RU98107816A

RU98107816A - Способ акустического измерения расхода текучей среды

Info

Publication number: RU98107816A
Application number: RU98107816/28A
Authority: RU
Inventors: Бенето Лионель; Фрелиш Бенуа
Original assignee: Шлюмберже Эндюстри С.А.
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2000-02-10

Claims

1. Способ измерения расхода текучей среды между двумя точками, пространственно разнесенными в направлении потока текучей среды, посредством которого величину расхода определяют путем: объединения измерения времен прохождения каждого из двух акустических сигналов, передаваемых между двумя точками в противоположных направлениях, с измерением соответствующих фазовых сдвигов, возникающих в каждом акустическом сигнале в результате прохождения этого акустического сигнала по потоку; причем измерение фазового сдвига акустического сигнала, возникающего в каждом акустическом сигнале, состоит в дискретизации упомянутого акустического сигнала, принимаемого на частоте дискретизации, преобразовании дискретизированного сигнала в цифровую форму и определении посредством синхронного детектирования фазового сдвига акустического сигнала в виде разности фаз между фазой дискретизированного сигнала и фазой опорного сигнала; отличающийся тем, что упомянутый способ начинается с последовательных приближений, выполняемых на различных акустических сигналах, передаваемых последовательно в одном и том же направлении прохождения, путем введения в один из упомянутых сигналов во время (n+1)-ой итерации, между шагом передачи сигнала и шагом синхронного детектирования, по меньшей мере, одного программно-управляемого фазового сдвига τp(n), привязанного к значению фазового сдвига акустического сигнала φ(n)+φref, который определяют синхронным детектированием, выполняемым во время предшествующей n-ой итерации на ранее переданном сигнале, и который равен: сумме значения разности фаз φerr(n) между фазой сигнала, дискретизированного во время предшествующей n-ой итерации, и фазой опорного сигнала и значения программно-управляемого фазового сдвига 2πFacτp(n-1), который вводят во время n-ой итерации, где Fас обозначает частоту акустического сигнала, а τp(n-1) обозначает программно-управляемую задержку, определяемую на (n-1)-ой итерации так, что шаг синхронного детектирования (n+1)-ой итерации определяет разность фаз φerr(n+1) между фазой сигнала, дискретизированного во время текущей итерации и фазой опорного сигнала, которая устремлена к нулю, причем фазовый сдвиг φ(n+1)+φref акустического сигнала приблизительно равен программно-управляемому фазовому сдвигу 2πFacτp(n), вводимому во время (n+1)-ой итерации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что программно-управляемый фазовый сдвиг вводят во время шага дискретизации в сигнал дискретизации.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время шага синхронного детектирования преобразованный в цифровую форму сигнал умножают на опорные сигналы, имеющие соответственно форму синусоидального и косинусоидального опорных сигналов, имеющих опорную фазу, причем программно-управляемый фазовый сдвиг вводят в синусоидальный и косинусоидальный опорные сигналы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что программно-управляемый фазовый сдвиг вводят во время шага передачи в сигнал, предназначенный для генерации соответствующего акустического сигнала.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый принятый акустический сигнал смешивают со смесительным сигналом с тем, чтобы получить смешанный сигнал, частота которого уменьшена по сравнению с частотой упомянутого акустического сигнала, причем программно-управляемый фазовый сдвиг вводят в смесительный сигнал.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что программно-управляемый фазовый сдвиг разбивают на, по меньшей мере, два программно-управляемых вспомогательных фазовых сдвига, причем каждый из вспомогательных фазовых сдвигов вводят в сигнал на отдельном шаге между шагом передачи акустического сигнала и шагом синхронного детектирования.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что каждый программно-управляемый вспомогательный фазовый сдвиг определяют выполняя Евклидово деление программно-управляемого фазового сдвига, как функции модуля разрешающей способности программно-управляемого фазового регулятора, связанного с соответствующим шагом, на котором должен вводиться упомянутый вспомогательный фазовый сдвиг.

