确定补偿流量和/或补偿流动速度的方法、超声流量测量装置和计算机程序产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及权利要求1的前序部分中限定的用于确定补偿流量和/或补偿流动速度的方法，其中与流动相关的测量误差的补偿在超声流量测量装置的流量测量的背景下发生。本发明还涉及权利要求12的前序部分中限定的超声流量测量装置，以及权利要求15的前序部分限定的计算机程序产品。
【背景技术】
[0002]考虑扰动类型、距扰动的距离和如何达到完全发展的流动剖面的知识的校准方法是已知的。相应的方法在US 2009/055119 A1中公开。作为其结果，提供了流量测量装置，其针对工厂中的特定流动情况进行预调节。这意味着该流量测量装置针对特定流动情况进行调谐且在该情况下递送非常高精度的测量值。流动情况一改变，则扰动类型和/或到扰动的距离，并且然后流动剖面就改变，使得测量装置不再正确地工作。因此，装置仅适用于该情况，对此，其在工厂中被校准。
[0003]DE 197 17 940 A1描述了涡流强度的校正。除涡流强度之外，还考虑了介质中的纵向冲击和旋转冲击之间的比率。在这种情形中，流动剖面不对称性没有被校正。因此，该校正方法限于特定流动剖面扰动，即涡流。
[0004]US 2003/0131667 A1描述了用于借助于流动调节系统来补偿流动剖面不对称性和涡流的方法。流动调节系统，例如管束整流器和/或穿孔板确保限定的流动条件在超声流量测量的位置占优势。这样，实现了指定的和准确的流动测量，然而，同时必须另外接受高压损失和流动剖面的阻碍。在这种情况下，例如，借助于清管器清洁管线是不可能的。由于压力损失，也需要明显更高的栗送动力。为了安装流量调节器，使用者被迫，尤其是与夹持流量测量装置相比，打开管线。
[0005]US 5 987 997 A描述了通过比较沿着五个不同的测量路径的流动速度和基于确定的值的流动剖面的校正来确定雷诺数的方法。尤其是，这些测量路径必须以特定方式穿过测量截面分布，因为需要测量路径的不同径向分隔。该方法依赖于确定这些测量路径相对于彼此的速度比。这在该方法的情形中是基本的。
[0006]中间公布的W0 2013/164805 A1公开了一种超声流量测量装置，其针对流动扰动进行校正且需要流动类型、换能器对的位置和定向说明。因此，需要高的校准努力，因为校正由三个独立参数构成。尤其是，为了能够执行可靠校正，在单个路径系统的情况下的定向说明是基本的。甚至小的偏差在此可导致大的误差。因此，为了实现足够准确的且灵活的校正，需要非常小角度变化或步宽的单独的测量。在这些情形中，对于使用者来说，给出扰动的准确的定向说明本身是不可能的，因为扰动可能是复杂的或未知的且换能器相对于扰动的定位因此可能不能被准确地给出。
[0007]使用所谓的双路径布置工作的夹持超声流量测量装置是已知的。该测量经由两个或更多个超声换能器对发生。该布置具有的优点是，在不完全对称的，尤其是不完全旋转对称的流动剖面的情形中的测量不精确度是部分地可补偿的。这种扰动的来源是可变的横截面、分支、流动偏转和部件，其连接到管线和那些被认为是管道的部件或管道元件。除了别的以外，这些还包括弯头、阀或甚至栗。
[0008]根据扰动类型，对于超声换能器围绕管道的布置来说推荐特定最小分隔，因为否则测量精度的装置特有的上限可能不再被确保。
[0009]然而，存在其中该最小分隔，即所谓的插入距离(run-1n distance)不能被维持的应用。在这些应用的情形中，由于不完全发展的流动剖面的结果，出现大的测量误差。此处，然而，顾客没有关于测量精度和可靠性的信息，借助关于测量精度和可靠性的信息，其可以估计和评估确定的信息的质量。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是在超声换能器布置在具有短插入区段的管或管道设备上的情形中提供给顾客估计测量精度或测量误差的机会以及最小化通过校正的测量不确定性。
[0011]本发明通过权利要求1中限定的方法、权利要求12中限定的测量流量测量装置以及权利要求15中限定的计算机程序产品来实现该目的。
[0012]根据本发明，一种用于确定补偿流量和/或补偿流动速度的方法，其中与流动相关的测量误差的补偿在利用超声流量测量装置的双路径测量的流量测量的背景下，借助于流量测量装置的评估单元和/或计算机发生，其中超声换能器(12-14、22-24)为180°双路径单横穿布置或者90°双路径双横穿布置，该方法包括以下步骤:
[0013]a)将关于引起扰动的管或管道元件的类型的信息馈送到评估单元和/或计算机；
[0014]b)将关于超声换能器对的布置距引起扰动的管或管道元件的距离的信息馈送到评估单元和/或计算机；
