用於測量管道中受控介質的體積流率的設備的製作方法

2023-10-19 05:47:02

專利名稱：用於測量管道中受控介質的體積流率的設備的製作方法
用於測量管道中受控介質的體積流率的設備
提出的技術方案涉及測量設備領域，並且能夠用於更精確地測量管道中受控介 質的體積流率。
類似技術方案是已知的，例如，見俄羅斯聯邦專利2160887號，IPC=GOl F-1/66。該已知方案包括
-具有受控介質的管道；
-安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號發射-接收輻射體；
-安裝於具有受控介質的所述管道上且相對於所述第一超聲信號發射-接收輻射 體移位的第二超聲信號發射-接收輻射體；
-開關板，其第一和第二輸入埠分別連接至所述第一和第二超聲信號發射-接 收輻射體的輸出埠；
-超聲信號放大器，其輸入埠連接至所述開關板的輸出埠；
-比較器，其第一輸入埠連接至所述超聲信號放大器的輸出埠；
-OR電路，其第一輸入埠連接至所述比較器的輸出埠；
-第一單穩多諧振蕩器，其輸入埠連接至所述OR電路的輸出埠；
-第一AND電路，其第一輸入埠連接至所述第一單穩多諧振蕩器的輸出端 Π ；
-第二單穩多諧振蕩器，其輸入埠連接至所述第一單穩多諧振蕩器的輸出端 Π ；
-第二AND電路，其第一輸入埠連接至所述第一單穩多諧振蕩器的輸出端 Π ；
-第一超聲信號源，其輸入埠連接至所述第一AND電路的輸出埠，並且其 輸出埠連接至所述第一超聲信號發射-接收輻射體的輸入埠；
-第二超聲信號源，其輸入埠連接至所述第二AND電路的輸出埠，並且其 輸出埠連接至所述第二超聲信號發射-接收輻射體的輸入埠；
-第三AND電路；
-脈衝計數器，其第一輸入埠連接至AND電路的輸出埠，並且其輸出埠 連接至所述第三AND電路的第一輸入埠 ；
-逐次代碼逼近寄存器，其第一輸入埠連接至所述脈衝計數器的輸出埠；
-減法單元，其第一輸入埠連接至所述逐次代碼逼近寄存器的輸出埠；
-數字-模擬轉換器，其輸入埠連接至所述減法單元的輸出埠，並且其輸出 埠連接至所述比較器的第二輸入埠；
-基於微處理器控制單元的軟-硬體控制信號形成器，其第一輸出埠連接至所 述第一 AND電路和所述第二 AND電路的第二輸入埠並且連接至開關板的第三控制輸 入埠，其第二輸出埠連接至所述OR電路的第二輸入埠、所述脈衝計數器的第二輸 入埠、以及所述逐次代碼逼近寄存器的第三輸入埠，其第三輸出埠連接至所述逐 次代碼逼近寄存器的第二輸入埠，其第四輸出埠連接至所述減法單元的第二輸入埠，其第一輸入埠連接至所述逐次代碼逼近寄存器的輸出埠，並且其第二輸入埠 連接至所述比較器的第三輸入埠、連接至第二單穩多諧振蕩器的輸出埠、以及使用 雙向總線連接至所述第三AND電路的第二輸入埠。-基於微處理器控制單元的用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的 時間的軟-硬體單元；-基於微處理器控制單元的用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發 射的時間的軟-硬體單元；-基於微處理器控制單元的用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受 控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的軟-硬體單元；_基於微處理器控制單元的用於確定(計算)管道中受控介質的體積流率的 軟-硬體單元。提出的技術方案和上述類似的技術方案的特徵在於以下共同特徵-具有受控介質的管道；-安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號發射_接收輻射體；-安裝於具有受控介質的所述管道上且相對於所述第一超聲信號發射_接收輻射 體移位的第二超聲信號發射_接收輻射體；-開關板，其第一和第二輸入埠分別連接至所述第一和第二超聲信號發射_接 收輻射體的引腳；-超聲信號放大器，其輸入埠連接至所述開關板的輸出埠；_超聲信號源；_數字-模擬轉換器；-控制信號形成器，其第一輸出埠連接至所述開關板的第三控制輸入埠；-用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；_用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；-用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射之間的時間差的單元；-用於確定(計算)管道中受控介質的體積流率的單元。
用作原形的類似技術方案(見USSR的發明人證書918790號)也是已知的。其 包括-具有受控介質的管道；-安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號發射_接收輻射體；-安裝於具有受控介質的所述管道上且相對於所述第一超聲信號發射_接收輻射 體移位的第二超聲信號發射_接收輻射體；_製作為可同步自動生成器的超聲信號源、輸入端連接至所述可同步自動生成器 的輸出埠的延遲單元以及輸入端連接至所述延遲單元的高壓脈衝形成器，並且所述高 壓脈衝形成器的第一輸出埠連接至所述第一超聲信號發射-接收輻射體的引腳，而所 述高壓脈衝形成器的第二輸出埠連接至所述第二超聲信號發射-接收輻射體的引腳；_第一開關板，其第一輸入埠連接至所述第一超聲信號發射-接收輻射體的引 腳；
-第一控制單元，其輸出埠連接至所述第一開關板的第二控制輸入埠；_第二開關板，其第一輸入埠連接至第二超聲信號發射-接收輻射體的引腳；-第二控制單元，其輸出埠連接至所述第二開關板的第二控制輸入埠；-第一超聲信號放大器，其輸入埠連接至所述第一開關板的輸出埠；_用於將超聲信號轉換為與沿管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的時間 對應的成組矩形脈衝的第一單元，其輸入埠連接至所述第一超聲信號放大器的輸出端 Π ；-用於基於第一定時單元來計算沿管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的時 間的單元，所述第一定時單元的輸入埠連接至用於將超聲信號轉換成成組的矩形脈衝 的所述第一單元的輸出埠 ；-第二超聲信號放大器，其輸入埠連接至所述第二開關板的輸出埠；-用於將超聲信號轉換為與反向於管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的時 間對應的成組矩形脈衝的第二單元，其輸入埠連接至所述第二超聲信號放大器的輸出 端□；-用於基於第二定時單元來計算反向於管道中的受控介質的流動的超聲信號發射 的時間的單元，所述第二定時單元的輸入埠連接至用於將超聲信號轉換成成組的矩形 脈衝的所述第二單元的輸出埠，並且所述第二定時單元的輸出埠連接至所述超聲信 號源的所述可同步自動生成器的輸入埠；-用於找出沿所述管道中的受控介質的流動和反向於所述管道中的受控介質的流 動發射的超聲信號之間的延遲時間差的單元，其第一輸入埠連接至用於計算沿管道中 受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的輸出埠，並且其第二輸入埠連接至 用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的輸出埠；-調製脈衝形成器，其輸入埠連接至用於將超聲信號轉換為成組矩形脈衝的所 述第一單元的輸出埠；-第一解調器(低頻濾波器)，其輸入埠連接至用於找出延遲時間差的單元的 輸出埠 ；-調製器，其第一輸入埠連接至所述調製信號形成器的輸出埠，並且其第二 輸入埠連接至所述第一解調器的輸出埠 ；-第二解調器(低頻濾波器)，其輸入埠連接至所述調製器的輸出埠；-比例放大器(用於計算與管道中受控介質的流率成比例的信號的單元)，其輸 入埠連接至第二解調器(低頻濾波器)的輸出埠。提出的技術方案和上述類似技術方案(原形)的特徵在於以下共同特徵-具有受控介質的管道；-安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號發射_接收輻射體；-安裝於具有受控介質的所述管道上的第二超聲信號發射_接收輻射體；_超聲 信號源；-第一開關板_第二開關板，其輸入埠之一連接所述至第二超聲信號發射-接收輻射體的引 腳；
-控制信號形成器(控制單元)，其第一輸出埠連接至所述第二開關板的(第 三)控制輸入埠；-超聲信號放大器，其輸入埠連接至所述第二開關板的輸出埠；-用於計算沿管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；-用於計算反向於管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；-用於計算沿管道中的受控介質的流動和反向於所述管道中的受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元；-用於確定(計算)管道中的受控介質的流動的體積流率的單元。利用任一上述類似技術方案不能實現的技術結果包括降低沿管道中受控介質 的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的計算中的誤差程度。不可能實現上述技術結果的原因在於如下事實，在確定沿管道中受控介質的流 動的超聲信號發射的測得的時間值和反向於管道中的受控介質的流動的超聲信號發射的 測得的時間值之間的差時，所使用的傳統方法主要基於比較這些測得的值，從而獲得該 差，這最終導致不能進行管道中受控介質的體積流率的精確計算，並且仍然沒有在找到 替代方案方面作出足夠的努力。考慮已知類似技術方案的描述和分析後，能夠斷定，研發用於測量管道中受控 介質的體積流率的裝備的目標今天仍然是有重大意義的，該裝備確保更高精度。通過如下事實實現了上述特定技術結果，用於測量管道中受控介質的體積流率 的設備包括具有受控介質的管道；安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號 發射-接收輻射體；安裝於具有受控介質的所述管道上、且在管道中的受控介質的流動 的方向上移位的第二超聲信號發射_接收輻射體；超聲信號源；第一開關板；第二開關 板，所述第二開關板的(第二)輸入埠之一連接至所述第二超聲信號發射-接收輻射體 的引腳；控制信號形成器，所述控制信號形成器的第一輸出埠連接至所述第二開關板 的控制輸入埠；超聲信號放大器，所述超聲信號放大器的輸入埠連接至所述第二開 關板的輸出埠；用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；用 於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；用於計算沿管道中 受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元； 以及用於確定管道中受控介質的所述體積流率的單元，其特徵在於如下事實，即所述設 備配備有數字-模擬轉換器，所述數字-模擬轉換器的第一輸入埠連接至所述超聲 信號源的輸出埠，所述數字-模擬轉換器的第二輸入埠連接至所述控制信號形成器 的第二輸出埠，並且所述數字-模擬轉換器的輸出埠連接至所述第一開關板的第一 輸入埠，所述第一開關板的控制(第二)輸入埠連接至所述控制信號形成器的第一輸 出埠，所述第一開關板的第一輸出埠連接至所述第一超聲信號發射_接收輻射體的 引腳，所述第一開關板的第二輸出埠連接至所述第二超聲信號發射-接收輻射體的引 腳，所述第二超聲信號發射-接收輻射體連接至所述第二開關板的另一(第一)輸入端 口；模擬-數字轉換器，所述模擬-數字轉換器的第一輸入埠連接至所述超聲信號放 大器的輸出埠；存儲器單元，所述存儲器單元的第一輸入埠連接至所述模擬-數字 