SE517922C2 - Förfarande och anordning för bestämning av hastigheten hos en fluid - Google Patents

Description

35 40 517 922 2 från den ena givaren/detektom till den andra och därefter med samma antal signaler utsända från den andra givaren/detektom. Vid sändning vänds polariteterna hos de utsända signalerna, så att den för tillfället sändande av givarna/mottagarna styrs att utsända ljudsignalerna med positiva och negativa polariteter valda för att minska påverkan av mot givama/mottagama reflekterade signaler på direkta signaler mottagna av den andra av givarna/mottagarna. Därvid kan i allmänhet lika många negativa pulser sändas i följd efter varandra som finns i en direkt före sänd rad av positiva pulser. En polaritets- eller fasinvertering görs således vid sändaren men utförs också med fördel i mottagaren för att de mottagna signalerna alltid skall ha samma polaritet och därmed i huvudsak samma utseende. Detta underlättar detektionen av ett speci- ellt läge i de mottagna signalerna, såsom en speciellt vald nollgenomgång. Detektionen av det speciella läget kan underlättas genom att använda ett förfarande med en förinställd tidsperiod efter utsändning, före vilkens slut ingen detektion får göras. Efter den förinställda tidsperio- den måste den mottagna signalen passera en tröskelnivå, varefter till slut en första nolldetek- tion görs. Samma förfarande med en tröskelnivå, som skall passeras efter den förinställda tidsperioden, kan användas också för nästa puls. För de efterföljande pulsema inverkar reflek- tioner och för dessa används endast den uppmätta tidsperioden mellan utsändning och detek- tion för att fastställa den tidpunkt, efter vilken detektion av nollgenomgång skall göras. Där- vid tas inte någon hänsyn till tröskelnivän. Detta kan uttryckas, som att efter mätning för den första pulsen/de första pulsema ändras den förinställda tidsperioden till ett värde, som är bestämt ur det vid derma mätning bestämda värdet på pulsernas gångtid mellan sändare och mottagare.

FIGURBESKRIVNING Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas i detalj såsom ett ej begränsande exempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: - Fig. 1 är en schematisk bild av en strömningshastighetsmätare innefattande två ultraljudshu- vuden anbragta för mätning av hastigheten hos en fluid strömmande i ett rör samt dessas koppling till en styrenhet, - Fig. 2 är ett diagram som visar formen hos utsända ljudpulser, - Fig. 3 är blockscherna över de olika steg, som måste genomföras av olika komponenter i mätaren, - Fig. 4 är ett diagram i form av skärmbild, som visar en detekterad ljudsignal erhållen direkt från en ljudgivare, - Fig. 5 - 7 är diagram liknande fig. 4, som visar en detekterad ljudsignal erhållen direkt från en ljudgivare tillsammans med överlagrade reflekterade signaler.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I fig. 1 visas en cylindrisk rörledning 1, i vilken en fluid rör sig eller strömmar i pilens 3 riktning med en rörelse- eller flödeshastighet v. En första ljudgivare och ljudmottagare, i fortsättningen endast benämnd givare, G1 är utformad med en plan yta, som har en normal, vilken bildar en sned vinkel plana yta bildar bottnen av ett kort cylindriskt rörstycke 5, som utgår från eller ansluter till 10 20 25 30 35 40 517 922 3 rörledningen 1 och bildar samma vinkel tp i förhållande till denna. Rörstycket 5 kan vara så kort, att ett kantparti av den plana ytan hos givaren G1 ligger alldeles intill strömningsvägen inuti rörledningen 1. Rörstycket har alltså formen av en kort cylinder, vilkens botten ligger i rät vinkel mot cylinderformens axel och vilkens övre del är snett, profilerat avskuren vid anslutningen till rörledningen. Vidare ligger Gl med sin normal i strömningsriktningen, så att dess plana yta påverkas av ett negativt dynamiskt tryck från fluiden. En andra likadan givare G2 är utformad och placerad på samma sätt med sin plana yta vid bottnen av ett andra kort rörstycke 7, som har samma utformning som det första rörstycket 5 och har samma cylinder- . axel som detta. De plana ytorna hos givarna Gl, G2 ligger alltså mittemot varandra och är parallella med varandra. Den andra givaren G2 påverkas av ett positivt dynamiskt tryck eller strömningstryck, eftersom normalen för dess plana yta har en komponent motsatt strömnings- riktningen. De båda korta rörstyckena 5, 7 kan betraktas som delar av ett cylindriskt rör, vilken skär rörledningen 1 under vinkeln go. Denna vinkel het vara så liten som möjligt. En alltför liten vinkel kan dock i vissa fall ge alltför stora strömningsförluster i mätanordningen, varför ett föredraget omrâde för vinkeln to kan vara 5 - 60°.

