Расходомер и способ управления работой измерительных подсистем расходомера

Расходомер и способ управления работой измерительных подсистем расходомера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к расходомерам и способам управления измерительными подсистемами расходомера.

Уровень техники

После извлечения углеводородов (например, сырой нефти, природного газа) из подземных пластов текучие среды транспортируются по трубопроводам. Желательно иметь возможность точного измерения количества транспортируемой (переправляемой) текучей среды, особенно важна точность изменений при передаче текучей среды в собственность другого владельца ("поставка потребителю текучей среды"). Ультразвуковые расходомеры могут применяться для измерения потока текучей среды, протекающей через трубопровод, обеспечивая достаточную точность, необходимую при поставке потребителю.

Стоимость газа, переходящего в собственность другого владельца в пункте передачи, для газопроводов большой пропускной способности может составлять более миллиона долларов в день. Поэтому в некоторых пунктах передачи текучей среды два независимых ультразвуковых расходомера размещают в одном корпусе. Использование двух расходомеров позволяет уменьшить погрешности измерений в случаях, когда один из расходомеров работает неправильно или отказывает, а если в пункте передачи работают оба расходомера, то точность измерений расхода текучей среды может быть проверена путем сравнения данных от двух независимых расходомеров. Однако наличие двух независимых ультразвуковых расходомеров в одном корпусе может создавать определенные трудности при измерении и/или обслуживании расходомеров.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение описывает расходомер, включающий муфту, определяющую центральный канал расходомера, первую и вторую группы пар преобразователей, установленных на муфте, первую управляющую электронную схему, электрически связанную с первой группой пар преобразователей и выполненную с возможностью выборочного привода каждой пары преобразователей первой группы пар преобразователей, и вторую управляющую электронную схему, другую в сравнении с первой схемой, электрически связанную со второй группой пар преобразователей и выполненную с возможностью выборочного привода каждой пары преобразователей второй группы пар преобразователей, при этом первая и вторая управляющие электронные схемы связаны между собой и выполнены с возможностью согласования привода соответствующих пар преобразователей.

Первая управляющая электронная схема может содержать первую плату сбора данных, выполненную с возможностью управления приводом первой группы пар преобразователей, а вторая управляющая электронная схема может содержать вторую плату сбора данных, выполненную с возможностью управления приводом второй группы пар преобразователей, при этом первая и вторая платы сбора данных могут быть связаны друг с другом посредством сигнальной шины, первая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью подачи синхросигнала второй плате сбора данных в момент времени, близкий к моменту активизации пары преобразователей, а вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью привода пары преобразователей посредством указанного синхросигнала.

Первая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью подачи синхросигнала при распространении акустического сигнала между парой преобразователей первой группы пар преобразователей, а вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью возбуждения акустического сигнала от преобразователя второй группы пар преобразователей при получении синхросигнала.

Синхросигнал может указывать преобразователь из группы преобразователей второй платы сбора данных для возбуждения акустического сигнала.

Первая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью подачи синхросигнала одновременно с возбуждением акустического сигнала от преобразователя первой группы пар преобразователей, а вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью возбуждения акустического сигнала от преобразователя второй группы преобразователей через заданное время после получения синхросигнала.

Первая управляющая электронная схема дополнительно может включать первую плату-процессор, содержащую первый процессор, связанный с первой платой сбора данных и выполненный с возможностью приема представлений полученных акустических сигналов от первой платы сбора данных, а вторая управляющая электронная схема дополнительно может включать вторую плату-процессор, содержащую второй процессор, связанный со второй платой сбора данных и выполненный с возможностью приема представлений полученных акустических сигналов от второй платы сбора данных.

Расходомер дополнительно может включать процессор, связанный с первой и второй платами сбора данных и выполненный с возможностью приема соответствующих представлений полученных акустических сигналов от первой и второй плат сбора данных.

