RU99118673A - ULTRASONIC METHOD FOR MEASURING FLOW SPEED - Google Patents

ULTRASONIC METHOD FOR MEASURING FLOW SPEED

Info

Publication number
RU99118673A
RU99118673A RU99118673/28A RU99118673A RU99118673A RU 99118673 A RU99118673 A RU 99118673A RU 99118673/28 A RU99118673/28 A RU 99118673/28A RU 99118673 A RU99118673 A RU 99118673A RU 99118673 A RU99118673 A RU 99118673A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplitude modulation
max
propagation
flow velocity
frequency
Prior art date
Application number
RU99118673/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2193208C2 (en
Inventor
Хак Соо ЧАНГ
Original Assignee
Чангмин Тек. Ко. Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1019980036337A external-priority patent/KR100298474B1/en
Application filed by Чангмин Тек. Ко. Лтд. filed Critical Чангмин Тек. Ко. Лтд.
Publication of RU99118673A publication Critical patent/RU99118673A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2193208C2 publication Critical patent/RU2193208C2/en

Links

Claims (4)

1. Способ измерения скорости течения на основании разности времен, предусматривающий измерение времени распространения ультразвуковой волны в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, и вычисление скорости течения, включающий этапы, на которых осуществляют амплитудную модуляцию ультразвуковой несущей с частотой fc в частоту fм амплитудной модуляции, меньшую, чем частота fc несущей, в течение периода τ (=5/fм) всякий раз при измерении времени распространения ультразвука, осуществляют распространение амплитудно-модулированного сигнала в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, осуществляют демодуляцию принимаемых амплитудно-модулированных сигналов после распространения в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, для детектирования сигнала fм амплитудной модуляции, измеряют время между моментами амплитудной модуляции ультразвуковой несущей fc в частоту fм амплитудной модуляции и детектирования сигнала fм амплитудной модуляции из принимаемого сигнала, и подставляют измеренные разности времен в выражение для измерения скорости течения на основании разности времен и вычисляют скорость течения, при этом частоту сигнала fм амплитудной модуляции определяют с помощью следующего выражения
fp≪ 10[(Cmax+Vmaxcosα)/L]≅0,05fc,
где fp - максимальная частота, при которой коэффициент затухания пульсирует в момент распространения ультразвуковой волны в текучей среде, Cmax - максимальная скорость звука в текучей среде, L - расстояние распространения ультразвука, Vmax - максимальная скорость течения, ожидаемая на интервале L, и α - угол, который образуют расстояние L распространения и направление скорости течения.
1. A method of measuring the flow velocity based on the time difference, comprising measuring the propagation time of the ultrasonic wave in directions that are the same as the flow velocity and opposite to it, and calculating the flow velocity, comprising the steps of amplitude modulating the ultrasonic carrier with a frequency f c to a frequency f modulation amplitude m which is less than the frequency f c the carrier, for a period τ (= 5 / f m) whenever the time measurement of ultrasonic propagation, carry propagation Vp -modulirovannogo signal in directions that coincide with the flow rate and opposite to it, demodulates the received amplitude-modulated signals after propagation in directions coinciding with the flow rate and opposite to it, for detecting a signal f m amplitude modulation measured time between the ultrasonic carrier amplitude modulation f c f m a frequency modulation and amplitude detection signal f m amplitude modulation from the received signal, and the measurement of different con five times in the expression for the flow velocity measurement based on the time difference and the calculated flow rate signal with frequency f m of the amplitude modulation determined by the following expression
