用于测量管道中流体的流速的设备和方法与流程

超声流量计一般用于在许多工业应用中测量不同流体介质的体积流量。尤其是，夹装式(clamp-on)超声流量计使用非常便利并且灵活，因为夹装式超声流量计能够在不打开管道并且没有中断过程的情况下被装配。

为了装配夹装式超声流量计，用于发射并且接收超声信号的两个换能器(transducer)被装配于管道的外表面上。换能器通过管道以固定的角度发射超声信号。为了这样做，换能器按到彼此的这样的距离布置于管道的同一侧上，使得第二换能器接收由第一换能器发射并且在相对的管道壁处反射的信号，并且反之亦然。同样地，存在的变型为，换能器布置于管道的相对的两侧上但沿着管道轴线以一定距离布置，并且直接通过管道发送的信号被检测。这避免由于反射而导致的信号损失，但造成更高的安装付出(effort)。用于两种配置的测量原理是相同的。

由于以固定的角度进行声发射，换能器必须以由发射的波束角度和管道的尺寸、特别是管道直径和壁厚确定的特定方式布置。这些参数从一个管道到另一管道强烈地不同，而并非先验已知的。因此，换能器不能在生产过程期间已经布置于固定的装备中，而是必须由用户在现场手动地调整。这在传感器安装期间对于用户而造成高付出。同样地，换能器的错误装配可能导致传感器的显著测量误差或甚至传感器操作的失效。由于传感器安装期间的这些要求和问题，夹装式流量计得到了低声誉，尽管夹装式流量计提供传感器的非介入式装配和操作的优点。

为了得到超声流量计的强信号，所述强信号对于获得随后实行的测量的高准确度是十分重要的，有利的是，使超声波束尽可能好地聚焦到第二换能器上，以便损失尽可能少的信号。然而，发送器和接收器的精确聚焦要求传感器安装期间的发送器和接收器的定位的甚至更高的准确度。

此外，能够看出已知的现有技术的夹装式流量计的另外的问题在于波束角度被在管道内流动的介质的不同的流率改变。因此，波束的聚焦限于足够大以允许流量传感器在所有的条件下操作的区域。换言之，已知的夹装式固定波束角度流量计的聚焦区域必须足够大以覆盖流过管道的介质可具有的所有的流率速率。

为了避免由流率引起的波束角度的改变，申请人的ep3115753a1提出用于测量容器中的填充水平的超声发送器/换能器，所述超声发送器/换能器允许发射的波束角度用电子方法被控制，以便使发射器/换能器适于不同条件。为了这样做，例如已知的压电式发送器的超声换能器借助于塑料楔被装配于管道的外表面处，所述塑料楔促使通过楔的相关联表面接触的管道的壁材料以强烈取决于发射器/换能器的激励频率的角度来发射超声波。通过对激励频率进行调谐，能够对在管道壁中生成并且从管道壁发射到管道的内侧的波包(wavepackage)的波束角度进行更改。

虽然ep3115753a1公开用于生成以可变波束角度发射到容器中的超声波束的发送器/换能器，但该文献对在不知道管道的直径和壁厚以及液体的性质的情况下用简单的方式以高精度测量流过具有圆形横截面的管道的液体的高度或液体的体积流量只字不提。

因此，本发明的问题是提供允许通过具有未知直径的管道的流体的流速、体积流量以及填充高度的非介入式测量的设备。

此问题通过如权利要求1中要求权利的设备来被解决。

此外，本发明的另外的问题是提供允许具有未知的直径或半径的管道中流体的流速、直径和体积流量以及填充高度的快速并且容易的非介入式确定的方法。

此问题通过如权利要求11中要求权利的方法来被解决。

本发明的另外的目标被包括在从属权利要求中。

在下文中参考附图来描述本发明。在附图中：

图1是根据本发明的具有夹装式设备的、其中流体正在流动的完全填充的管道的示意侧视图，其中由第二换能器接收的第一超声脉冲由第一换能器发射，

图2是图1的管道，其中由第一换能器接收的第二超声脉冲由第二换能器发射，以便图示利用该设备测量流体的速率和体积流量的一般原理。

图3是图1和图2的布置的管道的示意视图，其中第一换能器生成由第二换能器以及备选地由第一换能器接收的在管道壁内穿行的兰姆波(lambwave)，以便确定壁材料中的兰姆波的声速以及管道的周长和平均直径，