De plana ytorna hos givama G1, G2, som har kontakt med den strömmande fluiden, kan med lämplig elektrisk anslutning fås att utsända ljudvågor och att detektera ljudvågor inkommande mot ytorna. De från den ena givaren utsända ljudvågorna kan då detekteras av den motstående givaren. Ljudvågorria får olika gångtider mellan givarna beroende på ström- ningshastigheten v hos fluiden i rörledningen 1. Varje givare har två elektriska anslutningar, en plusanslutning och en minusanslutning. Vid inmatning av en elektrisk aktiverande spänning på plusanslutningen erhålls från givaren avgivna pulser med viss polaritet, men om samma spänning imnatas på givarens minusanslutning avges pulser med motsatt polaritet. På motsva- rande sätt gäller, att om givarna fungerar som detektorer och de detekterar en mottagen signal med viss polaritet, så avges på deras plus- och minusanslutningar elektriska signaler, som är den inverterade bilden av varandra. Givamas anslutningar är med hjälp av två elektriska led- ningar förbundna med en första styrbar multiplexor 11 för mottagning/detektion, en andra styrbar multiplexor 12 för utsändning och tredje och fjärde styrbara multiplexorer 13, 14, som via motstånd RB, R4 är anslutna till en fast referensspämiing, exempelvis jord. Multi- plexorema har var och en två styringångar och multiplexorema 11 och 13 styrs av två styrsig- naler A1 och Bl och multiplexorerna 12 och 14 styrs av två styrsignaler A2 och B2.

Mottagningsmultiplexom 11 är via ett filter 15, en förstärkare 17, en förtriggningsenhet 19 och en nolldetektor 21 förbunden med en ingång till styrenhet 25, som kan vara någon typ av rnikroprocessor och som också har utgångar kopplade till multiplexorernas 11 - 14 styrin- gångar för styming av dessa med hjälp av styrsignalema A1, Bl resp. A2, B2. Styrenheten 25 kan på en annan utgång avge signal för sändning av ljudvågor. Denna signal påverkar via en grind 31 en pulsutsåndningsenhet eller signalgenerator 27, som vid mottagande av signalen avger lämplig utgångsspänning till utsändningsmultiplexom 12, från vilken utgångsspänningen sedan överförs till den av Styrenheten 25 för tillfället valda givaren G1, G2 med vald polari- 10 20 25 30 517 922 tet.

Styrenheten 25 är förbunden med eller innefattar två timers eller tidgivningskretsar 29.1, 29.2.

När pulsutsändningsenheten 27 får signal från styrenheten 25, tillför den via multiplex- orn 12 den för tillfället valda givaren Gl, G2 och dennas valda anslutning, plusanslutningen eller minusanslutningen, så att denna ändrar någon av sina dimensioner eller sin forrn och därvid från sin plana yta utsänder en ljudsignal av den typ, som visas i fig. 2. Ljudsignalen innefattar två successiva pulser, som motsvarar två pulser av ett längre pulståg, vilket erhålls när ljudgivaren aktiveras för att ändra dimension med sin egenfrekvens. Ljudgivama Gl, G2 kan med fördel vara utförda med egenfrekvenser av storleksordningen 1 - 4 MHz. För ex- empelvis egenfrekvensen 1 MHz är periodtiden 1 p.s, vilket ger en tidslängd mellan början av en första pulsen och slutet av den andra pulsen, som motsvarar 1 1/2 its, allmänt 1 1/2 pe- riodtid, förutsatt att pulserna upptar hälften av varje period. Om den aktiverande signalen inrnatas på givarnas andra anslutningen, erhålls den till signalen i fig. 2 inverterade signalen, dvs en signal med motsatt, i detta fall negativ polaritet, när signalen enligt fig. 2 antas ha positiv polaritet.

Ur mätningar av gângtiderna för ljudvågor eller pulser, som fortplantas mellan givarna Gl, G2, kan ett mått på fluidens strömningshastighet erhållas. Sålunda uppmäts tiden tl för en ljudpuls eller ljudvåg att röra sig från givaren G1 till G2, dvs motströms, och tiden t2 för ett ljudpuls eller ljudvåg att röra sig från givaren G2 till G1, dvs nedströms.

