專利名稱：用于對(duì)協(xié)同布置的流量計(jì)進(jìn)行組合的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及流量計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，并且具體地涉及用于對(duì)協(xié)同布置(co-located)的流量計(jì)進(jìn)行組合的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在碳?xì)浠衔镆褟牡氐走w移之后，流體流(例如原油、天然氣)經(jīng)由管線從一個(gè)地方向另一個(gè)地方輸送。希望精確地知道在流中流動(dòng)的流體的量，并且當(dāng)流體正在換手或“密閉輸送”時(shí)，要求特別精確。然而，甚至在密閉輸送沒有發(fā)生的地方也希望測量精確度，并且在這些情形下可以使用流量計(jì)。超聲波流量計(jì)是一種類型的流量計(jì)，其可以用來測量在管線中流動(dòng)的流體的量。在超聲波流量計(jì)中，超聲波信號(hào)跨越將要測量的流體流來來回回地發(fā)送，并且基于超聲波信號(hào)的各種特性，可以計(jì)算流體流量的測量結(jié)果。提供改進(jìn)的流量測量精確度的超聲波流量計(jì)是所希望的。

實(shí)用新型內(nèi)容在此公開了用于超聲波流量計(jì)量的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種超聲波流量計(jì)量系統(tǒng)包括用于流體流動(dòng)的通道和多個(gè)超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)中的每一個(gè)包括成對(duì)的超聲波換能器和流量處理器。成對(duì)的超聲波換能器配置成形成跨越換能器之間的通道的弦路徑。流量處理器耦合到超聲波換能器。流量處理器配置成基于超聲波流量計(jì)中的全部的換能器的輸出來測量通過管段(spool piece)的流體流量。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，一種超聲波流量計(jì)特征在于包括處理器和用指令編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該指令在執(zhí)行時(shí)使所述處理器:確定流過所述超聲波流量計(jì)的流體的第一流速(flow velocity);從協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)中檢索流過該協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)的流體的第二流速；以及通過對(duì)第一和第二流速進(jìn)行組合來產(chǎn)生平均流速。

圖1示出了根據(jù)各種實(shí)施例的超聲波流量計(jì)；圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的超聲波流量計(jì)的橫截面頂視圖；圖3示出了根據(jù)各種實(shí)施例的超聲波流量計(jì)的端視圖；圖4示出了根據(jù)各種實(shí)施例的超聲波流量計(jì)的換能器對(duì)的布置；圖5示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括串聯(lián)耦合的成對(duì)的協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)的流量計(jì)量系統(tǒng)；圖6示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)的流量計(jì)量系統(tǒng)的框圖；以及圖7示出了用于根據(jù)各種實(shí)施例的用于操作包括協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)的流量計(jì)量系統(tǒng)的方法的流程圖。[0013]符號(hào)和名稱貫穿以下描述和權(quán)利要求使用一定的術(shù)語來指稱具體的系統(tǒng)部件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到的那樣，公司可以通過不同的名稱來指稱部件。本文件并不打算在名稱而非功能不同的部件之間進(jìn)行區(qū)分。在以下討論中和權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放的方式來使用，因此應(yīng)當(dāng)被解釋為指的是“包括但不限于……”。另外，術(shù)語“耦合”旨在意味著間接或直接電連接。這樣一來，如果第一裝置耦合到第二裝置，則該連接可以通過直接電連接進(jìn)行，或者經(jīng)由其它裝置和連接而通過間接電連接進(jìn)行。