УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОТОКА С НИЗКИМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ

1. Способ ультразвукового измерения потока, предназначенный для измерения скорости потока текучей среды в трубопроводе, содержащий этапы, на которых
образуют ультразвуковой измеритель потока, содержащий микропроцессор, тактовый генератор импульсов и пару ультразвуковых преобразователей, функционирующих для излучения сигналов через текучую среду и для приема излученных сигналов;
переключают ультразвуковой измеритель потока из пассивного состояния в активное состояние на временных интервалах, отмеряемых генератором тактовых импульсов, при этом количество энергии, потребляемой ультразвуковым измерителем потока в пассивном состоянии, меньше, чем количество энергии, потребляемой ультразвуковым измерителем потока в активном состоянии;
выполняют цикл ультразвукового измерения потока; и
переключают ультразвуковой измеритель потока из активного состояния в пассивное состояние после завершения цикла ультразвукового измерения потока.
2. Способ по п.1, в котором при выполнении цикла ультразвукового измерения потока осуществляют по меньшей мере одну пару ультразвуковых измерений потока, при этом пара ультразвуковых измерений потока содержит ультразвуковое измерение потока выше по потоку и ультразвуковое измерение потока ниже по потоку.
3. Способ по п.2, в котором при осуществлении ультразвукового измерения потока
излучают сигнал от одного ультразвукового преобразователя к другому через текучую среду под иным углом, чем 90°, к преобладающему направлению потока, при этом излучаемый сигнал имеет частоту излучения;
заканчивают излучение сигнала так, что излученный сигнал имеет конечную длительность, при этом указанная длительность меньше, чем ожидаемое минимальное время прохождения сигнала от указанного одного ультразвукового преобразователя до указанного другого; и
принимают излученный сигнал на указанном другом ультразвуковом преобразователе, при этом время прохождения сигнала является временем, затрачиваемым сигналом для прохождения от указанного одного ультразвукового преобразователя до указанного другого.
4. Способ по п.3, в котором указанный один ультразвуковой преобразователь располагают выше по потоку от указанного другого ультразвукового преобразователя, так что ультразвуковое измерение потока представляет собой ультразвуковое измерение потока ниже по потоку.
5. Способ по п.3, в котором указанный один ультразвуковой преобразователь располагают ниже по потоку от указанного другого ультразвукового преобразователя, так что ультразвуковое измерение потока представляет собой ультразвуковое измерение потока выше по потоку.
6. Способ по любому из пп.3-5, в котором дополнительно образуют быстродействующий генератор тактовых импульсов, при этом на этапе осуществления ультразвукового измерения потока дополнительно
измеряют время прохождения посредством счетчика, тактируемого быстродействующим генератором тактовых импульсов; и
вычисляют скорость потока, основанную по меньшей мере отчасти на измеренном времени прохождения.
7. Способ по любому из пп.3-5, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором усиливают по меньшей мере часть принятого сигнала, при этом фаза усиленного сигнала является такой же, как и фаза принятого сигнала.
8. Способ по любому из пп.3-5, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором
сравнивают фазы излученного и принятого сигналов; и
вычисляют скорость потока, основанную по меньшей мере отчасти на результате сравнения фаз.
9. Способ по п.8, в котором фазу излученного сигнала регулируют до этапа сравнения фаз, так что результатом этапа сравнения фаз является приблизительно 180° при нулевой скорости потока.
10. Способ по п.9, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором образуют импульсный сигнал, имеющий длительность импульсов, которая изменяется в зависимости от результата этапа сравнения фаз.
11. Способ по п.10, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором заряжают конденсатор, используя импульсный сигнал.
12. Способ по п.11, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором измеряют напряжение на конденсаторе.
13. Способ по п.12, в котором вычисляют скорость потока, основанную по меньшей мере отчасти на измеренном напряжении.
14. Способ по п. 11, в котором осуществление ультразвукового измерения потока дополнительно содержит этап, на котором разряжают конденсатор.
15. Способ по любому из пп.2-5, в котором при выполнении цикла ультразвукового измерения потока дополнительно
вычисляют скорость звука в текучей среде, основанную по меньшей мере отчасти на среднем из результатов по меньшей мере одной пары ультразвуковых измерений потока; и
вычисляют скорость потока, основанную по меньшей мере отчасти на вычисленной скорости звука.
16. Способ по любому из пп.2-5, в котором при выполнении цикла ультразвукового измерения потока
осуществляют множество пар ультразвуковых измерений потока;
усредняют множество результатов ультразвуковых измерений потока выше по потоку для получения среднего результата ультразвукового измерения потока выше по потоку; и
усредняют множество результатов ультразвуковых измерений ниже выше по потоку для получения среднего результата ультразвукового измерения потока ниже по потоку.
17. Способ по любому из пп.2-5, в котором при выполнении цикла ультразвукового измерения потока
осуществляют множество пар ультразвуковых измерений потока;
вычисляют множество скоростей потока, при этом каждая вычисляемая скорость потока основана по меньшей мере отчасти на соответствующей паре ультразвуковых измерений потока; и
усредняют множество вычисленных скоростей потока для получения средней скорости потока.
18. Способ по любому из пп.3-5, дополнительно содержащий этап тестового измерения, на котором сдвинутую по фазе версию излученного сигнала используют в качестве принятого сигнала.
19. Способ по п.6, дополнительно содержащий этап тестирования быстродействующего генератора тактовых импульсов.
20. Способ по любому из пп.3-5, дополнительно содержащий этапы, на которых
измеряют амплитуду принятого сигнала; и
увеличивают продолжительность указанного временного интервала, если измеренная амплитуда ниже заданного порогового значения для заданного числа измерений.
