ПОТОКОНЕЗАВИСИМЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ С ЛУЧОМ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫМ ОСИ ТРУБЫ, И ПОТОКОНЕЗАВИСИМЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕР НА ЕГО ОСНОВЕ

1. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода жидкостей и газов, включающий:
излучение луча ультразвука перпендикулярно оси трубы или измерительной секции расходомера так, что скорость потока выражается в величине сноса луча ультразвука, прошедшего поток, при этом луч ультразвука принимается и преобразуется в электрические сигналы парой приемников ультразвука, причем один приемник ультразвука из пары приемников ультразвука смещен относительно другого приемника из пары приемников ультразвука вдоль оси трубы или измерительной секции расходомера так, что при сносе луча ультразвука потоком, на один из приемников ультразвука попадает меньше мощности излучения, а на другой из приемников ультразвука попадает больше мощности излучения по сравнению с мощностями, принимаемыми приемниками ультразвука без течения и сноса луча ультразвука в потоке, отличающийся тем, что в измерении используется один или более лучей ультразвука,
при этом, энергия каждого луча ультразвука, именуемого также «луч», впервые достигая после своего излучения любой приемник ультразвука, именуемый также «приемник», либо доходит до него без отражений, либо претерпевает одно или больше отражений в трубе или измерительной секции расходомера,
при этом, луч, если он один, или все лучи, если их больше одного, распространяются, без сноса потоком, вдоль плоскости, перпендикулярной оси трубы или измерительной секции расходомера, так, что центральная часть луча или центральные части лучей лежат на этой плоскости или же настолько мало отдаляются от нее, что дополнительная ошибка измерения, вносимая за счет такого отдаления, не превышает требуемого значения, либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, луч принимается или лучи принимаются двумя или большим числом приемников ультразвука,
при этом, величину, которая выражает скорость потока через снос луча или лучей потоком, получают с использованием луча или лучей, принимаемых приемниками приемной единицы или эквивалентной ей группы приемников,
при этом, под приемной единицей (ПЕ) понимается группа приемников, состоящая из двух частей приемников, которые вместе составляют данную группу приемников, если любой приемник данной группы приемников принадлежит только одной такой ее части, и если приемники, как одной такой части в совокупности, так и другой такой части в совокупности, принимают один и тот же луч или одни и те же лучи, при этом, под первой стороной приемной единицы понимается одна такая часть приемников, а под первыми приемниками понимаются составляющие ее приемники, в то время как под второй стороной приемной единицы понимается другая такая часть приемников, а под вторыми приемниками понимаются составляющие ее приемники,
при этом, в измерении используют ПЕ, у которых приемники и первой и второй стороны ПЕ так располагаются относительно принимаемых ими лучей, что выполняется неравенство:
и, при этом, значение левой части данного неравенства настолько отличается от значения правой части данного неравенства, что это позволяет осуществлять измерение с требуемой точностью, при этом, в данном неравенстве:
N1 - число приемников первой стороны ПЕ, а N2 - число приемников второй стороны ПЕ;
i(1)
i(2)
а - значение выходной мощности i-го приемника первой стороны ПЕ во время снятия с него сигнала при нулевом сносе луча или лучей, а - то же для второй стороны;
i(1)
i(1)
i(2)
b - крутизна зависимости выходной мощности приемника от величины сноса луча или лучей для i-го приемника первой стороны ПЕ во время снятия с него сигнала при выходной мощности приемника равной а при нулевом сносе луча или лучей, b - то же для второй стороны;
при этом, при изменении в данном неравенстве, за время снятия сигнала, любой из величин:
под значением выходной мощности приемника имеется в виду его эффективная выходная мощность за время снятия с него сигнала, а под крутизной - крутизна эффективной мощности, причем, за эффективную мощность сигнала принимается его мгновенное значение, соответствующее тому мгновенному значению, которое используется в цифровом измерительном преобразовании; также, в данном неравенстве:
i(1)
где g - вес i-го приемника первой стороны ПЕ в приемниках первой стороны данной ПЕ (весовой коэффициент этого приемника);
qi(2) - вес i-го приемника второй стороны ПЕ в приемниках второй стороны данной ПЕ (весовой коэффициент этого приемника);
при этом, величина выражающая скорость потока через снос луча или лучей потоком определяется для областей лучей принимаемых приемниками приемной единицы, а полученные величины выражающие скорость потока в областях лучей принимаемых приемниками одной ПЕ или большего числа ПЕ, используют при определении расхода,
при этом, для каждой используемой при определении расхода ПЕ, области лучей принимаемые ее приемниками так расположены в пределах данной ПЕ в проекции на сечение трубы или измерительной секции расходомера, а все используемые при определении расхода ПЕ так расположены в проекции на сечение трубы или измерительной секции расходомера, что
