还示出的是控制电子器件160，该控制电子器件160获取和处理来自四条脊索路径A-D的数据。在图1B中的视图隐藏了对应于脊索路径A-D的四对换能器。
[0029]参照图1C可进一步理解四对换能器的布置，图1C显示了卷筒100和流动方向150。每对换能器端口对应于图1B的一条脊索路径。以对于卷筒100的中心线105成非垂直的角度Θ安装的第一对换能器端口 125和135容纳换能器120和130 (图1A)。另一对换能器端口 165和175 (视图中仅部分地显示)容纳关联的换能器，从而脊索路径相对于换能器端口 125和135的脊索路径松散地形成“X”。类似地，换能器端口 185和195可与换能器端口 165和175平行放置，但处于不同的“水平”(即，卷筒中的不同高度)。第四对换能器和换能器端口未在图1C中明确地示出。将图1B和图1C联系在一起，这些对换能器被布置为上面的两对换能器对应于脊索A和B，而下面的两对换能器对应于脊索C和D。可在每个脊索A-D处确定流体的流动速度以获得脊索流动速度，并且脊索流动速度结合以确定整个管子上的平均流动速度。尽管四对换能器被显示为形成X形状，但是可以有多于或少于四对的换能器。而且，换能器可处于同一平面中或者处于其它构造。
[0030]图2是根据各种实施例的换能器210的透视图。换能器210包括柱壳体211，在一些实施例中，该壳体211是金属(即，低碳不锈钢)。在可替代实施例中，任何能够承受测量仪内的流体的压力的材料，诸如高密度塑料或复合材料也可同等地使用。换能器210包括远端212和近端214。远端212通过塑性匹配层216封闭和密封。在近端214附近的换能器壳体210的外径上的螺纹218使换能器210能被联接到卷筒100 (图1A-C)，具有凹槽220的O型环将换能器210密封到换能器端口(图1A-C)。在可替代实施例中，换能器210被焊接到卷筒的换能器端口(图1A-C)，因而可省去螺纹218和凹槽220。
[0031]图3是根据各种实施例的换能器210的横剖视图。具体地，在一些实施例中，壳体211可包括两个个体部件。例如，换能器210的远端212可包括第一柱形外壳302，而近端214可包括第二柱形外壳304 (包括螺纹218)，其中两个壳体302、304被结合在一起作为构造工艺的一部分。在可替代实施例中，柱形外壳211可包括单件结构，其中各种部件通过一端安装。
[0032]塑性匹配层216封闭远端212并限定外表面310和内表面312。更具体地，壳体211限定成型塑性匹配层216所围绕的圆周。在一些实施例中，壳体211包括塑料结合到的周向结合脊318。在可替代实施例中，壳体211包括塑料结合到的周向结合槽(图5)。塑性匹配层216的外表面310暴露于流过卷筒/测量仪(图1A-C)的流体，而内表面312邻接换能器元件314(例如，压电元件)。换能器元件314后面的容积包括背匹配层316和背匹配支撑层324。背匹配层316例如可以是塑料、金属、玻璃、陶瓷、环氧树脂、粉末填充的环氧树脂、橡胶或粉末填充的橡胶。在一些实施例中，换能器元件314通过圆锥形垫圈326朝着塑性匹配层216偏置，但任何偏置系统(例如，卷簧)都可同等地使用。将换能器元件314朝着塑性匹配层216偏置有助于确保换能器元件314与塑性匹配层216的良好声耦合，并通过减小由测量仪内的高流体压力引起的塑性匹配层的向内翘曲来为塑性匹配层216进一步提供结构上的支撑。
