專利名稱：流體運動和成分分析裝置及方法
技術領域：
本發明涉及水質的測量，并且更具體地涉及用于測量流經一個管道的液體中懸浮固體的濃度的裝置。
背景技術：
污水管排放物以及水凈化的安全處理要求測量處理管線、下水道以及其它管道中的懸浮固體濃度。
含有少量懸浮固體的污水管排放物可以經過簡化的處理或不處理。處理來自多個市區的污水管排放物的工廠可以根據來自每個市區的從進水管道測得的體積流量以及總的懸浮固體濃度來為這些市區開列帳單。
過去，在實驗室中對載有固體的水進行侵入式的周期采樣，并對其進行分析，以提供關于水的固體含量的所需信息。
已經提出了各種各樣的方法，用于電子地測量在一定量液體中的總固體濃度，但是仍沒有提供這樣的儀器設備，以便用于在連續、實時的基礎上同時地測量懸浮固體濃度以及流量。
本發明來源于試圖提供一種用于污水管道和水處理工廠的更實際的儀器設備。
發明內容
本發明的首要和其次的發明目的就是提供一種非侵入式的方法和設備，用于連續地測量流過管道的液體中的總固體濃度以及該管道中各流體層的速度。
通過在管子或其它管道的內壁上放置聲音發射器來實現這個以及其它有益目的。該發射器發射兩對偏斜的發散射束，每對發散射束之一相對于該對發散射束中的另一個指向(aim at)下游。所發射的波形的回波信號被斬斷為對應于沿著每個射束分布的管子中液體的離散體積或空洞(pocket)的采樣。從該射束中接收到的多普勒頻率偏移被翻譯成該管子中多個流層中的固體的速度量度。使用簡化算法以及冗余迭代程序將反向散射的回波信號的強度轉換為固體濃度值，其中該冗余迭代程序在連續地自校正過程中使用從在相鄰層上進行的前一次測量中得到的數據來調整校正參數。
圖1為裝配有流量和濃度傳感器的管道的概略透視圖；圖2為其概略截面圖；圖3為該濃度、分布以及流速測量儀器的方框圖；圖4為該電子處理單元的方框圖，以及圖5為該傳感器電路的方框圖。
本發明優選實施例的描述現在參看附圖，在圖1和2中，懸浮固體的速度和濃度傳感器1被安裝在管子2的底部，該管子2中承載有其中含有懸浮固體4的污水3，并用圖1中的箭頭5表示流動方向。傳感器中的壓電陶瓷沿著指向不同方向的四個窄射束6、7、8、9發出含有短脈沖的聲波。該射束被分為兩對，其中第一束6、8向上游與垂直方向成角度L，該角度L大約20度；而每對中的第二束7、9向下游傾斜與第一束相同的角度。如圖2中更具體所示，每對射束的平面相對于垂直方向及相對于另一對射束呈(aim at)橫向角度。脈沖的回波信號從懸浮固體4被反向散射。由于這些固體相對傳感器移動，因此這些回波信號在頻率上會發生多普勒偏移。安裝在傳感器中央并指向垂直方向的第五陶瓷傳感器10被用于測量流體的深度。如圖3和4所示，該系統包括電處理單元11，該單元11接收來自傳感器1的輸入信號RCVS-SIG并將其轉換為數字數據D-OUT，而該數字數字D-OUT被提供給數據處理器12。該系統將回波信號劃分為采樣的離散正則區間，這些采樣對應于流動液體的不同的離散體積。從每個采樣中測得的頻率偏移中計算出速度。該結果為沿著由圖2中的速度輪廓線13所示的射束的速度的線性分布曲線。沿著圖2中的射束9所示的每個小劃分14表示離散體積中的單獨速度測量，通稱為深度單元或采集器。從根據每對射束的上游和下游射束測得的速度數據中生成速度輪廓線13。