图4是与图3的测量配置类似的另外的测量配置的示意视图，在所述另外的测量配置中，当测量壁材料中兰姆波的声速并且随后测量管道的周长时，根据本发明的设备被装配到部分填充的管道的底部，

图5是当基于由换能器之一与管道的直径平行发射并且在流体表面处反射的超声脉冲的反射来测量管道中流体的高度时的图4的配置的示意图示，

图6是当基于由换能器之一与管道的直径平行发射的、在管道的相对的内表面处反射的超声脉冲的反射来测量管道的内径时的图5的配置的示意视图，

图7是在根据本发明的设备中使用的换能器的工作原理的示意的更详细的视图，

图8是发送器/接收器单元的示意侧视图，其中声发送元件配置为机械栅格，

图9a是发送器/接收器单元的示意侧视图，其中声发送元件配置为布置于发送器/接收器单元的压电元件上的电子栅格，

图9b是图9a的发送器/接收器单元的示意顶视图，以及

图10是发送器/接收器单元的另外的实施例的示意侧视图，其中声发送元件配置为独立地连接到单独的信号发生器的相对电极的布置，所述信号发生器能够被驱动以便生成具有相移的基本上相同频率的超声波。

如在图1至图6中所示出的，用于测量管道2中流体5的流速vmed的设备1(其在本文中之后也被称为流量计1)包括壳体3，在所述壳体3中，第一超声换能器td1和第二超声换能器td2按到彼此的预定义的距离l布置。第一超声换能器td1包括第一声发送元件4a和发送器/接收器单元6a，所述第一声发送元件4a和发送器/接收器单元6a适于以不同角度α1来发射第一超声脉冲p1。第二超声换能器td2适于接收所述第一超声脉冲p1并且生成第一电子输出信号。以相同的方式，第二超声换能器td2包括第二声发送元件4b和装配到第二声发送元件4b的第二发送器/接收器单元6b，所述第二声发送元件4b和所述第二发送器/接收器单元6b适于以不同角度α2来发射第二超声脉冲p2。第一超声换能器td1适于接收所述第二超声脉冲p2并且生成第二电子输出信号。第一和第二换能器td1和td2被连接到控制及评价单元8，当换能器td1和td2在发送模式下被操作时，所述控制及评价单元8驱动换能器td1和td2两者，并且当换能器在接收模式下被操作时，所述控制及评价单元8还评价由换能器接收的信号。

如在图1中所示出的，控制及评价单元8适于将当第一换能器td1在发送模式下被操作时由第一换能器td1发射的超声脉冲p1的角度α1改变到在第二换能器td2中生成具有最大振幅的第一电子输出信号的角度。

以相同的方式，控制及评价单元8适于将当第二换能器td2在发送模式下被操作时由第二换能器td2发射的第二超声脉冲的角度α2改变到在第一换能器td1中生成具有最大振幅的电子输出信号的角度。

如在图1、图2以及图7中所示出的，本发明的优选实施例的第一换能器td1包括：优选地是已知的压电式致动器(piezoactuator)的第一发送器/接收器单元6a以及第一楔形元件4a，在所述第一楔形元件4a上与管道的外表面成一定角度来装配发送器/接收器单元6a。以相同的方式，第二换能器td2包括优选地是已知的压电式致动器的第二发送器/接收器单元6b以及第二楔形元件4b，在所述第二楔形元件4b上以和第一楔形元件4a与管道壁12的外表面所成的角度相反的角度来装配第二发送器/接收器单元6a。在本发明的优选实施例中，第一和第二换能器(td1、td2)是相同的。