Расходомер также может включать первый и второй счетчики, а первая управляющая электронная схема может содержать первый счетчик, первую плату сбора данных, выполненную с возможностью управления приводом первой группы пар преобразователей, и привода каждой пары преобразователей первой группы пар преобразователей в интервалы времени, определенные посредством значения первого счетчика, вторая управляющая электронная схема может содержать второй счетчик, вторую плату сбора данных, выполненную с возможностью управления приводом второй группы пар преобразователей, и привода каждой пары преобразователей второй группы преобразователей в интервалы времени, определенные посредством значения второго счетчика, причем первая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью периодической подачи синхросигнала второй плате сбора данных, а вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью регулировки второго счетчика по первому счетчику посредством синхросигнала.

Вторая управляющая схема может быть выполнена с возможностью по меньшей мере установки определенного значения второго счетчика и/или установки значения, указанного синхросигналом.

Первая управляющая электронная схема может включать первую плату-процессор, содержащую первый процессор, и первую плату сбора данных, связанную с первым процессором, выполненную с возможностью управления приводом первой группы пар преобразователей и привода каждой пары преобразователей первой группы преобразователей в интервалы времени, определенные посредством значения первого счетчика, а вторая управляющая электронная схема может включать вторую плату-процессор, содержащую второй процессор, и вторую плату сбора данных, связанную со вторым процессором, выполненную с возможностью управления приводом второй группы пар преобразователей и привода каждой пары преобразователей второй группы пар преобразователей в интервалы времени, определенные посредством значения второго счетчика, при этом первый процессор может быть выполнен с возможностью периодической подачи синхросигнала второму процессору, а вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью установки второго счетчика по первому счетчику посредством синхросигнала.

Вторая плата сбора данных может быть выполнена с возможностью по меньшей мере установки определенного значения второго счетчика и/или установки значения, указанного синхросигналом.

Первый процессор может быть выполнен с возможностью подачи второму процессору синхросигнала, представляющего собой пакетное сообщение.

Также настоящее изобретение описывает способ управления работой измерительных подсистем расходомера, включающий управление первой измерительной подсистемой расходомера, содержащей первую группу пар преобразователей, установленных на муфте расходомера, управление второй измерительной подсистемой расходомера, содержащей вторую группу пар преобразователей, установленных на муфте расходомера, и управление приводом преобразователей первой и второй измерительных подсистем расходомера.

При управлении приводом преобразователей дополнительно может осуществляться обмен сигналами между первой управляющей электронной схемой, связанной с первой измерительной подсистемой, и второй управляющей электронной схемой, другой в сравнении с первой управляющей электронной схемой и связанной со второй измерительной подсистемой.

При управлении приводом преобразователей дополнительно может осуществляться подача одного логического значения от первой измерительной подсистемы ко второй измерительной подсистеме одновременно с каждым возбуждением пары преобразователей и возбуждение пары преобразователей посредством второй измерительной подсистемы в соответствии с получением указанного логического значения.

Осуществление привода преобразователей может осуществляться посредством второй измерительной подсистемы при получении указанного логического значения.

Осуществление привода преобразователей может быть с задержкой при получении указанного логического значения.

Управление приводом преобразователей дополнительно может включать подачу значения, указывающего пару преобразователей для привода, от первой измерительной подсистемы ко второй измерительной подсистеме одновременно с каждым приводом пары преобразователей, и активизацию второй измерительной подсистемой пары преобразователей, выбранных на основе полученного значения.

При управлении первой измерительной подсистемой дополнительно может осуществляться привод каждой пары преобразователей первой измерительной подсистемы в интервалы времени, определенные посредством отсчета времени, осуществляемого первой измерительной подсистемой, при управлении второй измерительной подсистемой дополнительно может осуществляться привод каждой пары преобразователей второй измерительной подсистемы в интервалы времени, определенные посредством отсчета времени, осуществляемого второй измерительной подсистемой, причем управление приводом преобразователей дополнительно может включать подачу синхросигнала от первой измерительной подсистемы ко второй измерительной подсистеме, и синхронизацию отсчета времени второй измерительной подсистемой по отсчету времени, осуществляемому первой измерительной подсистемой, посредством синхросигнала.