由于多普勒測量具有方向性，因此只能測量沿著發射和接收方向的速度分量。窄聲束被用于精確地確定水平方向上的流速。也可以通過使用用于進行采樣的選通時間來增強測量的準確性，其中該采樣對應于在長度和直徑上大約5厘米的小體積。避免了由于范圍應變量而引起的返回能譜中的電位偏離。這就導致了對于流速的垂直和水平分布的測量非常精確。來自兩對射束的速度數據被代入算法，該算法用以確定流過整個液體截面的流速的數學描述。該算法使得參數模型的基本功能適于實際數據。該結果推算出整個液體中所有點的流速。通過在整個截面部分區域將這些結果整合在一塊，以確定排量。該方法的關鍵好處就在于該系統可以在不同的水力條件下準確地運行。當水力條件變化時，該變化將在貫穿水流深度的速度分布中顯示出來。由于該系統直接測量速度分布，因此其適于水力方面的變化，并且生成表示新水力條件的流型，確保對于流速的精確估計。測量懸浮固體4的分布以及濃度源于電子處理單元11中頻率測量電路的需求，以接收幾乎恒定的輸入電壓。從傳感器1發出的聲音脈沖具有某一初始強度，當該聲音脈沖穿過液體并且被懸浮物顆粒散射時，該初始強度會逐步減小。由傳感器檢測到的反射能量只是發射出來的一小部分。另外，被反向散射的返回強度也會根據，但不僅限于，能量反射點的范圍、反射顆粒的密度以及水溫而發生顯著地變化。接收到的被削弱的信號RCV-SIG穿過放大器RCV-AMP，這使其達到頻率測量電路所需的電平。信號強度的大量損失需要進行很大程度的放大。所需的放大程度就是信號強度損失的度量，并且相反也是反向散射強度的度量。由接收信號強度指示器RSSI提供所需的放大量。該測量有利于評估水柱中懸浮固體的濃度。換句話說，該反向散射信號的強度值被轉換為懸浮固體的濃度值，并且接收信號的頻率偏移被翻譯成液體流中固體速度的指示。
該傳感器輸出信號RCV-SIG被發送給提供有隔離和阻抗匹配的接收耦合變換器RCV-XFMR。該信號被進一步放大并由高增益可選對數放大器RCV-AMP限制其帶寬。該被放大的接收信號被提供給一對混頻器FMIX，其中該信號被重復地與本機振蕩器信號頻率LO混合在一塊。通過使得該混頻器輸出信號穿過一對低頻濾波器LPF來得到所希望的基帶信號，其中該基帶信號為接收信號的差頻以及本機振蕩器頻率。該基帶信號包括目前的全部多普勒頻譜，而不包括載波信號。該混頻器為正交混頻器，其中得到了同相和正交信號。兩個信號都是相關器CORR所需要的，并對其進行基本數字信號處理。該同相和正交信號被一對先入/先出緩沖器FIFO緩存，并變成輸出給數據處理器12的數據D-OUT的一部分。該回波信號也被提供給低通濾波器RSSI-LPF，接著被提供給緩沖器RSSI-BUFF，并被模-數轉換器RSSI-ADC數字化。最后，它們被提供給數據處理器，作為輸出信號D-OUT的一部分。
定時發生器TMG-GEN生成發射器和接收器所需的全部信號，例如傳輸信號、傳輸使能(信號)、以及用于混頻器的本機振蕩器正交信號。傳感器發出的脈沖頻率為1.2288MHz。發射器放大器XMT-AMP起到電源驅動器的作用，該電源驅動器緩沖了由定時發生器生成的邏輯電平信號，并驅動發射器輸出變換器XMT-XFMR，該發送變換器還在電子處理單元與傳感器之間提供隔離。
電流變換器CURR-XFMR檢測該傳輸電流。其輸出信號被定標并且被模-數轉換器CURR-ADC數字化，并被用作數據處理器內部自檢的一部分。全部定時發生器配置都被完全編程，并且被數據處理器下載至內部RAM上的定時發生器。
該數據處理器能夠讀回定時配置數據以及數字化后的電流檢測數據。
圖5中所示的傳感器包括由電子處理單元控制的信號發送和接收多路復用器。由電子處理單元的定時發生器TMG-GEN生成的發射信號穿過提供了隔離和阻抗匹配的耦合變換器XFMR。該信號接著被可選的發送/接收開關T/R-SW6至T/R-SW10多路傳輸至五個射束之一。在傳輸相位的末端，該多路復用器被取消選定。當從壓電陶瓷P-6至P-10接收到該回波信號時，它穿過了該開關以及被選中帶通濾波器BPF-6至BPF-10之一，接著被傳至前置放大器PA-6至PA-10，并在被提供給電子控制單元之前被寬帶信號變換器XFMR轉換為差分信號。熱敏電阻T-SENSE被用于測量傳感器的周圍溫度。該溫度信號被放大器S-AMP定標(scale)并緩沖，被傳感器控制XDCR-CTL數字化，并被提供給電子控制單元。
