根据压电换能器的电阻抗来测量流速的制作方法

本发明涉及超声流体表的领域。

背景技术：

1、超声流体表最通常包括流体在其中流动的管道，以及包括上游换能器(在网络侧上)和下游换能器(在用户设施侧上)的超声测量设备。每个换能器相继地充当超声信号的发射器和接收器。因此，上游换能器将超声信号发射到管道中，该超声信号在流体中沿着(精确已知长度的)预定路径行进之后被下游换能器接收。接下来，该下游换能器进而发射超声信号，该超声信号在该流体中沿着预定路径(在另一方向上)行进之后被上游换能器接收。然后，超声测量设备基于超声信号在换能器之间的飞行时间来评估流体的流速。估计流体流速使得有可能评估消耗的流体量并对其开账单。

2、在一些国家中，仪表必须能够限制、调节和关闭流体的流速。作为示例，在一些国家中并且在未付费的水账单的情况下，配水商必须在完全切断对水的接入之前给“坏的付款人”终端客户提供最小流速达一定天数。

3、这个最小流速可以根据国家和客户而变化，并且因此有必要具有“按需”调节流速的可能性：流速必须根据流速设定点来调节。

4、为了调节流速，已经提出了将电动球阀集成到仪表管道中的提议。可以远程地控制球的角位置以便调节流速。

5、然而，必须限制仪表的尺寸，并且可能有必要将阀定位在流速测量区中，即在这两个换能器之间。

6、然而，当阀未充分打开时，超声信号不能以正常方式在管道中行进并且遵循预定路径。

7、因此针对球的某些角位置来测量和调节流速是不可能的。

技术实现思路

1、本发明的目的是不管超声流体表中的阀的状态(打开、关闭、部分打开)如何都能够测量和调节流体的流速，该流体表包括流体在其中流动的管道和定位于该管道中的阀。

2、为了达成这一目的，提供了一种超声流体表，包括：

3、流体能在其中流动的管道；

4、超声测量设备，该超声测量设备包括上游换能器和下游换能器，该上游换能器和下游换能器是压电换能器并且被配置成在管道中发射和接收超声信号，该超声测量设备被配置成根据超声信号在上游换能器和下游换能器之间的飞行时间来评估流体的当前流速；

5、沿着管道的长度定位在上游压电换能器与下游压电换能器之间的阀，该阀包括可移动构件，该可移动构件在该管道中延伸并且可以针对该可移动构件调节当前位置以便控制该流体的当前流速；

6、位置传感器，该位置传感器被配置成测量可移动构件的当前位置；

7、处理电路，如果可移动构件的当前位置使得当前流速不能被超声测量设备测量，则该处理电路被配置成根据可移动构件的当前位置和压力值来评估当前流速，该压力值表示管道中的在阀的下游的流体的第二压力与管道中的在阀的上游的流体的第一压力之间的差，第一压力是根据上游压电换能器的第一电阻抗来评估的，并且第二压力是根据下游压电换能器的第二电阻抗来评估的。

8、根据本发明的超声流体表因此是特别有利的，因为当阀的可移动构件的当前位置使得当前流速不能经由超声测量设备被测量时，则根据该可移动构件的当前位置和压力值来评估当前流速，该压力值是根据第一压力和第二压力计算的，第一压力本身是根据上游换能器的第一电阻抗评估的，并且第二压力本身是根据下游换能器的第二电阻抗评估的。在这种情况下，根据本发明的超声流体表不需要超声测量设备就能操作。

