[发明专利]流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流量计，特别地涉及一种利用超声波来测量流体流率的流量计。

背景技术

为了测量城市煤气LPG(液化石油气)的流率，广泛使用了利用超声波的流量计。日本专利公布出版物No.9-189589公开了一种利用超声波测量流率的普通流量计。图40示出了一个普通流量计900的纵向和垂直截面图，图41是该普通流量计900在高度方向的截面图。图41示出了流量计900的流路结构。图42是沿着图40中箭头A方向的横截面图。图42示出了当流率高的时候的流量计900的流路结构。流量计900含有规定了流路101的流路壁105，作为测量对象的流体即通过该流路流动。如图41所示，流路壁105规定了流路的横截面108是四边形的，该横截面有一对长边108A和一对短边108B。在流路壁105内提供了一对通常为平行六面体的发送接收器(transceivier)131，用于发送和接收通过流路101传播的超声波。两个发送接收器131分别设置在流路壁105的上游部分和下游部分。每个发送接收器131都有一个用来发送和接收通过流路101传播的超声波的四边形表面132。发送接收表面132沿着流路壁105短边108B方向上的长度基本上相同于短边108B的长度。每个发送接收器131都被设置得与短边108B对准。

流量计900含有一个流率计算部分123，它能根据由这对发送接收器131获得的超声波发送和接收结果来计算流经流路101的流体的流率。流率计算部分123又包含了一个连接在每个发送接收器131上的测量控制部分124和一个连接在测量控制部分124上的计算部分125。

具有上述结构的流量计900的操作如下。当一个作为测量对象的流体注经流路101时，一个由上游发送接收器131发送的超声波以倾斜于流体流动方向的方向传播并通过流路101到达下游发送接收器131。一个由下游发送接收器131发送的超声波以倾斜于流体流动方向反方向地传播并通过流路101到达上游发送接收器131。测量控制部分124测量两个传播时间，其中第一传播时间是超声波从上游发送接收器131传播到下游发送接收器131所需的时间，第二传播时间是从下游发送接收器131传播到上游发送接收器131所需的时间。当流体在流路101中流动时，第一和第二传播时间将互不相同。计算部分125根据测量控制部分124测得的第一和第二传播时间来计算流经流路101的流体的流率。

当流体以高流率流经流路101时，就得到一个沿着图42所示的流路横截面108的高流率流速分布尺。如图42所示，沿着流路横截面108的流率基本上是均匀的。当流体以低流率流动时，就得到一个沿图40所示流路横截面108的低流率流速分布S。如图40所示，愈靠近流路壁105流率愈低，在中央处流率为最大值。于是流率呈现抛物线分布。每个发送接收器131的发送接收表面132的沿着流路壁105短边108B方向的长度基本上相同于短边108B的长度。每个发送接收器131都被设置得对准于短边108B。因此，每个发送接收器131的接收超声波的表面的两条边对应于流路1的短边108B。因此每个发送接收器131都接收到全部该表面上的超声波。结果，完全可以测量出高流率流速分布R和低流率流速分布S。

不过，当流体以更高流率流经流路101时，可测的流率范围将被放大，于是该流路横截面108需要放大。每个发送接收器131的发送接收表面132也需要放大。这将要求制作具有更大发送接收表面132的发送接收器131，从而将提高成本。

当发送接收表面132的沿着流路横截面108短边108B的长度小于短边108B的长度时，就不能测量到完整的低流率流速分布S。为了能根据低流率流速分布S来获得真实的流率测量(平均流率)，基于第一和第二传播时间计算的流体流率将需要根据一个与流率有关的校正系数来校正。也不能完整地测量到高流率流速分布R。为了获得平均流率，也需要根据一个与流率有关的校正系数来校正计算得到的流率。在高流率区域和低流率区域，校正系数有很大的不同。在高流率区域与低流率区域之间的过渡区域中，校正系数变化很大。因此在过渡区域中，即使流率的测量只有小的误差，它也会被变化很大的校正系数所放大。结果，过渡区域中的流率测量精度不能保证。

为了解决这一问题，本发明的一个目的就是提供一种能以高精度测量宽广范围流率的流量计。

本发明的另一个目的是提供一种能减小高、低流率区域之间的过渡区域中的校正系数变化的流量计。

发明内容