либо дополнительная ошибка измерения, вносимая за счет такого их расположения, не превышает требуемого значения по сравнению с измерением, которое использует сплошное перекрытие сечения трубы или измерительной секции расходомера областью луча принимаемой приемником как первой так и второй стороны ПЕ, или которое использует сплошное перекрытие областями лучей принимаемыми приемниками как первой так и второй стороны ПЕ при одинаковых и параллельных лучах либо при соответствующем одном луче, причем, такие луч или лучи, используемые для сплошного перекрытия сечения, без сноса потоком распространяются вдоль плоскости перпендикулярной оси трубы или измерительной секции расходомера,
либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, величину выражающую скорость потока в областях лучей принимаемых приемниками ПЕ определяют:
либо как величину, прямо пропорциональную разности значений независимого от пришедшей на приемники мощности информационного параметра (НППМИП) при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональную скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональную сумме значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, помноженных на их весовые коэффициенты, включая такие коэффициенты равные единице,
либо как величину, прямо пропорциональную разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональную скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональную значению НППМИП при искомом расходе или нулевом расходе,
либо как величину, прямо пропорциональную разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, и, прямо пропорциональную скорости звука в среде потока,
либо как величину, прямо пропорциональную разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональную скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональную функции от НППМИП при искомом расходе и при нулевом расходе, поведение которой в диапазоне или диапазонах измерения настолько мало отличается от поведения суммы значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, помноженных на их весовые коэффициенты, что либо вносимая, при этом, в измерение дополнительная ошибка не превышает требуемого значения по сравнению с использованием вместо данной функции суммы значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, помноженных на их весовые коэффициенты, либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
либо как результат линеаризирующего преобразования от величины, прямо пропорциональной разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональной скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональной сумме значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, помноженных на их весовые коэффициенты, включая такие коэффициенты равные единице,
либо как результат линеаризирующего преобразования от величины, прямо пропорциональной разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональной скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональной значению НППМИП при искомом расходе или нулевом расходе,
либо как результат линеаризирующего преобразования от величины, прямо пропорциональной разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, и, прямо пропорциональной скорости звука в среде потока,
либо как результат линеаризирующего преобразования от величины, прямо пропорциональной разности значений НППМИП при искомом расходе и нулевом расходе, прямо пропорциональной скорости звука в среде потока, и, обратно пропорциональной функции от НППМИП при искомом расходе и при нулевом расходе,
при этом, линеаризирующим преобразованием является такое численное преобразование, зависимость результата применения которого, при определении величины выражающей скорость потока в областях лучей принимаемых приемниками ПЕ от величины сноса потоком таким образом как указано выше, будет близка к линейной настолько, что, либо, при этом, дополнительная ошибка измерения вследствие отклонения такой зависимости от линейной не будет превышать требуемого значения в диапазоне или диапазонах измерения, либо ошибка, при этом, не будет превышать требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода в диапазоне или диапазонах измерения,
при этом, независимый от пришедшей на приемники мощности информационный параметр определяется для приемной единицы, для областей лучей принимаемых приемниками которой определяется величина, выражающая скорость потока,
при этом, независимый от пришедшей на приемники мощности информационный параметр определяют:
либо как отношение
результата цифрового измерительного преобразования сигналов с выходов приемников одной стороны ПЕ
к результату цифрового измерительного преобразования сигналов с выходов приемников другой стороны ПЕ,
либо как отношение
разности результата цифрового измерительного преобразования (ЦИП) сигналов с выходов приемников одной стороны ПЕ и результата ЦИП сигналов с выходов приемников другой стороны ПЕ
к сумме этих результатов, помноженных на их весовые коэффициенты, в том числе, включая значения весовых коэффициентов, когда один из весовых коэффициентов равен нулю или единице, или когда оба весовых коэффициента равны единице,
либо как отношение
разности результата ЦИП сигналов с выходов приемников одной стороны ПЕ и результата ЦИП сигналов с выходов приемников другой стороны ПЕ к значению функции, поведение которой в диапазоне или диапазонах измерения настолько мало отличается от поведения суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ, помноженных на их весовые коэффициенты, что либо вносимая, при этом, в измерение дополнительная ошибка по сравнению с использованием, вместо такой функции, суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ помноженных на их весовые коэффициенты, не превышает требуемого значения, либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