轉換器的輸出埠，所述模擬_數字轉換器的第二輸入埠連接至所述控制信號形成器 的第二輸出埠，所述存儲器單元的第二輸入埠連接至所述控制信號形成器的第一輸出埠，所述存儲器單元的第一輸出埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動 的超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動 的超聲信號發射的時間的單元的第二輸入埠連接至超聲信號源的輸出埠，並且所述 用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠連接至 所述控制信號形成器的第三輸出埠，同時所述存儲器單元的第二輸出埠連接至用於 計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠，所述 用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二輸入埠連 接至所述超聲信號源的所述輸出埠，並且所述用於計算反向於管道中受控介質的流動 的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三輸 出埠，並且所述存儲器單元的第一輸出埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的 流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第一輸入端 口，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射之間的時間差的單元的第二輸入埠連接至所述存儲器單元的所述第二輸出埠， 並且所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射之間的時間差的單元的第三輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三輸出端 口；以及用於計算 沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射之間的時間差的附加單元，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中 受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第一輸入埠連接至所述存 儲器單元的所述第一輸出埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中 受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第二輸入埠連接至所述存 儲器單元的所述第二輸出埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中 受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第三輸入埠連接至所述用 於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸出埠，所述用 於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的 時間差的附加單元的第四輸入埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向 於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第一輸出埠，所述用 於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的 時間差的附加單元的第五輸入埠連接至所述超聲信號源的所述輸出埠，所述用於計 算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間 差的附加單元的第六源連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受 控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第二輸出埠，所述用於計算沿管 道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附 加單元的第七輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三輸出埠，並且所述用於 計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時 間差的附加單元的輸出埠連接至所述用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第 一輸入埠，所述用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第二輸入埠連接至所 述用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的輸出埠，並 且所述用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第三輸入埠連接至所述用於計算 沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二輸出埠。
引入數字-模擬轉換器、模擬-數字轉換器、存儲器單元、以及用於計算沿管道 中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加 單元，並以上述方式連接它們，使得執行將來自超聲信號源的輸出埠的數位訊號至模 擬超聲信號的轉換並通過第一受控開關板將它們依次發送至第一超聲信號發射_接收輻 射體和第二超聲信號發射-接收輻射體；沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控 介質的流動發射的信號通過第二受控開關板依次輸送至超聲信號放大器的輸入埠。在 放大後，該信號發送至模擬-數字轉換器的輸入埠，然後，根據從所述控制信號形成 器的第一輸出埠發送的控制信號，將沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介 質的流動發射的超聲信號的數字代碼輸送至存儲器單元的合適的基本存儲單元(cell)。使 用這些信號，執行以下動作-根據從控制信號形成器的第三輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的 流動的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠的控制信號，取決於從超聲信號源的 輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二 輸入埠的數位訊號，並取決於從所述存儲器單元的第一輸出埠輸送至用於計算沿管 道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠的數字代碼，使用相 關處理執行與沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間(T1)和相關函數最大值 (AT1)的位置地址對應的數字代碼的計算；-根據從控制信號形成器的第三輸出埠輸送至用於計算反向於管道中受控介質 的流動的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠的控制信號，取決於從超聲信號源 的輸出埠輸送至用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元 的第二輸入埠的數位訊號，並取決於從所述存儲器單元的第二輸出埠輸送至用於計 算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠的數字代 碼，使用相關處理執行與反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間(T2)對應 的數字代碼的計算；-根據從控制信號形成器的第三輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流 動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元的第三輸入埠的控 制信號，取決於從存儲器單元的第一和第二輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質 的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元的第一和第二輸 入埠的數字代碼，使用相關處理執行與沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控 介質的流動的超聲信號發射的時間差ATtl的初(初步)值和相關函數最大值(AATtl)的 位置地址對應的數字代碼的計算；
-根據從控制信號形成器的第三輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流 動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第七輸出埠 的控制信號，以及下述信號； 從所述存儲器單元的第一輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動 和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第一輸入埠的 信號； 從所述存儲器單元的第二輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動 和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第二輸入埠的信號； 從用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸 出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲 信號發射的時間差的附加單元的第三輸入埠的信號； 從用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲 信號發射的時間差的單元的第一輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動和反 向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第四輸入埠的信 號； 從用超聲信號源的輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動和反向 於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第五輸入埠的信號； 從用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲 信號發射的時間差的單元的第二輸出埠輸送至用於計算沿管道中受控介質的流動和反 向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元的第六輸入埠的信 號，使用相關測量方法同時藉助於內插器提高採樣率，獲得了沿管道中受控介質的流動 和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的更精確的值。