Краткое описание чертежей

Далее при подробном описании вариантов осуществления, иллюстрирующих настоящее изобретение, используются ссылки на следующие сопровождающие фигуры:

На фиг.1 представлен общий вид расходомера, соответствующего по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.2 представлен вид сверху с местным разрезом расходомера, соответствующего по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.3 представлен вид с торца в разрезе расходомера, соответствующего в отношении первой измерительной подсистемы по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.4 представлен вид сверху расходомера, соответствующего в отношении первой измерительной подсистемы по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.5 представлен вид с торца в разрезе расходомера, соответствующего в отношении второй измерительной подсистемы по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.6 представлен вид сверху расходомера, соответствующего в отношении второй измерительной подсистемы по крайней мере некоторым вариантам осуществления;

На фиг.7 представлен вид сверху расходомера, соответствующего по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.8 представлена управляющая электронная схема, соответствующая по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.9 представлена управляющая электронная схема, соответствующая по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.10 представлены управляющие схемы, соответствующие по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.11 представлены управляющие схемы, соответствующие по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.12 представлены управляющие схемы, соответствующие по меньшей мере части вариантов осуществления;

На фиг.13 представлена управляющая электронная схема, связанная с вычислительным устройством для вычисления расхода текучей среды (далее называемым "вычислитель расхода"), в соответствии по меньшей мере с частью вариантов осуществления;

На фиг.14 представлена управляющая электронная схема, связанная с компьютерной сетью, в соответствии по меньшей мере с частью вариантов осуществления изобретения;

На фиг.15 показана временная диаграмма, в соответствии по меньшей мере с частью вариантов осуществления;

На фиг.16 показана временная диаграмма, в соответствии по меньшей мере с частью вариантов осуществления;

На фиг.17 представлена временная диаграмма, в соответствии по меньшей мере с частью вариантов осуществления; и

На фиг.18 представлен способ, соответствующий по меньшей мере части вариантов осуществления.

Осуществление изобретения

Некоторые термины используются всюду далее в описании и формуле изобретения для обозначения конкретных компонент системы. Как известно специалистам в данной области техники, различные компании, производящие расходомеры, могут ссылаться на одинаковые компоненты, используя различные термины. В данном документе компоненты, отличающиеся по наименованию, но не по функциям, различаться не будут.

В следующем далее обсуждении и в формуле изобретения термины "включает" и "содержит" используются не в ограничительном смысле и поэтому должны пониматься как означающие: "включает (но перечень не является ограничительным)". Кроме того, термины "соединение" и "связь" означают как непосредственные, так и опосредованные соединение или связь. Так, если указано, что первое устройство соединено со вторым, то соединение может быть как непосредственным, так и опосредованным, через другие устройства и соединения.

Термин "измерительная муфта" и/или "корпус расходомера" относится к детали, изготовленной из одной литой заготовки. Муфта и/или корпус расходомера, состоящие из отдельных литых деталей, соединенных вместе (например, с помощью фланцевого соединения или сварки), не будут в описании и формуле изобретения называться "муфтой" или "корпусом расходомера".

Термин "активизация" (возбуждение) применительно к паре пьезоэлектрических преобразователей может означать одно из двух событий (или даже возможно оба): подачу (возбуждение) акустического сигнала первым преобразователем из пары преобразователей и получение (прием) акустического сигнала вторым преобразователем из указанной пары преобразователей.

Следующее далее обсуждение относится к различным вариантам осуществления изобретения. Хотя предпочтительными могут быть один вариант или группа вариантов осуществления, раскрытые варианты не должны интерпретироваться или иным образом использоваться как ограничивающие область, охватываемую раскрытием изобретения, включая формулу изобретения. Кроме того, специалистам в данной области должно быть понятно, что следующее далее описание имеет широкую область применения и что любой обсуждаемый вариант осуществления настоящего изобретения рассматривается лишь как пример и не указывает, что область, охватываемая изобретением, включая формулу изобретения, ограничена этим вариантом осуществления.