либо, если ПЕ состоит из пар приемников, - как отношение результата ЦИП сигналов между выходом первого приемника и выходом второго приемника для каждой пары приемников принадлежащих ПЕ,
к сумме результата ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ помноженного на его весовой коэффициент, и результата ЦИП сигналов с выходов приемников второй стороны ПЕ помноженного на его весовой коэффициент, в том числе, включая значения данных коэффициентов, когда один из коэффициентов равен нулю или единице, или когда оба коэффициента равны единице,
либо, если ПЕ состоит из пар приемников, - как отношение результата ЦИП сигналов между выходом первого приемника и выходом второго приемника для каждой пары приемников принадлежащих ПЕ,
к значению функции, поведение которой в диапазоне или диапазонах измерения настолько мало отличается от поведения суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ, помноженных на их весовые коэффициенты, что либо вносимая, при этом, в измерение дополнительная ошибка по сравнению с использованием, вместо такой функции, суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ помноженных на их весовые коэффициенты, не превышает требуемого значения, либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
либо, если ПЕ состоит из пар приемников, - как отношение результата ЦИП сигналов от каждой пары приемников ПЕ между выходом первого приемника пары и выходом второго приемника пары, фазу между которыми, по меньшей мере для одной пары приемников, изменяют регулировкой до проведения измерения,
к сумме результата ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ помноженного на его весовой коэффициент, и результата ЦИП сигналов с выходов приемников второй стороны ПЕ помноженного на его весовой коэффициент, в том числе, включая значения данных коэффициентов, когда один из коэффициентов равен нулю или единице, или когда оба коэффициента равны единице,
либо, если ПЕ состоит из пар приемников, - как отношение результата ЦИП сигналов от каждой пары приемников ПЕ между выходом первого приемника пары и выходом второго приемника пары, фазу между которыми, по меньшей мере для одной пары приемников, изменяют регулировкой до проведения измерения,
к значению функции, поведение которой в диапазоне или диапазонах измерения настолько мало отличается от поведения суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ, помноженных на их весовые коэффициенты, что либо вносимая, при этом, в измерение дополнительная ошибка по сравнению с использованием, вместо такой функции, суммы результатов ЦИП сигналов с выходов приемников первой стороны ПЕ и второй стороны ПЕ помноженных на их весовые коэффициенты, не превышает требуемого значения, либо ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, цифровое измерительное преобразование производится за время снятия сигналов, и с использованием сигналов с выходов приемников той приемной единицы, для областей лучей принимаемых приемниками которой определяется величина, выражающая скорость потока,
при этом, цифровое измерительное преобразование одного сигнала является таким преобразованием аналогового сигнала переменного напряжения или тока в цифровой сигнал, что зависимость между значением сигнала до преобразования и значением сигнала после преобразования является либо пропорциональной квадрату значения преобразуемого сигнала, либо пропорциональной функции настолько близкой квадрату значения преобразуемого сигнала, что дополнительная ошибка измерения, вносимая за счет такого отличия данной функции от квадрата значения преобразуемого сигнала, при изменении общей приходящей на приемники ультразвука мощности, не превышает требуемого значения при изменении общей приходящей на приемники ультразвука мощности в допустимых пределах, или ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, цифровое измерительное преобразование больше чем одного сигнала является таким преобразованием аналоговых сигналов переменного напряжения или тока в цифровой сигнал, что зависимость между значениями сигналов до преобразования и значением сигнала после преобразования является либо пропорциональной сумме квадратов значений преобразуемых сигналов помноженных на их весовые коэффициенты (весовые коэффициенты сигналов), либо пропорциональной функции настолько близкой к сумме квадратов значений преобразуемых сигналов помноженных на их весовые коэффициенты (весовые коэффициенты сигналов), что дополнительная ошибка измерения, вносимая за счет такого отличия данной функции от суммы квадратов значений преобразуемых сигналов помноженных на их весовые коэффициенты, при изменении общей приходящей на приемники ультразвука мощности, не превышает требуемого значения при изменении общей приходящей на приемники ультразвука мощности в допустимых пределах, или ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, цифровое измерительное преобразование больше чем одного сигнала включает усредняющее преобразование сигналов, проводимое со всеми преобразуемыми сигналами с выходов приемников, так, что оно осуществляется:
либо сразу на одной любой стадии ЦИП,
либо по частям на любых стадиях ЦИП и в любом порядке,
причем, усредняющим преобразованием сигналов является преобразование, пропорциональное:
либо средневзвешенному усреднению усредняемых сигналов с весовыми коэффициентами равными весовым коэффициентам усреднения,
либо сумме усредняемых сигналов, помноженных на их весовые коэффициенты равные весовым коэффициентам усреднения,