f p ≪ 10 [(C max + V max cosα) / L] ≅0.05f c ,
where f p is the maximum frequency at which the attenuation coefficient pulsates at the time of propagation of the ultrasonic wave in the fluid, C max is the maximum speed of sound in the fluid, L is the ultrasound propagation distance, V max is the maximum flow velocity expected in the interval L, and α is the angle that the propagation distance L and the direction of the flow velocity form.
2. Ультразвуковой способ измерения скорости течения по п.1, отличающийся тем, что способ измерения времени распространения ультразвуковой волны включает этапы, на которых вводят напряжение fм амплитудной модуляции, возрастающее от нулевой фазы до "+" фазы, в амплитудный модулятор, а затем вводят амплитудно-модулированное выходное напряжение в ультразвуковой преобразователь и одновременно вводят это выходное напряжение в демодулятор, в свою очередь, для детектирования сигнала fм амплитудной модуляции, определяют в качестве момента синхронизации начала измерения времени распространения ультразвука момент, когда первый период или полтора периода сигнала амплитудной модуляции проходят через потенциал пересечения нулевого уровня, осуществляют демодуляцию сигнала, при этом амплитудно-модулированная ультразвуковая волна распространяется на расстояние L интервала, а затем принимается другим ультразвуковым преобразователем, с помощью указанного демодулятора, и детектируют сигнал fм амплитудной модуляции, определяют в качестве момента синхронизации конца измерения времени распространения ультразвука момент, когда первый период или полтора периода сигнала амплитудной модуляции проходят через потенциал пересечения нулевого уровня, и измеряют времена распространения ультразвука с использованием моментов синхронизации начала и конца времени распространения ультразвука.2. The ultrasonic method for measuring the flow velocity according to claim 1, characterized in that the method for measuring the propagation time of an ultrasonic wave includes the steps of introducing the amplitude modulation voltage f m , increasing from the zero phase to the "+" phase, into the amplitude modulator, and then administered amplitude-modulated output voltage and simultaneously the ultrasonic transducer is introduced in the output voltage of the demodulator, in turn, for detecting a signal f m amplitude modulation is determined as the time the sync When the first period or one and a half periods of the amplitude modulation signal passes through the potential of crossing the zero level, the signal is demodulated, the amplitude-modulated ultrasonic wave propagates to the distance L of the interval, and then it is received by another ultrasonic transducer using the specified demodulator, and the signal f m amplitude modulation is detected, the time is determined as the timing of the end of measurement The moment when the first period or one and a half period of the amplitude modulation signal passes through the potential of crossing the zero level is measured, and the propagation times of ultrasound are measured using the timing of the start and end times of the propagation of ultrasound. 