進(jìn)一步，術(shù)語“軟件”包括能夠在處理器上運(yùn)行的任何可執(zhí)行代碼，而不管用來存儲(chǔ)軟件的介質(zhì)。這樣一來，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如非易失性存儲(chǔ)器)中并且有時(shí)被稱為“嵌入式固件”的代碼就包括在軟件的定義之內(nèi)。引用“基于”旨在意味著“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，則X可以基于Y和任何數(shù)目的其它要素。如在此使用的術(shù)語“流率”指的是體積流量的速率。
具體實(shí)施方式
以下描述針對(duì)本實(shí)用新型的各種實(shí)施例。附圖不一定按比例繪制。實(shí)施例的一定特征可以比例夸張地示出，或者以某種示意性形式示出，并且為了清楚和簡要起見，可以不示出傳統(tǒng)元件的某些細(xì)節(jié)。公開的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被解釋成或用來限制包括權(quán)利要求的本公開的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，以下描述具有廣泛的應(yīng)用，并且對(duì)任何實(shí)施例的討論僅指的是該實(shí)施例的示例，而非旨在宣告包括權(quán)利要求的本公開的范圍被限制到該實(shí)施例。要充分認(rèn)識(shí)到的是，下面討論的實(shí)施例的不同教導(dǎo)可以單獨(dú)地或者以任何適當(dāng)?shù)慕M合來運(yùn)用，以產(chǎn)生希望的結(jié)果。進(jìn)一步，在測量碳?xì)浠衔锪?例如原油、天然氣)的環(huán)境中開發(fā)了各種實(shí)施例，并且描述是從開發(fā)的環(huán)境中得出的；然而，描述的系統(tǒng)和方法同樣地可用于任何流體流(例如低溫物質(zhì)、水)的測量。圖1示出了根據(jù)各種實(shí)施例的超聲波流量計(jì)100。超聲波流量計(jì)100包括儀表主體或管段102，其限定了中心通道或孔104。管段102被設(shè)計(jì)和構(gòu)造以耦合到運(yùn)送流體(例如天然氣)的管線或其它結(jié)構(gòu)(未 示出)，使得在管線中流動(dòng)的流體穿過中心孔104。當(dāng)流體穿過中心孔104時(shí)，超聲波流量計(jì)100測量流率(因此，流體可以被稱為測量流體)。管段102包括法蘭106，其便于將管段102耦合到別的結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施例中，可以等效地使用用于將管段102耦合到結(jié)構(gòu)的任何適當(dāng)系統(tǒng)(例如焊接連接)。為了測量管段102之內(nèi)的流體流量，超聲波流量計(jì)100包括多個(gè)換能器組件。在圖1的附圖中，五個(gè)這樣的換能器組件108、110、112、116和120全部或部分可見。如下面進(jìn)一步將會(huì)討論的那樣，換能器組件是成對(duì)的(例如換能器組件108和110)。此外，每個(gè)換能器組件電耦合到示意地容納在機(jī)殼124中的控制電子設(shè)備。更加具體地，借助于各個(gè)線纜126或等效的信號(hào)傳導(dǎo)組件，每個(gè)換能器組件電耦合到機(jī)殼124中的控制電子設(shè)備。圖2示出了基本上沿著圖1的線2-2截取的超聲波流量計(jì)100的橫截面頂視圖。管段102具有預(yù)定尺寸，并且限定了測量流體所流過的中心孔104。沿著管段102的長度定位示意性成對(duì)的換能器組件112和114。換能器112和114是聲學(xué)收發(fā)器，并且更加具體地是超聲波收發(fā)器。超聲波換能器112、114兩者都生成并接收具有大約20千赫以上頻率的聲信號(hào)?？梢酝ㄟ^每個(gè)換能器中的壓電元件生成并接收聲信號(hào)。為了生成聲信號(hào)，借助于信號(hào)(例如正弦信號(hào))電刺激壓電元件，并且元件通過振動(dòng)做出響應(yīng)。壓電元件的振動(dòng)生成聲信號(hào)，該聲信號(hào)穿過測量流體至成對(duì)的相應(yīng)換能器組件。類似地，當(dāng)被聲信號(hào)敲擊時(shí)，接收的壓電元件振動(dòng)并且生成電信號(hào)(例如正弦信號(hào))，該電信號(hào)由與流量計(jì)100相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備檢測、數(shù)字化和分析。也被稱為“弦”的路徑200以與中心線202成Θ角地存在于示意性的換能器組件112和114之間。