控制水柱中懸浮顆粒的反向散射的聲學理論的如下簡化公式標識出主要因素，該主要因素有助于從強度數據中確定懸浮固體濃度。
E＝SL+SV＝Constant-20log(R)-2αwR (等式1)其中E＝回波強度，SL＝發射功率，SV＝由于水柱中懸浮顆粒而導致的反向散射強度，αw＝描述被水吸收的能量的系數，R＝傳感器與測量收集器之間的距離。
該系統測得的回波強度E為相對強度，來自對于返回信號的壓力振幅的直接測量。雖然該系統很清楚地識別出回波強度的變化，但是它無法確定僅僅是由于固體的存在而導致的反向散射強度的精確數量。必須去除影響最終強度的其它因素。
術語20log(R)為簡單幾何函數，用于說明該波束的球形傳播。該術語可以被進一步定義為包括對于假設球形傳播的近場校正。聲速的精確了解對于確定給定測量收集器的范圍是很關鍵的。該系統根據測得的時間和聲速來計算范圍。通過使用用戶定義的鹽度(對于污水環境，假設為0)以及在傳感器頭部測得的溫度來計算聲速。這里描述的方法假設該聲速穿過水柱時為恒定。這在污水環境中是一個可靠的假設，因為水流的深度是有限的并且水流被充分混合。
不可能在由不同儀器進行的測量之間直接進行比較，除非該儀器已經在掃描場或實驗室中被校正過以形成它們的性能特性。術語SL和常數Constant說明了這些不同并且也處理了懸浮質的特性。了解儀器性能特性對數據的影響以及通過場校準來校正這些差異的方式，對于該測量方法是很關鍵的。該方法使用測量的相對反向散射強度并使用專門設計的校正來彌補這種變化并確定懸浮固體的濃度。
最后的兩個術語αw和SV是指被水吸收的聲音能量以及相對反向散射強度。當聲音能量穿過水的時候，它就會被水吸收，并且αw就是在這個過程中對損失的能量的量的度量。SV是我們感興趣的術語-由于水柱中出現的固體而被反向散射的能量的量。固體數量的增加或減少都將影響SV的值。沒有包括在等式1中的附加術語也必須被說明。該術語描述了由于懸浮質的散射和吸收而引起的聲音信號的衰減。
實際上為了從測得的強度中導出水中總懸浮固體TSS的質量濃度，必須確定由于固體的存在而導致的真正的反向散射的聲音強度。兩個參數之間的關系可以表示如下
M(r)=(K<Prms<r)2<as>ρs<f>2e4r(αw+αs)]]>(等式2)其中M(r)＝回波強度，K＝發射功率，Prms＝由于水柱中懸浮顆粒導致的反向散射強度as＝顆粒半徑，ρs＝顆粒密度αw＝描述被水吸收的能量的系數，αs＝描述被水吸收的能量的系數。
在該等式中，預期的質量濃度，M(r)為沉積物衰減系數αs的函數，其中該αs定義了固體的出現如何衰減了該返回信號。這些參數都是未知的。為了解決這個問題，需要使用數值法。計算質量濃度不需要使用數值αs。由此得出的數值M(r)被用于計算αs。該計算過程被嵌入在與傳感器最接近的收集器中，用以導出沉積物衰減和質量濃度的最終值。接著沿剖面的連續收集器逐步地應用該方法。
這里提出的方法允許現場測量固體濃度，并通過使用上述表達式的簡化方案來完成Log10M(r)＝Ks+S[dB+2r(αw+αs)](等式3)dB為測得的相對反向散射強度，用做球形傳播以及任何可應用近場效應的校正。S為定義了固體濃度與顆粒大小之間的關系的相對反向散射系數。Ks為現場和儀器常數，用于校正在給定現場處的特定儀器的個體特性。其他術語與等式2中的相同，并且表示由于出現固體(αs)和水的吸收(αw)而導致的強度衰減。