在本发明的优选实施例中，第一声发送元件和/或第二声发送元件是如本文中之前所描述的楔形元件4a、4b。楔形元件优选地是由例如聚氨酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺或另一已知的塑料材料制成的塑料楔或棱柱，所述另一已知的塑料材料能够将超声波从发送器/接收器单元6a、6b传导到如图1和图2中所示出的其中楔形元件4a、4b与管道2的壁12接触的接触区域。为了改进楔形元件4a、4b与管道2的壁12之间的超声振动(soundultrasonicvibration)的传输，已知的超声凝胶或优选地是硅酮橡胶的软塑料的层可以布置于楔形元件4a、4b与外壁表面之间。

如在图7中进一步所指示的，当第一和第二换能器td1、td2作为发射器被操作时，由第一和第二换能器td1、td2的发送器/接收器单元6a、6b生成的超声波在声发送元件4a、4b中被衍射，并且生成管道2的壁12中的振动，所述振动又生成与管道2的内表面2a成角度α1、α2发射的超声波阵面。由于通常是金属/钢的管道的壁材料中声速的频率依赖性，角度α1、α2强烈地取决于由发送器/接收器单元6a、6b发射的超声波的频率f1、f2，使得通过在例如从100khz到1mhz的某个范围上对换能器(td1、td2)的频率f1、f2进行调谐，能够改变从换能器td1、td2发射到流体5中的超声波/脉冲p1、p2的角度α1、α2。

在壁中生成的振动通常是兰姆波，所述兰姆波能够存在于在与液体的相互作用中具有不同性质的不同波模式下。要被用于发射到流体中的波束的生成的优选模式是也被称为a0模式的、壁中的基本的非对称兰姆波模式。该非对称a0兰姆波模式提供如下的优点：所述非对称a0兰姆波模式表现出与周围的液体的强相互作用，并且因而沿着短行进路径已经将其声能的大部分发射到液体中。备选地，还可以使用具有与液体的强相互作用的其它已知的兰姆波模式。

根据本发明的备选实施例，如在图8中所示出的，第一和第二换能器td1、td2的发送器/接收器单元6a、6b能够包括简单的压电元件，所述压电元件借助于声发送元件被装配到壁12，所述声发送元件配置为定位于压电元件6a、6b与壁12之间的机械栅格4’。此栅格优选地由按一维或二维周期性顺序布置的两种不同材料(例如，如金属的第一声发送材料以及如空气或塑料的第二非声发送材料)组成。由于栅格4’，由发送器/接收器单元(压电元件)6a、6b生成的波/超声脉冲p1、p2仅能够在材料之一(例如，金属)中传播，并且在另一种材料(例如，空气或塑料)中被阻断，或者波/超声脉冲p1、p2以不同传播速度传播，以便形成脉冲p1、p2的超声波的相移在壁12处发生。如申请人已发现的，这导致壁12中的声波的周期性激励，以便以特定角度α1、α2发射仅一个特定波阵面或脉冲。如在本文中之前参考其中声发送元件配置为楔4a、4b的实施例所阐明的，通过在某个频率范围上对换能器(td1、td2)的频率f1、f2进行调谐，能够改变角度α1、α2，第一和第二超声脉冲p1、p2以所述角度α1、α2从栅格4’被发射到液体中，并且能够将所述角度调谐到由接收换能器td2、td1接收的信号的振幅具有最大值的角度。在此备选实施例中，优选地以这样的方式选择周期性使得该周期性适于壁12中所要求的超声模式的波长，以便作为结果优选地仅激发此模式。

