一种流量计的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种流量计。本发明涉及一种在管道内超声测量流体速率的流量计。由超声换能器接收的超声信号被数字化。通过计算被数字化的接收信号的离散互相关确定两个超声传播时间之间的差。通过仅计算峰值互相关值附近的几个互相关值减少计算次数。
【专利说明】一种流量计
[0001]本申请要求2012年7月9号提交的序列号为61/669,445的美国临时专利申请的权益，其包括在此以供参考。
【背景技术】
[0002]一种用于测量流体速率的已知技术是超声波。超声速率计可以在外面附连到管道，或者超声换能器可以定位于管道内部。流体流量可以通过用管道的内部区域乘流体速率来测量。累积的流体体积可以通过将流体流量对时间积分来测量。
[0003]图1示出定位超声换能器用于进行流体速率测量的示例。有许多可替代的配置，且图1仅仅是为了示出用于流体速率超声测量的一些基本等式的一个示例。在图1中，两个超声换能器UT1和UT2被安装在管道100内，并且流体正在管道100内流动。假设L是超声换能器UT1和UT2之间的距离。假设Θ是连接换能器的直线和管道壁之间的角度。假设t12是超声信号从超声换能器UT1到超声换能器UT2的传播时间(也称为飞行时间)，并且假设t21是超声信号从超声换能器UT2到超声换能器UT1的传播时间。假设C是流体中超声波的速率，并假设V是流体流量的速率。这些传播时间表示如下:
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 利用模数转换器数字化分别由第一和第二超声换能器接收的第一和第二信号； 利用控制器计算在初始时间偏移处数字化的第一和第二信号的第一离散互相关；利用所述控制器计算在紧靠所述初始时间偏移前面的时间偏移处所述数字化的第一和第二信号的第二离散互相关； 利用所述控制器计算在紧靠所述初始时间偏移后面的时间偏移处所述数字化的第一和第二信号的第三离散互相关；以及 当所述初始时间偏移处的离散互相关值是三个离散互相关值中的最大值时，利用所述控制器限制计算的离散互相关值的数量为三。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 利用所述控制器确定预期差别传播时间，以及使所述初始时间偏移基于所述预期差别传播时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预期差别传播时间为零。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述预期差别传播时间是先前测量的差别传播时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当初始时间偏移处的所述离散互相关值不是最大值时，所述控制器最多计算七个离散互相关值。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 利用所述控制器计算经过三个离散互相关值的插值曲线；以及 所述控制器使用所述插值曲线的峰值来确定实际的差别传播时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述插值曲线是余弦曲线。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述插值曲线是抛物线。
9.一种方法，其包括: Ca)通过控制器计算时间偏移t处的第一离散互相关值； (b)通过所述控制器计算时间偏移t-Ι处的第二离散互相关值； (c)当所述第二离散互相关值大于所述第一离散互相关值时，将t替换成t-Ι且将所述第一离散互相关值替换成所述第二离散互相关值，并返回步骤(b); Cd)通过所述控制器计算时间偏移t+Ι处的第三离散互相关值；和(e)当所述第三离散互相关值大于所述第一离散互相关值时，将t替换成t+Ι且将所述第一离散互相关值替换成所述第三离散互相关值，并返回步骤(d); Cf)所述控制器使用时间偏移t处的互相关来确定由超声换能器接收的两个信号的差别传播时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其还包括: (g)由所述控制器计算经过时间偏移t-Ι处的互相关值、时间偏移t处的互相关值和时间偏移t+Ι处的互相关值的插值曲线；以及 Cf)由所述控制器使用所述插值曲线的峰值处的时间偏移来确定超声换能器接收的两个信号的所述差别传播时间。
11.根据权利要求9所述的方法，其中当初始时间偏移处的所述离散互相关值不是最大值时，所述控制器最多计算七个离散互相关值。
12.一种流量计，其包括: 至少第一和第二超声换能器； 电路，其适于测量超声信号从所述第一超声换能器到所述第二超声换能器的第一传播时间以及超声信号从所述第二超声换能器到所述第一超声换能器的第二传播时间； 所述电路适于通过计算由所述第一和第二超声换能器接收的信号的离散互相关来测量差别传播时间；和 所述电路适于初始计算三个相邻时间偏移处的三个互相关值，并适于在初始计算的三个互相关值的中间一个大于另外两个互相关值时限制计算的互相关值的数量为三。
13.根据权利要求12的流量计，其中当初始时间偏移处的所述离散互相关值不是最大值时，所述电路最多计算七个离散互相关值。
14.根据权利要求12的流量计，其还包括: 耦合到具有增益的放大器的所述第一超声换能器；和 所述电路进一步适于测量由所述第一超声换能器正在接收的信号的峰值，并且适于基于所测量的峰值调整所述放大器的增益。
15.根据权利要求12的流量计，所述电路进一步适于通过测量从信号被所述第一超声换能器发射时到所述第二超声换能器正在接收的信号超过预定阈值的时间来确定所述第一传播时间。
16.根据权利要求15的流量计，所述电路进一步适于测量由所述第二超声换能器正在接收的信号的峰值，并适于基于所测量的峰值调整所述预定阈值。
17.根据权利要求15的流量计，所述电路进一步适于确定所述第二超声换能器正在接收的信号超过所述预定阈值后跨零的时间。
18.根据权利要求15的流量计，所述电路进一步适于使用时间-数字转换器确定所述第一传播时间。
19.根据权利要求12的流量计，其还包括: 所述电路进一步适于多次确定所述差别传播时间； 所述电路进一步适于对多个差别传播时间求平均； 所述电路进一步适于在没有信号被接收时测量由第一和第二超声换能器的至少一个接收的噪声；和 所述电路适于基于所测量的噪声调节被平均的差别传播时间的数量。
20.根据权利要求12的流量计，所述电路进一步适于通过确定由所述第二超声换能器接收的信号的包络线来确定所述第一传播时间，并适于使用包络线的起始点作为对信号被所述第二超声换能器接收的时间的测量。
【文档编号】G01F1/66GK103542901SQ201310285381
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2012年7月9日
【发明者】V·R·拉玛莫西, A·达版克 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司