已經發現由于被水吸收而損失或被衰減的聲音能量的量取決于聲波的頻率(即，儀器的)、水的鹽度和溫度，如下αw=f91500[1.86SfTf(fT2+f2)+2.86ffT]]]>(等式4)其中αw＝水吸收系數，單位為奈培/米，
f＝儀器頻率，單位為兆赫茲，S＝鹽度，單位為ppt。
術語fT被稱為張弛頻率，并由下面的表達式給出fT=21.9×10(6-1520273+T)]]>(等式5)其中，T為以攝氏度為單位的水溫。
使用這些公式，可以計算每米由于水吸收而導致的信號衰減，并因此，通過使用收集器的傾斜長度，可以導出穿過每個測量間隔或“收集器”的總的聲音衰減。
當穿過水柱的聲音碰到懸浮固體的顆粒時，固體介質的散射和吸收都會削弱該能量。散射度取決于頻率與顆粒大小之間的關系。可以用波數k來表示頻率，其中k=2πfVs]]>(等式6)其中f＝儀器頻率，單位為赫茲Vs＝為鹽度，單位為ppt。
當乘積值kas(其中as為顆粒半徑)小于0.5時，就會出現瑞利散射。這是在懸浮沉積物測量條件下通常被發現的范圍。按照如下方式給出沉積物常數ζ1ζ1=Kαρsk4as3]]>(等式7)其中ρs＝沉積物的密度，單位為千克/立方米Kα＝與壓縮性和密度相關的術語(一般數值為0.18)利用質量濃度Mr(千克/立方米)給出由于在范圍r的區域中的固體的散射而引起的每米中的實際沉積物衰減α1(奈培/米)由下式表示α1＝Mr×ζ1(等式8)聲音能量也被水柱中的沉積物吸收。下面的表達式(Urick，1948)被用于確定由于該吸收而導致的每米中的沉積物衰減α2(奈培/米)
α2=Mrk(σ-1)22ρs[ss2+(σ+δ)2]]]>(等式9)其中σ=ρsρw]]>s=94βαs[1+1βαs]]]>β=[kVs2Vw]12]]>其中ρs＝固體顆粒的密度ρw＝水的密度vw＝水的運動粘度上面的表達式適用于乘積kas的值，其大大小于1。在該區域，由于散射，衰減變得可以忽略不計，并且粘性吸收變得占據優勢。
該方法將由于散射和吸收導致的衰減組成一個沉積物衰減系數SAC。該SAC可以由用戶定義，或者也可以通過處理軟件使用“額定”或“有效的”，顆粒大小與顆粒的具體比重(2.7)以及壓縮性(0.18)的假定值組合在一塊來計算。在兩種情況下，需要不可避免地對輸入值進行估計并且必須由軟件的標準模塊中的迭代操作來改進。
在實際中幾乎不可能從第一原理中計算出用于沉積物自然群體的沉積物衰減系數。在軟件中使用的方法是一個實用方法，其中使用實際觀察到的數據來形成系數的可使用數值。因此，這就變成了有些理論上的問題，關于例如顆粒大小和壓縮性的輸入值是否正確。
控制數據處理器的計算機程序CP根據簡化的等式3以及通過校準而導出的沉積物衰減值進行從所測得的反向散射強度中導出沉積物濃度所需的所有計算。該程序從未加工的系統數據文件中導入反向散射數據(用儀器數表示)以及輔助信息(例如溫度，鹽度等)。用戶可以在鍵盤上輸入特定位置的校正值(例如數值S和Ks)或者通過該程序從輸入的數據中確定這些數值。用戶也可以輸入TSS值，其中可以通過對水進行采樣并接著在實驗室中對其進行分析來測得該TSS值。這些采樣可以與系統數據同時進行，使得能夠確定系統測得的數值與實際數值之間的直接校正。
接著，該程序從每個傳感器下面的第一有效測量收集器中得到未加工的測得數據。使用迭代程序計算各種所需的參數并求解等式3，以得到傳感器與第一收集器之間的間隔中以及第一整體收集器中的懸浮沉積物濃度(這里該系統無法獲得數據)。接著再次將該計算后的固體濃度以及沉積物衰減提供給系統，以在下一個收集器中進行相對校正，這將接著通過使用類似的迭代法解決。重復該過程，直到最后的整個收集器都被解決了。軟件接著轉移至下一個數據集合體。