弦200的長度是換能器組件112的面和換能器組件114的面之間的距離。點(diǎn)204和206限定了這樣的位置，在所述位置處，由換能器組件112和114生成的聲信號(hào)進(jìn)入和離開流過管段102的流體(亦即至管段孔的入口)。換能器組件112和114的位置可以通過角度Θ、在換能器組件112和114的面之間測量的第一長度L、對(duì)應(yīng)于點(diǎn)204和206之間軸向距離的第二長度X以及對(duì)應(yīng)于管內(nèi)徑的第三長度“d”來限定。在大多數(shù)情況下，在流量計(jì)制造期間精確地確定距離d、X和L。諸如天然氣之類的測量流體以速度剖面210在方向208上流動(dòng)。速度矢量212、214、216和218表明，通過管段102的氣體速度朝向管段102的中心線202增加。最初，下游換能器組件112生成超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)入射在上游換能器組件114上并從而由其檢測。一定時(shí)間以后，上游換能器組件114生成返回超聲波信號(hào)，該返回超聲波信號(hào)隨后入射在下游換能器組件112上并由其檢測。這樣一來，換能器組件就沿著弦路徑200使用超聲波信號(hào)220進(jìn)行交換或進(jìn)行“一收一發(fā)”。在運(yùn)行期間，這個(gè)序列可以每分鐘發(fā)生數(shù)千次。示意性的換能器組件112和114之間的超聲波信號(hào)220的渡越時(shí)間部分地取決于超聲波信號(hào)220相對(duì)于流體流是向上游還是向下游行進(jìn)。超聲波信號(hào)向下游(亦即在與流體流相同的方向上)行進(jìn)的渡越時(shí)間小于當(dāng)向上游(亦即對(duì)著流體流)行進(jìn)時(shí)的渡越時(shí)間。上游和下游渡越時(shí)間可以用來計(jì)算沿著信號(hào)路徑的平均速率以及測量流體中的聲速。給定運(yùn)送流體的流量計(jì)100的橫截面測量結(jié)果，中心孔104的面積之上的平均速率可以用來求出流過管段102的流體的體積。超聲波流量計(jì)可以具有一個(gè)或多個(gè)弦。圖3圖示了超聲波流量計(jì)100的端視圖。具體地，示意性的超聲波流量計(jì)100包括管段102之內(nèi)的變化水平處的四個(gè)弦路徑A、B、C和D。每個(gè)弦路徑A-D對(duì)應(yīng)于交替地起到發(fā)送器和接收器作用的換能器對(duì)。換能器組件108和110 (僅部分可見)構(gòu)成弦路徑A。換能器組件112和114 (僅部分可見)構(gòu)成弦路徑B。換能器組件116和118 (僅部分可見)構(gòu)成弦路徑C。最后，換能器組件120和122 (僅部分可見)構(gòu)成弦路徑D。相對(duì)于示出頂視圖的圖4，示出了四對(duì)換能器的進(jìn)一方面的布置。每個(gè)換能器對(duì)都對(duì)應(yīng)于圖3的單個(gè)弦路徑；然而，以與中心線202成非垂直的角來安裝換能器組件。例如，以與管段102的中心線202成非垂直的角Θ來安裝第一對(duì)換能器組件108和110。安裝另一對(duì)換能器組件112和114，以便弦路徑相對(duì)于換能器組件108和110的弦路徑松散地形成“X”的形狀。類似地，換能器組件116和118布置成平行于換能器組件108和110，但是處于不同的“水平”或高度。在圖4中沒有明顯示出的是第四對(duì)換能器組件(亦即換能器組件120和122)。考慮到圖2、3和4，換能器對(duì)可以布置成使得對(duì)應(yīng)于弦A和B的上兩對(duì)換能器形成“X”的形狀，并且對(duì)應(yīng)于弦C和D的下兩對(duì)換能器也形成“X”的形狀。可以在每個(gè)弦A-D處確定流體的流速以獲得弦流速，并且對(duì)弦流速進(jìn)行組合以確定整個(gè)管之上的平均流速。從平均流速中，可以確定在管段并從而在管線中流動(dòng)的流體的量。[0024]本公開的實(shí)施例耦合多個(gè)超聲波流量計(jì)(例如流量計(jì)100的實(shí)例100A/B)以提供增強(qiáng)的流量測量精確度。圖5示出了包括串聯(lián)耦合的成對(duì)的協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)100的流量計(jì)量系統(tǒng)500。其它實(shí)施例可以包括不同數(shù)目的耦合的協(xié)同布置的流量計(jì)和/或不同數(shù)目的總體或每個(gè)流量計(jì)弦路徑。使用可以是局域網(wǎng)(LAN)的通信鏈路502，通信耦合成對(duì)的流量計(jì)的電子設(shè)備。每個(gè)流量計(jì)100的電子設(shè)備與另一個(gè)流量計(jì)交換流量測量值，并且基于兩個(gè)流量計(jì)100提供的流量測量結(jié)果來計(jì)算組合流率值。