Различные варианты осуществления настоящего изобретения разработаны для измерения расхода углеводородов (например, сырой нефти, природного газа), и описание исходит из контекста таких разработок. Но описанные системы и способы применимы также для измерения расхода других текучих сред (например, сжиженных при низких температурах газов или воды).

На фиг.1 представлен общий вид расходомера 100, включающего достаточное число пар преобразователей, с помощью которых могут выполняться избыточные измерения расхода. В частности, корпус расходомера, или муфта 102 имеет форму, позволяющую поместить ее между секциями трубопровода, например, присоединяя муфту 102 к секциям с помощью фланцев 104. Муфта имеет заранее известные размеры и определяет центральный канал 106, через который проходит измеряемый поток текучей среды. Расходомер 100 включает также группу пар преобразователей. На общем виде расходомера (фиг.1) показан только один преобразователь для каждой из восьми пар преобразователей, взятых для иллюстрации. В частности, преобразователь 108, находящийся в выступе 110 корпуса, является парным для преобразователя (не показан на чертеже) в выступе 112 корпуса. Аналогичным образом, другие преобразователи, находящиеся в выступе 110 корпуса, имеют парные им преобразователи (не показаны) в выступе 112 корпуса. Аналогично, преобразователь 114, находящийся в выступе 116 корпуса, является парным преобразователю (не показан) в выступе 118 корпуса. Аналогично, другие преобразователи, находящиеся в выступе 116 корпуса, являются парными преобразователям (не показаны) в выступе 118 корпуса.

На фиг.2 представлена в виде сверху с местным разрезом система, показанная на фиг.1. В частности, на фиг.2 показано, что взятая для примера пара преобразователей 108А и 108В разнесена по длине муфты 102. Преобразователи 108А и 108В являются акустическими приемопередатчиками, или, более конкретно, ультразвуковыми приемопередатчиками, то есть могут как посылать, так и принимать акустические сигналы с частотами, превосходящими приблизительно 20 кГц. Акустическая энергия генерируется и воспринимается пьезоэлементом, который имеется в каждом из указанных преобразователей. Для генерации акустического сигнала на пьезоэлемент подается синусоидальный электрический сигнал, возбуждающий колебания пьезоэлемента, который генерирует сигнал, распространяющийся в центральном канале 106 через текучую среду, расход которой измеряется, и достигающий парного ему преобразователя указанной пары преобразователей. Симметрично описанному способу, в принимающем пьезоэлектрическом элементе, на который воздействует акустическая энергия (то есть, энергия акустического сигнала и шумов), возбуждаются колебания и генерируется электрический сигнал, который воспринимается, преобразуется в цифровую форму и анализируется электронными схемами, связанными с расходомером.

Отрезок 120 между рассмотренными в качестве примера преобразователями 108А и 108В, называемый также хордой, направлен под определенным углом θ к оси 122. Длина хорды 120 равна расстоянию между передней поверхностью преобразователя 108А и передней поверхностью преобразователя 108В. Текучая среда (например такая, как сырая нефть, природный газ, сжиженный природный газ) протекает в направлении стрелки 150. Сначала расположенный ниже по потоку текучей среды (далее - "нижний") преобразователь 108В генерирует акустический сигнал, распространяющийся по протекающей через муфту 102 текучей среде к расположенному выше по потоку (далее - "верхнему") преобразователю 108А и достигающий его. Через определенное время (например, несколько миллисекунд) верхний преобразователь 108А генерирует ответный акустический сигнал, распространяющийся в обратном направлении к нижнему преобразователю 108В и достигающий его. Таким образом, обмен ультразвуковыми сигналами между взятыми для иллюстрации преобразователями 108А и 108В вдоль хорды 120 можно сравнить, например, с подачей бейсбольного мяча и его захватом ловушкой. При работе расходомера описанная последовательность событий может повторяться тысячи раз в минуту.