3. Способ измерения скорости течения на основании разности фаз, предусматривающий распространение/прием ультразвуковой волны под постоянным углом α в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, и использование разности фаз ультразвука, изменяющейся пропорционально скорости течения, включающий этапы, на которых осуществляют амплитудную модуляцию ультразвуковой волны частоты fc в частоту fм амплитудной модуляции, меньшую, чем частота fc, при непрерывном распространении волны в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, осуществляют демодуляцию принимаемого ультразвукового сигнала после распространения на интервал L в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, для детектирования сигнала частоты fм амплитудной модуляции, измеряют разность фаз Δψм1 между сигналами fм амплитудной модуляции, когда сигнал частоты fм амплитудной модуляции детектируется и излучается в направлении, совпадающем со скоростью течения, и разность фаз Δψм2 между сигналами fм амплитудной модуляции, принимаемыми и демодулируемыми после распространения в направлении, противоположном скорости течения, получают кратные m1 и m2 числа π, за исключением составляющих βπ и γπ разностей фаз, измеренных фазовым дискриминатором из разностей фаз Δψc1 и Δψc2 между фазой ультразвуковой волны fc при распространении и фазой принимаемого сигнала fc, с помощью следующих выражений
Δψc1/π = Δψм1(fc/πfм) = m1+β,
Δψc2/π = Δψм2(fc/πfм) = m2+γ,
где β<1,0 и γ<1,0,
запоминают m1 и m2, измеряют составляющие βπ и γπ разностей фаз, добавляют m1π и m2π к результатам измерения для вычисления разностей фаз Δψc1 и Δψc2 и вычисляют скорость течения на основании следующего выражения
V = [πfcL/cosα][(1/Δψc1)-(1/Δψc2)],
выбирают частоту fм амплитудной модуляции следующим образом
fм=[(n+a)/2L](Cmin-vmax),
n=[а(Сmin-vmax)-b(Сmах+vmах)]/(Cmax-Cmin+2vmax)
запоминают n, и
Δψм1= nπ+aπ,
Δψм2= nπ+aπ,
измеряют разности фаз aπ и bπ, которые может измерить дискриминатор разности фаз, в вышеупомянутом выражении, и прибавляют к ним nπ для получения разностей фаз Δψм1 и Δψм2,
при этом а(< 1,0) - коэффициент для выбора максимального диапазона измерения (aπ)max дискриминатора разности фаз, равный 0,95, и b(<1,0) - коэффициент для выбора максимального диапазона измерения (bπ)max дискриминатора разности фаз, близкий к 0,2, Сmах и Cmin - максимальная и минимальная ожидаемые скорости звука, vmax(=vmaxcosα) - максимальный диапазон измерения скорости течения.
3. A method of measuring the flow velocity based on the phase difference, which provides for the propagation / reception of an ultrasonic wave at a constant angle α in directions coinciding with the flow velocity and opposite to it, and the use of the phase difference of the ultrasound, which varies proportionally to the flow velocity, including stages where the amplitude modulation frequency of the ultrasonic wave in the frequency f c f m of amplitude modulation that is less than the frequency f c, with continuous wave propagates in directions, which coincide with swift Stu flow and opposite to it, demodulates the received ultrasonic signal after spreading to the interval L in directions coinciding with the flow rate and opposite to it, for detecting a signal frequency f m of the amplitude modulation measured phase difference Δψ m1 between signals f m of amplitude modulation, the signal frequency f m amplitude modulation is detected and emitted in the direction coinciding with the flow velocity, and the phase difference Δψ m2 between the signals f m amplitude modulation received and demo which are modulated after propagation in the direction opposite to the flow velocity, multiples of m 1 and m 2 are obtained, except for the phase difference components βπ and γπ measured by the phase discriminator from the phase differences Δψ c1 and Δψ c2 between the phase of the ultrasonic wave f c during propagation and the phase the received signal f c using the following expressions
Δψ c1 / π = Δψ m1 (f c / πf m ) = m 1 + β,
Δψ c2 / π = Δψ m2 (f c / πf m ) = m 2 + γ,
where β <1.0 and γ <1.0,
remember m 1 and m 2 , measure the components of the βπ and γπ phase differences, add m 1 π and m 2 π to the measurement results to calculate the phase differences Δψ c1 and Δψ c2 and calculate the flow rate based on the following expression