進一步的對 應於至用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第一輸入埠的沿管道中的受控介 質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的更精確的差的數字代碼的發 送，和對應於從用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的 輸出埠至用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第二輸入埠的反向於管道中 受控介質的流動的超聲信號發射的時間(T2)的數字代碼的發送，以及對應於從用於計 算沿管道中的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二輸出埠至用於計算管道中受控 介質的體積流率的單元的第三輸入埠的沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時 間(T1)的數字代碼的發送，確保了使用特定公式對受控介質的體積流率的更精確的確定 (計算)。從而，實現了上述結果。對所有已知技術方案所進行的分析表明它們中的任何一個都不包括提出的技術 方案中存在的整體結構或任何特徵，這導致提出的技術方案滿足諸如「新穎性」和「創 造水平」的專利標準的結論。提出的用於測量管道中受控介質的體積流率的設備伴隨有以下描述和附圖圖 1示出了用於測量管道中受控介質的體積流率的設備的功能圖；圖2示出了用於計算沿管 道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的功能圖；圖3示出了用於計算反向 於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的功能圖；圖4示出了用於計算 沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差 的單元的功能圖；圖5示出了用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介 質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的功能圖；圖6示出了控制信號形成 器的功能圖；圖7示出了幫助解釋控制信號形成器的操作原理的時序圖(time diagram)； 以及圖8示出了超聲信號源的功能圖。提出的用於測量管道中受控介質的體積流率的設備(見圖Ia和圖lb)包括-具有受控介質的管道1；
-安裝於具有受控介質的所述管道1上的第一超聲信號發射_接收輻射體2；-安裝於具有受控介質的所述管道1上且在管道中受控介質流的方向上相對於所 述第一超聲信號發射_接收輻射體2移位的第二超聲信號發射_接收輻射體3 ；-第一開關板4，其第一輸出埠連接至所述第一超聲信號發射_接收輻射體2 的引腳，並且其第二輸出埠連接至所述第二超聲信號發射-接收輻射體3的引腳；-數字-模擬轉換器5，其輸出埠連接至所述第一開關板4的第一輸入埠；-超聲信號源6，其輸出埠連接至所述數字-模擬轉換器5的第一輸入埠；-第二開關板7，其一個(第二)輸入埠連接至所述第二超聲信號發射-接收 輻射體3的引腳，並且其第一輸入埠連接至所述第一超聲信號發射-接收輻射體2的引 腳。
_具有自動放大調整的超聲信號放大器8，其輸入埠連接至所述第二開關板7 的輸出埠；-模擬-數字轉換器9，其第一輸入埠連接至所述具有自動放大調整的超聲信 號放大器8的輸出埠；-存儲器單元10，構成為第一運算儲存存儲器11和第二運算儲存存儲器12，所 述第一運算儲存存儲器11的第一輸入埠(存儲器單元10的第一輸入埠)連接至所述 模擬-數字轉換器9的輸出埠，所述第二運算儲存存儲器12的第一輸入埠(存儲器 單元10的第一輸入埠)連接至所述模擬-數字轉換器9的輸出埠，-用於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13，所述單 元13的第一輸入埠連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠(連接至所述第一運算儲 存存儲器11的輸出埠)，並且所述單元13的第二輸入埠連接至所述超聲信號源6的 輸出埠 ；_用於計算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14，所 述單元14的第一輸入埠連接至所述存儲器單元10的第二輸出埠(連接至第二運算儲 存存儲器12的輸出埠)，並且所述單元14的第二輸入埠連接至所述超聲信號源6的 輸出埠 ；-用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲 信號發射之間的時間差的單元15，所述單元15的第一輸入埠連接至所述存儲器單元10 的第一輸出埠(連接至所述第一運算儲存存儲器11的輸出埠)，並且所述單元15的 第二輸入埠連接至所述存儲器單元10的第二輸出埠(連接至所述第二運算儲存存儲 器12的輸出埠)；-用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲 信號發射之間的時間差的附加單元16，所述附加單元16的第一輸入埠連接至所述存儲 器單元10的第一輸出埠(連接至所述第一運算儲存存儲器11的輸出埠)，並且所述 附加單元16的第二輸入埠連接至所述存儲器單元10的第二輸出埠(連接至所述第二 運算儲存存儲器12的輸出埠)，所述附加單元16的第三輸入埠連接至用於計算沿管 道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第一輸出埠，所述附加單元 16的第四輸入埠連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質 的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元15的第一輸出埠，所述附加單元16的第五輸入埠連接至所述超聲信號源6的輸出埠，並且所述附加單元16的第六輸入埠連 接至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發 射之間的時間差的單元15的第二輸出埠 ；-控制信號形成器17，所述控制信號形成器17的第一輸出埠連接至所述第一 開關板4的第二控制(第二)輸入埠、所述第二開關板7的第三控制輸入埠、第一運 算儲存存儲器11的第二順行(direct)(非反向)輸入埠(存儲器單元10的第二輸入端 口)以及第二運算儲存存儲器12的第二(反向)輸入埠(存儲器單元10的第二輸入端 口)，所述控制信號形成器17的第二輸出埠連接至超聲信號源6的輸入埠、所述數字 模擬轉換器5的第二輸入埠、以及所述模擬_數字轉換器9 的第二輸入埠，所述控制 信號形成器17的第三輸出埠連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道 1中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的所述附加單元16的第七輸入埠、 用於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第三輸入埠、 用於計算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的第三輸入端 口、以及用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信 號發射之間的時間差的單元15的第三輸入埠 ；-用於確定(計算)管道1中受控介質的體積流率的單元18，所述單元18的第 一輸入埠連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動 的超聲信號發射之間的時間差的附加單元16的輸出埠，並且所述單元18的第二輸入端 口連接至用於計算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的輸 出埠，並且所述單元18的第三輸入埠連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動的 超聲信號發射的時間的單元13的第二輸出埠 ；-用於指示管道1中受控介質的體積流率的單元19，所述單元19的輸入埠連 接至用於確定(計算)管道1中受控介質的體積流率的單元18的輸出埠。圖2中所示的用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元 的功能圖包括-乘法器20，所述乘法器20的第一輸入埠(引腳21)連接至所述第一運算儲 存存儲器11的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠)；-延遲線22，所述延遲線22的第一輸入埠(引腳23)連接至所述超聲信號源 6的輸出埠，所述延遲線22的第二輸入埠連接至(通過引腳24)所述控制信號形成 器17的第三輸出埠，並且所述延遲線22的輸出埠連接至所述乘法器20的第二輸入 端□；-加法單元25，所述加法單元25的輸入埠連接至所述乘法器20的輸出埠；-運算儲存存儲器26，所述運算儲存存儲器26的第一輸入埠連接至所述加法 單元25的輸出埠，並且所述運算儲存存儲器26的第二輸入埠連接至(通過引腳24) 所述控制信號形成器17的第三輸出埠 ；-峰值檢測器27，所述峰值檢測器27的第一輸入埠連接至所述運算儲存存儲 器26的輸出埠，同時所述峰值檢測器27的輸出埠(引腳28)也是用於計算沿管道1 中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第一輸出埠 ；-代碼-代碼轉換器29，所述代碼-代碼轉換器29的輸入埠連接至所述峰值檢測器27的輸出埠，同時引腳30還連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第二輸出埠。圖3中所示的用於計算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的 單元的功能圖包括-乘法器31，所述乘法器31的第一輸入埠連接至(通過引腳32)所述第二運 算儲存存儲器12的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠)；-延遲線33，所述延遲線33的第一輸入埠(引腳34)連接至所述超聲信號源 6的輸出埠，所述延遲線33的第二輸入埠連接至(通過引腳35)所述控制信號形成 器17的第三輸出埠，並且所述延遲線33的輸出埠連接至所述乘法器31的第二輸入 端□；-加法單元36，所述加法單元36的輸入埠連接至所述乘法器31的輸出埠；-運算儲存存儲器37，所述運算儲存存儲器37的第一輸入埠連接至所述加法 單元36的輸出埠，並且所述運算儲存存儲器37的第二輸入埠連接至(通過引腳35) 所述控制信號形成器17的第三輸出埠 ；-峰值檢測器38，所述峰值檢測器38的輸入埠連接至所述運算儲存存儲器37 的輸出埠；-代碼-代碼轉換器39，所述代碼_代碼轉換器39的輸入埠連接至所述峰值 檢測器38的輸出埠，同時所述代碼-代碼轉換器39的輸出埠(引腳40)也是用於計 算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的輸出埠。圖4中所示的用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流 動的超聲信號發射之間的時間差的單元的功能圖包括-乘法器41，所述乘法器41的第一輸入埠連接至(通過引腳42)所述第一運 算儲存存儲器11的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠)；-延遲線43，所述延遲線43的第一輸入埠(引腳44)連接至所述第二運算儲 存存儲器12的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第二輸出埠)，所述延遲線43的 第二輸入埠連接至(通過引腳45)所述控制信號形成器17的第三輸出埠，並且所述 延遲線43的輸出埠連接至所述乘法器41的第二輸入埠 ；-加法單元46，所述加法單元46的輸入埠連接至所述乘法器41的輸出埠；-運算儲存存儲器47，所述運算儲存存儲器47的第一輸入埠連接至所述加法 單元46的輸出埠，並且所述運算儲存存儲器47的第二輸入埠連接至(通過引腳45) 所述控制信號形成器17的第三輸出埠 ；-峰值檢測器48，所述峰值檢測器48的輸入埠連接至所述運算儲存存儲器47 的輸出埠，同時所述峰值檢測器48的輸出埠(引腳49)也是用於計算沿管道1中受 控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元15 的第一輸出埠；-代碼-代碼轉換器50，所述代碼-代碼轉換器50的輸入埠連接至所述峰值 檢測器48的輸出埠，同時所述代碼-代碼轉換器50的輸出埠(引腳51)也是用於計 算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時 間差的單元15的第二輸出埠。