通過對(duì)成對(duì)的四路徑流量計(jì)100進(jìn)行組合，系統(tǒng)500形成了八路徑流量計(jì)，其相對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的四路徑流量計(jì)100提供了改進(jìn)的測量精確度，同時(shí)允許每個(gè)流量計(jì)100作為四路徑流量計(jì)100運(yùn)行，如果另一個(gè)流量計(jì)100出故障的話。在某些實(shí)施例中，兩個(gè)或更多流量計(jì)100的超聲波換能器可以布置在單個(gè)管段中，并且/或者兩個(gè)或更多流量計(jì)的電子設(shè)備可以布置在單個(gè)機(jī)殼中。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，兩個(gè)或更多流量計(jì)100可以包括相對(duì)于流路的不同弦配置，例如不同的弦高度、角度等，這在對(duì)流量計(jì)100的測量結(jié)果進(jìn)行組合時(shí)提供了改進(jìn)的測量精確度。圖6示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)100A/B的流量計(jì)量系統(tǒng)500的框圖。流量計(jì)100中的每一個(gè)包括:一組換能器對(duì)602(例如108和110、112和114、116和118、120和122);以及電子設(shè)備，其包括換能器控制器604、流量處理器606和通信收發(fā)器608。一些實(shí)施例還可以包括用于測量流體屬性的一個(gè)或多個(gè)傳感器614。換能器控制器604耦合到換能器對(duì)602，并且例如通過生成引發(fā)換能器中振蕩的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制通過換能器對(duì)602進(jìn)行的超聲波信號(hào)的生成。在系統(tǒng)500的一些實(shí)施例中，流量計(jì)100中之一的換能器控制器604生成同步信號(hào)610，該同步信號(hào)610被提供給其它流量計(jì)100的換能器控制器604中的每一個(gè)。同步信號(hào)可以通過導(dǎo)電體、光通道、無線信道等傳播。同步信號(hào)610建立了通過流量計(jì)100進(jìn)行的超聲波信號(hào)生成的定時(shí)，從而防止了流量計(jì)100A生成 的超聲波信號(hào)干擾流量計(jì)100B進(jìn)行的測量，反之亦然。在一些實(shí)施例中，信號(hào)610為每個(gè)換能器指定開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間。在其它實(shí)施例中，信號(hào)610經(jīng)由相位、電壓電平等可以指示時(shí)間段，在該時(shí)間段中，每個(gè)流量計(jì)100執(zhí)行超聲波測量而免受來自其它流量計(jì)100的干擾。在一些實(shí)施例中，作為在流量計(jì)100之間的通信鏈路如鏈路502之上傳遞的消息來提供同步信號(hào)610。例如在其中干擾不太可能有的實(shí)施例中，系統(tǒng)500的其它實(shí)施例可以沒有或者選擇性地執(zhí)行換能器同步。在一些實(shí)施例中，通過生成同步信號(hào)來控制換能器定時(shí)的超聲波流量計(jì)100被稱為“初級(jí)”，而接收信號(hào)610的流量計(jì)100則被稱為“次級(jí)”。當(dāng)流量計(jì)被制造或投入使用時(shí)，可以建立作為初級(jí)或次級(jí)的每個(gè)流量計(jì)100的狀態(tài)。流量處理器606耦合到換能器控制器604，并且配置成處理換能器對(duì)602的輸出，以生成管段102之內(nèi)的流體流的測量結(jié)果。對(duì)于給定的弦，可以通過以下給出弦流速V:
1-' Lp - rCinV =---1 Y T T
up dn其中，L是路徑長度(亦即上游和下游換能器之間的面對(duì)面間隔)，X是L在流的方向上的流量計(jì)孔之內(nèi)的分量，并且Tup和Tdn是聲能通過流體的上游和下游渡越時(shí)間。[0033]流量處理器606對(duì)弦流速進(jìn)行組合以確定流過流量計(jì)100的流體的平均流速，并且將通過流量計(jì)100的體積流率計(jì)算為流量計(jì)100的平均流速和流量計(jì)100的橫截面積的乘積。流量處理器606還可以計(jì)算未校正的流率和校正的流率。未校正的流率調(diào)整未加工的流率以計(jì)入由壓力和溫度弓I起的流體膨脹和流動(dòng)剖面。校正的流率調(diào)整未校正的流率以計(jì)入基數(shù)的不同以及流量狀況壓力、溫度和流體可壓縮性。流量處理器606的實(shí)施例還配置成通過組合由一個(gè)流量計(jì)100提供的流量測量結(jié)果和由不同的流量計(jì)100提供的流量測量結(jié)果來計(jì)算通過管段102的流量。這樣一來，每個(gè)流量計(jì)100的流量處理器606就可以配置成基于由全部通信耦合的流量計(jì)100生成的流量測量結(jié)果而產(chǎn)生組合的流量測量值。組合的流量測量結(jié)果可以比流量計(jì)100中的任何一個(gè)單獨(dú)地生成的流量測量結(jié)果更精確。為了生成組合流率，流量處理器606配置成周期性地(例如周期性流量計(jì)算時(shí)間