8. Способ по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что программно-управляемый фазовый сдвиг разбивают на два программно-управляемых вспомогательных фазовых сдвига, вводимых, соответственно, в сигнал дискретизации и в синусоидальный и косинусоидальный опорные сигналы.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота дискретизации Fe равна 4Fac/2n+l, где Fас обозначает частоту акустического сигнала, а n - целое число, большее или равное нулю.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что частота дискретизации Fe равна 4Fac.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что программно-управляемый фазовый сдвиг приблизительно равен сумме m(Fac/Fq)360° и k(Fac/Fe)360°, где (Fac/Fq)360° представляет разрешающую способность программно-управляемого фазового регулятора, связанного с синусоидальным и косинусоидальным опорными сигналами, a (Fac/Fe)360° представляет разрешение, обусловленное дискретизацией, причем Fq обозначает частоту кварцевого генератора тактовых импульсов.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что частота дискретизации Fe равна 4Fac/2n+l, с числом n строго больше нуля.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаги дискретизации и преобразования в цифровую форму выполняют одновременно.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход текучей среды выражается как отношение первого члена, который равен сумме значения 2π[Fac(T2-T1)], где скобка [х] обозначает целую часть выражения х в скобках и Т1 и Т2 - соответствующие времена прохождения акустических сигналов, передаваемых в двух направлениях распространения, причем Fас - частота акустических сигналов и значения разности фазовых сдвигов акустических сигналов, вводимых в каждый сигнал, ко второму члену, равному произведению упомянутых времен прохождения, причем времена прохождения измеряют разными способами для первого и второго членов.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что времена прохождения акустических сигналов измеряют для первого члена чаще, чем для второго.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что времена прохождения акустических сигналов измеряют для второго члена, когда среднее значение от времен прохождения сигналов, передаваемых в двух направлениях распространения и представленных в первом члене, превышает заданный порог.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что времена прохождения акустических сигналов измеряют для второго члена, когда число измерений фазового сдвига акустического сигнала достигает максимального заданного числа.

18. Способ по пп. 16 и 17, отличающийся тем, что времена прохождения акустических сигналов измеряют для второго члена, когда удовлетворяется условие по п.16 или п.17.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что для того, чтобы измерить времена прохождения акустических сигналов, передаваемых в двух направлениях распространения, для первого члена, каждый упомянутый принятый сигнал усиливают, формируют огибающую этого сигнала и определяют упомянутое время прохождения, отмечая момент перехода упомянутой огибающей через заданный порог.

20. Способ по п.14, отличающийся тем, что для того, чтобы измерить времена прохождения акустических сигналов, передаваемых в двух направлениях распространения, для второго члена, значения амплитуд каждого из упомянутых акустических сигналов в точках дискретизации сравнивают с пороговым значением, находят первую точку дискретизации сигнала, в которой значение амплитуды больше упомянутого порогового значения и от этой точки находят следующий или последний переход сигнала через нулевой уровень, таким образом определяя время прохождения упомянутого акустического сигнала на почти постоянном промежутке времени, который является одинаковым для двух времен прохождения.

21. Способ по п.20, отличающийся тeм, что для нахождения следующего перехода сигнала через нулевой уровень, находят такие две последовательные точки дискретизации, между которыми есть точка, в которой амплитуда сигнала переходит через нулевое значение, и затем между этими двумя точками осуществляют прямолинейную интерполяцию с целью определения времени прохождения акустического сигнала.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что на каждой n-ой итерации к программно-управляемой задержке τp(n)) добавляют дополнительную программно-управляемую задержку R(n), которая должна вводиться за несколько последовательных приближений, причем погрешность Е фазы, обусловленная обратной сверткой гармонических линий после дискретизации, имеет распределение в виде периодической функции с нулевым средним значением.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что дополнительная программно-управляемая задержка изменяется между нулем и периодом дискретизации.

24. Способ по п.24, отличающийся тем, что значения дополнительной программно-управляемой задержки изменяются линейно шагами, равными некоторой части периода дискретизации.