V = [πf c L / cosα] [(1 / Δψ c1 ) - (1 / Δψ c2 )],
select the frequency f m amplitude modulation as follows
f m = [(n + a) / 2L] (C min -v max ),
n = [a (C min -v max ) -b (C max + v max )] / (C max -C min + 2v max )
remember n, and
Δψ m1 = nπ + aπ,
Δψ m2 = nπ + aπ,
measure the phase differences aπ and bπ, which can be measured by the discriminator of the phase difference in the above expression, and add nπ to them to obtain the phase differences Δψ m1 and Δψ m2 ,
wherein a (<1,0) is the coefficient for choosing the maximum measuring range (aπ) max of the discriminator of the phase difference, equal to 0.95, and b (<1,0) is the coefficient for choosing the maximum measuring range of (bπ) max of the discriminator of difference phases close to 0.2, C max and C min - the maximum and minimum expected sound speeds, v max (= v max cosα) - the maximum range of measurement of the flow velocity.
4. Способ измерения разности фаз ΔΦc между сигналами, соответствующими распространению ультразвуковой волны в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, и последующему приему этой волны, если скорость С звука измеряется отдельно или постоянно, и вычисления скорости V течения с помощью следующего выражения
V = (ΔΦcC2)/(4πfLcosα),
включающий этапы, на которых осуществляют амплитудную модуляцию ультразвуковой волны fc в частоту fм амплитудной модуляции, осуществляют распространение амплитудно-модулированного сигнала в направлениях, совпадающих со скоростью течения и противоположных ей, осуществляют демодуляцию принимаемых сигналов после распространения, измеряют разность фаз ΔΦм(<π) между ними и получают кратное m, которое превышает π, разности фаз ΔΦc, с помощью следующего выражения
ΔΦм•(fc/πfм) = m+a (a<1,0),
измеряют разность фаз aπ между принимаемыми ультразвуковыми сигналами fc в один и тот же момент с помощью фазового дискриминатора для получения aπ, прибавляют к ним mπ для получения ΔΦc и вычисляют скорость течения в соответствии с указанным выражением, при этом частоту fм амплитудной модуляции выбирают с помощью следующего выражения
fм≅C 2 min /(4LVmaxcosα).
4. A method for measuring the phase difference ΔΦ c between signals corresponding to the propagation of an ultrasonic wave in directions coinciding with the current velocity and opposite to it, and the subsequent reception of this wave if the sound speed C is measured separately or continuously, and calculating the current velocity V using the following expression
V = (ΔΦ c C 2 ) / (4πfLcosα),
including the stages at which the amplitude modulation of the ultrasonic wave f c to the frequency f m amplitude modulation is carried out, the amplitude-modulated signal is propagated in directions coinciding with the flow velocity and opposite to it, the received signals are demodulated after propagation, the phase difference ΔΦ m is measured (< π) between them and get a multiple of m that exceeds π, the phase difference ΔΦ c , using the following expression
ΔΦ m • (f c / πf m ) = m + a (a <1,0),
measure the phase difference aπ between the received ultrasonic signals f c at the same moment using a phase discriminator to obtain aπ, add mπ to them to obtain ΔΦ c and calculate the flow velocity in accordance with the specified expression, and the frequency f m of amplitude modulation is chosen using the following expression
f m ≅C 2 min / (4LV max cosα).
RU99118673/28A 1998-09-03 1999-08-25 Ultrasonic method measuring current speed (versions) RU2193208C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980036337A KR100298474B1 (en) 1998-09-03 1998-09-03 Ultrasonic flow measurement method
KR1998/36337 1998-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99118673A true RU99118673A (en) 2001-07-20
RU2193208C2 RU2193208C2 (en) 2002-11-20