間隔-每250毫秒(ms)、每秒等)生成超聲波信號(hào)，并且基于由流量計(jì)(例如流量計(jì)100A)
控制的換能器對(duì)602的輸出來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)初始流量值。初始流量值可以包括沿著弦的聲速、平均聲速、沿著弦的流速、平均流速、流量測量質(zhì)量等。流量處理器使得初始流量值可用于由其它流量計(jì)100實(shí)時(shí)地檢索(亦即，針對(duì)通過流量計(jì)100進(jìn)行的生成流量值而設(shè)置的時(shí)間段(例如250ms)不受檢索和相關(guān)操作影響)。在一些實(shí)施例中，流量處理器606將初始流量值提供給流量計(jì)100A中布置的服務(wù)器。服務(wù)器配置成處理來自另一個(gè)流量計(jì)100的針對(duì)由流量計(jì)100A計(jì)算的初始流量值的請(qǐng)求，并且響應(yīng)于該請(qǐng)求將初始流量值提供給其它流量計(jì)100。流量處理器還可以針對(duì)其它流量計(jì)100進(jìn)行的檢索提供到期時(shí)間值，該到期時(shí)間值限定了這樣一種時(shí)間間隔，在所述時(shí)間間隔期間，初始流量值被認(rèn)為有效。流量處理器606生成請(qǐng)求來自不同流量計(jì)100的初始流量值的消息，并且經(jīng)由通信收發(fā)器608傳輸消息。收發(fā)器608通信鏈接到其它流量計(jì)100中的收發(fā)器608的實(shí)例。收發(fā)器608例如可以配置成根據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)如IEEE802.3、IEEE802.11等提供通信。接收消息的流量計(jì)100的實(shí)例(例如通過網(wǎng)間協(xié)議地址對(duì)其尋址消息的流量計(jì))經(jīng)由在通過收發(fā)器608形成的通信鏈路之上傳遞的消息將請(qǐng)求的初始流量值提供給請(qǐng)求的流量計(jì)100。流量處理器606檢驗(yàn)從其它流量計(jì)100接收的初始流量值。例如，流量處理器606可以檢驗(yàn)與流量值相關(guān)聯(lián)的到期時(shí)間值尚未到期，提供的流量測量質(zhì)量值指示有效測量，消息檢查字符指示有效數(shù)據(jù)，等等。如果檢驗(yàn)表明初始流量值有效，那么流量處理器606將由其它流量計(jì)100提供的初始流量值與通過流量處理器606計(jì)算的初始流量值進(jìn)行組合，以生成組合流量值。一些實(shí)施例可以通過計(jì)算由每個(gè)流量計(jì)100生成的初始流量值的平均值來組合初始流量值。流量處理器606可以基于組合流量值來計(jì)算流體流率(未加工的、校正的、未校正的)、流動(dòng)體積、流動(dòng)質(zhì)量等等。流量處理器606可以將組合流量值和/或從組合流量值導(dǎo)出的流率存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，將值提供給數(shù)據(jù)庫，并且/或者基于組合流量值生成表示流率、流動(dòng)體積等的信號(hào)。例如，流量處理器606的一些實(shí)施例可以生成輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)具有表不從組合流量值導(dǎo)出的流率的頻率。如果流量計(jì)100A (或任何流量計(jì)100)的流量處理器606不能檢驗(yàn)從另一個(gè)流量計(jì)100接收的初始流量值，那么流量處理器606可以僅基于通過流量計(jì)100A產(chǎn)生的初始流量值來計(jì)算最終流量值。這樣一來，當(dāng)流量計(jì)100的其它實(shí)例出故障時(shí)，系統(tǒng)500提供如下冗余:每個(gè)流量計(jì)100都可以僅基于流量計(jì)100的換能器對(duì)602的輸出來提供流量測量結(jié)果；而當(dāng)全部的流量計(jì)100都正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則可以基于全部換能器對(duì)602的輸出來提供增強(qiáng)的流量測量精確度。