圖5中所示的用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的 流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的功能圖包括-第一比較器52，所述第一比較器52的第一輸入埠(引腳53)連接至所述第 一運算儲存存儲器11的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠)，並且所 述第一比較器52的第二輸入埠連接至用於測量管道1中受控介質的體積流率的單元的 夕卜殼；-第二比較器54，所述第二比較器54的第一輸入埠連接至所述第一比較器52 的輸出埠，並且所述第二比較器54的第二輸入埠連接至(通過引腳55、通過引腳 28 (見圖2))峰值檢測器27的輸出埠(連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動的超 聲信號發射的時間的單元13的第一輸出埠)；_第一單穩多諧振蕩器56，所述第一單穩多諧振蕩器56的輸入埠連接至所述 第二比較器54的輸出埠 ；-第一開關57，所述第一開關57的控制輸入埠連接至所述第一單穩多諧振蕩 器56的輸出埠，並且所述第一開關57的第一信息輸入埠連接至(通過引腳53)所述 第一運算儲存存儲器11的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第一輸出埠)，並且 所述第一開關57的第二信息輸入埠連接至用於測量管道1中受控介質的體積流率的單 元的外殼；-第一加法單元58，所述第一加法單元58的輸入埠連接至所述第二比較器54 的輸出埠，並且所述第一加法單元58的第二輸入埠連接至(通過引腳59和引腳49， 見圖4)所述峰值檢測器48的輸出埠，S卩，連接至用於計算沿管道1中受控介質的流動 和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元15的第一輸出端 Π ；-第二單穩多諧振蕩器60，所述第二單穩多諧振蕩器的輸入埠連接至所述第 一加法單元58的輸出埠 ；-第二開關61，所述第二開關的控制輸入埠連接至所述第二單穩多諧振蕩器 60的輸出埠，並且所述第二開關的第一信息輸入埠連接至(通過引腳62)所述第二 運算儲存存儲器12的輸出埠(連接至所述存儲器單元10的第二輸出埠)，並且所述 第二開關的第二信息輸入埠連接至用於測量管道1中受控介質的體積流率的單元的外 殼；-第一乘法器63，所述第一乘法器的第一輸入埠連接至所述第一開關57的輸 出埠 ；-第一延遲線64，所述第一延遲線的第一輸入埠連接至(通過變相器65和引 腳66)所述超聲信號源的輸出埠，所述第一延遲線的第二輸入埠連接至(通過引腳 67)所述控制信號形成器17的第三輸出埠，並且所述第一延遲線的輸出埠連接至所 述第一乘法器63的第二輸入埠 ；-第二加法單元68，所述第 二加法單元68的輸入埠連接至所述第一乘法器63 的輸出埠；_第一運算儲存存儲器69，所述第一運算儲存存儲器的第一輸入埠連接至所 述第二加法單元68的輸出埠，並且所述第一運算儲存存儲器的第二輸入埠連接至(通過引腳67)所述控制信號形成器17的第三輸出埠 ； -第一內插器70，所述第一內插器的輸入埠連接至所述第一運算儲存存儲器 69的輸出埠 ；-第一零檢測器71，所述第一零檢測器的輸入埠連接至所述第一內插器70的 輸出埠 ；-第一代碼_代碼轉換器72，所述第一代碼_代碼轉換器的輸入埠連接至所述 第一零檢測器71的輸出埠 ；-第二乘法器73，所述第二乘法器的第一輸入埠連接至所述第二開關61的輸 出埠 ；-第二延遲線74，所述第二延遲線的第一輸入埠連接至(通過變相器65和引 腳66)所述超聲信號源6的輸出埠，所述第二延遲線的第二輸入埠連接至(通過引腳 67)所述控制信號形成器17的第三輸出埠，並且所述第二延遲線的輸出埠連接至所 述第二乘法器73的第二輸入埠 ；-第三加法單元75，所述第三加法單元75的輸入埠連接至所述第二乘法器73 的輸出埠；_第二運算儲存存儲器76，所述第二運算儲存存儲器的第一輸入埠連接至所 述第三加法單元75的輸出埠，並且所述第二運算儲存存儲器的第二輸入埠連接至 (通過引腳67)所述控制信號形成器17的第三輸出埠 ；-第二內插器77，所述第二內插器的輸入埠連接至所述第二運算儲存存儲器 76的輸出埠 ；-第二零檢測器78，所述第二零檢測器的輸入埠連接至所述第二內插器77的 輸出埠 ；-第二代碼-代碼轉換器79，所述第二代碼_代碼轉換器的輸入埠連接至所述 第二零檢測器78的輸出埠 ；_第四加法單元80，所述第四加法單元的第一輸入埠連接至所述第一代碼-代 碼轉換器72的輸出埠，所述第四加法單元的第二反向輸入埠連接至所述第二代 碼-代碼轉換器79的輸出埠，並且所述第四加法單元的第三輸入埠連接至(通過引 腳81和引腳51，見圖4)用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質 的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元15的第二輸出埠。並且，所述第四加法單 元80的輸出埠(引腳82)也是用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中 受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元16的輸出埠。圖6中所示的控制信號形成器17的功能圖包括-高頻正弦電壓石英發生器83；-用於將高頻正弦電壓轉換為矩形脈衝的系列的單元84，所述單元的輸入埠 連接至所述高頻正弦電壓石英發生器83的輸出埠 ；-第一除法器85，所述第一除法器的輸入埠連接至用於將高頻正弦電壓轉換 為矩形脈衝的系列的單元84的輸出埠，並且所述第一除法器85的輸出埠(引腳86) 也是所述控制信號形成器17的第一輸出埠 ；-第二除法器87，所述第二除法器的輸入埠連接至用於將高頻正弦電壓轉換為矩形脈衝的系列的單元84的輸出埠 ；-AND電路88，所述AND電路的第一輸入埠連接至所述第二除法器87的輸
出埠 ； -第三除法器89，所述第三除法器89的輸入埠連接至用於將高頻正弦電壓轉 換為矩形脈衝的系列的單元84的輸出埠，並且所述第三除法器的輸出埠連接至所述 AND電路88的第二輸入埠 ；-OR-NOT電路90，所述OR-NOT電路的第一輸入埠連接至所述第三除法器 的輸出埠，並且所述OR-NOT電路的第二輸入埠連接至所述第二除法器87的輸出端 Π ；-第一開關91，所述第一開關的第一信息輸入埠連接至用於將高頻正弦電壓 轉換為矩形脈衝的系列的單元84的輸出埠，所述第一開關的第二信息輸入埠連接至 用於測量管道1中受控介質的體積流率的單元的外殼，並且所述第一開關的控制輸入端 口連接至AND-OR電路90的輸出埠，同時所述第一開關91的輸出埠(引腳92)為 所述超聲信號形成器17的第三輸出埠 ；-第二開關93，所述第二開關的第一信息輸入埠連接至用於將高頻正弦電壓 轉換為矩形脈衝的系列的單元84的輸出埠，所述第二開關的第二信息輸入埠連接至 用於測量管道1中受控介質的體積流率的單元的外殼，並且所述第二開關的控制輸入端 口連接至AND電路88的輸出埠，同時所述第一開關93的輸出埠(引腳94)為所述 超聲信號形成器17的第二輸出埠。下述代碼用於圖7中所示的控制信號形成器的時序圖- 「1」第一除法器85的輸出埠(引腳86)的矩形脈衝；- 「2」第二除法器87的輸出埠的矩形脈衝；- 「3」第三除法器89的輸出埠的矩形脈衝；- 「4」第二開關93的控制輸入埠的矩形脈衝；- 「5」第一開關91的控制輸入埠的矩形脈衝；- 「6」第二受控開關93的輸出埠(弓丨腳94)的矩形脈衝；- 「7」第一受控開關91的控制輸入埠(引腳92)的矩形脈衝。圖8中所示的超聲信號源6的功能圖包括-DC電源(圖8中未示出DC電源的位置)；-第一電阻器95，所述第一電阻器的第一引腳連接至所述DC電源的正引腳；-第一開關96，所述第一開關的第一引腳連接至所述DC電源的負引腳，並且所 述第一開關的第二引腳連接至所述第一電阻器95的第二引腳；-第二電阻器97，所述第二電阻器的第一引腳連接至所述DC電源的正引腳；-第二開關98，所述第二開關的第一引腳連接至所述DC電源的負引腳，並且所 述第二開關的第二引腳連接至所述第二電阻器97的第二引腳；-第三電阻器99，所述第三電阻器的第一引腳連接至所述DC電源的正引腳；-第三開關100，所述第三開關的第一引腳連接至所述DC電源的負引腳，並且 所述第三開關的第二引腳連接至所述第三電阻器99的第二引腳；-第四電阻器101，所述第四電阻器的第一引腳連接至所述DC電源的正引腳；
-第四開關102，所述第四開關的第一引腳連接至所述DC電源的負引腳，並且 所述第四開關的第二引腳連接至所述第四電阻器101的第二引腳；-加法單元103，所述加法單元的第一、第二、第三以及第四輸入埠分別連接 至所述第一、第二、第三和第四開關96、98、100和102的第二引腳，所述加法單元的第 五輸入埠連接至所述加法單元103的輸出埠，並且所述加法單元的第六輸入埠連 接至(通過引腳104、通過引腳94(見圖6))所述控制信號形成器17的第二輸出埠 ；-存儲器單元105，所述存儲器單元105的輸入埠連接至所述加法單元104的 輸出埠，同時所述存儲器單元105的輸出埠(引腳106)為所述超聲信號源6的輸出 端□。資料 2005 Analog Device，Inc.C03160-0-3/05 (A)中公開的微電路 AD5424 可