9、因此，根据本发明的超声流体表能够测量和调节流体的流速，而不管阀的状态(打开、关闭、部分打开)如何。

10、在一个实施例中，第一电阻抗是上游换能器在上游换能器和下游换能器的激励频率处的电阻抗，而第二电阻抗是下游换能器在所述激励频率处的电阻抗。

11、在一个实施例中，处理电路被配置成：

12、在包括在第一预定频率范围中的频率处激励上游换能器，以便评估根据所述第一范围上的频率的第一阻抗的第一函数；

13、在包括在第二预定频率范围中的频率处激励下游换能器，以便评估根据所述第二范围上的频率的函数的第二阻抗的第二函数；

14、根据第一函数，评估上游换能器的第一谐振频率或第一反谐振频率相对于第一参考频率的第一偏移；

15、根据第二函数，评估下游换能器的第二谐振频率或第二反谐振频率相对于第二参考频率的第二偏移；

16、根据第一偏移来评估第一压力以及根据第二偏移来评估第二压力。

17、在一个实施例中，处理电路被配置成在可移动构件的当前位置使得当前流速可由超声测量设备测量的情况下：

18、评估流体在零流速下的压力；

19、通过使用流体在零流速下的压力来估计流体的温度；

20、根据超声信号在第一换能器与第二换能器之间的飞行时间并且根据流体的温度来产生第一流速值。

21、在一个实施例中，处理电路还被配置成：

22、根据可移动构件的当前位置和压力值产生第二流速值；

23、根据第一流速值和第二流速值产生经合并的流速值。

24、在一个实施例中，为了评估流体在零流速下的压力，处理电路被配置成：

25、等待直到当前流速变为零；

26、然后根据第一阻抗来评估第一压力或根据第二阻抗来评估第二压力。

27、在一个实施例中，流体是可压缩流体，流体表还包括温度传感器，该温度传感器被配置成测量管道中的流体的温度，该处理电路被配置成使得：如果可移动构件的当前位置使得当前流速不能被超声测量设备测量，则处理电路还使用流体的温度来评估当前流速。

28、在一个实施例中，阀是球阀。

29、还提供了一种用于测量流体的当前流速的方法，该方法在如上所述的超声流体表的处理电路中执行，并且如果可移动构件的当前位置使得当前流速不能被超声测量设备测量，则该方法包括根据可移动构件的当前位置和表示第二压力与第一压力之间的差的压力值来评估当前流速的步骤。

30、在一个实施例中，在如上所述的测量方法中，第一电阻抗是上游换能器在上游换能器和下游换能器的激励频率处的电阻抗，并且第二电阻抗是下游换能器在所述激励频率处的电阻抗。

31、在一个实施例中，如上所述的测量方法包括以下步骤：

32、在包括在第一预定频率范围中的频率处激励上游换能器，并且评估作为所述第一范围上的频率的函数的第一阻抗的第一函数；

33、在包括在第二预定频率范围中的频率处激励下游换能器，并且评估作为第二范围上的频率的函数的第二阻抗的第二函数；

34、根据第一函数，评估上游换能器的第一谐振频率或第一反谐振频率相对于第一参考频率的第一偏移；

35、根据第二函数，评估下游换能器的第二谐振频率或第二反谐振频率相对于第二参考频率的第二偏移；

36、根据第一偏移来评估第一压力以及根据第二偏移来评估第二压力。

37、在一个实施例中，如果可移动构件的当前位置使得当前流速可由超声测量设备测量，则如上所述的测量方法包括以下步骤：

38、使用超声测量设备以测量当前流速；

39、等待直到当前流速变为零；

40、然后根据第一阻抗来评估第一压力或根据第二阻抗来评估第二压力，并且从而评估流体在零流速下的压力；

41、通过使用流体在零流速下的压力来估计流体的温度；

42、根据超声信号在第一换能器与第二换能器之间的飞行时间并且根据流体的温度来估计第一流速值。

43、在一个实施例中，如上所述的测量方法还包括以下步骤：

44、根据可移动构件的当前位置和压力值产生第二流速值；

45、根据第一流速值和第二流速值产生经合并的流速值。

46、在一个实施例中，如上所述的测量方法还包括以下步骤：

47、限定时间t1与时间t2之间的时间间隔，使得在时间t1，第二压力与第一压力之间的差值从零值变成高于预定义阈值的值，并且在时间t2，第二压力与第一压力之间的差值从高于预定义阈值的第二值变成零值，

48、在该时间间隔上对当前流速进行积分，并且从而评估经由管道分配的流体量。

49、另外，提供了一种计算机程序，其包括使得如上所述的仪表的处理单元执行如上所述的检测方法的各步骤的指令。

50、还提供了一种计算机可读存储介质，其存储上述计算机程序。

51、另外，提出了一种用于调节当前流速的方法，该方法在如上所述的超声流体表的处理电路中执行，并且包括以下步骤：

52、采集流速设定点；

53、使用如上所述的测量方法估计当前流速；

54、根据流速设定点和当前流速之间的差值适配可移动构件的当前位置。

55、还提供了一种计算机程序，其包括使得如上所述的仪表的处理单元执行如上所述的调节方法的各步骤的指令。

56、还提供了一种计算机可读存储介质，其存储上述计算机程序。

57、根据以下对本发明的特定非限制性实施例的描述，将最好地理解本发明。