при этом, состав частей энергии которые прошли один и тот же путь до приемника за время снятия с него сигнала, для каждого луча принимаемого каждым приемником, либо состоит только из энергии, которая дошла до данного приемника в первый раз после ее излучения излучателем, и данный состав частей энергии не меняется за время снятия сигнала с приемника, либо такой состав частей энергии содержит часть или части энергии, которые ранее уже отразились от данного приемника, и данный состав частей энергии не меняется за время снятия сигнала с приемника, либо такой состав частей энергии меняется за время снятия сигнала с приемника,
при этом, для каждого луча принимаемого каждым приемником, состав и мощности частей энергии которые прошли один и тот же путь до данного приемника за время снятия с него сигнала, а также их изменения за время снятия сигнала с приемника, обеспечиваются выбором времени начала и конца снятия сигнала с приемника, совместно, либо с выбором времени и величины изменения или изменений мощности излучаемой излучателем или излучателями ультразвука, либо совместно с выбором времени и величины изменения или изменений частотных характеристик излучаемого ими сигнала или сигналов, либо совместно с выбором как времени и величины изменения или изменений мощности излучаемой излучателем или излучателями, так и времени и величины изменений частотных характеристик излучаемого ими сигнала или сигналов, так, что при этом, дополнительная ошибка измерения не превышает требуемого значения, по сравнению с использованием в нем, для каждого луча принимаемого каждым приемником, оптимального состава и мощностей его частей энергии которые прошли один и тот же путь до приемника а также их изменений за время снятия сигнала с приемника, либо, ошибка, при этом, не превышает требуемое значение по сравнению с точным или образцовым значением расхода,
при этом, если мощность по меньшей мере одного сигнала с выхода приемника приемной единицы меняется существенно для измерения за время снятия сигнала, то цифровое измерительное преобразование также включает:
либо, по меньшей мере, одно усреднение сигнала, каждое из которых проводится над значениями одного сигнала, который обрабатывается в процессе ЦИП и который изменяется за время снятия сигнала, так, что в результате такого усреднения или таких усреднений сигнала, выходной сигнал ЦИП является неизменяемым во времени, причем, такое усреднение сигнала является или усреднением по времени, или усреднением по отдельным мгновенным значениям сигнала с учетом их весовых коэффициентов,
либо, цифровое измерительное преобразование также включает, по меньшей мере, одно суммирование, каждое из которых проводится над значениями одного сигнала, который обрабатывается в процессе ЦИП и который изменяется за время снятия сигнала, так, что в результате такого суммирования или таких суммирований выходной сигнал ЦИП является неизменяемым во времени, причем, такое суммирование является или интегралом по времени, или суммированием по отдельным мгновенным значениям сигнала, взятым с их весовыми коэффициентами.
2. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
в измерении используют один луч который распространяется или одинаковые параллельные лучи которые распространяются, без сноса потоком, вдоль плоскости, перпендикулярной оси трубы или измерительной секции расходомера, так, что центральная часть луча или центральные части лучей лежат на этой плоскости, и, при этом, приемники первой и второй стороны любой используемой в измерении ПЕ расположены на одинаковом расстоянии от такой плоскости, по разные стороны от нее.
3. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1 или по п. 2, отличающийся тем, что
либо область луча принимаемая приемниками приемной единицы перекрывает сечение трубы или измерительной секции расходомера,
либо области лучей принимаемые приемниками приемной единицы или приемных единиц перекрывают сечение трубы или измерительной секции расходомера, и, при этом, их проекции на плоскость сечения взаимно не пересекаются.
4. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
по меньшей мере один используемый в измерении луч, достигая в первый раз после своего излучения приемники, по меньшей мере один раз отражается от стенки или стенок трубы или измерительной секции расходомера.
5. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 4, отличающийся тем, что
поперечное сечение трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей ультразвука является сечением прямоугольной или квадратной формы, или близким к такой форме, при этом, по меньшей мере один используемый в измерении луч, первый раз после своего излучения достигая приемники, по меньшей мере один раз отражается от противоположных стенок трубы или измерительной секции расходомера, и, таким образом, проходит вдоль сечения или его части до приемников, включая случай когда он проходит вдоль сечения или его части зигзагом.
6. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
изменение фазы регулировкой до проведения измерения для изменения величины снимаемого напряжения или тока сигнала между выходом одного приемника ультразвука и выходом другого приемника ультразвука пары осуществляется:
либо перемещением одного или обоих приемников ультразвука в направлении распространения ультразвука или против него,
либо с помощью применения фазовращателя или фазовращателей для одного или обоих сигналов с выходов приемников,
либо с помощью задержки сигнала линией или линиями задержки для одного или обоих сигналов с выходов приемников,
либо с помощью любой комбинации вышеназванных регулировок данного пункта.
7. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
в процессе цифрового измерительного преобразования, над сигналом с выхода каждого приемника осуществляется преобразование, которое включает в себя:
либо преобразование переменного напряжения или тока в цифровое значение,
либо преобразование переменного напряжения или тока в цифровое значение с последующим численным преобразованием полученного цифрового значения,
либо преобразование переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток с последующим преобразованием постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
либо преобразование переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток с последующим преобразованием постоянного напряжения или тока в цифровое значение и последующим численным преобразованием цифрового значения,
либо преобразование переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток с последующим нелинейным преобразованием постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и последующим преобразованием полученного постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
либо преобразование переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток с последующим нелинейным преобразованием постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток с последующим преобразованием полученного постоянного напряжения или тока в цифровое значение и численным преобразованием полученного цифрового значения.
8. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 7, отличающийся тем, что
преобразованием переменного напряжения или тока в цифровое значение является измерение значения переменного напряжения или тока.
9. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 7, отличающийся
тем, что преобразованием переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток является детектирование,
тем, что преобразованием постоянного напряжения или тока в цифровое значение является:
либо линейное преобразование постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
либо нелинейное преобразование постоянного напряжения или тока в цифровое значение.
10. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 7, отличающийся тем, что
нелинейным преобразованием постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток является возведение сигнала в квадрат в аналоговом виде.
11. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 9, отличающийся тем, что
детектированием является:
либо линейное детектирование,
либо детектирование с детекторной характеристикой, находящейся между характеристикой линейного детектирования и характеристикой квадратичного детектирования,
либо квадратичное детектирование,
либо синхронное детектирование.
12. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 9, отличающийся тем, что
линейным преобразованием постоянного напряжения или тока в цифровое значение является:
либо аналого-цифровое преобразование постоянного напряжения или тока,
либо измерение постоянного напряжения или тока,
либо преобразование напряжение-частота или ток-частота с последующим измерением полученной частоты,
либо преобразование напряжение-время или ток-время с последующим измерением полученного временного интервала.
13. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 9, отличающийся тем, что
нелинейным преобразованием постоянного напряжения или тока в цифровое значение является нелинейное аналого-цифровое преобразование.
14. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
используется любая комбинация данных по температуре: излучателя ультразвука, приемников ультразвука, стенок трубы или измерительной секции расходомера, среды измеряемого потока, электронных узлов расходомера, - для корректировки вычисляемого расхода так чтобы учесть влияние температуры на результат измерения и/или для осуществления контроля за температурным режимом различных частей устройства.
15. Потоконезависимый ультразвуковой способ измерения расхода по п. 1, отличающийся тем, что
излучается сигнал ультразвука с такой частотой, чтобы получить требуемое пространственное распределение ультразвуковой энергии в луче (в том числе одинаковое при отсутствии потока).
16. Потоконезависимый ультразвуковой расходомер жидкостей и газов, включающий:
генератор, соединенный с излучателем ультразвука, излучающим ультразвуковой луч перпендикулярно оси трубы или измерительной секции расходомера, пару приемников ультразвука принимающих ультразвуковой луч, первый приемник ультразвука из которой смещен относительно второго приемника ультразвука из которой вдоль оси трубы или измерительной секции расходомера так, что при сносе ультразвукового луча потоком, на один приемник ультразвука попадает меньше мощности излучения, а на другой приемник ультразвука попадает больше мощности излучения по сравнению с мощностями, принимаемыми приемниками ультразвука без течения и сноса луча в потоке, отличающийся
тем, что реализует способ измерения расхода по п. 1,
тем, что включает один или большее число излучателей ультразвука, которые при излучении формируют луч или лучи ультразвука согласно способа по п. 1, при этом, каждый излучатель ультразвука соединен с генератором, при этом, число генераторов в расходомере от одного и больше,
тем, что включает два или больше приемников ультразвука, из которых, согласно способа по п. 1, образована или одна приемная единица (ПЕ) или большее число приемных единиц, каждая из которых образована из сторон ПЕ : первой стороны ПЕ с первыми приемниками и второй стороны ПЕ со вторыми приемниками,
при этом, области лучей принимаемые приемниками каждой использующейся при определении расхода ПЕ расположены в пределах ПЕ в проекции на сечение трубы или измерительной секции расходомера согласно способа по п. 1, также как и сама ПЕ или сами ПЕ использующиеся при определении расхода расположены в проекции на сечение трубы или измерительной секции расходомера согласно способа по п. 1,
при этом, приемники используемой в измерении приемной единицы или используемых в измерении приемных единиц, расположены относительно принимаемых ими лучей согласно способа по п. 1,
тем, что включает по меньшей мере один блок измерительного преобразования (БИП) в котором выполняется цифровое измерительное преобразование (ЦИП) согласно способа по п. 1, причем оно выполняется в БИП без преобразования в цифре, если преобразование в цифре входит в ЦИП, и которое, тогда, осуществляется, в блоке управления вычисления и интерфейса (БУВИ),
при этом, выходы приемников ультразвука соединены со входами блока измерительного преобразования или выходы приемников соединены со входами блоков измерительного преобразования, причем, так, что если выходы приемников стороны ПЕ соединены с блоком измерительного преобразования, то они соединены с ним все,
при этом, блок измерительного преобразования соединен или блоки измерительного преобразования соединены с блоком управления вычисления и интерфейса,
при этом, если, в том числе, в соответствии со способом измерения, требуется изменение мощности излучения ультразвука излучателем или излучателями, либо изменение частотных характеристик излучаемого ими сигнала или сигналов, то генератор, запитывающий такой излучатель или излучатели ультразвука, соединен с БУВИ,
при этом, если в расходомере производится изменение фазы регулировкой до проведения измерения согласно способа по п. 1, или в нем предусматривается такая возможность,
то, по меньшей мере, для одного приемника каждой пары, в которой осуществляется изменение фазы регулировкой, реализовано следующее:
либо между выходом этого приемника и входом БИП подсоединен фазовращатель,
либо между выходом этого приемника и входом БИП подсоединена линия задержки,
либо реализована конструктивная возможность перемещения этого приемника ультразвука в направлении распространения ультразвука или против него.