作为机械栅格4’的另外的备选实施例，能够使用发送器/接收器单元6a、6b的压电元件上的电子栅格104，其中如在图9a和图9b中所示出的，包括延伸到彼此中的梳状电极105、106的两个或多于两个嵌套集合的周期性电极结构被印刷在发送器/接收器单元6a、6b的压电元件的外表面上。电极105、106的两个不同集合连接到频率可调谐式信号发生器108(例如，ac电源)，所述频率可调谐式信号发生器108是控制及评价单元的部分，并且能够被调谐到在壁12的材料中生成兰姆波的频率。如申请人已发现的，电极105、106的梳状布置还造成壁12中的声波的周期性激励，所述周期性激励最终导致以角度α1、α2来发射到液体中的超声脉冲p1、p2，所述角度α1、α2强烈取决于供应到第一和第二发送器/接收器单元6a、6b的信号的频率。

作为针对能够以不同发射角度α1、α2生成第一和第二超声脉冲p1、p2的换能器td1、td2的又一备选实施例，如在其中仅出于论证性的目的而示出三对电极204、206的图9的示范性实施例中所示出的，可以在发送器/接收器单元6a、6b的压电元件的表面上提供多个相对电极对204a、206b；204b、206b；204c、206c。由单独的信号发生器208a至208c将具有相同频率但包括相移的单独的周期性信号供应到每个电极对204、206。如例如从用于扫描人体的超声扫描装置已知的，通过将信号发生器208a至208c的频率调谐到期望的兰姆频率，并且随后改变电极的相邻集合之间的相移，从而能够在固定的频率上改变形成超声脉冲p1、p2的叠加的波阵面的发射角度α1、α2。此实施例提供如下的优点：供应到超声发射器/接收器单元6a、6b的电极的频率能够被设置成最适合于特定材料的期望的兰姆频率，并且随后能够通过更改电极对204、206之间的相移来改变角度α1、α2直到所接收的脉冲p1、p2具有最大振幅为止。

在图9和图10的前面描述的实施例中，声发送元件可以是已知的超声凝胶或软塑料的平面层109，优选地是如之前本文中所提到的硅酮橡胶。

没有在图中示出的发送器的另外可能变型可以包括电磁声换能器(emat)，其中在壁材料内施加并且生成与涡流组合的更静态的磁场。涡流与磁场之间的相互作用导致壁内的机械移动，所述机械移动又生成在壁中传播的超声波/脉冲。在此备选实施例的情况下，能够获得机械波的无接触激励。

现在，关于图1至图7更详细地描述本发明的方法和设备的实施例。

为了测量由第一换能器td1发射的第一脉冲p1的飞行时间t1，由控制及评价单元8更改发射的第一脉冲p1的角度α1直到获得换能器td2中的最大振幅信号为止，并且测量所更改的脉冲p的飞行时间。在使用如图1至图9中所示出的发送器/接收器单元6a、6b的本发明的实施例中，通过将第一发射器/接收器单元6a的频率调谐到在第二换能器td2中生成最大信号的频率f1max来确定接收换能器td2中所接收的信号的振幅变为最大值的角度α1。在图10的实施例中，通过对由单独的信号发生器208a、208b以及208c供应到电极对204a、206a；204b、206b以及204c、206c的信号之间的相位进行调谐直到由第二换能器td2接收的信号变为最大值为止来确定接收换能器td2中所接收的信号的振幅变为最大值的角度α1。

随后，如图2中所示出的那样反过来操作设备，以便测量由第二换能器td2发射并且由第一换能器td1接收的超声脉冲p2的飞行时间t2。

根据第一换能器td2与第二换能器td2之间已知的固定的距离和所测量的飞行时间t1和t2(如果流体5以速度vmed流过管道2，则所述飞行时间t1和t2是不同的)，可包括已知的微控制器和适配的控制软件的控制及评价单元8如下计算管道2中的流体5的速率vmed：

为了说明楔形元件4a、4b中的声脉冲p1、p2的不同行进长度，可以通过装配到其中已知流体正在以已知速率vmed流动的已知管道2的设备1的初始校准来获得固定的距离l。在根据前面提及的数学关系式计算针对(有效距离)的对应的值l并且将其存储于控制及评价单元8的微控制器的存储器中之后，此有效距离值l可以用于设备1的所有另外的应用。

