокальных точках по меньшей мере двух средств (11, 12, 22, 23) фокусировки ультразвука.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что фокусирующие ультразвук средства (11, 12, 22, 23) включают в себя две противолежащие части параболоидов (22, 23) вращения, имеющие свои оси симметрии (30), параллельные оси измерительной трубы (1) и расположенные снаружи указанной трубы (1), причем два средства (13, 14) передачи/приема ультразвука точечных размеров находятся в фокальной точке (24, 25) двух параболоидов (22, 23) вращения так, что ультразвуковое излучение (19), отраженное двумя частями параболоидов (22, 23), имеет в своей центральной части, которая проходит через измерительную трубу (1), направление, точно параллельное оси указанной трубы (1), так что все траектории также имеют равную длину для того, чтобы произошло точное объединение всех типов соосно симметричного распределения скорости газа.

8. Система по п.3, отличающаяся тем, что средства (13, 14) передачи/приема не имеют бесконечно малых размеров, но диаметр активной части средств передачи/приема меньше длины волны передаваемого ультразвукового излучения (19), причем средства (13, 14) передачи/приема расположены в положениях вблизи от двух отражательных частей параболоидов (22, 23) вращения с наклоном, необязательно перпендикулярным к оси измерительной трубы (1), тогда как фокальная точка (24, 25) соответствующего параболоида вращения является виртуальным центром ультразвукового излучения (19), причем фокальные точки (24, 25), в свою очередь, находятся в противолежащих положениях относительно оси измерительной трубы (1), так что неоднородное распределение энергии отраженного ультразвукового излучения повторно модулируется при отражении с результатом в соответствии с законом инверсии.

9. Система по п.7, отличающаяся тем, что кольцевые отверстия (9, 10) для подвода газа в измерительную трубу (1) имеют радиальные пазы (9, 10), распорные элементы (35) с аэродинамическими профилями в форме "запятой", расположенные в пазах (9, 10) и ориентированные под таким наклоном, чтобы передавать поступающему газу вращательную компоненту, которая может заставить газ выполнять целое число полных оборотов по мере того, как он проходит через измерительную трубу (1) так, чтобы способствовать посредством объединения, происходящего в ультразвуковом луче, как соосно симметричному распределению скорости газа, так и однородному распределению энергии в ультразвуковом луче (19), проходящем через измерительную трубу.

10. Система по п.7, отличающаяся тем, что перед частями параболоидов (22, 23) вращения установлены две перегородки (33) из материала, полупрозрачного для ультразвука, которые имеют переменную степень прозрачности для преобразования распределения энергии ультразвукового излучения в пределах степени превращения ее в однородную ко всему поперечному сечению измерительной трубы за счет поглощения энергии свыше самой малой величины.

11. Система по п.7, отличающаяся тем, что в каждой из двух частей параболоидов (22, 23) вращения выполнены канавки (39) для уменьшения полезной отражающей поверхности в соответствии с моделью, подходящей для получения приблизительно частичной или полной коррекции неоднородного распределения энергии в ультразвуковом излучении (19), отражаемом в измерительной трубе (1).

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что по меньшей мере две упомянутых отличительных особенности можно комбинировать и регулировать для достижения превосходного функционирования при использовании параболоидов (22, 23) вращения.

13. Система по п.8, отличающаяся тем, что измерительная труба (1) собрана в комплекте с двумя опорами для средств (13, 14) передачи/приема, которые также содержат два параболических зеркала (22, 23), посредством гибких выступов (42), расположенных в области распорных втулок (35) для ориентации потока и содержащих зубчатые средства (43), в частности, для быстрого сцепления защелкиванием.

14. Система по п.8, отличающаяся тем, что включает в себя серийные средства передачи/приема (13, 14) с резонансной частотой приблизительно 40 кГц и с активным диаметром, по существу, меньше длины волны звука в газе, подлежащем измерению, достигая, таким образом, в сочетании с упомянутыми выше фокусирующими средствами (11, 12, 22, 23) в то же самое время и при соответствующей двойной фокусировке максимального выхода энергии, благодаря оптимальной акустической связи компонентов данного типа с газообразной средой и минимальным производственным расходам.

Images