17. Расходомер по п. 16, отличающийся
тем, что выходы приемников соединены со входами БИП так, что на входы БИП подаются сигналы непосредственно использующиеся в ЦИП согласно способа по п. 1,
тем, что блок измерительного преобразования включает
А0 преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение, и
А1 преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток в таких пределах, что выполняются условия:
А0+A1≥1, А0≥0, А1≥0,
при этом, если А0≥1, то
входы БИП соединяются со входами преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение
посредством соединений числом D0_3≥0 напрямую
и посредством устройств коммутации числом С0_3≥0, соединенных своими входами со входами БИП и своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение,
при этом, если А0≥1, то
БИП также включает устройства усреднения числом В0≥0, так что
В0+С0_3+D0_3≥1, соединенные, в случае если В0≥1, своими входами со входами БИП
посредством соединений числом D0_1≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С0_1≥0, соединенных своими входами со входами БИП и своими выходами со входами устройств усреднения числом В0,
причем, в случае В0≥1, выполняется условие С0_1+D0_1≥1, а устройства усреднения числом В0 соединены своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение
посредством соединений числом D0_2≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С0_2≥0, соединенных своими входами с выходами устройств усреднения числом В0 и своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение, так, что С0_2+D0_2≥1,
при этом, выходы преобразователей переменного напряжения или тока в цифровое значение соединены с внешним соединением блока измерительного преобразования так, чтобы обеспечивать передачу данных за пределы блока измерительного преобразования,
при этом, если A1≥1, то БИП включает
преобразователи постоянного напряжения или тока в цифровое значение числом A3≥1, и нелинейные преобразователи постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток числом А2≥0,
при этом, если A1≥1, то
входы БИП соединяются со входами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D1_3≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С1_3≥0, соединенных своими входами со входами БИП и своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток,
при этом, если A1≥1, то
БИП также включает устройства усреднения числом В1≥0,
так что В1+С1_3+D1_3≥1, соединенные, в случае если B1≥1, своими входами со входами БИП
посредством соединений числом D1_1≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С1_1≥0, соединенных своими входами со входами БИП и своими выходами со входами устройств усреднения числом В1,
причем, в случае B1≥1, выполняется условие С1_1+D1_1≥1, а устройства усреднения числом В1 соединены своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток посредством соединений числом D1_2≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С1_2≥0, соединенных своими входами с выходами устройств усреднения числом В1 и своими выходами со входами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток,
так, что С1_2+D1_2≥1,
при этом, если A1≥1, то
выходы преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток соединены со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение
посредством соединений числом D32_3≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С32_3≥0, соединенных своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
при этом, если A1≥1, то
БИП также включает устройства усреднения числом В32≥0, соединенные, в случае если В32≥1, своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D32_1≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С32_1≥0, соединенных своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами устройств усреднения числом В32,
причем, в случае В32≥1, выполняется условие С32_1+D32_1≥1, а устройства усреднения числом В32 соединены своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение посредством соединений числом D32_2≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С32_2≥0, соединенных своими входами с выходами устройств усреднения числом В32 и своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение, так, что С32_2+D32_2≥1,
при этом, если А2≥1, то
выходы преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток соединяются со входами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D2_3≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С2_3≥0, соединенных своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток,
при этом, если А2≥1, то
БИП также включает устройства усреднения числом В2≥0,
так что В2+С2_3+D2_3≥1, соединенные, в случае если В2≥1, своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D2_1≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С2_1≥0, соединенных своими входами с выходами преобразователей переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами устройств усреднения числом В2,
причем, в случае В2≥1, выполняется условие С2_1+D2_1≥1, а устройства усреднения числом В2 соединены своими выходами со входами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D2_2≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С2_2≥0, соединенных своими входами с выходами устройств усреднения числом В2 и своими выходами со входами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток, так, что С2_2+D2_2≥1,