En puls utsänd från en av givarna passerar dels genom fluid som rör sig snett i förhål- lande till pulsens rörelseriktning, dels genom fluid, som kan anses tämligen stillastående.

Vägen genom fluid, som rör sig har en längd 11, ges approximativt av dl sin (p 1 där dl är diametern hos röret 1. Vägen genom stillastående fluid har en längd resp. 12, som approximativt ges av dz tan q) 12 där d2 är diametern hos givarnas Gl, G2 yta och hos rörstyckena 5, 7.

Pulsernas gängtider blir då l l tl= +i c+vcosq> c t= +š 2 c-vcostp c där c är ljudhastigheten i fluiden. Ur dessa uttryck kan ett uttryck för fluidens rörelsehastighet v härledas. 15 20 25 30 35 517 922 5 Vid utsändning av pulser startar den första givaren G1 med att utsända en signal. Demia mottages av den andra givaren G2 och vid detektion av signalen och som nedan närmare skall beskrivas, detektion av ett specifikt läge i den mottagna signalen, utsänder den första givaren på nytt en signal. Detta förfarande upprepas sedan ett stort antal gånger för att lämplig nog- grannhet vid mätningen skall erhållas. Om detta upprepas N gånger och den summerade uppmätta tiden för alla pulser, som skickats från den första givaren G1 och detekterats av den andra givaren G2, är tml och motsvarande tid för alla pulser sända i motsatt riktning är tmz och tf är den tidsfördröjning, som finns mellan den tidpunkt, när det speciella läget i en mot- tagen signal faktiskt mottages av den detekterande givaren, och den tidpunkt, när efter det att det speciella läget i en mottagen signal har detekterats av den motstâende givaren en ny signal utsänds, gäller ti: “tf tml N t tz = i -t N f Det kan visas, att flödeshastigheten med god noggrannhet då ges av K-( 1 - l ) E-t f V: m2_ ï t f där K är en konstant, som beror på rörets geometriska form, bl a vinkeln kan observeras, att detta uttryck för flödeshastigheten är oberoende av temperaturen, vilket gäller, förutsatt att flödeshastigheten v är liten i förhållande till ljudhastigheten c i fluiden.

De olika steg, som används vid mätning av fluidens rörelsehastighet, skall nu beskrivas i samband med flödesschemat i fig. 3.

Mätningarna initieras i ett första steg 101. Härvid programmeras en fördröjning, som skall användas innan förtriggning, se nedan, kan utföras. Denna fördröjning är införd för att flödeshastighetsmätaren inte skall trigga på störningar, när utsändning av ljudpulser görs.

I nästa block 103 startas tidmätningen genom att en ultraljudssignal utsänds i riktning med flödet, dvs från givaren Gl. Ultraljudssignalen utsänds som två likadana fyrkantspulser som ovan har beskrivits i samband med fig. 2, med vald polaritet enligt nedan. Samtidigt med starten av den första pulsen igångsätts tidmätningen genom signal från styrenheten 25 till en timer 29.1. Samtidigt startas ytterligare en timer 29.2 för en programmerad fördröjning av ca 10 ns räknat från starten av den första pulsen, innan detektion av signalen får utföras. Det antal klockpulser, som motsvarar den första programmerade fördröjningen, kan vara lagrad i ett minne, vilkets innehåll kopieras till ett fördröjningsminne i styrenheten 25.

I nästa block 105 mottages av givaren G2 den med strömmen utsända signalen från G1, omvandlas av den mottagande givaren G2 till en elektrisk signal, som leds via mottagnings- multiplexorn 12 först till filtret 15 för att bandpassfiltreras däri. Filtret 15 har ett passband, som ligger omkring frekvensen hos ultraljudssignalen. Den filtrerade signalen leds sedan till 10 15 20 25 30 35 40 517 922 6 förstärkaren 17 och förstärks däri. Dessutom adderas till signalen en konstant spänning av ca 1,5 V i förstärkaren för enklare detektion av nollgenomgång. Vidare inväntas, att den timer 29.2, som har startats för fördröjning av detektionen, skall ge signal om, att den inställda tiden har löpt ut. När en sådan signal erhålles, nollställs tirnem och en förtriggning utförs, som innebär, att styrenheten 25 nu inväntar att signalen skall underskrida en viss positiv tröskelnivå, exempelvis 0,75 V, eller, om tröskelnivån är negativ, att signalen överskrida denna. Att signalen har underskridit resp. överskridit tröskelnivån innebär, att en sökt ultra- ljudssignal har mottagits. Sedan kan detektion av att signalen passerar nivån noll, nolldetek- tion, utföras. De angivna spänningsnivåema, nollnivån och förtriggningsspänningen, är tagna i förhållande till den pålagda fasta likspänningen.