[0015]c)根据来自步骤a)和b)的信息确定校正因子kD;和
[0016]d)确定通过校正因子kD校正的流量和/或通过校正因子kD校正的流动速度。
[0017]诸如图2中变化形式B示出的180°单横穿布置在这种情形中意味着传送和接收直接的和交叉的超声信号的两个超声换能器对在平面中的布置。这在图2的变化形式B中对应于作为第一换能器对的换能器22和23和作为第二换能器对的换能器24和25。
[0018]诸如图2中变化形式A示出的90 °双横穿布置在这种情形中意味着在彼此成直角布置的两个平面中的两个超声换能器对的布置，其中超声信号经由在管内壁上的反射被发送和接收。这在图2的变化形式A中对应于作为第一换能器对的换能器12和13和作为第二换能器对的换能器14和15。
[0019]所涉及的是利用至少两个或者在给定情形中更多个超声换能器对的双路径测量，因为在仅利用一个超声换能器对确定校正因子的情形中，总是必须关注角位置一一也就是超声换能器对在管的周边上的定位。该依赖性除其它之外也从图4中认识到。通过将该校正因子考虑到确定流动和/或流动速度中，实现了关于流动的测量误差的补偿。
[0020]该方法可以直接地在流量测量装置上执行或者作为计算机模拟来执行。
[0021]在步骤a)中，进行关于引起扰动的管或管道元件的类型的信息的馈送。引起扰动的管或管道元件的类型可以通过选择来指定。
[0022]在步骤b)中，进行关于一个超声换能器对或多个超声换能器对的布置距引起扰动的管或管道元件的距离的信息的馈送。这可以涉及测量，例如激光测量，其中测量装置将该距离直接地传输到流量测量装置。然而，其也可以经由手动输入进行。
[0023]在步骤c)中，确定校正因子。在这种情形中，使用例如通过测量和/或模拟方法根据在步骤a)和b)中提供的信息确定的数据。在这种情形中，在中间值的情形中，可以进行逼近。
[0024]在步骤d)中，进行流量和/或流动速度的补偿测量值的确定。该补偿值然后可以被输出。
[0025]该方法的有利实施方式是从属权利要求的主题。
[0026]可以利用180°单横穿布置或90°双横穿布置，尤其是以安装布置(mountingarrangement)的形式，来确定校正因子kD。在这种情形中，优选地使用安装布置，使得准确确定或考虑扰动和测量路径定向之间的关系是不必要的。
[0027]基本上，仅校正因子的说明可以给予顾客关于测量不精确度的信息。然而，当根据校正因子kD计算校正的体积流量是是有利的。
[0028]另外，可以进行根据测量误差确定校正因子kD的最大波动宽度的确定。假如测量误差平均达到5%，则其仍可以具有另外的标准偏差，例如1%。该精度说明可以例如在测量装置的说明书中给出。
[0029]另外，当进行将关于待测量的介质的雷诺数和/或运动粘度的信息到评估单元和/或计算机内的馈送时是有利的，其中该信息在确定依赖于测量误差的校正因子kD中使用。
[0030]测量路径角位置对流动扰动的依赖性可以在应用两个或更多个超声换能器对的情形中通过一个或多个另外的超声换能器对的测量结果来补偿。
[0031]在本发明的优选实施方式中，为了确定校正因子kD，排他地考虑引起扰动的管或管道元件的类型和超声换能器对(12-15、22-25)的布置距引起扰动的管或管道元件(6a-6d)的距离以及可选地关于待测量的介质的雷诺数和/或运动粘度的信息。因此，利用最大两个绝对指定的校正变量和两个可选校正变量。
[0032]其它校正变量——尤其是关于超声换能器对(12-15、22_25)相对于扰动的定向的知识是不需要的Ο
[0033]另外，进行关于在管或管道元件上的超声换能器对相对于彼此的布置的信息，尤其是关于超声对相对于彼此的角度的信息的馈送，其中该角度的顶点布置在管轴线上，和/或关于在超声换能器对的超声换能器之间的超声信号的横穿的数量的信息被提供，其中该信息在确定依赖测量误差的校正因子kD中使用。这样，测量误差波动可以被减小。
[0034]确定依赖测量误差的校正因子kD可以有利地通过模拟算法进行，例如，以流量模拟计算的形式。这明显减少例如在比较测量的情形中发生的消耗的时间。
[0035]可替代地或补充地，可以通过将馈送的信息与测量值比较来进行依赖于测量误差的校正因子kD的确定，该测量值被配备在超声流量测量装置的数据存储器中或者在连接的计算机的数据存储器中或者能够从服务器获取。这具有的优点是，可以进行尽可能接近地对应用的逼近拟合。前述的比较可以有利地包括在测量值中的内插，达到在测量值中的测量条件与馈送的信息不完全相关的程度。这样，中间值也可以更好地匹配理想条件。
[0036]引起扰动的管或管道元件的类型有利地选自以下组:角管或管道，弯头，尤其是具有