流量計(jì)100的一些實(shí)施例還包括傳感器614，該傳感器614測量在管段102中流動(dòng)的流體的屬性。傳感器614例如可以包括分別測量流體溫度、流體壓力和流體組分的溫度傳感器、壓力傳感器和氣體組分傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。傳感器測量值可以關(guān)于初始流量值如上所述在流量計(jì)100之間共享。流量計(jì)100可以應(yīng)用傳感器測量值以改進(jìn)計(jì)算的流量值、流率等的精確度。可以使用包括在流量計(jì)100中的處理器來實(shí)施包括流量處理器606和換能器控制器604中的至少一些部分的流量計(jì)100的各種部件。處理器執(zhí)行軟件編程，其使處理器執(zhí)行在此描述的操作。在一些實(shí)施例中，流量處理器606包括執(zhí)行軟件編程的處理器，所述軟件編程使處理器生成流量值如初始流量值、組合流量值、流率等，并且執(zhí)行在此描述的其它操作。適當(dāng)?shù)奶幚砥骼绨ㄍㄓ梦⑻幚砥?、?shù)字信號(hào)處理器和微控制器。處理器體系結(jié)構(gòu)一般包括執(zhí)行單元(例如定點(diǎn)、浮點(diǎn)、整數(shù)等)、存儲(chǔ)(例如寄存器、存儲(chǔ)器等)、指令解碼、外圍設(shè)備(例如中斷控制器、計(jì)時(shí)器、直接存儲(chǔ)器存取控制器等)、輸入/輸出系統(tǒng)(例如串行端口、并行端口等)以及各種其它部件和子系統(tǒng)。使處理器執(zhí)行在此公開的操作的軟件編程可以存儲(chǔ)在流量計(jì)100內(nèi)部或外部的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括易失性存儲(chǔ)如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)(例如硬盤驅(qū)動(dòng)器、光存儲(chǔ)裝置(例如CD或DVD)、快閃存儲(chǔ)、只讀存儲(chǔ)器)或其組合。—些實(shí)施例可以使用專用電路(例如以集成電路實(shí)施的專用電路)來實(shí)施包括流量處理器606和換能器控制器604中的部分的超聲波流量計(jì)100的部分。一些實(shí)施例可以使用專用電路和執(zhí)行適當(dāng)軟件的處理器的組合。例如，可以使用處理器或硬件電路來實(shí)施換能器控制器604的某些部分。對(duì)實(shí)施例的硬件或處理器/軟件實(shí)施的選擇是基于多種因素的設(shè)計(jì)選擇，所述因素諸如成本、實(shí)施所花費(fèi)的時(shí)間以及未來結(jié)合變化的或另外的功能的能力。圖7示出了用于根據(jù)各種實(shí)施例的用于操作包括協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)100的流量計(jì)量系統(tǒng)500的方法700的流程圖。盡管為方便起見按順序描繪，但是示出的行為中的至少一些可以用不同的順序來執(zhí)行和/或并行執(zhí)行。另外，一些實(shí)施例可以僅執(zhí)行示出的行為中的一些。在一些實(shí)施例中，圖7的操作以及在此描述的其它操作可以被實(shí)施為指令，所述指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中并且由流量計(jì)100中包括的處理器執(zhí)行。在方法700中，多個(gè)超聲波流量計(jì)100被協(xié)同布置(例如串聯(lián)連接或布置在單個(gè)管段中)，并且每個(gè)流量計(jì)100都基于流量計(jì)中的全部的超聲波換能器對(duì)602而生成流量值。在框702中，通過多個(gè)流量計(jì)100的換能器進(jìn)行的超聲波信號(hào)的生成被同步，以減少流量計(jì)100之間的干擾。流量計(jì)100中的一個(gè)可以被指定為初級(jí)流量計(jì)并生成同步信號(hào)610，該同步信號(hào)610被提供給其它協(xié)同布置的流量計(jì)中的每一個(gè)以實(shí)現(xiàn)同步。在框704中，每個(gè)流量計(jì)700生成超聲波信號(hào)。信號(hào)橫過管段102的內(nèi)部，并且由超聲波換能器檢測。表示檢測的超聲波信號(hào)的電信號(hào)被提供給流量處理器606。[0048]在框706中，傳感器614測量在管段102中流動(dòng)的流體的屬性如流體溫度、流體壓力、流體組分等。屬性測量結(jié)果被提供給流量處理器606，以供計(jì)算流體流量之用。在框708中，每個(gè)流量計(jì)100都計(jì)算一組初始流量值。