Vid nolldetektion utsänds från nolldetektom 21 en puls, som direkt triggar utsändning av ny puls via grinden 31. Nolldetektionspulsen leds direkt via grinden 31 till pulsutsänd- ningsenheten 27 för aktivering av denna, så att denna via pulsutsändningsmultiplexorn ger lämplig signal till givaren G1 för att på nytt utsända en ljudsignal. Vid nolldetektionen, med hjälp av den av nolldetektorn 21 avgivna pulsen, startas åter den förut nollställda tirnem 29.2 för den programmerade fördröjningen.

För den nu andra, utsända ljudsignalen upprepas samma förfarande vid detektionen för den motsvarande mottagna pulsen, som använts för den första pulsen. Vid detektionen av den andra mottagna pulsen avläses också den timer 29.1, som startades vid aktivering av pulsut- sändningsenheten 27 vid den första utsändningen av en ljudsignal. För därefter utsända pulser störs detektionen av reflexer av tidigare pulser. Därför används för de följande mottagna pulserna inte villkoret, att de skall passera en tröskelnivå. I stället används endast en tids- period, som startar vid pulsens utsändning och som måste förflyta, innan nolldetektionen görs. Denna tidsperiod måste vara mycket väl bestämd och dess längd erhålls ur den gjorda avläsningen av timem, som anger de tvâ första pulsernas gångtid. Denna ur mätningarna härledda tidsperiod kan fmnas lagrad i ett speciellt register i processorn 25 och används alltså i fortsättningen som avläsningsfördröjning. För övrigt upprepas samma förfarande för efter- kommande pulser. Ett stort antal N signaler utsänds, där N väljs för att ge önskad noggrann- het vid mätningen. Förfarandet avbryts, genom att mikroprocessom 25, efter mottagning av N nolldetektionspulser, stänger av den direkta överföringen av nolldetektionspulser via grin- den 31 från nollpunktsdetektom 21 till pulsutsändningsenheten 27, genom att avge lämplig styrsignal till grinden. I nästa block 107 avläses klockan 29.1 och det avlästa antalet klockpul- ser lagras i ett minne för tm. Efter detta upprepas i nästa block 109 samma mätningsförfaran- de som i blocken 105 och 17 men för ljudpulser sända mot strömmen, dvs utsända av givaren G2 och detekterade av givaren G1. Efter det att N ljudsignaler har utsänts och detekterats flmis det erhållna antalet klockpulser lagrat i ett minne för tmz.

Det antal pulser N, för vilket mätningen utförs, kan exempelvis väljas, så att skillnaden mellan de totala tiderna tmz, tml mätt för motströmspulser och medströmspulser har uppnått ett förutbestämt värde. Detta kan vara svårt att förutsäga, och då testas, efter det att de upp- mätta antalen har erhållits, huruvida skillnaden är lika med eller större än ett sådant förutbe- 15 20 25 30 35 40 517 922 7 stämt värde. Om detta villkor är uppfyllt, avslutas mätningen i ett block 111. I detta beräknas flödeshastigheten med hjälp av det ovan nämnda uttrycket. Om skillnaden är mindre än det förutbestämda värdet, kan hela mätningen upprepas, så att totala tider tml, tmz för 2N pulser i stället erhålls. Sedan testas åter huruvida skillnaden nu är tillräcklig, varefter ytterligare mätning kan utföras om så är nödvändigt.