以用作數字-模擬轉 換器。資料「Cypress Semiconductor Corporation」 (1996.38-00425-A)中公開的運算儲 存存儲器CY6264可以用作第一運算儲存存儲器(非反向)11和第二運算儲存存儲器(反 向)12 (存儲器單元10)。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP 「Binom」，1993)的 121-194 頁上公開的微 電路KR1533IR7和微電路KR1533KP7—起可以用作受控延遲線22、33、43、64和74。L.M.Goldenberg、Yu.T.Butylsky、M.N.Polyak 的書 「Digital devices based on integral circuits in communication equipment」 (Moscow, 「Svyaz Publishing」 , 1979)的 147頁上描述的乘法器可以用作乘法器20、31、41、63和73。資料Motorola，"Fast and LS TTL Data」 4-146 中公開的加法單元 MC74F283 可 以用作加法單元25、36、46、68和75。資料「Cypress Semiconductor Corporation」 (1996.38-00425-A)中公開的運算儲 存單元CY6264可以用作運算儲存單元26、37、47、69和76。Emmanual C.Ifeachor> Barrie W.Jervis 的書"Digital signal processing A Practical Approach」(第二版根據英文翻譯，Moscow， 「Williams Publishing」，2004)中 633 頁上描述的內插器可以用作第一和第二內插器70和77。U.Titze、K.Schenk 的手冊 「Semiconductor Circuit Engineering」(根據德文翻 譯，Moscow，Mir Publishing, 1982)中318頁上描述的代碼-代碼轉換器可以用作代 碼-代碼轉換器29、39、50、72和79。資料Motorola， 「Fast and LS TTL Data」 5-60 中公開的微電路 SN74LS682 可以
用作第一和第二比較器52和54。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP "Binom" , 1993)中的 28 頁上公開的微電 路KR1533AG3可以用作第一和第二單穩多諧振蕩器56和60。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP "Binom" , 1993)中的 226 頁上公開的微 電路KR1533LAZ可以用作AND電路88。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integralsystems KRl533，KRl554" (Moscow LLP 「Binom」，1993)中的 268 頁上公開的微 電路KR1533LL1可以用作OR-OT電路90。資料Motorola，"Fast and LS TTL Data」 4-146 中公開的加法單元 MC74F283 可 以用作加法單元58、80和103。RHorovitz、W.Hill 的指南 「 The Art of Circuit Engineering」(Issue 1，根據英文 翻譯，第四板，修訂並更新，Moscow，Mir Publishing, 1993)中的317頁上描述的石英
發生器可以用作石英發生器83。資料Motorola, 「Fast and LS TTL Data」 5-603 中公開的微電路 SN74LS682 可
以用作零檢測器71和78。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP 「Binom」，1993)中的 211 頁上公開的微 電路KR1533KP16可以用作開關96、98、100和102。資料2007Maxim Integrated Products 19-0229 ； Rev 7 ； 2/07 中公開的微電路 MAX941可以用作用於將高頻正弦電壓轉換為矩形脈衝的系列的單元84。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP 「Binom」，1993)中的 82 頁上公開的微電 路KR1533IE1可以用作第一、第二和第三除法器85、87和89。I.I.Petrovsky、A.V.Pribylsky、A.A.Troyan、V.S.Chuvelev 的手冊 「Logical Integral systems KRl533，KRl554" (Moscow LLP 「Binom」，1993)中的 211 頁上公開的微 電路KR1533KP16可以用作控制開關57、61、91和93。I.I Shagurin 的指南"Motorola Microprocessors and Microcontrollers" (Moscow, Radio I Svyaz Publishing, 1998)中的242頁上描述的控制器MC68HC711E9可以用作計算
單元18。用於測量管道中受控介質的體積流率的設備中 包括的所有其它元件是公知的並 且已經在關於計算裝備的文獻中公開。然而，必需注意以下單元6超聲信號源9A/D 轉換器10包括運算儲存存儲器設備11和12的存儲器單元13用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元15用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信 號發射之間的時間差的單元16用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信 號發射之間的時間差的附加單元17控制信號形成器18用於測量管道中受控介質的體積流率的單元。例如通過使用資料Texas Instruments.SPRS439 (2007年6月)中公開的處理器DSP TMS320F28332，上述單元可以是基於硬體的、基於硬體和軟體的、或基於軟體的。
所提出的用於測量管道中受控介質的體積流率的設備具有以下操作原理。通過控制信號形成器17形成的控制信號、通過由石英發生器83執行高頻正弦 電壓的生成(見圖6)、通過用於將高頻正弦電壓轉換為矩形形狀的系列的單元84轉換高 頻正弦電壓並將這些脈衝輸送至第一除法器85的輸出埠、至第二除法器87的輸出端 口、以及至第三除法器89的輸出埠來操作該設備，這根據設定的(set)除法因子確保以 下-在第一除法器85的輸出埠，矩形脈衝的系列(見圖7，pos.l),其是從第一 除法器85的輸出埠輸送至(通過引腳86)第一開關板4的第二輸入埠、第二開關板 7的第三輸入埠、以及存儲器單元10的第二輸入埠(至第二運算儲存存儲器12的反 向第二輸入埠以及第一運算儲存存儲器11的順向第二輸入埠)；-在第二除法器87的輸出埠，獲得的矩形脈衝的系列輸送至AND電路88的 第一輸入埠和OR-NOT電路90的第二輸入埠 ；-在第三除法器89的輸出埠，所獲得的矩形脈衝的系列輸送至AND電路88的 第二輸入埠和OR-NOT電路90的第二輸入埠。通過輸送矩形脈衝至AND電路88的輸入埠，在AND電路88的輸出埠形 成了用於控制第二開關93的控制信號。 通過輸送矩形脈衝至AND-OR電路90的輸入埠，在AND-OR電路的輸出端 口形成了用於控制第一開關91的控制信號。隨著第二開關93被觸發，在其輸出埠(引腳94，見圖6)接收矩形脈衝(見 圖7，pos.6)。該脈衝是用於數字_模擬轉換器5的控制脈衝(它們被輸送至其第二輸入 埠)、用於模擬_數字轉換器9的控制信號(它們被輸送至其第二輸入埠)以及用於 超聲信號源6的控制信號，它們被輸送至其輸入埠(引腳104，並然後輸送至加法單元 103的第六輸入埠，見圖8)。隨著第一開關91被觸發，在其輸出埠(引腳92，見圖6)接收矩形脈衝(見圖 7，p0S.7)。它們是用於如下元件的控制信號延遲線22 (圖2)、33(圖3)、43 (圖4)、 64(圖5)、74(圖5)；以及運算儲存存儲器設備26 (圖2)、37 (圖3)、47 (圖4)、69 (圖 5)、76(圖 5)。通過經由第一、第二、第三和第四開關96、98、100和102將第一、第二、第 三、和第四電阻器95、97、99和101連接至DC電源的引腳，並且從第一、第二、第三和 第四電阻器95、97、99和101的第二引腳向加法單元103的相應的輸入埠輸送電壓電 平作為代碼(例如1.0.1.1)來形成數字超聲信號，從控制信號源的輸出埠 6(引腳106) (見圖8)將這些數字超聲信號輸送至數字-模擬轉換器5的第一輸入埠，數字模擬轉 換器將數字超聲信號轉換為輸送至第一開關板4的第一輸入埠的模擬信號，其中加法 單元對輸送至其輸入埠的代碼進行求和，用於從控制信號形成器17的輸出埠輸送的 控制信號的每個前線(front line)(至引腳104並至加法 單元103的第六輸入埠，見圖8) 和從加法單元103的輸出埠至存儲器單元105的地址輸入埠的代碼輸送，在存儲器單 元105中，儲存有正弦信號的預記錄的數字代碼。從控制脈衝形成器17的第一輸出端 口，脈衝的系列輸送至第一開關板4的第二控制輸入埠。脈衝的此系列設定數字-模 擬轉換器5的輸出埠和第一開關板4的第一或第二輸出埠之間的連接。從第一開關板4的第一輸出埠，模擬超聲信號輸送至第一超聲信號發射-接收輻射體2，隨後沿管道1中的受控介質的流動通過，並且，從第一開關板4的第二輸出埠，模擬超聲信號輸 送至第二發射_接收輻射體3，隨後反向於管道1中受控介質的流動通過。從第一超聲信號發射-接收輻射體2的引腳，已沿管道1中受控介質的流動通過 的超聲信號輸送至第二開關板7的第一輸入埠。從第二超聲信號發射-接收輻射體3的引腳，已反向於管道1中受控介質的流動 通過的超聲信號輸送至第二開關板7的第二輸入埠。通過從控制脈衝形成器17的第一輸出埠輸送至第二開關板7的第三控制輸入 埠的控制脈衝的動作，從第二開關板7的輸出埠，已沿管道1中受控介質的流動和反 向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號交替輸送至超聲信號放大器的輸入埠， 超聲信號放大器使用自動放大調整，並確保模擬-數字轉換器9的輸入埠的所需的信號 電平，模擬-數字轉換器的第二輸入埠從控制脈衝形成器17的第二輸出埠接收脈衝 信號，該信號確保將模擬超聲信號轉換為具有採樣率「f/』的數字代碼和在模擬_數字轉 換器9的輸出埠交替接收已沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流 動通過的超聲信號。從模擬-數字轉換器9的輸出埠至存儲器單元的第一輸入埠，然後至第一運 算儲存存儲器11的第一輸入埠以及第二運算儲存存儲器12的第一輸入埠，輸送已沿 管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號。通過從控制脈 衝形成器17的第一輸出埠輸送至存儲器單元10的第二輸入埠(至第二運算儲存存儲 器12的反向第二輸入埠和第一運算儲存存儲器11的第二(順向)輸入埠)的控制脈 衝的動作，分別地，已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的數字代碼記錄到第 一運算儲存存儲器11的基本存儲單元中，已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲 信號的數字代碼記錄到第二運算儲存存儲器12的基本存儲單元中。分別地，從第一運算儲存存儲器11的輸出埠和存儲器單元10的第一輸出埠 至用於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第一輸入埠 21，然後至乘法器20的第一輸入埠(見圖2)，輸送已沿管道1中受控介質的流動通過 的超聲信號的數字代碼。從超聲信號源6的輸出埠(從存儲器單元的輸出埠、從引 腳106)至用於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第二輸 入埠(引腳23，然後至延遲線22的第一輸入埠)，輸送超聲信號的數字代碼。從超 聲信號形成器17的第三輸出埠(從第一開關91的輸出埠、從引腳92(見圖6)至用 於計算沿管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第三輸入埠(至 引腳24(見圖2)，然後至延遲線22的第二輸入埠)，輸送超聲信號。S卩，以採樣率「f/』數位化的已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代 碼輸送至乘法器20的第一輸入埠(見圖2)，並且來自超聲信號源6的輸出埠的超聲 信號的代碼輸送至延遲線22的第一輸入埠，延遲線由從控制信號形成器17的第三輸出 埠(從引腳92，見圖6)以採樣率「f/』接收的控制脈衝(見圖7，pos.7)控制，並且 對於控制脈衝的每個前線，延遲線22的延遲時間改變一個間隔「Ι/f/』，這確保輸送延 遲了等於「f/』的採樣率的「0+N」的間隔(取決於控制信號前線的數量)的超聲信號 的代碼至乘法器20的第二輸入埠。