根据图3中所示出的本发明的另外的实施例，第一换能器td1由控制及评价单元8驱动，以生成所述管道2的壁材料内的具有第一频率f1lamb的兰姆波10。出于说明目的而在图3中仅示意地被指示的兰姆波在壁材料内传播，并且由第二换能器td2接收。在接收模式下操作的第二换能器td2接收兰姆波10并且生成具有频率f1lamb的电子信号，所述电子信号被发送到控制及评价单元8。根据在壁12中从第一换能器td1行进到第二换能器td2的兰姆波10的飞行时间tflighttd1-td2，控制及评价单元8将所述兰姆波10的声速c(f1lamb)计算成：

c(f1lamb)＝l/tflightlambtd1-td2

所述声速c(f1lamb)优选地以与测量的所有其它参数相同的方式被存储于控制及评价单元8的存储器中。

根据本发明的另一优选实施例，第一换能器td1进一步在发送/接收模式下被驱动，其中发送器/接收器单元6a首先作为发送器被操作并且发送前面提及的已知的第一频率f1lamb的兰姆波10的短脉冲p1。在刚刚发出短脉冲p1之后，第一换能器td1被切换成接收模式，其中发送器/接收器单元6a作为接收在管道壁12中围绕管道2的周长u行进的兰姆波10的接收器被操作。

根据从第一换能器td1发射并且由第一换能器td1接收的兰姆波10的飞行时间tflightlambtd1-td1并且优选地根据以前测量的所述兰姆波10的声速c(f1lamb)的存储的值，控制及评价单元8如下计算所述管道2的周长u：

u＝c(f1lamb)*(tflightlambtd1-td1)。

并且优选地还如下计算管道的直径d：

d＝u/π，

所述周长u和所述直径d的值优选地被存储于控制及评价单元8的存储器中。在此方面，应当注意到，周长u和直径d并非管道的精确的周长/直径值，而是在壁厚的大约一半处测量的周长/直径的平均值。

根据本发明的又一实施例，控制及评价单元8根据流体5的速率vmed和管道2的直径d的测量和存储的值来如下确定通过管道2的流体5的体积流量j：

j＝vmed*π*d²/4。

根据本发明的另一目标，控制及评价单元8进一步适于确定流体5中的声速cmed，所述声速cmed可以用于识别未知的流体，或备选地确定通过管道2的两种或多于两种不同流体5的混合物的组成是否已改变。为了这样做，控制及评价单元8优选地根据飞行时间t1和t2以及直径或周长的测量和存储的值将声速计算成：

或者

尽管对于管道周长u和直径d也可以是已知的值，但根据本发明的设备具有如下的优点：能够在本身不知道关于管道参数的任何细节的情况下测量前面提及的全部参数，这使得设备高度灵活，并且允许所述装置作为用于不同种类的测量应用的移动型、优选地还是手持型夹装式装置被使用。

对于这些所描述的操作模式，与流动速率测量形成对比，将声能发射到液体中是不利的。因而，优选地，具有与包围的液体的低相互作用的兰姆波模式作为例如基本的对称兰姆波模式(所谓的s0模式)被使用。

根据图4中图示的本发明的另外的实施例，设备1的壳体3适于优选地例如借助于固定法兰以及围绕管道缠绕的带(未示出)或通过磁铁或可脱离胶(releasableglue)等来可脱离装配于管道2的底表面处。在此应用中，与用于测量完全填充的管道2的直径d的图3的实施例类似地操作设备1。

如在图5中进一步所示出的，第一换能器td1可以由控制及评价单元8配置并且控制，以生成在与管道2的直径d平行的方向上发射的第一超声脉冲p1parallel，并且接收在相邻内壁表面2a处反射的(未详细地示出)和/或在部分填充的管道2中流体5的上表面5a处反射的和/或如图6中所示出的在管道2的与所述第一换能器td1相对地定位的内壁表面2a处反射的所发射的超声脉冲p1parallel的反射。