Время распространения ультразвукового сигнала между преобразователями 108А и 108В зависит, в частности, от направления распространения акустического сигнала, то есть, направления "по потоку" или "против потока". Время распространения акустического сигнала по потоку (то есть, в направлении потока текучей среды, показанном стрелкой 150) меньше, чем время распространения против потока (в направлении, противоположном показанному стрелкой 150). Значения времени распространения сигнала по потоку и против потока могут использоваться для определения средней скорости текучей среды в определенной области, окружающей данную хорду, а также для определения скорости звука в текучей среде, поток которой измеряется.

В соответствии с различными вариантами осуществления, расходомер 100 выполняет два отдельных и независимых измерения расхода текучей среды с помощью преобразователей, находящихся в одной муфте. В частности, четыре из взятых для иллюстрации восьми пар преобразователей связаны с первой измерительной подсистемой, а остальные четыре из восьми пар преобразователей - со второй измерительной подсистемой. В других вариантах осуществления каждая из измерительных подсистем может включать большее или меньшее число пар преобразователей, и число пар преобразователей в измерительных подсистемах не обязательно одинаково. Независимо от числа пар преобразователей, применяемых в каждой из измерительных подсистем, при одновременной работе обеих измерительных подсистем возможно сравнивать результаты измерений расхода и, следовательно, верифицировать измерения расхода текучей среды, проходящей через расходомер. В случаях, когда одна измерительная подсистема не действует (например, происходит отказ пары преобразователей), для измерения расхода все еще может использоваться вторая измерительная подсистема.

На фиг.3 показан вид с торца в разрезе расходомера, показывающий первую измерительную подсистему. Первая измерительная подсистема, показанная на фиг.3, имеет четыре хорды А, В, С и D, находящиеся на разных уровнях внутри муфты 102. В частности, хорда А является верхней хордой, хорда В - верхней из средних хорд хорда С - нижней из средних хорд, и хорда D - нижней хордой. Термины "верхняя", "нижняя" и их варианты относятся к положению относительно направления силы тяжести. Каждая из хорд А-D соответствует паре преобразователей, работающих поочередно в качестве передатчика и в качестве приемника. На фиг.3 также показаны электронные схемы 152 расходомера, принимающие и обрабатывающие данные от четырех хорд А-D, взятых в качестве иллюстрации (и, возможно, другие данные). Не показаны на фиг.3 (скрыты фланцем) четыре пары преобразователей, соответствующих хордам А-D. На фиг.3 показано только расположение по высоте четырех хорд первой измерительной подсистемы, взятых для иллюстрации, и не отражает, являются ли эти хорды параллельными или скрещивающимися.

На фиг.4 представлен вид сверху расходомера 100 (выступы 110, 112, 116 и 118 корпуса не показаны), иллюстрирующий взаимное расположение хорд первой измерительной подсистемы, в соответствии по меньшей мере с группой вариантов осуществления. В частности, первая пара преобразователей 108А и 108В (которая соответствует верхней хорде А) определяет хорду, проходящую под определенным углом θ, не являющимся прямым углом, к оси 122 муфты 102. Другая пара преобразователей 154А и 154В (которая соответствует верхней из средних хорд, хорде В) определяет хорду, которая вместе с хордой, проходящей между преобразователями 108А и 108В, образует, в общих чертах, Х-образную конфигурацию, в определенных вариантах осуществления хорда между преобразователями 154А и 154В перпендикулярна хорде между преобразователями 108А и 108В. Аналогично, третья пара преобразователей 156А и 156В (которая соответствует нижней из средних хорд, хорде С) определяет хорду, параллельную хорде между преобразователями 108А и 108В, но находящуюся в центральном канале ниже, чем хорда между преобразователями 108А и 108В и хорда между преобразователями 154А и 154В. Не показана на фиг.4 явно, в связи с кривизной, муфты 102, взятой в качестве примера, четвертая пара преобразователей 158 (преобразователь 158В показан на фиг.1), соответствующая нижней хорде D и определяющая хорду, параллельную хорде между преобразователями 154А и 154В.