乘法器20執行輸送至其第一和第二輸入埠的代碼的流乘法。流乘法結果輸送 至加法單元25的輸入埠，在加法單元25的輸入埠中，在對相應點的乘積求和後，在 加法單元的輸出埠獲得了已沿管道1中受控介質的流動通過的信號的超聲信號代碼和 從超聲信號源6的輸出埠接收的超聲信號代碼的相關函數的值。 沿從控制信號形成器17的第三輸出埠接收的至運算儲存存儲器26的第二輸入 埠的控制信號(脈衝)的後線(back line)，代碼的相關函數的獲得值記錄到運算儲存存 儲器26的基本存儲單元中。從而，在數量(amount) 「N」的控制信號脈衝通過後，運算儲存存儲器26包括 已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼和從超聲信號源6的輸出埠接收的 超聲信號的代碼的互(mutual)相關函數，相關函數輸送至峰值檢測器27的輸入埠，峰 值檢測器確定記錄在運算儲存存儲器26中的相關函數最大值的位置地址的代碼。針對已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼和從超聲信號源6的輸 出埠接收的超聲信號的代碼的相關函數的最大值的位置地址的代碼輸送至用於計算沿 管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的輸出埠 28，以及代碼-代 碼轉換器29的輸入埠，在代碼-代碼轉換器的輸出埠，形成進入管道1的受控介質 中的超聲信號和已沿管道中受控介質的流動通過的超聲信號(即，對應於沿管道1中受控 介質的流動的超聲信號發射的時間的代碼)之間的時間間隔的代碼。從第二運算儲存存儲器12的輸出埠和從存儲器單元10的第二輸出埠，已反 向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的數字代碼輸送至用於計算反向於管道1中 受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的第一輸入埠(至輸入埠 32，然後 至乘法器31的輸入埠，見圖3)。從超聲信號源6的輸出埠(從存儲器單元105的輸出埠，從引腳106)至用 於計算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的第二輸入埠 (至引腳34，然後至延遲線33的第一輸入埠)，輸送超聲信號的數字代碼。從超聲信 號形成器17的第三輸出埠(從第一開關91的輸出埠，從引腳92(見圖6))至用於計 算反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元14的第三輸入埠(至 引腳35(見圖3)，然後至延遲線33的第二輸入埠)，輸送控制信號。S卩，以採樣率「f/』數位化的已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號 的代碼輸送至乘法器31的第一輸入埠(見圖3)，並且來自超聲信號源6的輸出埠的 超聲信號的代碼輸送至延遲線33的第一輸入埠，延遲線由從控制信號形成器17的第三 輸出埠(從引腳92，見圖7)以採樣率「f/』(見圖7，pos.7)接收的控制脈衝控制， 並且對於控制脈衝的每個前線，延遲線33的延遲時間改變一個等於「Ι/f/』的間隔，這 確保輸送延遲了等於「f/』的採樣率的「0+N」的間隔(取決於控制信號前線的數量) 的超聲信號的代碼至乘法器31的第二輸入埠。乘法器31執行輸送至其第一和第二輸入埠的代碼的流乘法(flow multiplication)。流乘法結果輸送至加法單元36的輸入埠，在加法單元36的輸入埠 中，在對相應點的乘積求和後，在加法單元的輸出埠獲得了已反向於管道1中受控介 質的流動通過的信號的超聲信號代碼和從超聲信號源6的輸出埠接收的超聲信號代碼 的相關函數的值。沿從控制信號形成器17的第三輸出埠接收的至運算儲存存儲器37的第二輸入埠的控制信號(脈衝)的後線，代碼的相關函數的獲得值記錄到運算儲存存 儲器37的基本存儲單元中。從而，在數量「N」的控制信號脈衝通過後，運算儲存存儲器37包括已反向於 管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼和從超聲信號源6的輸出埠接收的超聲 信號的代碼的互相關函數，相關函數輸送至峰值檢測器38的輸入埠，峰值檢測器確定 記錄在運算儲存存儲器37中的相關函數最大值的位置地址的代碼。 針對已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼和從超聲信號 源6的輸出埠接收的超聲信號的代碼的相關函數的最大值的位置地址的代碼輸送至代 碼-代碼轉換器39的輸入埠，在代碼-代碼轉換器的輸出埠，形成進入管道1的受 控介質中的超聲信號和已反向於管道中受控介質的流動通過的超聲信號(即，對應於反 向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的代碼)之間的時間間隔的代碼。分別從第一運算儲存存儲器11的輸出埠和從存儲器單元10的第一輸出埠， 已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的數字代碼輸送至用於計算沿管道1中受控 介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元15的第一 輸入埠(至輸入埠 42，然後至乘法器41的輸入埠，見圖4)。分別從第二運算儲存 存儲器12的輸出埠和從存儲器單元10的第二輸出埠，已反向於管道1中受控介質的 流動通過的超聲信號的數字代碼輸送至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管 道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元15的第二輸入埠(至引腳44， 然後至延遲線43的第一輸入埠，見圖4)。從超聲信號形成器17的第三輸出埠(從第一開關91的輸出埠，從引腳 92 (見圖6))至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的 超聲信號發射的時間差的單元15的第三輸入埠(至引腳45(見圖4)，然後至延遲線43 的第二輸入埠)，輸送控制信號。S卩，以採樣率「f/』數位化的已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的 代碼輸送至乘法器41的第一輸入埠(見圖4)，並且以採樣率「f/』數位化的已反向於 管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼輸送至延遲線43的第一輸入埠，延遲 線由從控制信號形成器的第三輸出埠(從引腳92，見圖6)以採樣率「f/，(見圖7， pos.7)接收的控制信號控制，並且對於控制信號的每個前線，延遲線43的延遲時間改變 一個等於「Ι/f/』的間隔，這確保輸送已反向於管道1中受控介質的流動通過並延遲了等 於「f/』的採樣率的「0+N」的間隔(取決於控制信號前線的數量)的超聲信號的代碼 至乘法器41的第二輸入埠。乘法器41執行輸送至其第一和第二輸入埠的代碼的流乘法。流乘法結果輸送 至加法單元46的輸入埠，其中，在對相應點的乘積求和後，在加法單元的輸出埠獲 得了已沿管道1中受控介質的流動通過的信號和已反向於管道1中受控介質的流動通過的 信號的超聲信號代碼的相關函數的值。沿從控制信號形成器17的第三輸出埠接收的至運算儲存存儲器47的第二輸入 埠的控制信號(脈衝)的後線，代碼的相關函數的獲得值記錄到運算儲存存儲器47的 基本存儲單元中。從而，在數量「N」的控制信號脈衝通過後，運算儲存存儲器47包括已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號和已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號 的代碼的互相關函數，相關函數輸送至峰值檢測器48的輸入埠，峰值檢測器確定記錄 在運算儲存存儲器47中的相關函數最大值的位置地址的代碼。針對已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼和已反向於管道1中受 控介質的流動通過的超聲信號的代碼的相關函數的最大值的位置地址的代碼輸送至用於 計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間 差的單元15的引腳49和代碼-代碼轉換器50的輸入埠，在代碼-代碼轉換器的輸出 埠，形成沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射 的時間差的代碼(ΔΙ)。從存儲器單元10的輸出埠(從運算儲存存儲器11的第一輸出埠)，已沿管 道1中受控介質的流動通過的超聲信號的以採樣率「f/』數位化的代碼輸送至用於計算沿 管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附 加單元16的第一輸入埠(至引腳53，然後至第一比較器52的第一輸入埠，見圖5)。在第一比較器的輸出埠，作為將已沿管道1中受控介質的流動通過的以採樣 率「f/』數位化的超聲信號的代碼與零比較的結果，形成與已沿管道1中受控介質的流動 通過的超聲信號的零交叉時刻對應的地址代 碼的陣列。獲得的地址代碼的陣列輸送至第二比較器54的第一輸入埠，從用於計算沿管 道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元13的第一輸出埠(從峰值檢測器 27的輸出埠(從輸出埠 28，見圖2))至第二比較器的第二輸入埠(至引腳55，至 用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的 時間差的附加單元16的第三輸入埠)，輸送記錄在運算儲存存儲器26中的、相關函數 的最大值的位置地址的代碼。作為對輸送至第二比較器54的第一和第二輸入埠的代碼進行比較的結果，將 在比較器54的輸出端確定已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的零交叉 時刻地址的代碼，該代碼是與記錄於運算儲存存儲器26中的相關函數的最大值的位置地 址的代碼最靠近的值。獲得的已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的零交叉時刻地址 的代碼到達第一單穩多諧振蕩器56的輸入端並啟動單穩多諧振蕩器，獲得的已沿管道1 中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的零交叉時刻地址的代碼是與相關函數的最大 值的位置地址的代碼最靠近的值。從而，在第一單穩多諧振蕩器56的輸出埠，將形成 用於控制第一開關57的信號。已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼將發 送至開關的第一輸入埠，同時開關的第二輸入埠將接收零信號。通過控制信號的動作，已沿管道1中受控介質的流動通過的以採樣率「f/』數字 化的超聲信號的代碼的部分將輸送至第一開關57的輸出埠。為與記錄在運算儲存存儲器26(見圖2)中的相關函數的最大值的位置地址的代 碼最靠近的值的、已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的零交叉時刻地 址的代碼從第二比較器54的輸出埠至第一加法單元58的輸入埠。已沿管道1中受控 介質的流動通過的超聲信號的代碼和已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號 的代碼的相關函數的最大值的位置地址的代碼從用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元15的第一輸出埠(從 峰值檢測器48的輸出埠(從引腳49，見圖4))輸送至第一加法單元58的第二輸入埠 (至引腳59，至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的 超聲信號發射的時間差的附加單元16的第四輸入埠)。對輸送至第一加法單元58的第一和第二輸入埠的代碼求和的結果輸送至第二 單穩多諧振蕩器60的輸入埠並啟動第二單穩多諧振蕩器。從而，在第二單穩多諧振蕩 器60的輸出埠，將形成用於控制第二開關61的信號。已反向於管道1中受控介質的 流動通過的超聲信號的代碼將發送至開關的第一輸入埠(至引腳62，從存儲器單元10 的第二輸出埠，從第二運算儲存存儲器12的第一輸出埠，見