Vid de höga frekvenser, som används vid utsändningen av rnätpulser, av storleksord- ningen 1 MHz och däröver, och genom att endast två pulser finns i varje signal aktiveras väsentligen bara en enda akustisk mod vid utsändning av signalerna. Om flera moder aktive- ras, såsom är fallet vid förfarandet enligt det ovan nämnda patentet, när lägre frekvenser används, ger detta problem vid detekteringen, eftersom olika moder har olika propagations- hastighet. Emellertid förekommer också vid höga frekvenser reflexer mot väggarna i det mätutrymme, där pulserna fortplantas, i första hand mot de motstående detektorytoma. Detta leder till, att till varje detektoryta ankommer förutom den direkta ljudsignalen också samtidigt andra, reflekterade signaler, vilka har lägre amplitud. Detektom mottager därigenom en sammansatt signal, i vilken den största komponenten är den direkta signalen. Detta innebär, att tidpunkten för mottagning av den direkta signalen blir obestämd. I allmänhet bestäms tidpunkten som den tid, när den mottagna signalen passerar en speciellt vald nivå. Denna tid blir då behäftad med ett fel på grund av de reflekterade komponenterna i den mottagna signa- len.

I fig. 5 visas hur en enligt ovan utsänd ljudsignal kan se ut vid ytan av den mottagande detektorn. Vid 41 visas en förtriggningsnivå, som kan användas, och vid 43 en nollgenom- gång, som används av nolldetektorn 21 för bestämning av tidpunkten för mottagning av ljud- signalen.

För att minska eller undanröja inverkan av reflekterade ljudsignaler vid mätningen, kan polariteten hos de utsända ljudsignalerna ändras enligt ett förutbestämt, speciellt valt fördelak- tigt mönster. Polariteterna hos de utsända ljudsignalerna skall ändras, så att reflexerna under mätning blir ungefär lika många positiva som negativa av de olika ordningarnas reflexer med betraktande endast av reflektioner mot de motstående givarytorna. I fig. 6 - 8 visas mottagna ljudsignalformer med reflekterade komponenter med olika polariteter. I fig. 6 visas sålunda ljudsignalen vid detektorn, som är sammansatt av dels den direkta signalen, som antas ha positiv polaritet, dels en ljudsignal, som har reflekterats en gång och också har positiv polari- tet, dels en ljudsignal, som har reflekterats två gånger och också har positiv polaritet. I fig. 7 visas ljudsignalen, när båda de reflekterade signalerna har negativ polaritet medan ljudsigna- len i ñg. 8 erhålls, när den signal, som har reflekterats en gång har positiv polaritet, och den två gånger reflekterade signalen har negativ polaritet.

Den från pulsutsändningsenheten 27 utsända aktiverande elektriska signalen och den elektriska signal, för vilken nollpunktsdetektionen utförs i detektom 21, har alltid samma polaritet, vilket erhålls genom polomkastning i sändningsmultiplexom 12 och mottagnings- multiplexorn ll. Om G1+ betecknar givarens G1 positiva anslutning, G1- dess negativa anslutning, G2+ givarens G2 positiva anslutning och G2- dess negativa anslutning, gäller för 15 20 25 30 517 922 8 styrsignalema A1, Bl resp. A2, B2 till multiplexorerrra ll, 13 och 12, 14: A1,B1 G1+ Gl- G2+ G2- 0,0 Mux ll Mux 13 0,1 Mux 11 Mux 13 1,0 Mux 13 Mux 11 1,1 Mux 13 Mux ll A2,B2 G1+ Gl- G2+ G2- 0,0 Mux 12 Mux 14 0,1 Mux 12 Mux 14 1,0 Mux 14 Mux 12 1,1 Mux 14 Mux 12 i I kolumnerna med en givaranslutning överst visas i rutorna under den multiplexor, vilkens ingång år kopplad till denna givaranslutning.

För en positiv medströmssignal skall styrsignalerna A1, Bl och A2, B2 ha värdena 0,0 och för en negativ medströmssignal värdena 1, 0. För en positiv motströmssignal skall styr- signalerna A1, Bl och A2, B2 ha värdena 0,1 och för en negativ motströmssignal värdena 1, l.

Att den aktiverande elektriska signalen och den elektriska signal, för vilken nollpunkts- detektionen utförs, alltid har samma polaritet, leder till, att den signal, för vilken en nollge- nomgång skall detekteras, alltid har i princip samma utseende, oberoende av om den faktiskt utsända pulsen har positiv eller negativ polaritet, och endast är förvrängd på olika sätt beroen- de på reflexerna i mätrummet. De faktiskt detekterade tidpunkterna för nollgenomgången, såsom åskådliggörs av fig. 5 - 8, har således avvikelser från de ideala tidpunkter, som skulle erhållas, om ljudsignalema utsändes med så stora tidsintervall, att reflexerna inte påverkar ljudsignalema vid detektorytan. Summan av dessa avvikelser öl, 62, 53, 64, kan, genom lämpligt val av polariteterna hos de utsända ljudsignalema, fås att bli mycket nära noll, dvs så att felen tar ut varandra vid en summering. Det leder till, att felen på grund av reflexerna inte heller påverkar summan av de uppmätta löptiderna för ljudsignalerna i vardera riktningen.