在此测量应用中，控制及评价单元8进一步适于根据由所述第一换能器td1接收的反射的超声脉冲p1parallel的飞行时间t1’、t1”以及t1”’来根据以下的关系式计算管道2的壁厚dwall和/或部分填充的管道2中流体5的填充高度hfluid和/或管道2的内径di：

dwall＝cwall*t1’

hfluid＝1/2*cmed*t1”；以及

di＝1/2*cmed*t1”’；

其中

t1’是在管道2的与第一换能器td1相对的侧上的管道壁的内表面2a处反射的由第一换能器td1发射并且接收的第一超声脉冲p1parallel的飞行时间，

t1”是在部分填充的管道2中的流体5的表面5a处反射的由第一换能器td1发射并且接收的第一超声脉冲p1parallel的飞行时间，

t1”’是在管道壁的相邻内表面2a处反射的由第一换能器td1发射并且接收的第一超声脉冲p1parallel的飞行时间，

di是管道2的内径，

cmed是流体5中第一超声脉冲p1parallel的声速，所述cmed与图3和图4的实施例类似地被确定为：

或者

以及

cwall是壁材料中的由第一换能器td1在与管道2的直径d平行的方向上发射的第一超声脉冲p1parallel的声速，所述cwall如在上面关于图3的实施例所阐明的那样在之前被测量。

关于本文中之前所描述的实施例，应当在本发明的范围中的是，还可以采用第二超声换能器td2，而不是使用第一换能器td1以便生成兰姆波10和超声脉冲p1parallel。这还可以包括：超声脉冲p1parallel由第一换能器td1生成并且接收，并且用于测量壁材料中声速的穿过壁2的兰姆波10在相同配置中由第二换能器td2生成，并且反之亦然。这提供以下优点：当重复测量数次并且根据一系列测量的单个值来计算平均值时的提高的测量速率和缩短的测量时间或甚至改进的测量准确度。

根据本发明的另一目标，一种测量管道2中流体5的流速vmed的方法包括以下的步骤：

-将如本文中之前所描述的设备1附接到管道的直线区段的外表面，并且将壳体3对准，使得所述第一和第二换能器td1、td2之间的预定义的距离l与管道2的直线区段的纵向轴线平行地延伸，

-优选地通过对第一换能器td1的频率进行调谐，并且测量第二换能器td2的输出信号的振幅，从而将第一换能器td1调谐到在所述第二换能器td2中生成最大振幅的第二电子输出信号的角度，

-测量从第一换能器td1行进到第二换能器td2的第一超声脉冲p1的飞行时间t1，并且测量从第二换能器td2行进到第一换能器td1的第二超声脉冲p2的飞行时间t2，以及

-如下计算通过管道2的流体5的速率vmed：

根据本发明的另一实施例，所述方法的特征在于如下的另外的方法步骤：

-将所述第一换能器td1调谐到在所述管道2的壁材料内生成具有第一频率f1lamb的兰姆波10的第一频率，

-测量在第一换能器td1与第二换能器td2之间的兰姆波10的飞行时间tflighttd1-td2，并且如下计算所述壁材料内的所述兰姆波10的声速c(f1lamb)：

c(f1lamb)＝l/tflightlambtd1-td2

依据本发明的又一目标，所述方法包括如下的另外的方法步骤：

-对所述第一换能器td1进行调谐，以生成具有所述第一频率f1lamb的兰姆波10，

-中断所述兰姆波10的生成，

-使所述第一换能器td1在接收器模式下运行，并且测量从所述第一换能器td1发射并且由所述第一换能器td1接收的兰姆波10的飞行时间tflightlambtd1-td1，并且如下计算管道的周长：

u＝c(f1lamb)*(tflightlambtd1-td1)