之后，該程序對該計算出的濃度進行顯示，并將其與實際測得的濃度進行比較。接著計算出兩組數據之間的實際誤差也被顯示作為深度和濃度的函數。用戶接著調整不同的參數(S，Ks，以及SAC)以改進各組數據之間的相關性。因為這是一個迭代的過程，并且一些參數被初始給定源數值，因此用戶對參數進行調整，以增加兩組數據之間的相關性并將誤差降至零，同時實時觀測它們的動作的結果。
該方法可以被用在衛生污水管道環境中，并且除了流量測量以外，還可以提供歷史和實時TSS測量。這將允許用戶測量衛生污水管道系統中固體的總體的質量輸運，以及水的大量輸運。這里描述的方法通過使用來自多個射束的數據來完成。該方法能夠查看流體中深度方向上固體濃度的空間分布以及總的固體濃度。
權利要求
1.一種設備，用于測量懸浮在流動液體中固體的濃度、分布以及速度，其中包括發射器，用于發射至少一個方向的聲波束；至少一個檢測器，用于接收從所述固體反向散射的所述波的回波信號；用于收集所述回波信號的測得強度值的裝置；用于測量所述回波信號的多普勒頻率偏移的裝置；以及數據處理設備，包括用于將所述強度值轉換為所述固體的濃度值的裝置，以及用于將所述頻率偏移翻譯成所述固體速度度量的裝置。
2.根據權利要求1的設備，其中所述流動液體被包括在一個管道中，該管道具有方向流，并且所述發射器和檢測器位于所述管道內部。
3.根據權利要求2的設備，其中所述發射器從基本上相同的位置發出至少第一對所述波束，該所述對中的第二束相對于第一束指向下游并與所述第一束成縱向角。
4.根據權利要求3的設備，進一步包括第二對所述波束，其與所述第一對波束成橫向角。
5.根據權利要求1的設備，進一步包括裝置，用于生成所述回波信號的采樣，所述回波信號對應于沿著所述波束分布的所述液體的離散體積。
6.根據權利要求5的設備，其中所述用于轉換的裝置包括通過輸入現場特定環境信息來校準所述強度值的裝置。
7.根據權利要求5的設備，其中所述用于轉換的裝置進一步包括用于輸入從前一次測量中所得到的懸浮固體濃度值的裝置。
8.根據權利要求7的設備，其中所述現場特定環境信息包括水溫、鹽度和聲音系統常數、以及濃度與顆粒大小之間的回波信號分配比率。
9.根據權利要求6的設備，其中所述數據處理設備進一步包括程序裝置，用于在使用從沿著相同波束的兩個體積中的另一個中獲得的數值來轉換來自所述體積之一的強度值時，調整至少一個校正參數。
10.根據權利要求6的設備，其中所述用于校正的裝置包括用于自動輸入信息的裝置，以及用于手動輸入信息的裝置。
11.根據權利要求5的設備，其中所述用于轉換的裝置包括用于根據如下公式計算在范圍r上單位體積的固體質量濃度M(r)的裝置Log10M(r)＝Ks+S[dB+2r(αw+αs)]其中Ks為現場和儀器常數，S為相對反向散射系數，其定義了固體濃度與顆粒大小之間的關系，dB為測得的相對反向散射系數，αw為水衰減系數，αs為由于固體的存在而引起的衰減系數。
12.根據權利要求11的設備，其中所述用于轉換的裝置進一步包括裝置，用于使用獲得的M(r)值與所述體積之一，以計算所述衰減系數αs；以及裝置，用于在將所述強度值轉換為M(r)值時，為遠離所述發射器的下一個所述體積輸入αs。
13.根據權利要求4的設備，進一步包括裝置，用于生成所述回波信號的采樣，所述回波信號對應于沿著所述波束分布的所述液體的離散體積。
14.根據權利要求13的設備，其中所述用于轉換的裝置包括通過輸入現場特定環境信息來校準所述強度值的裝置。
15.根據權利要求13的設備，其中所述用于轉換的裝置進一步包括用于輸入從前一次測量中所得到的濃度值的裝置。