En lämplig följd av signaler utgörs av 3 positiva, 3 negativa, 1 positiv, l negativ, 3 positiva, 3 negativa, 1 positiv, 1 negativ, 3 positiva, 3 negativa, etc. eller kortare p p p n n n p n p p p n n n p n p p p n n n där bokstäverna p, n betecknar en signal med positiv resp. negativ polaritet. Med en sådan följd kommer av reflexer mot en yta, reflexer mot två ytor, reflexer mot tre ytor, etc. finnas hälften positiva och hälften negativa.

Schematiskt visas signalema och deras reflexer nedan: 10 20 25 30 35 517 922 PPPn ~k k 'k 'k * ir 'k i' * i' i' 'k i' 'k i i' Överst i schemat visas den föredragna följden med bokstavsbeteckningarna p, n för polaritetema enligt ovan, där tidsaxeln går mot ökade värden åt höger. Asteriskerna under bokstäverna betecknar de tidpunkter, när ljudsignalen utsänds. I nästa rad anges för varannan ljudsignal, hur reflekterade signaler av 1:a ordningen, dvs ljudsignaler som har reflekterats två gånger inverkar vid detektionen av den ljudsignal, vilkens polaritet anges rakt ovanför, vilka direkt utsända ljudsignaler för denna rad alla är utsända i en första riktning. Inverkan anges med plustecken +, om ljudsignalen och den reflekterade signalen har samma polaritet, och med minustecken -, om de har olika polaritet. I nästa rad anges detsamma för de i första raden överhoppade ljudsignalerna. I de två raderna därunder anges hur reflekterade signalerna av 2:a ordningen inverkar vid detektionen av de direkt utsända ljudsignalerna, där den första av dessa två rader visar förhållandet för varannan ljudsignal och den andra för de återstående ljudsignalerna. I de femte och sjätte raderna visas detsamma för reflekterade signaler av 3:e ordningen. Allmänt har en reflekterad signal av nzte ordningen genomgått 2n reflexioner.

För det avsnitt av ljudsignaler, som visas i schemat ovan, fmns då för reflexer av 1:a ordningen för ljudsignaler med ojämnt ordningsnumrner 7 med positiv inverkan och 8 med negativ inverkan. Det finns 8 reflexer av samma ordning med positiv och 7 reflexer med negativ inverkan för ljudsignaler med jämnt ordningsnummer. Vidare fmns för ljudsignaler med ojämnt ordningsnumrner 7 reflexer av 2:a ordningen, som har positiv inverkan, och 7 med negativ inverkan och detsamma gäller för ljudsignaler med jämnt ordningsnummer. För ljudsignaler med ojämnt ordningsnummer fmns 7 reflexer av 3:e ordningen, som har positiv inverkan, och 6 har negativ inverkan, och för ljudsignaler med jämnt ordningsnummer är motsvarande antal 6 och 7. Samma förhållande, med endast en skillnad högst uppgående till ett erhålls vid längre sekvenser.

Om man summerar felen ovan, erhålls lika många positiva som negativa fel. För den fjärde reflexen kommer polariteten alltid att vara densamma och för att kompensera även för denna kan mönstret för polariteten ytterligare justeras, men eftersom i detta fall 4:e reflexen inte kommer att påverka resultatet nämnvärt (4:e reflexen kommer 13,5 perioder innan och har hunnit dämpats ner) behöver ej denna reflex justeras för att få lika många positiva som negativa fel av 4:e reflexen och uppåt. Om man önskar justera ytterligare nivåer, kan ord- ningen pppnnnpn ses som ett paket, som sedan på liknande sätt polvänds för att ta bort fel för 5 10 517 922 10 högre ordningens reflexer. pp = positivt paket (pppnrmpn) np = negativt paket (nnnpppnp) Då kan serien byggas vidare genom att skicka följande serie.

PPPPJIPJIPQIÄPEÛPJIP, Vid förfarandet enligt ovan erhålls, såsom redan påpekats, lika många positiva som negativa fel. Det visar sig, att detta ger hög noggrannhet vid bestämning av den totala tiden, om följande förutsättning är uppfylld.