和/或如下计算所述管道2的直径d：

d＝c(f1lamb)*(tflightlambtd1-td1)/π

和/或如下计算所述管道2中所述流体5的速率：

此外，上面描述的方法可以包括如下的另外的方法步骤：

-将壳体3装配于管道2的底部处，

-对第一换能器td1进行调谐，以生成在与管道2的直径d平行的方向上发射的第一超声脉冲p1parallel，

-中断超声脉冲p1parallel的生成，

-使第一换能器td1在接收器模式下运行，并且测量在管道2的与第一换能器td1相邻的内壁表面2a处反射的超声脉冲p1parallel的飞行时间t1’，以及

-如下计算管道2的壁厚：

dwall＝cwall*t1’和/或

-使第一换能器td1在接收器模式下运行，并且测量在部分填充的管道2中的流体5的上表面5a处反射的超声脉冲p1parallel的飞行时间t1”，并且如下计算流体的填充高度：

hfluid＝1/2cmed*t1”和/或以更高的精度如下计算：

hfluid＝1/2cmed*t1”-cwall*t1’和/或

-使第一换能器td1在接收器模式下运行，并且测量在所述管道2的与所述第一换能器td1相对地定位的所述内壁表面2a处反射的超声脉冲p1parallel的飞行时间t1”’，并且如下计算所述管道的内径di：

di＝1/2*cmed*t1”’和/或

di＝1/2*cmed*t1”’-cwall*t1’。

此外，在其中设备1装配于管道2的底部处的本发明的实施例中，从在管道的壁12中穿行的兰姆波10的穿行时间(runtime)测量获得的直径可以用于计算管道2是完全地还是仅部分地被液体介质5填充。为了这样做，控制及评价单元8计算测量的直径d或di是否等于hfluid。如果hfluid的测量的值小于d或di，则管道2仅被部分填充。

能够利用设备1来测量的值和参数可以被显示于装配到壳体3或包括在壳体3中的显示器上，和/或被存储在控制及评价单元8的存储器中，和/或可以例如经由已知的数据通信网络被发送到远程服务器或中央控制单元(未示出)。

参考标号的列表

1根据本发明的设备

2管道

2a管道的内表面

3壳体

4a第一声发送元件

4b第二声发送元件

4’机械栅格

5流体

5a流体的表面

6a第一换能器的发送器/接收器单元

6b第二换能器的发送器/接收器单元

8控制及评价单元

10兰姆波

12管道壁

104电子栅格

105梳状电极

106梳状电极

108频率可调谐式信号发生器

109声发送元件

204a、b、c图9的实施例中的电极

206a、b、c图9的实施例中的电极

208a连接到第一电极对204a、206a的信号发生器

208b连接到第二电极对204b、206b的信号发生器

208c连接到第三电极对204c、206c的信号发生器

j体积流量

td1第一超声换能器

td2第二超声换能器

l预定义的距离

p1第一超声脉冲

p2第二超声脉冲

α1发射第一脉冲的角度

α2发射第二脉冲的角度

f1max针对第二换能器中的最大脉冲的第一换能器的调谐频率

f2max针对第一换能器中的最大脉冲的第二换能器的调谐频率

vmed管道中的流体的速率

t1第一超声脉冲p1的飞行时间

t2第二超声脉冲p2的飞行时间

f1lamb由第一换能器发射的兰姆波的频率

c(f1lamb)壁中的兰姆波的声速

tflighttd1–td1由第一换能器发射并且接收的兰姆波的飞行时间

tflighttd1–td2在第一和第二换能器之间兰姆波的飞行时间

u管道的周长

d管道的直径

p1parallel由第一换能器与直径平行发射的超声脉冲

di管道的内径

dwall壁的厚度

hfluid部分填充的管道中的流体的高度

t1’在管道壁的内表面处反射的第一超声脉冲p1parallel的飞行时间

t1”在流体的表面处反射的超声脉冲p1parallel的飞行时间

t1”’在相对的管道壁处反射的脉冲p1parallel的飞行时间

cmed流体中的脉冲p1parallel的声速

cwall壁中的脉冲p1parallel的声速