21. Способ по любому из пп.3-5, в котором к тому же образуют дополнительные пары ультразвуковых преобразователей, функционирующих для излучения сигналов через текучую среду и для приема излученных сигналов.
22. Ультразвуковой измеритель потока, предназначенный для измерения скорости потока текучей среды в трубопроводе, при этом ультразвуковой измеритель потока имеет активное состояние, в котором выполняются циклы ультразвукового измерения потока, и пассивное состояние, содержащий
пару ультразвуковых преобразователей, функционирующих для излучения сигналов через текучую среду и для приема излученных сигналов, при этом ультразвуковые преобразователи являются функционирующими в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующими в пассивном состоянии;
тактовый генератор импульсов, функционирующий в активном и пассивном состояниях ультразвукового измерителя потока; и
микропроцессор, функционирующий для переключения ультразвукового измерителя потока из пассивного состояния в активное состояние на временных интервалах, отмеряемых генератором тактовых импульсов, при этом микропроцессор дополнительно является функционирующим для переключения ультразвукового измерителя потока из активного состояния в пассивное состояние после завершения цикла ультразвукового измерения потока;
количество энергии, потребляемой ультразвуковым измерителем потока в пассивном состоянии, меньше, чем количество энергии, потребляемой в активном состоянии.
23. Ультразвуковой измеритель потока по п.22, в котором один ультразвуковой преобразователь является функционирующим для излучения сигнала через текучую среду под иным углом, чем 90°, по отношению к преобладающему направлению потока, при этом излучаемый сигнал имеет конечную длительность, другой ультразвуковой преобразователь является функционирующим для приема излученного сигнала, при этом время прохождения сигнала является временем, затрачиваемым сигналом для прохождения от указанного одного ультразвукового преобразователя до указанного другого.
24. Ультразвуковой измеритель потока по п.23, в котором микропроцессор является функционирующим для управления временными соотношениями и длительностью излучаемого сигнала так, что указанная длительность меньше, чем указанное время прохождения.
25. Ультразвуковой измеритель потока по п.23 или 24, дополнительно содержащий
быстродействующий генератор тактовых импульсов, соединенный с микропроцессором, при этом быстродействующий генератор тактовых импульсов является функционирующим в активном состоянии ультразвукового измерителя потока; и
счетчик, функционирующий для измерения указанного времени прохождения, при этом счетчик тактируется быстродействующим генератором тактовых импульсов, счетчик является функционирующим в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующим в пассивном состоянии.
26. Ультразвуковой измеритель потока по п.25, в котором микропроцессор является функционирующим для вычисления скорости потока, основанной по меньшей мере отчасти на измеренном времени прохождения.
27. Ультразвуковой измеритель потока по п. 23 или 24, дополнительно содержащий усилитель, функционирующий для усиления по меньшей мере части сигнала, принятого указанным другим преобразователем, при этом фаза усиленного сигнала является такой же, как и фаза принятого сигнала, усилитель является функционирующим в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующим в пассивном состоянии.
28. Ультразвуковой измеритель потока по п. 23 или 24, дополнительно содержащий фазовый компаратор, функционирующий для получения выходного сигнала, который изменяется в зависимости от разности фаз между излученным сигналом и принятым сигналом, при этом фазовый компаратор является функционирующим в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующим в пассивном состоянии.
29. Ультразвуковой измеритель потока по п.28, дополнительно содержащий фазосдвигающую схему для регулирования фазы излученного сигнала до того, как излученный сигнал вводится в фазовый компаратор, при этом фазосдвигающая схема является функционирующей в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующей в пассивном состоянии.
30. Ультразвуковой измеритель потока по п.28, в котором выходной сигнал фазового компаратора представляет собой импульсный сигнал, имеющий длительность импульсов, которая изменяется в зависимости от разности фаз.
31. Ультразвуковой измеритель потока по п. 28, в котором выходной сигнал фазового компаратора является способным выполнять заряд конденсатора.
32. Ультразвуковой измеритель потока по п.31, дополнительно содержащий считывающее устройство, соединенное с конденсатором, при этом считывающее устройство является функционирующим для считывания напряжения на конденсаторе, считывающее устройство является функционирующим в активном состоянии ультразвукового измерителя потока и нефункционирующим в пассивном состоянии.
33. Ультразвуковой измеритель потока по п.32, в котором микропроцессор является функционирующим для вычисления скорости потока, основанного по меньшей мере отчасти на считанном напряжении.
34. Способ по любому из пп.3-5, в котором период времени, используемый для выполнения цикла ультразвукового измерения потока, меньше, чем половина указанного временного интервала.
35. Способ по любому из пп.1-5, в котором период времени, используемый для выполнения цикла ультразвукового измерения потока, находится в пределах от около 20 мкс до около 200 мкс, и указанный временной интервал находится в пределах от около 1 мс до около 100 мс.
36. Способ по любому из пп.1-5, в котором указанный интервал меньше, чем ожидаемая временная шкала в случае значительного изменения скорости потока.
37. Способ по любому из пп.1-5, в котором количество энергии, потребляемой ультразвуковым измерителем потока в пассивном состоянии, по меньшей мере в сто раз меньше, чем количество энергии, потребляемой в активном состоянии.
38. Способ по любому из пп.1-5, в котором количество энергии, потребляемой ультразвуковым измерителем потока в пассивном состоянии, меньше, чем около 100 мкВт, и количество энергии, потребляемой в активном состоянии, находится в пределах от около 10 мВт до около 100 мВт.