初始流量值基于僅由流量計(jì)100的換能器對(duì)602生成和檢測的超聲波信號(hào)。在一些實(shí)施例中，初始流量值還可以基于由傳感器測量的流體屬性。初始流量值可以包括針對(duì)流量計(jì)100的平均聲速、平均流速、流率值等。在框710中，使初始流量值以及可選地使傳感器測量結(jié)果對(duì)于協(xié)同布置的流量計(jì)100而言可訪問。例如，初始流量值可以被提供給流量計(jì)100中的服務(wù)器，并且協(xié)同布置的流量計(jì)100中的每一個(gè)作為服務(wù)器的客戶機(jī)進(jìn)行操作，以經(jīng)由通信鏈路502訪問初始流量值。在框712中，每個(gè)流量計(jì)100檢索來自每個(gè)其它協(xié)同布置的流量計(jì)100的初始流量值。檢索可以包括生成請(qǐng)求消息，該請(qǐng)求消息被傳達(dá)到每個(gè)其它流量計(jì)100(例如傳達(dá)到每個(gè)流量計(jì)100中包括的服務(wù)器)。當(dāng)接收到請(qǐng)求消息時(shí)，每個(gè)流量計(jì)100可以生成包括初始流量值的響應(yīng)消息，并且將響應(yīng)消息傳遞到請(qǐng)求的流量計(jì)100。在框714中，每個(gè)流量計(jì)100檢驗(yàn)從其它協(xié)同布置的流量計(jì)100接收的初始流量值。檢驗(yàn)可以包括對(duì)施加到初始流量值的檢查值(諸如循環(huán)冗余檢查值)的計(jì)算、流量值壽命值尚未到期的檢驗(yàn)以及流量測量結(jié)果的質(zhì)量超過預(yù)定閾值的檢驗(yàn)。在框716中，如果流量計(jì)100發(fā)現(xiàn)檢索的初始流量值無效，那么在框718中，流量計(jì)100的一些實(shí)施例僅基于由流量計(jì)100生成的流量信息來計(jì)算最終的流率值(亦即單獨(dú)的最終流量值)。單獨(dú)最終流量值沒有基于由其它協(xié)同布置的流量計(jì)100生成的初始流量值。流量計(jì)100還基于單獨(dú)最終流量值生成流體流率。如果在框716中流量計(jì)100發(fā)現(xiàn)檢索的初始流量值有效，那么在框720中，流量計(jì)100基于由多個(gè)協(xié)同布置的流量計(jì)100生成的初始流量值來計(jì)算最終流量值(亦即組合的最終流量值)?；趨f(xié)同布置的流量計(jì)100中的全部設(shè)置的總體數(shù)目的弦路徑，流量計(jì)100應(yīng)用組合最終流量值以生成流體流率。流體流率還可以基于從協(xié)同布置的流量計(jì)100中的一個(gè)或多個(gè)檢索的傳感器測量結(jié)果。在框722中，可以是上面說明的單獨(dú)或組合的最終流率的最終流量值以及基于最終流量值的流率被存儲(chǔ)，以便由流量測量系統(tǒng)的其它部件訪問(例如由用戶接口 /顯示器/輸入子系統(tǒng)或流量控制系統(tǒng)訪問)。也可以生成表示流率的信號(hào)，以便將流率傳達(dá)到其它設(shè)備。上面的討論旨在示意本實(shí)用新型的各種實(shí)施例。一旦充分意識(shí)到上面的公開，眾多變更和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)變得明顯。例如，雖然本實(shí)用新型的實(shí)施例已關(guān)于一對(duì)協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)進(jìn)行了討論，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，實(shí)施例可適用于任何數(shù)目的協(xié)同布置的流量計(jì)。進(jìn)而，雖然實(shí)施例已關(guān)于具有四個(gè)弦路徑的流量計(jì)進(jìn)行了討論，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，實(shí)施例包含具有任意數(shù)目的弦路徑的流量計(jì)，包括每個(gè)具有不同數(shù)目的弦路徑的協(xié)同布置的流量計(jì)。所附的權(quán)利要求應(yīng)被理解為意在包含所有這些變更和修改。