Рассматривая совместно фиг.3 и 4 применительно к первой измерительной подсистеме, взятой в качестве иллюстрации, можно видеть, что пары преобразователей расположены таким образом, что две верхние пары преобразователей, соответствующие хордам А и В, образуют Х-образную конфигурацию, и две нижние пары преобразователей, соответствующие хордам С и D, также образуют Х-образную конфигурацию. Хорды А и В не лежат в одной плоскости, хорды С и D также не лежат в одной плоскости, хорды А и С параллельны, и хорды В и D также параллельны. Возможны другие конфигурации хорд, например, все хорды измерительной подсистемы могут лежать в одной вертикальной плоскости. Первая измерительная подсистема определяет значения скорости газа, или хордальные скорости, для каждой из областей, окружающих хорды А-D, и хордальные скорости используются совместно для определения средней скорости всего потока, проходящего через центральный канал. По значению средней скорости потока и известной площади поперечного сечения центрального канала первая измерительная подсистема может определить количество газа, прошедшего через муфту, и, следовательно, через трубопровод.

Рассмотрим теперь вторую измерительную подсистему. На фиг.5 показан вид с торца в разрезе расходомера 100, относящийся ко второй измерительной подсистеме. Измерительная подсистема на фиг.5 имеет четыре хорды Е, F, G и Н, находящиеся на разных уровнях внутри муфты 102. Более конкретно, хорда Е является верхней хордой, хорда F - верхней из средних хорд, хорда G - нижней из средних хорд и хорда Н - нижней хордой. Каждая из хорд Е-Н соответствует паре преобразователей, работающих поочередно в качестве передатчика и приемника. На фиг.5 также показаны электронные схемы 152 расходомера, которые принимают и обрабатывают данные, относящиеся к четырем хордам Е-Н, взятым в качестве примера (и возможно, другие данные). На фиг.5 не показаны скрытые фланцем четыре пары преобразователей, соответствующие хордам Е-Н. В соответствии по крайней мере с определенными вариантами осуществления, хорды Е-Н находятся на тех же уровнях, что и указанные хорды А-D соответственно, но в других вариантах осуществления некоторые из хорд Е-Н или все эти хорды могут быть расположены на уровнях, отличных от уровней, на которых находятся хорды А-D. Кроме того, на фиг.5 показаны уровни, на которых расположены четыре взятых в качестве примера хорды второй измерительной подсистемы, но не показано, являются ли хорды параллельными или скрещивающимися.

На фиг.6 представлен вид сверху расходомера 100 (выступы 110, 112, 116 и 118 корпуса не показаны), иллюстрирующий другой вариант осуществления изобретения взаимного расположения хорд, относящихся ко второй измерительной подсистеме, иллюстрирующей изобретение. В частности, первая пара преобразователей 114А и 114В (которая соответствует верхней хорде Е) определяет хорду, проходящую под определенным углом θ, не являющимся прямым, к оси 122 муфты 102. Другая пара преобразователей 160А и 160В (которая соответствует верхней из средних хорд, хорде F) определяет хорду, которая вместе с хордой, проходящей между преобразователями 114А и 114В, образует, в общих чертах, Х-образную конфигурацию. Аналогично, третья пара преобразователей 162А и 162В (которая соответствует нижней из средних хорд, хорде G) определяет хорду, параллельную хорде между преобразователями 114А и 114В, но лежащую в центральном канале ниже, чем хорда между преобразователями 114А и 114В и хорда между преобразователями 160А и 160В. Не показана на фиг.6 явно, в связи с кривизной муфты 102, иллюстрирующей изобретение, четвертая пара 164 преобразователей (преобразователь 164А показан на фиг.1), соответствующая нижней хорде Н и определяющая хорду, параллельную хорде между портами преобразователей 160А и 160В.