圖1)，同時其第二輸入 埠將接收零信號。並且引腳62是用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1 中受 控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元16的第二輸入埠。通過控制信號的動作，已反向於管道1中受控介質的流動通過的以採樣率「f/』 數位化的超聲信號的代碼的部分將輸送至第二開關61的輸出埠。將已沿管道1中受控介質的流動通過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代碼 的部分從第一開關57的輸出埠(見圖5)發送至第一乘法器63的第一輸入埠。使用 變相器65將移位90°的超聲信號的代碼從超聲信號源6的存儲器單元105的輸出埠(從 引腳106，見圖8)輸送至第一延遲線64的第一輸入埠(至引腳66，其為用於計算沿管 道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加 單元16的第五輸入埠)，並且將脈衝從至引腳67 (見圖5)的控制信號形成器17的第三 輸出埠(從引腳92，見圖6)發送至第一延遲線64的第二輸入埠(見圖7，pos.7), 引腳67是用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲 信號發射(具有採樣率「f/』的脈衝)的時間差的附加單元16的第七輸入埠。沿控 制信號的每個前線，延遲線64的延遲時間改變一個等於「Ι/f/』的間隔，這確保將相對 於超聲信號的代碼在相位上移動了 90°並且延遲了 「0+N」的採樣率間隔(取決於控制
信號前線的數目)的信號從超聲信號源6的輸出埠輸送至第一乘法器63的第二輸入端 □。第一乘法器63執行輸送至其第一和第二輸入埠的代碼的流乘法。代碼乘法的結果發送至第二加法單元68的輸入埠。在對輸入信號的相應點的 乘積做加法後，將計算已沿受控介質1流動通過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代 碼的選擇部分和相對於從超聲信號源6接收的超聲信號代碼在相位上移動了 90°的延遲 的信號的相關函數的值。沿從超聲信號形成器17的第三輸出埠輸送的脈衝的後線(從第一開關91的輸 出埠，從引腳92，至引腳67，至第一運算儲存存儲器69的第二輸入埠)，將獲得的 相關函數值記錄到第一運算儲存存儲器69中。從而，在數量「N」的控制信號脈衝從控 制信號形成器17的第三輸出埠通過後，第一運算儲存存儲器69包括已沿受控介質1的 流動通過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代碼的部分與相對於從超聲信號源6的輸 出埠接收的超聲信號在相位上移動了 90°的信號的公共相關函數。從而，計算的公共相關函數以常數的精度等於已沿管道1中受控介質的流動通 過的信號的延遲值的正弦，與超聲信號源6的超聲信號代碼相關，因此，公共相關函數將在與已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的接收的代碼和相對於從超聲信號 源6的輸出端接收的超聲信號在相位上移動了 90°的信號之間的零延遲對應的時刻與零 水平交叉。為了指定已沿管道1中受控介質的流動通過的代碼的延遲時間，將獲得的數字 化的公共相關函數輸送至第一內插器70的輸入埠，其將公共相關函數的採樣率提高至
"m · ，其中 「m」 >> 1。 第一內插器70的輸出信號輸送至第一零檢測器71的輸入埠，其使用最接近零 的參考值確定預數位化的公共相關函數的參考的地址代碼。使用最接近零的值確定的預 數位化的公共相關函數的參考的地址代碼輸送至第一代碼_代碼轉換器72的輸入埠， 在第一代碼-代碼轉換器的輸出埠，根據比率AT1 = AAT1An · ；形成採樣率「f/』 的一個間隔內的已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的延遲時間代碼， 其中AT1是採樣率「f/』的一個間隔內的沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射 的時間的代碼；AAT1是記錄在運算儲存存儲器26中的相關函數最大值的位置地址的代碼；m是大於1的數； ；是採樣率。從而，在第一代碼-代碼轉換器72的輸出埠(見圖5)，將以如下精度計算採樣率 「f/』的一個間隔內的已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的延遲時間1/m·。
其中m >> 1。已反向於管道1中受控介質的流動通過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代 碼的部分從第二開關61的輸出埠(見圖5)輸送至第二乘法器73的第一輸入埠。使 用變相器65將移動90°的超聲信號的代碼從超聲信號源6的存儲器單元105的輸出埠 (從引腳106，見圖8)輸送至第二延遲線74的第一輸入埠(至引腳66，其為用於計算 沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的 附加單元16的第五輸入埠)，並且將至引腳67(見圖5)的脈衝從控制信號形成器17的 第三輸出埠(從引腳92，見圖6)輸送至延遲線74的第二輸入埠(見圖7，pos.7), 引腳67是用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動的超聲 信號發射(具有採樣率「f/』的脈衝)的時間差的附加單元16的第七輸入埠。沿控制 信號的每個前線，延遲線74的延遲時間改變一個等於「Ι/f/』的間隔，這確保將相對於 超聲信號的代碼在相位上移動了 90°並且延遲了 「0+N」的採樣率間隔(取決於控制信 號前線的數目)的信號從超聲信號源6的輸出埠輸送至第二法器73的第二輸入埠。第二乘法器73執行輸送至其第一和第二輸入埠的代碼的流乘法。代碼乘法的結果輸送至第三加法單元75的輸入埠。在對輸入信號的相應點的乘積做加法後，將計算已反向於受控介質1的流動通 過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代碼的選擇部分和相對於從超聲信號源6接收的 超聲信號代碼在相位上移動了 90°的延遲的信號的相關函數的值。沿從超聲信號形成器17的第三輸出埠輸送的脈衝的後線(從第一開關91的輸 出埠，從引腳92(見圖6)，至引腳67(見圖5)，以及第二運算儲存存儲器76的第二輸入埠)，將獲得的相關函數值記錄到第二運算儲存存儲器76中。從而，在數量「N」 的控制信號脈衝從控制信號形成器17的第三輸出埠通過後，第二運算儲存存儲器76包 括已反向於受控介質1的流動通過的以採樣率「f/』數位化的超聲信號的代碼的部分與相 對於從超聲信號源6的輸出埠接收的超聲信號在相位上移動了 90°的信號的公共相關 函數。以常數因子的精度計算的公共相關函數等於超聲信號源6的信號的延遲值的正 弦，因此，公共相關函數將在與已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的接 收的代碼和相對於從超聲信號源6的輸出端接收的超聲信號在相位上移動了 90°的信號 之間的零延遲對應的時刻與零水平交叉。為了指定已反向於管道1中受控介質的流動通過的延遲代碼，將獲得的數位化 的公共相關函數輸送至第二內插器77的輸入埠，其將公共相關函數的採樣率提高至 "m · f,，其中 「m」 >> 1。第二內插器77的輸出信號輸送至第二零檢測器78的輸入埠，其使用最接近零 的遞減計數值確定預數位化的公共相關函數的遞減計數的地址的代碼。使用最接近零的 值確定的預數位化的公共相關函數的參考的地址的代碼輸送至第二代碼_代碼轉換器79 的輸入埠，在第二代碼-代碼轉換器的輸出埠，根據比率AT2 = ΑΔΤ/m · &形成 採樣率「f/』的一個間隔內的已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的代碼的 延遲時間代碼，其中八丁2是採樣率「f/』的一個間隔內的反向於管道中受 控介質的流動的超聲信號 發射的時間的代碼；A Δ T2是記錄在運算儲存存儲器37中的相關函數最大值的位置地址的代碼；m是大於1的數； ；是採樣率。從而，在第二代碼-代碼轉換器79的輸出埠(見圖5)，將以如下精度計算採 樣率「f/』的一個間隔內的已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號的延遲時 間1/m · f1 其中 m >> 1。將採樣率「f/』的一個間隔內的已沿管道中受控介質的流動通過的超聲信號的 延遲時間AT1的代碼從第一代碼-代碼轉換器72的輸出埠輸送至第四加法單元80的 第一輸入埠。將採樣率「f/』的一個間隔內的已反向於管道中受控介質的流動通過的超聲信 號的延遲時間ΔΤ2的代碼從第二代碼-代碼轉換器79的輸出埠輸送至第四加法單元80 的第二(反向)輸入埠。已沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號 之間的時間間隔差ATtl的代碼從用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中 受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的單元15的第二輸出埠(從峰值檢測器48的 輸出埠，從引腳49，見圖5)至用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1中 受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元16(至引腳81，然後至第四加法單 元80的第三輸入埠，見圖5)。作為對由第四加法單元80的第一、第二(反向)、以及第三輸出埠接收的代碼做加法的結果，使用以下公式在第四加法單元的輸出埠接收已沿管道1中受控介質的 流動和反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲信號之間的時間間隔的精度差的代碼Δ T = Δ T0+Δ T1-Δ T2其中， ΔΤ是已沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動通過的超聲信 號之間的時間間隔的精度差的代碼；ATtl是已沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 之間的時間間隔的差的代碼；AT1是採樣率「f/』的一個間隔內的沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射 的時間的代碼；八丁2是採樣率「f/』的一個間隔內的反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射的時間的代碼。將已沿管道1中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動通過的超聲信 號之間的時間間隔的精度差的代碼從用於計算沿管道1中受控介質的流動和反向於管道1 中受控介質的流動的超聲信號發射的時間差的附加單元16的第四輸出埠(從第四加法 單元80的輸出埠，從引腳82，見圖5)輸送至用於計算管道1中受控介質的體積流率的 單元18的第一輸入埠。輸送到受控介質中的超聲信號和已反向於管道1中受控介質的流動通過的超聲 信號之間的時間間隔的代碼從用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間 的單元14的輸出埠至用於計算管道1中受控介質的體積流率的單元18的第二輸入端輸送到受控介質中的超聲信號和已沿管道1中受控介質的流動通過的超聲信號 之間的時間間隔的代碼從用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單
