190562. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramló közeg áramlási sebességének mérésére
3 190562 4 A találmány eljárás és berendezés áramló közeg pl. folyadék áramlási sebességének mérésére. Áramló közegek áramlási sebességének meghatározása az alkalmazási területek igen széles körében, így pl. a vegyipari technológiai folyamatok, a gépjármütechnika stb. terén, alapvető jelentőségű, gyakran előforduló feladat. Folyadékok áramlási sebességének meghatározására számos műszaki megoldás ismeretes. Ismeretesek például mozgó alkatrészeket tartalmazó elektromechanikus átalakítók, amelyek egyik változatánál egy alkalmasan méretezett turbinalapátos ' megoldással fordulatonként megfelelő számú impulzust, vagy adott fordulatszámmal arányos nagyságú feszültséget állítanak elő. Az említett villamos mennyiségek arányosak az áramló folyadék sebességével. Más ismert megoldások esetében az áramló folyadékok átáramlott menynyiségének meghatározásét hiteles mennyiségek adagolásának számlálására vezetik viszsza, ilyenek például az alternáló dugattyús megoldások. Eme megoldások közös hátránya, hogy a mozgó alkatrész miatt könnyen meghibásodnak, és az alkalmazási terület is korlátozott. Ismert továbbá olyan mozgó elem nélküli áramlási sebesség mérő ultrahangos megoldás, ahol az áramló közegben akusztikus jelet hoznak létre, és mérik a jel terjedési idejét a mérési elrendezés két pontja között. A terjedési időtől - a geometriai elrendezés és az akusztikus jel terjedési sebessége ismeretében - meg lehet határozni az áramlási sebességet. Az akusztikus jelek terjedési sebessége azonban a legtöbb közegben, így pl. folyadékokban, nagymértékben függ a közeg hőmérsékletétől, és így a hőmérsékletváltozás jelentős mérési hibát eredményez. A találmány megalkotásakor az voit a célunk, . hogy olyan akusztikus eljárást és berendezést hozzunk létre, amellyel a mérendő közeg hőmérsékletétől gyakorlatilag függetlenül, pontosan mérhető a közeg áramlási sebessége. A találmány szerint ezt úgy érjük el, hogy mérjük az akusztikus jelnek a közegben való terjedési sebességét, és az áramlási sebesség meghatározásánál mindenkor a mért terjedési sebesség értéket veszszük figyelembe. A találmány tehát egyrészt eljárás áramló közeg áramlási sebességének mérésére, amelynek során az áramló közegben az áramlás irányéban és/vagy azzal ellentétes irányban terjedő legalább egy akusztikus jelet hozunk létre, és az áramlási sebességet a Jel(ek) mért terjedési Idejéből és/vagy fáziseltolódásából határozzuk meg. Az eljárást az jellemzi, hogy mérjük az akusztikus jelnek a közegben való pillanatnyi terjedési sebességét is, és a közeg áramlási sebességének meghatározását a mért terjedési időből vagy fáziseltolódásból mindenkor a mért pillanatnyi terjedési sebesség alapján végezzük. A találmány szerint real-time mért pillanatnyi terjedési sebesség mindenkor a mérendő közeg aktuális állapotának, elsősorban hőmérsékletének megfelelő terjedési sebesség. így az akusztikus jel(ek) terjedési idejéből vagy fáziseltolódásából a találmány szerint meghatározott áramlási sebesség érték a tényleges áramlási sebességnek felel meg függetlenül a közeg állapotétól. Ugyancsak a találmány szerint előnyös, ha az áramló közegben egy az áramlás irányéban terjedő és egy azzal ellentétes irányban terjedő akusztikus jelet hozunk létre, és az áramlási sebességet a két jel egymáshoz viszonyított fáziseltolódásából, vagy a két jel terjedési idejének különbségéből határozzuk meg. Ez nagyobb mérési pontosságot tesz lehetővé. Az érzékenység szempontjából különösen a fáziseltolódás mérése előnyös. A találmány szerint a pillanatnyi terjedési sebesség mérését vagy egy akusztikus jel terjedési idejének mérésével, vagy két ellentétes irányban terjedő akusztikus jel terjedési idejének mérésével az átlagolásával végezhetjük. Igen előnyös elrendezést ad, ha két akusztikus jelet az áramló közeget vezető cső két pontján elhelyezett egy-egy adó-vevő piezoelektromos átalakítóval periodikusan cé szerűen egyszerre, hozunk létre. így az adó-vevők periodikusan adóként, majd vevőként üzemelnek. Előnyös, ha a piezoelektromos átalakítókat 100 kHz-nél nagyobb alapfrekvenciájú villmos jellel gerjesztjük. A találmány másrészt berendezés áramló közeg áramlási sebességének mérésére, amely berendezésnek az áramló közeg csővezetékébe beiktatott, az áramlási irányában és/vagy ezzel ellentétes irányban terjedő akusztikus jel(ek)et létrehozó legalább egy adója és legalább egy vevője, az adó(ka)t vezérlő meghajtógenerátora, az adó(k)hoz és/vagy a vevő(k)höz csatlakoztatott idő és/vagy fázismérő egysége és ehhez kapcsolódó jelfeldolgozó egysége van. A találmány szerint a berendezésnek a vevőik)höz csatlakoztatott, a jel(ek)nek a közegben való pillanatnyi terjedési sebességének megfelelő jelet előállító egysége van, amely egység kimenete a jelfeldolgozó egység egyik bemenetére van csatlakoztatva. A találmány szerinti berendezés egyszerű módon beépíthető az áramló közeg csővezetékébe egy olyan mérőcsó beiktatásával, amelybe az adó(k) és vevó(k) vannak beépítve. A berendezés nagymértékben érzéketlen a környezetből származó különféle villamos és mechanikai (pl. rezgés) behatásokra, és széles hőmérséklettartományban is kielégítő pontosságú mérést biztosit. Igen előnyösen alkalmazható üzemanyag mennyiség, pl. gépkocsik fogyasztásának mérésére. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