Рассматривая совместно фиг.5 и 6, относящиеся ко второй измерительной подсистеме, взятой в качестве иллюстрации, можно видеть, что пары преобразователей расположены так, что две верхние пары преобразователей, соответствующие хордам Е и F, образуют Х-образную конфигурацию (расположение), и две нижние пары преобразователей, соответствующие хордам G и Н, также образуют Х-образную конфигурацию. Хорды Е и F не лежат в одной плоскости, хорды G и Н также не лежат в одной плоскости, хорды Е и G параллельны, и хорды F и Н также параллельны. Возможны другие конфигурации хорд, например, при которых все хорды измерительной подсистемы могут лежать в одной вертикальной плоскости. Вторая измерительная подсистема определяет значения скорости потока газа для каждой из областей, окружающих хорды Е-Н для определения хордальных скоростей, и хордальные скорости используются совместно, чтобы определить среднюю скорость всего потока, проходящего через центральный канал. По средней скорости потока и известной площади поперечного сечения центрального канала вторая измерительная подсистема может определить количество газа, прошедшего через муфту и, следовательно, через трубопровод.

На фиг.4 и 6 показаны только преобразователи, связанные с описываемой измерительной подсистемой. На фиг.7 представлен вид сверху расходомера 100 (выступы 110, 112, 116 и 118 корпуса не показаны), иллюстрирующий взаимное положение по меньшей мере группы пар преобразователей первой измерительной подсистемы, в соответствии по меньшей мере с определенными вариантами осуществления. В частности, первая измерительная подсистема включает пару преобразователей 108А и 108В, пару преобразователей 154А и 154В и две другие пары, не показанные на фиг.7. Вторая измерительная подсистема включает пару преобразователей 114А и 114В, пару преобразователей 160А и 160В и две другие пары, не показанные на фиг.7. Таким образом, в вариантах осуществления, показанных на фиг.7, пары преобразователей, соответствующие верхним хордам (хорде А для первой измерительной подсистемы и хорде Е для второй измерительной подсистемы), занимают одинаковое положение относительно оси муфты 102. Аналогично, пары преобразователей, соответствующие верхним из средних хорд (хорде В для первой измерительной подсистемы и хорде F для второй измерительной подсистемы), занимают одинаковое положение относительно муфты 102. Однако возможны и другие конфигурации, например такая, в которой вторая измерительная подсистема сдвинута вдоль оси муфты 102.

Далее описание переходит к электронным схемам расходомера. В соответствии с определенными вариантами осуществления, каждая измерительная подсистема имеет отдельный независимый набор электронных схем. Вернемся ненадолго к фиг.3 и 5, которые иллюстрируют всю электронную схему 152 расходомера и на которых она показана как состоящая из двух отдельных управляющих электронных схем 152А и 152В. Фиг.8 иллюстрирует управляющую электронную схему 152А, связанную с одной измерительной подсистемой, в соответствии по меньшей мере с определенными вариантами осуществления. Следует помнить, однако, что в вариантах осуществления, в которых каждая измерительная подсистема имеет отдельный независимый набор электронных схем, описание, ссылающееся на фиг.8, одинаково применимо к управляющим электронным схемам каждой измерительной подсистемы. Управляющие электронные схемы 152А могут быть расположены внутри корпуса блока электроники, который может соединяться с муфтой 102. Альтернативно, корпус блока электроники, в котором размещается управляющая электронная схема 152А, может быть с тем же результатом установлен вблизи муфты (то есть, на расстоянии нескольких футов [нескольких десятков сантиметров]). Управляющая электронная схема 152А в этих вариантах осуществления включает плату-процессор 200, связанную с платой 202 сбора данных. Плата 202 сбора данных, в свою очередь, связана с преобразователями измерительной подсистемы. Наличие отдельных плат - платы-процессора 200 и платы 202 сбора данных - может быть обосновано тем, что плата 202 сбора данных должна находиться в опасной зоне, которая предъявляет к плате 202 требования искробезопасности (то есть, должна отсутствовать опасность возникновения искр или других выбросов энергии, способных воспламенить огнеопасные газы), а плата-процессор 200 может функционировать вне опасной зоны. В других вариантах функциональные возможности платы-процессора 200 и платы сбора данных могут быть реализованы на одной электронной плате.