при этом, если А2≥1, то
выходы нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток соединены со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение
посредством соединений числом D31_3≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С31_3≥0, соединенных своими входами с выходами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
при этом, если А2≥1, то
БИП также включает устройства усреднения числом В31≥0, так что В31+С31_3+D31_3≥1, соединенные, в случае если В31≥1, своими входами с выходами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток
посредством соединений числом D31_1≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С31_1≥0, соединенных своими входами с выходами нелинейных преобразователей постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток и своими выходами со входами устройств усреднения числом В31,
причем, в случае В31≥1, выполняется условие С31_1+D31_1≥1, а устройства усреднения числом В31 соединены своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение посредством соединений числом D31_2≥0 напрямую, и
посредством устройств коммутации числом С31_2≥0, соединенных своими входами с выходами устройств усреднения числом В31 и своими выходами со входами преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение, так, что С31_2+D31_2≥1,
при этом, если A1≥1, то выполняется условие
А2+В32+С32_3+D32_3≥1,
при этом, выходы преобразователей постоянного напряжения или тока в цифровое значение соединены с внешним соединением блока измерительного преобразования так, чтобы обеспечивать передачу данных за пределы блока измерительного преобразования,
при этом, любое число обозначающее число преобразователей, устройств коммутации, устройств усреднения, а также соединений, ограничено сверху значением 10000,
при этом, к устройствам коммутации подсоединены соединения, использующиеся в управлении устройствами коммутации,
при этом, соединения между элементами БИП таковы, что при этом реализуется ЦИП в соответствии со способом по п. 1.
18. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что в нем используется:
либо один излучатель формирующий луч который распространяется, без сноса потоком, вдоль плоскости, перпендикулярной оси трубы или измерительной секции расходомера, так, что центральная часть луча лежит на этой плоскости, и, при этом, первые и вторые приемники расположены на одинаковом расстоянии от такой плоскости, по разные стороны от нее,
либо два и больше излучателей формирующих одинаковые параллельные лучи, которые распространяются, без сноса потоком, вдоль плоскости, перпендикулярной оси трубы или измерительной секции расходомера, так, что центральные части лучей лежат на этой плоскости, и, при этом, первые и вторые приемники расположены на одинаковом расстоянии от такой плоскости, по разные стороны от нее.
19. Расходомер по п. 18, отличающийся тем, что
область луча принимаемая приемниками ПЕ, перекрывает сечение трубы или измерительной секции расходомера, или,
области лучей принимаемые приемниками ПЕ, перекрывают сечение трубы или измерительной секции расходомера, и, при этом, их проекции на плоскость сечения взаимно не пересекаются.
20. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что
поперечное сечение трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей, а также их расположение в сечении, таково, что по меньшей мере один используемый в измерении луч, первый раз после своего излучения достигая приемники, по меньшей мере один раз отражается от стенки или стенок трубы или измерительной секции расходомера.
21. Расходомер по п. 20, отличающийся тем, что
поперечное сечение трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей является сечением прямоугольной или квадратной формы, или близким к такой форме,
при этом, приемники и излучатель или излучатели расположены так, что, по меньшей мере один используемый в измерении луч, первый раз после своего излучения достигая приемники, по меньшей мере один раз отражается от противоположных стенок трубы или измерительной секции расходомера, и, таким образом, проходит вдоль сечения или его части до приемников, включая случай когда он проходит вдоль сечения или его части зигзагом.
22. Расходомер по п. 17, отличающийся тем, что
преобразователем переменного напряжения или тока в цифровое значение является измеритель переменного напряжения или тока.
23. Расходомер по п. 17, отличающийся
тем, что преобразователем переменного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток является детектор,
тем, что преобразователем постоянного напряжения или тока в цифровое значение является:
либо линейный преобразователь постоянного напряжения или тока в цифровое значение,
либо нелинейный преобразователь постоянного напряжения или тока в цифровое значение.
24. Расходомер по п. 17, отличающийся тем, что
нелинейным преобразователем постоянного напряжения или тока в постоянное напряжение или ток является устройство для возведения сигнала в квадрат в аналоговом виде.