權(quán)利要求1.一種超聲波流量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于包括: 用于流體流動(dòng)的通道；以及 多個(gè)超聲波流量計(jì)，每個(gè)流量計(jì)包括: 成對(duì)的超聲波換能器，配置成形成跨越換能器之間的通道的弦路徑；以及流量處理器，其耦合到所述超聲波換能器，并且配置成基于全部的流量計(jì)的換能器的輸出來測量通過所述通道的流體流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)進(jìn)一步包括: 通信收發(fā)器，配置成將流量計(jì) 通信耦合到所述多個(gè)流量計(jì)中的其它流量計(jì)中的每一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)配置成從所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)其它流量計(jì)檢索由其它流量計(jì)確定的流速的測量結(jié)果，并且 從每個(gè)其它流量計(jì)的檢索被限制到針對(duì)每個(gè)流量計(jì)限定的周期性流量計(jì)算時(shí)間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)配置成基于從所述多個(gè)流量計(jì)中的 其它流量計(jì)中的每一個(gè)檢索的流速來計(jì)算組合流速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述組合流速包括從所述多個(gè)流量計(jì)中的其它流量計(jì)中的每一個(gè)檢索的流速的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)流量處理器配置成基于所述組合流速計(jì)算校正的流率和未校正的流率中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)配置成: 確定由所述多個(gè)流量計(jì)中的其它流量計(jì)提供給流量計(jì)的流速是否有效；并且 基于提供給流量計(jì)的流速為無效的確定結(jié)果，僅基于流量計(jì)的換能器的輸出來生成流量測量結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)包括: 換能器控制器，其控制由流量計(jì)的換能器進(jìn)行的超聲波信號(hào)生成的定時(shí)，并且 所述換能器控制器配置成在所述多個(gè)超聲波流量計(jì)之間使超聲波信號(hào)生成同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)包括從由溫度傳感器、壓力傳感器和氣體組分傳感器組成的組中選擇的至少一個(gè)傳感器，并且所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)配置成: 從所述多個(gè)流量計(jì)中的不同流量計(jì)中檢索從所述至少一個(gè)傳感器導(dǎo)出的傳感器測量值，并且 基于所述傳感器測量值計(jì)算組合流率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)包括給定數(shù)目的弦路徑，并且所述多個(gè)流量計(jì)中的每個(gè)流量計(jì)的流量處理器配置成基于比所述給定數(shù)目多的流量計(jì)的弦路徑來計(jì)算組合流率。
11.一種超聲波流量計(jì)，其特征在于包括: 處理器；以及 用指令編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令在執(zhí)行時(shí)使所述處理器: 確定流過所述超聲波流量計(jì)的流體的第一流速；從協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)中檢索流過所述協(xié)同布置的超聲波流量計(jì)的流體的第二流速；以及 通過對(duì)所述第一 流速和所述第二流速進(jìn)行組合來產(chǎn)生平均流速。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于對(duì)協(xié)同布置的流量計(jì)進(jìn)行組合的系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于超聲波流量計(jì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，一種超聲波流量計(jì)量系統(tǒng)包括用于流體流動(dòng)的通道和多個(gè)超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)中的每一個(gè)包括成對(duì)的超聲波換能器和流量處理器。成對(duì)的超聲波換能器配置成形成跨越換能器之間的通道的弦路徑。流量處理器耦合到超聲波換能器。流量處理器配置成基于全部的超聲波流量計(jì)的換能器的輸出來測量通過管段的流體流量。
文檔編號(hào)G01F1/66GK203069221SQ201220342789
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者格拉哈姆·W·福爾貝斯, 克里·D·格羅舍爾 申請(qǐng)人:丹尼爾測量和控制公司