Den reflekterade signalen är förhållandevis liten jämfört med den direkta och därför kommer den största påverkan av tidpunkten för nollgenomgång från den ortogonala delen av reflexen. Detta inses, om man betraktar den direkta signalen och den reflekterade signalen som två sinusvågor, vilka i området för nolldetektionen adderas till varandra och vilka har fasförskjutning av 0. Då är den ortogonala delen av den reflekterade signalen lika med (re- flekterad signals amplitud) * sin 0.

Claims (22)

20 25 30 35 40 517 922 11 PATENT KRAV "

1. Förfarande för bestämning av hastigheten hos en fluid, innefattande två ljudgivare/ ljudmottagare, mellan vilka ljudsignaler utsänds för att fortplantas i fluiden och därefter mot- tagas, varvid den totala gångtiden för pulserna mellan ljudgivama/ljudmottagarna bestäms och härur ett mått hastigheten beräknas, kännetecknat av att ljudsignalerna utsänds från en av gi- varna/mottagarna med en följd av positiva och negativa polariteter, där följden är vald för att minska påverkan av mot givarna/mottagarna reflekterade signaler på direkta signaler mottagna av den andra av givarna/mottagarna.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att polariteterna väljs, så att alla de mot- tagna signalerna, totalt sett eller tagna som en grupp, är påverkade av väsentligen lika många reflekterade ljudsignaler av positiv som av negativ polaritet.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att polariteterna hos utsända ljudsignaler väljs, så att i grupper av efter varandra utsända ljudsignaler, i varje grupp först utsänds ett antal ljudsignaler med en första polaritet och därefter lika många ljudsignaler med en andra polaritet motsatt den första.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att grupperna innefattar första grupper och andra grupper, som alternerar med varandra, varvid i de första grupperna tre ljudsignaler utsänds med den första polariteten och tre med den andra polariteten och i de andra grupperna en ljudsignal utsänds med den första polariteten och en ljudsignal med den andra polariteten.

5. Förfarande enligt något av krav 1 - 4, kännetecknat av att vid mottagning av signa- lerna utförs en detektion av ett förutbestämt läge i signalerna, varvid före detektionen för signaler med en förutbestämd polaritet en invertering av signalerna med avseende på polaritet eller fas utförs, varigenom detektionen alltid utförs av det förutbestämda läget i signaler med samma polaritet, som är motsatt den förutbestämda polariteten.

6. Förfarande enligt något av krav l - 5, kännetecknat av att vid mottagning av signa- lerna utförs en detektion av ett förutbestämt läge i signalerna, varvid detektionen för varje utsänd signal utförs efter en inställd tidsperiod räknat från tidpunkten för signalens utsänd- ning.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att den inställda tidsperioden för den först utsända signalen är en förinställd tidsperiod och att detektionen av ett förutbestämt läge i den motsvarande mottagna signalen utförs efter denna förinställda tidsperiod först när den mottag- na signalen har underskridit en positiv tröskelnivå eller överskridit en negativ tröskelnivå.

8. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att den inställda tidsperioden för utsända signaler är bestämd ur mätning av gångtid för tidigare utsända signaler.

9. Förfarande enligt något av krav 1 - 8, kännetecknat av att givarna/mottagarna är anordnade att utsända/mottaga signaler i en riktning, som bildar en vinkel med fluidens strömningshastighet, varvid vinkeln är en spetsig vinkel, särskilt en vinkel mellan 5 och 60°.

10. Förfarande enligt något av krav 1 - 9, kännetecknat av att vid utsändning av signa- ler från givarna/mottagarna aktiveras dessa att utsända pulser med frekvens i huvudsak mot- svarande givarnas/mottagamas egenfrekvens. 10 20 25 30 35 40 517 922 12«

11. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att vid utsändning av signaler från givarna/mottagama aktiveras dessa för varje signal att utsända ett litet antal pulser med frek- vens i huvudsak motsvarande givarnas/mottagarrras egenfrekvens, särskilt två eller tre pulser och företrädesvis två pulser.

12. Anordning för bestämning av hastigheten hos en fluid, innefattande två ljudgivare/ ljudmottagare, mellan vilka ljudsignaler utsänds för att fortplantas i fluiden och därefter mot- tagas, och vidare innefattande mätorgan kopplade till givarna/mottagarna för bestämning av den totala gångtiden för pulserna mellan ljudgivarna/ljudmottagarna och beräkningsorgan för- bundna med rnätorganen för att ur den totala bestämda gångtiden beräkna ett mått på hastig- heten, kännetecknad av styrorgan kopplade till givama/ mottagaren och anordnade att avge styr-signaler till dessa, så att en av givarna/mottagarna styrs att utsända ljudsignalerna från denna med en följd av positiva och negativa polariteter, där följden är vald för att rninska pà- verkan av mot givarna/mottagarna reflekterade signaler på direkta signaler mottagna av den andra av givarna/mottagarna.