25. Расходомер по п. 23, отличающийся тем, что
детектором является:
либо линейный детектор,
либо детектор с детекторной характеристикой, находящейся между характеристикой линейного детектора и характеристикой квадратичного детектора,
либо квадратичный детектор,
либо синхронный детектор.
26. Расходомер по п. 23, отличающийся тем, что
линейным преобразователем постоянного напряжения или тока в цифровое значение является:
либо аналого-цифровой преобразователь,
либо измеритель постоянного напряжения или тока,
либо преобразователь напряжение-частота или ток-частота соединенный своим выходом со входом измерителя частоты,
либо преобразователь напряжение-время или ток-время соединенный своим выходом со входом измерителя временного интервала.
27. Расходомер по п. 23, отличающийся тем, что
нелинейным преобразователем постоянного напряжения или тока в цифровое значение является нелинейный аналого-цифровой преобразователь.
28. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что
либо к стенке трубы или измерительной секции расходомера прикреплен по меньшей мере один датчик температуры, позволяющий получать температуру стенки трубы или измерительной секции расходомера (либо температуру среды измеряемого потока), соединенный с блоком управления вычисления и интерфейса,
либо, по меньшей мере к одному излучателю или приемнику прикреплен датчик температуры, позволяющий получать температуру этого излучателя или приемника (либо температуру среды измеряемого потока), соединенный с блоком управления вычисления и интерфейса,
либо, по меньшей мере к одному электронному узлу расходомера прикреплен датчик температуры, позволяющий получать температуру этого электронного узла, соединенный с блоком управления вычисления и интерфейса,
либо расходомер соединен с внешним устройством соединением, по которому в расходомер передаются данные о температуре стенки трубы или измерительной секции расходомера, или среды измеряемого потока, или, по меньшей мере одного излучателя, или по меньшей мере одного приемника, или по меньшей мере одного электронного узла расходомера.
29. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что генератором является
либо генератор с возможностью изменения частоты,
либо генератор переменной частоты,
при этом, генератор соединен с блоком управления вычисления и интерфейса.
30. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что
либо, по меньшей мере, один излучатель,
либо, по меньшей мере, один приемник,
либо, по меньшей мере, один излучатель и, по меньшей мере, один приемник, отдален или отдалены от стенок трубы или измерительной секции расходомера или от измеряемого потока таким образом, что при этом обеспечивается требуемая рабочая температура данных излучателей или приемников,
при этом, ультразвуковая энергия подводится от такого излучателя к месту своего излучения и излучается в поток, формируя луч ультразвука, с помощью направляющей системы,
при этом ультразвуковая энергия принимается из потока и подводится к такому приемнику с помощью направляющей системы,
при этом, то, что относится к лучу или лучам согласно п. 16, применимо для данного пункта для луча или лучей сформированных направляющими системами,
при этом, то, что относится к излучателям согласно п. 16, применимо для данного пункта для направляющих систем с помощью которых энергия ультразвука подводится к потоку и излучается в него, а именно, для тех частей этих направляющих систем которые излучают энергию в поток,
при этом, то, что относится к приемникам согласно п. 16, применимо для данного пункта для направляющих систем с помощью которых принимается энергия ультразвука прошедшая измеряемый поток, а именно, для тех частей этих направляющих систем которые принимают энергию из потока.
31. Расходомер по п. 30, отличающийся тем, что направляющей системой является акустический волновод.
32. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что сечение трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей, имеет форму в виде:
либо формы круга, в том числе отличающегося по диаметру от диаметра подсоединенного к расходомеру трубопровода если подсоединенный к расходомеру трубопровод имеет круглое сечение,
либо формы прямоугольника, включая форму квадрата,
либо формы прямоугольника, включая форму квадрата, с закругленными углами,
либо формы фигуры, с границей, лежащей между прямоугольником и вписанной в него окружностью, включая границы данного прямоугольника и вписанной в него окружности,
либо формы фигуры, с границей, лежащей между квадратом и вписанной в него окружностью, включая границы данного квадрата и вписанной в него окружности.
33. Расходомер по п. 16, отличающийся тем, что если поперечное сечение одного из трубопроводов, к которым подсоединяется расходомер, не совпадает с поперечным сечением трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей,
то сечение трубы или измерительной секции расходомера в месте ее присоединения к такому трубопроводу имеет такое же сечение как и трубопровод, а переход сечения трубы или измерительной секции расходомера от сечения трубопровода к сечению трубы или измерительной секции расходомера в месте расположения приемников и излучателя или излучателей выполнен:
либо плавно,
либо так, что одно сечение меняется на другое сразу, или, через, по меньшей мере, одно промежуточное сечение,
либо как любая комбинация плавного изменения сечения, с таким, при котором сечение меняется на другое сразу, или, через, по меньшей мере, одно промежуточное сечение.