[0033]仍参照图3，在壳体211的近端214上的是其中存在两个连接销321和322的销槽328。两个连接销321、322以想要的间距布置并暴露以使销能通过线缆联接到测量仪的外部电子器件。在换能器210的内部，销与背匹配支撑层324内的提供销321、322到换能器元件314的电联接的连接器320配合。在一些实施例中，销321、322诸如通过玻璃-金属密封来密封到壳体211 (在区域325中)。销321、322的密封连同由塑性匹配层216提供的密封一起将换能器210的内部部件与流体和测量仪以及大气隔离。在由塑性匹配层提供的密封失效的情况下，销321、322的密封减小了测量仪中的流体通过换能器泄漏的可能性。通过密封销防止流体通过换能器泄漏提供的保护的水平在测量仪中的流体含有有毒物质(例如，流体是含有硫化氢的碳氢化合物流)的情形中是特别重要的。
[0034]除了将换能器210的内部容积密封远离测量仪中的流体之外，塑性匹配层216提供了测量仪中的流体与换能器元件314之间的声耦合。根据各种实施例，塑性匹配层具有处在测量仪中流体的声阻抗与换能器元件314的声阻抗之间的声阻抗。利用处在测量仪中流体的声阻抗与换能器元件的声阻抗之间的匹配层的声阻抗，超声信号的质量得以提高(例如，更大的振幅和更快的上升时间)。在一些实施例中，塑性匹配层216是热塑性塑料，其是耐腐蚀性的。取决于换能器210将被暴露到的压力和测量仪中流体的特性(例如，多大的腐蚀性)，其它塑料也可同等地使用。塑性匹配层具有想要的声阻抗以提供良好的声耦合同时足够坚固以抵抗测量仪内流体的压力，从而换能器元件能与测量仪内的流体隔离。在一些实施例中，塑性匹配层216的声阻抗在大约I与大约30Mega_rayl (MRayl)之间，并且特别是在大约2与大约4MRayl之间。比较起来，包括基本上不锈钢的匹配层的声阻抗大于压电元件的声阻抗，因此提供差的声耦合。
[0035]塑性匹配层216 (沿与壳体211的剩余部分共享的轴)具有下述厚度，即在一些实施例中，该厚度基本等于由换能器元件314产生的声音的四分之一波长的奇数倍(1/4，3/4，5/4，7/4等)。例如，考虑换能器元件314在125kHz的频率下运行并且塑性匹配层216具有2500m/s的音速。匹配层中的声音的波长大约为0.788英寸。在这些实施例中，塑性匹配层可以为0.197,0.590,0.984、1.378等英寸厚。较薄的塑性匹配层表现出更好的声性能，但使塑性匹配层较厚使换能器210能承受较高的压力。选取最佳匹配层厚度涉及到选择能保持测量仪内部所期望的最高压力的最薄匹配层。
[0036]现在讨论转向构造具有塑性匹配层的换能器210的各种实施例。具体地，图4是在没有示出内部结构并且在使塑料成型以形成塑性匹配层之前的情况下的壳体211的一部分的横剖视图。在施加塑性匹配层之前，将具有比壳体211的内径410稍小外径的套筒式柱体412插入壳体211中。该套筒式柱体412至少部分地涂覆有脱模剂以便于该柱体在塑性匹配层硬化之后移除。在一些实施例中(并且如图4中所示)，套筒式柱体的末端从壳体211的远端212稍稍凹进，这使塑料能部分地填充壳体211的内部容积。在可替代实施例中，柱体412可被放置为柱体412的末端和壳体211的远端形成平面，因而当形成塑性匹配层的塑料时将不会延伸进入壳体211的内部容积中任何明显的距离。
[0037]在放置柱体412之后，塑料被成型到壳体211的远端。具体地，在高温下将塑性匹配层成型到壳体上。在一些实施例中，塑性匹配层的塑料比壳体具有更大的热膨胀系数。随着塑性匹配层冷却，它比壳体收缩得更多，因而至少在壳体的外径上形成密封。图5(包括图5A、5B和5C)是在已将塑料施加到远端212并且已将套筒式柱体412移除之后的换能器211的横剖视图。具体地，在一些实施例中，将塑料放在具有比壳体211的外径512更大的内径的模