13. Anordning enligt krav 12, kännetecknad av att styrorganen är anordnade att avge styrsignaler, så att polariteterna hos från den nämnda en av givarna/mottagarria utsända ljud- signalerna är sådana, att alla de mottagna signalerna, totalt sett eller tagna som en grupp, är påverkade av väsentligen lika många reflekterade ljudsignaler av positiv som av negativ pola- ritet.

14. Anordning enligt krav 12, kännetecknad av att styrorganen är anordnade att avge styrsignaler, så att polariteterna hos från den nämnda en av givarna/mottagama utsända ljud- signalerna är sådana, att i grupper av efter varandra utsända ljudsignaler, i varje grupp först utsänds ett antal ljudsignaler med en första polaritet och därefter lika många ljudsignaler med en andra polaritet motsatt den första.

15. Anordning enligt krav 14, kännetecknad av att styrorganen är anordnade att avge styrsignaler, så att grupperna innefattar första grupper och andra grupper, som altemerar med varandra, varvid i de forsta grupperna tre ljudsignaler utsänds med den första polariteten och tre med den andra polariteten och i de andra grupperna en ljudsignal utsänds med den första polariteten och en ljudsignal med den andra polariteten.

16. Anordning enligt något av krav 12 - 15, kännetecknad av att mätorganen innefattar detektionsorgan för att vid mottagning av signalerna utföra en detektion av ett förutbestämt läge i signalerna, och inverteringsorgan för att före detektionen för signaler med en förutbe- stämd polaritet utföra en invertering avseende polaritet eller fas, varigenom detektionsorganen alltid utför en bestämning av det förutbestämda läget i signaler med samma polaritet, som är motsatt den förutbestämda polariteten.

17. Anordning enligt något av krav 12 - 16, kännetecknad av att mätorganen innefattar rninnesorgan för lagring av ett värde på en inställd tidsperiod och att de vidare innefattar tidgivningsorgan och detektionsorgan, varvid detektionsorganen är kopplade till tidgivnings- organen och till givama/mottagarna för att vid mottagning av signalerna utföra en detektion av ett förutbestämt läge i signalerna, så att detektionen, bestämt av en signal från tidgiv- 517 922 13 ningsorganen, för varje utsänd signal utförs efter den inställda tidsperioden räknat från tid- punkten för signalens utsändning.

18. Anordning enligt krav 17, kännetecknad av att minnesorganen är anordnade att för den inställda tidsperioden för den först utsända signalen lagra ett värde på en förinställd tids- s period och att detektionsorganen är anordna att utföra detektionen av ett förutbestämt läge i den motsvarande mottagna signalen efter denna förinställda tidsperiod först när den mottagna signalen har underskridit en positiv tröskelnivå eller överskridit en negativ tröskelnivå.

19. Anordning enligt krav 17, kännetecknad av att minnesorganen är anordnade att för den inställda tidsperioden lagra ett värde bestämt ur mätning av gångtid för tidigare utsända io signaler.

20. Anordning enligt något av krav 12 - 19, kännetecknad av att givarna/mottagarria är anordnade att utsända/mottaga signaler i en riktning, som bildar en vinkel med fluidens strömningshastighet, varvid vinkeln är en spetsig vinkel, särskilt en vinkel mellan 5 och 60°.

21. Anordning enligt något av krav 12 - 20, kännetecknad av en pulsutsändningsenhet 15 kopplad till givarna/mottagarria för att vid utsändning av signaler från givarna/mottagama aktivera dessa att utsända pulser med frekvens i huvudsak motsvarande givamas/mottagarnas egenfrekvens.

22. Anordning enligt något av krav 12 - 21, kännetecknad av att pulsutsänd- ningsenheten är anordnad att vid utsändning av signaler från givarna/mottagarna aktivera zo dessa för varje signal att utsända ett litet antal pulser med frekvens i huvudsak motsvarande givamas/mottagamas egenfrekvens, särskilt två eller tre pulser och företrädesvis två pulser.