[发明专利]超声波测量设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用超声波来测量流体的流速及流量的超声波测量设备。

要求于2012年3月8日提交的日本专利申请2012-051498号的优先权，其内容通过引用并入本文。

背景技术

本申请中以下将引用或鉴定的所有专利、专利申请、专利公开、科技论文等等，都将在此通过引用合并其全部内容，目的是更加充分的描述与本发明相关的现有技术。

超声波测量设备是一种已知的用于测量在管道中流动的流体的流速和流量的常规测量设备。这种超声波测量设备的一个优点在于它能够仅通过将用于发送和接收超声波的传感器附着于所述管道的外表面即可进行测量，而无需实施如在管道上打孔等其他工作。典型地，这种超声波测量设备采用透射法（传播时间差分法）或反射法（反射相关法）。

采用透射法的超声波测量设备斜对角地发送和接收穿过在管道中流动的流体的一个超声波信号，通过确定传播时间差来测量在管道中流动的流体的流速等，其中所述传播时间差是指一个超声波信号在所述流体流动的方向上被发送和接收的传播时间与该超声波信号在所述流体流动的相反方向上被发送和接收的传播时间之间的差值。与此相反，采用反射法的超声波测量设备斜对角地发送穿过在管道中流动的流体的多个超声波信号，从包括在流体中的气泡和微粒接收多个反射信号，以及从这些接收到的信号的相关性来测量流速等。

首次公开号为2005-181268的日本未审查专利申请公开了一种能够采用透射法和反射法两种测量方法的超声波测量设备，该设备根据相关值或接收信号的强度在所述两种方法之间进行切换，所述接收信号通过接收穿过在管道中流动的流体的超声波信号而获得。首次公开号为2010-181326的日本未审查专利申请公开了一种超声波测量设备，其采用透射法来测量流量，根据采用反射法和透射法测量的平均流速确定流量校正系数，以及基于采用透射法测量的平均流速和所述流量校正系数来计算精确的流量。

尽管采用透射法的超声波测量设备即使当所述流体中不包括任何气泡时也依然能够执行测量，然而，流体中非常大量的气泡将阻隔所述超声波信号并使测量变为不可能。另一方面，尽管采用反射法的超声波测量设备即使当所述流体中包括非常大量的气泡时也依然能够执行测量，然而，当所述流体中不包括任何气泡时，则不能从气泡获得反射信号，从而所述测量变为不可能。

既然首次公开号为2005-181268的日本未审查专利申请中公开的所述超声波测量设备能够在采用透视法进行测量和采用反射法进行测量之间切换，如果所述测量方法根据包含在流体中的气泡的量进行切换，可以想象，测量将与包含在流体中的气泡的量无关地被执行。当仅采用透射法或仅采用反射法执行测量时，高精确度将难以实现。例如，当仅采用反射法执行测量时，所述测量精度会受到如超声波振荡状态、与管道的共振以及在管道壁附近的混响这些因素的不利影响。

由于首次公开号为2010-181326的日本未审查专利申请中公开的所述超声波测量设备基于采用透射法测量的平均流速及根据采用反射法和透射法测量的平均流速确定的流量校正系数来计算流量，因此，其能够实现高测量精确度。然而，首次公开号为2010-181326的日本未审查专利申请中公开的所述超声波测量设备仅当包含在流体中的气泡的量足够使得采用透射法和反射法两种测量方法都能够进行时才能够执行测量。

发明内容

一种超声波测量设备，其通过向流体发送超声波信号以及接收从所述流体获得的所述超声波信号的透射信号或反射信号来测量所述流体的流量，超声波测量设备包括：第一计算处理单元，被配置用于对第一接收信号执行计算并确定表明所述流体流量的第一流量，所述第一接收信号通过接收所述透射信号而获得；第二计算处理单元，被配置用于对第二接收信号执行相关计算并确定表明所述流体流量的第二流量，所述第二接收信号通过接收所述反射信号而获得；存储单元，被配置用于存储第一校正系数和第二校正系数，所述第一校正系数用于校正所述第一流量，所述第二校正系数用于校正所述第二流量；以及校正单元，被配置用于基于包含在所述流体中的气泡的量来输出采用存储在所述存储单元中的所述第一校正系数校正过的所述第一流量和采用存储在所述存储单元中的所述第二校正系数校正过的第二流量中的一个。

所述超声波测量设备可进一步包括：确定单元，被配置用于通过采用第一相关值和第二相关值来确定包含在所述流体中的气泡的量，所述第一相关值通过所述第一计算处理单元获得，所述第二相关值通过所述第二计算处理单元获得。