На плате-процессоре 200 находится блок 204 обработки данных (процессор), связанный с запоминающим устройством с произвольным доступом, или оперативным запоминающим устройством (RAM или ОЗУ) 206, постоянным запоминающим устройством (ROM или ПЗУ) 208 и группой коммуникационных портов (СОМ) 210А и 210В. Процессор 204 - устройство, выполняющее блок машинных кодов, осуществляющие управление измерением потока текучей среды через центральный канал для определенной измерительной подсистемы. ПЗУ 208 - постоянная память, в которой хранятся машинные коды операционной системы, а также машинные коды, осуществляющие измерения потока текучей среды. ОЗУ 206 является оперативной памятью процессора 204, и определенные машинные коды перед их выполнением, а также, возможно, и/или структуры данных могут быть скопированы из ПЗУ 208 в ОЗУ 206. В альтернативных вариантах осуществления блока машинных кодов и структуры данных могут быть доступны непосредственно из ПЗУ 208. Коммуникационный порт 210А является устройством, посредством которого расходомер связан с другими устройствами, такими как электронные схемы, связанные с другими измерительными подсистемами расходомера, вычислителем расхода (который может накапливать данные измерений объема потока от группы расходомеров) и/или системой сбора данных. Хотя процессор 204, ОЗУ 206, ПЗУ 208 и коммуникационные порты 210 показаны как отдельные устройства, в альтернативных вариантах осуществления могут применяться микроконтроллеры, в которых интегрированы процессорное ядро, ОЗУ, ПЗУ и коммуникационные порты.

Процессор 204 соединен с платой 202 сбора данных и управляет ее функционированием, чтобы посылать и принимать акустические сигналы через текучую среду, расход которого измеряется. В частности, процессор 204 может быть связан с платой сбора данных через коммуникационный порт 210В. Коммуникационный порт 210В может быть отдельным портом, как показано, но плата-процессор 200 может также использовать один порт 210 как для связи с другими устройствами, так и с платой 202 сбора данных. В определенных вариантах осуществления протокол связи между платой-процессором 200 и платой 202 сбора данных является протоколом RS-485, но с тем же результатом могут использоваться и другие протоколы связи. Через порт 210В, показанный для примера, плата-процессор 200 посылает команды плате 202 сбора данных, например, команды, инициирующие последовательную активизацию каждой пары преобразователей измерительной подсистемы.

Плата 202 сбора данных включает конечный автомат 212, соединенный с приводом 214 преобразователя, приемником 216 и двумя мультиплексорами 218 и 220. Конечный автомат 212 также соединен с мультиплексорами 218 и 220 через шины 222 и 224 управления соответственно. В соответствии по меньшей мере с определенными вариантами осуществления конечный автомат 212 является конечным автоматом с группой состояний, активизирующими в заранее заданной последовательности каждую пару преобразователей измерительной подсистемы. Конечный автомат 212 также принимает и представляет в цифровом виде акустические сигналы, воздействующие на каждый преобразователь, и посылает цифровые данные, полученные по акустическим сигналам, плате-процессору 200. В определенных вариантах осуществления конечный автомат 212 реализован в виде блока машинных кодов, выполняемых процессором 226 (например, машинных кодов, хранимых в ПЗУ 228 и загружаемых для выполнения в ОЗУ 230), а в других вариантах конечный автомат 212 является специализированной интегральной микросхемой или программируемой матрицей логических элементов.

В определенных вариантах осуществления привод 214 преобразователя включает цепь генератора сигнала и схему усилителя. В вариантах осуществления, в которых привод 214 преобразователя имеет внутренний генератор, привод 214 преобразователя генерирует исходный сигнал, усиливает сигнал до мощности, достаточной для управления преобразователем, и обеспечивает согласование сопротивлений относительно преобразователей. В других вариантах осуществления привод 214 преобразователя принимает синусоидальный сигнал желательной частоты от конечного автомата 212 или другого и