元13的第二輸出埠至用於計算管道1中受控介質的體積流率的單元18的第三輸入端□。根據輸送至用於計算管道中受控介質的體積流率的單元18的第一、第二、第三 輸入埠的代碼，後面使用下述公式計算管道1中受控介質的體積流率(Q)
^ AT ,β = ——-,
(Τ}-τ)(Τ2-τ)其中ΔΤ是沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射 的時間差的代碼；T1是沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的代碼；T2是反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的代碼；τ是取決於超聲信號發射_接收的尺度幾何結構和材料的恆定值；k是取決於管道1內的幾何尺度的比例因子。測量結果從用於計算管道1中受控介質的體積流率的單元18的輸出埠輸送至 用於指示管道1中受控介質的體積流率的單元19的輸入埠，測量結果能夠在例如顯示 器上看見。
從而，提出的用於測量管道中受控介質的體積流率的設備使得可以獲得已沿管 道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動通過的超聲信號的數字代碼的延遲 時間差的更高精度的計算，並且最終在使用相關測量方法、以內插器提高採樣率、並施加用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的 時間差的附加單元來確定管道中受控介質的體積流率時實現較高精度。因此，提出的技術方案將在用於類似目的的已知設備中處於領先位置。
權利要求
1. 一種用於測量管道中受控介質的體積流率的設備，所述設備包括具有受控介質 的所述管道；安裝於具有受控介質的所述管道上的第一超聲信號發射_接收輻射體；安 裝於具有受控介質的所述管道上的第二超聲信號發射-接收輻射體；超聲信號源；第 一開關板；第二開關板，所述第二開關板的輸入埠之一連接至所述第一超聲信號發 射-接收輻射體的引腳；控制信號形成器，所述控制信號形成器的第一輸出埠連接至 所述第二開關板的控制輸入埠；超聲信號放大器，所述超聲信號放大器的輸入埠連 接至所述第二開關板的輸出埠；用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的 時間的單元；用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元；用 於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的 時間差的單元；以及用於確定管道中受控介質的所述體積流率的單元，其特徵在於如下 事實，即所述設備配備有數字-模擬轉換器，所述數字-模擬轉換器的第一輸入埠 連接至所述超聲信號源的輸出埠，所述數字-模擬轉換器的第二輸入埠連接至所述 控制信號形成器的第二輸出埠，並且所述數字_模擬轉換器的輸出埠連接至所述第 一開關板的第一輸入埠，所述第一開關板的控制輸入埠連接至所述控制信號形成器 的第一輸出埠，所述第一開關板的第一輸出埠連接至所述第一超聲信號發射-接收 輻射體的引腳，所述第一開關板的第二輸出埠連接至所述第二超聲信號發射_接收輻 射體的引腳，所述第二超聲信號發射-接收輻射體連接至所述第二開關板的另一輸入端 口；模擬-數字轉換器，所述模擬-數字轉換器的第一輸入埠連接至所述超聲信號放大 器的輸出埠；存儲器單元，所述存儲器單元的第一輸入埠連接至所述模擬_數字轉 換器的輸出埠，所述模擬-數字轉換器的第二輸入埠連接至所述控制信號形成器的 第二輸出埠，所述存儲器單元的第二輸入埠連接至所述控制信號形成器的第一輸出 埠，所述存儲器單元的第一輸出埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動的 超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動的 超聲信號發射的時間的單元的第二輸入埠連接至超聲信號源的所述輸出埠，並且所 述用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠連接 至所述控制信號形成器的第三輸出埠，同時所述存儲器單元的第二輸出埠連接至用 於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸入埠，所 述用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二輸入埠 連接至所述超聲信號源的所述輸出埠，並且所述用於計算反向於管道中受控介質的流 動的超聲信號發射的時間的單元的第三輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三 輸出埠，並且所述存儲器單元的所述第一輸出埠連接至所述用於計算沿管道中受控 介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第一 輸入埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超 聲信號發射之間的時間差的單元的第二輸入埠連接至所述存儲器單元的所述第二輸出 埠，並且所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超 聲信號發射之間的時間差的單元的第三輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三 輸出埠；以及用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超 聲信號發射之間的時間差的附加單元，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於 管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第一輸入埠連接至所述存儲器單元的所述第一輸出埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於 管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第二輸入埠連接至 所述存儲器單元的所述第二輸出埠，所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於 管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的附加單元的第三輸入埠連接至 所述用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第一輸出埠， 所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射 之間的時間差的附加單元的第四輸入埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動 和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第一輸出埠， 所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射 之間的時間差的附加單元的第五輸入埠連接至所述超聲信號源的所述輸出埠，所述 用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間 的時間差的附加單元的第六輸出埠連接至所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反 向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間的時間差的單元的第二輸出埠，所述 用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射之間 的時間差的附加單元的第七輸入埠連接至所述控制信號形成器的所述第三輸出埠， 並且所述用於計算沿管道中受控介質的流動和反向於管道中受控介質的流動的超聲信號 發射之間的時間差的附加單元的輸出埠連接至用於計算管道中受控介質的體積流率的 單元的第一輸入埠，所述用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第二輸入埠 連接至所述用於計算反向於管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的輸出 埠，並且所述用於計算管道中受控介質的體積流率的單元的第三輸入埠連接至所述 用於計算沿管道中受控介質的流動的超聲信號發射的時間的單元的第二輸出埠。
全文摘要
提出了一種用於測量管道(1)中受控介質的體積流率的設備。交替向所述第一(2)和第二(3)發射-接收輻射體輸送超聲振蕩。在超聲信號已沿流動或反向於流動通過後，利用放大器(8)放大超聲信號。利用模擬-數字轉換器(9)將信號轉換為數字代碼並記錄在存儲器單元(10)中。用於計算沿流動的超聲信號發射的時間的單元(13)計算沿流動的超聲信號發射的時間。用於計算反向於流動的超聲信號發射的時間的單元(14)計算反向於流動的超聲信號發射的時間。用於計算沿流動和反向於流動的超聲信號發射的時間差的單元(15)計算沿流動和反向於流動的超聲信號發射的初始差值。用於計算沿流動和反向於流動的超聲信號發射的時間差的附加單元(16)計算沿流動和反向於流動的超聲信號發射的更精確的差值。通過使用用於計算沿流動和反向於流動的超聲信號發射的時間差的附加單元、施加相關測量方法、以及藉助於內插器提高採樣率，實現了以高精度確定體積流率。
文檔編號G01F1/66GK102027334SQ200880129155
公開日2011年4月20日 申請日期2008年7月2日 優先權日2008年5月12日
發明者D·Y·什溫勒普夫, O·V·恰金娜, S·V·馬萊特斯基, Y·I·羅曼諾夫 申請人:關聯封閉合資股份公司