Family

ID=19549509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99118673/28A RU2193208C2 (en) 1998-09-03 1999-08-25 Ultrasonic method measuring current speed (versions)

Country Status (5)

Country Link
KR (1) KR100298474B1 (en)
CN (1) CN1155831C (en)
CA (1) CA2279257A1 (en)
DE (1) DE19942138B4 (en)
RU (1) RU2193208C2 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100801643B1 (en) * 2006-04-06 2008-02-11 박주영 System for making 3D-continuty and Method thereof
RU2367912C1 (en) * 2008-05-12 2009-09-20 Закрытое Акционерное Общество "Когерент" Device for detection of volume flow of controlled medium in pipeline
CN102023298B (en) * 2009-09-17 2013-06-05 建兴电子科技股份有限公司 Method for setting detection period of ultrasonic wave and device thereof
DE102009046561A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Method for operating at least one ultrasonic transducer
EP2343515B1 (en) 2010-01-11 2020-09-23 Kamstrup A/S Flowmeter with variable operation conditions
CN102103147B (en) * 2011-01-05 2012-04-18 王毅 Ultrasonic autocorrelation transverse flow velocity measuring method
RU2529635C1 (en) * 2013-06-10 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" Ultrasonic method of determining flow rate of gas medium and apparatus therefor
CN105547385A (en) * 2015-12-18 2016-05-04 合肥市恒昌自动化控制有限责任公司 Channel section flow measurement method based on ultrasonic principle
CN106443059A (en) * 2016-09-07 2017-02-22 成都千嘉科技有限公司 Fluid velocity measurement method, fluid metering method and flowmeter
CN106568988B (en) * 2016-11-10 2019-03-29 浙江清环智慧科技有限公司 A kind of measuring system of drainage pipeline water body speed
CN107290564B (en) * 2017-07-28 2020-02-04 电子科技大学 Phase difference-based ultrasonic flow velocity measurement method
CN109253396B (en) * 2018-08-23 2022-09-20 大唐环境产业集团股份有限公司 Method and device for detecting flow of slurry composite pipeline
CN110346600B (en) * 2019-08-21 2021-04-06 南京信息工程大学 Ultrasonic wind speed and wind direction measuring method
CN111220816B (en) * 2020-01-19 2022-04-08 中船重工海声科技有限公司 Time difference type ultrasonic flow velocity measuring method adopting frequency hopping signal
CN112729441B (en) * 2020-12-21 2022-03-22 唐山学院 High-precision flow measuring method based on pulse type flow sensor
CN113701835B (en) * 2021-08-30 2023-12-08 安徽理工大学 High-precision self-correction ultrasonic coal bed gas extraction pipe network flowmeter
CN113770010B (en) * 2021-09-14 2022-07-01 天津理工大学 Ultrasonic excitation circuit
CN114384003A (en) * 2022-01-07 2022-04-22 鞍钢股份有限公司 Seawater erosion corrosion test device and using method
CN114814285B (en) * 2022-06-23 2022-09-09 沈阳佳德联益能源科技股份有限公司 Ultrasonic flow measurement method
CN118428108B (en) * 2024-06-27 2024-09-10 长江水利委员会水文局 Ultrasonic time difference method flow calculation method and system based on multi-objective optimization algorithm
CN118548948B (en) * 2024-07-30 2024-10-11 泰能天然气有限公司 Natural gas high-precision metering method, equipment and system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2943810C2 (en) * 1979-10-30 1982-12-09 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Measurement arrangement for the speed of flowable media by determining the transit time of sound waves
US4787252A (en) * 1987-09-30 1988-11-29 Panametrics, Inc. Differential correlation analyzer
EP0535364A1 (en) * 1991-09-30 1993-04-07 Siemens Aktiengesellschaft High precision and unambiguous method for the ultrasonic measurement of speed of flow
DE4302368C1 (en) * 1993-01-28 1994-07-21 Spanner Pollux Gmbh Ultrasonic measuring method for fluid flow velocity
KR960013251B1 (en) * 1993-08-25 1996-10-02 주식회사 창민물산 Flow metter
KR0170815B1 (en) * 1996-05-27 1999-05-01 남상용 Ultrasonic multi circuit flowmeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU99118673A (en) ULTRASONIC METHOD FOR MEASURING FLOW SPEED
RU2193208C2 (en) Ultrasonic method measuring current speed (versions)
US9404890B2 (en) Method for noninvasive determination of acoustic properties of fluids inside pipes
EP0441531B1 (en) Method and system for digital measurement of acoustic burst travel time in a fluid medium
EP0508675A1 (en) Ultrasound high velocity flow correlation measurement using coded pulses
US8100832B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus
US6470757B2 (en) Ultrasonic flow velocity measuring method
US4697254A (en) System and method for measuring ice thickness
RU2186399C2 (en) Ultrasonic device measuring flow velocity
US6386047B2 (en) Ultrasonic flow velocity measuring method using phase difference measurements
JP2004317459A (en) Ultrasonic gas concentration flow rate measurement method and apparatus
Iwashita et al. Doppler measurement using a pair of FM-chirp signals
DE59607938D1 (en) Method for ultrasonic measurement of flow rates of flowing fluids
JP2869692B2 (en) Ultrasonic snow depth measuring method and ultrasonic snow depth measuring device.
JP3215847B2 (en) Flow velocity measurement method
WO1997045963A3 (en) A receiver, a demodulator, and a demodulation method
JP3752340B2 (en) Ultrasonic Doppler flow velocity / flow meter
JP3235637B2 (en) Ultrasonic fluid flow meter
KR920003944A (en) How to measure the speed and vortex of blood flow in the human body
JPS5852487Y2 (en) Flow rate measurement device using correlation technology
JPH0324607B2 (en)
JPS5918364Y2 (en) current meter
JPH037783Y2 (en)
KR101158792B1 (en) Coherent doppler velocity measuring method using signal mixing technique and device therefor
RU2008664C1 (en) Device for detecting free gas concentration in fluid