16.根據權利要求15的設備，其中所述現場特定環境信息包括水溫、鹽度和聲音系統常數、以及濃度與顆粒大小之間的回波信號分配比率。
17.根據權利要求14的設備，其中所述處理設備進一步包括程序裝置，用于在使用從沿著相同波束的兩個體積中的另一個中獲得的數值來轉換來自所述體積之一的強度值時，調整至少一個校正參數。
18.根據權利要求14的設備，其中所述用于校正的裝置包括用于自動輸入信息的裝置，以及用于手動輸入信息的裝置。
19.根據權利要求13的設備，其中所述用于轉換的裝置包括用于根據如下公式計算在范圍r上單位體積的固體質量濃度M(r)的裝置Log10M(r)＝Ks+S[dB+2r(αw+αs)]其中Ks為現場和儀器常數，S為相對反向散射系數，其定義了固體濃度與顆粒大小之間的關系，dB為測得的相對反向散射強度，αw為水衰減系數，以及αs為由于固體的存在而引起的衰減系數。
20.根據權利要求19的設備，其中所述用于轉換的裝置進一步包括裝置，用于使用獲得的M(r)值與所述體積之一，以計算所述衰減系數αs；以及裝置，用于在將所述強度值轉換為M(r)值時，為遠離所述發射器的下一個所述體積輸入αs。
21.一種方法，用于測量懸浮在流動液體中的固體的濃度、分布以及速度，其包括發射至少一個方向的聲波束穿過所述液體；檢測器接收從所述固體反向散射的所述波的回波信號；收集所述回波信號的測得強度值；測量所述回波信號的多普勒頻率偏移；將所述強度值轉換為所述固體的濃度值，以及將所述頻率偏移翻譯成所述固體速度的度量。
22.根據權利要求21的方法，其中所述流動液體被包括在一個管道中，該管道具有方向流，并且所述發射器和檢測器位于所述管道內部。
23.根據權利要求22的方法，其中所述發射步驟包括從基本上相同的位置發出至少第一對所述波束，該所述對中的第二束相對于第一束指向下游并與所述第一束成縱向角。
24.根據權利要求23的方法，進一步包括發射第二對所述波束，其與所述第一對波束成橫向角。
25.根據權利要求21的方法，進一步包括生成所述回波信號的采樣，所述回波信號對應于沿著所述波束分布的所述液體的離散體積。
26.根據權利要求25的方法，其中所述轉換步驟包括通過輸入現場特定環境信息來校準所述強度值。
27.根據權利要求25的方法，其中所述轉換步驟進一步包括用于輸入從前一次測量中得到的懸浮固體濃度值。
28.根據權利要求27的方法，其中所述現場特定環境信息包括水溫、鹽度和聲音系統常數，以及濃度與顆粒大小之間的回波信號分配比率。
29.根據權利要求26的方法，進一步包括，在使用從沿著相同波束的兩個體積中的另一個中獲得的數值來轉換來自所述體積之一的強度值時，調整至少一個校正參數。
30.根據權利要求26的方法，其中所述校正包括自動輸入信息，以及手動輸入信息。
31.根據權利要求25的方法，其中所述轉換包括根據如下公式計算在范圍r上單位體積的固體質量濃度M(r)Log10M(r)＝Ks+S[dB+2r(αw+αs)]其中Ks為現場和儀器常數，S為相對反向散射系數，其定義了固體濃度與顆粒大小之間的關系，dB為測得的相對反向散射強度，αw為水衰減系數，以及αs為由于固體的存在而引起的衰減系數。
32.根據權利要求31的方法，其中所述轉換步驟進一步包括使用獲得的M(r)值與所述體積之一，以計算所述衰減系數αs；以及在將所述強度值轉換為M(r)值時，為遠離所述發射器的下一個所述體積輸入αs。
33.根據權利要求24的方法，進一步包括對所述回波信號進行采樣，所述回波信號對應于沿著所述波束分布的所述液體的離散體積。
34.根據權利要求33的方法，其中所述轉換步驟包括通過輸入現場特定環境信息來校準所述強度值。
35.根據權利要求33的方法，其中所述轉換步驟進一步包括用于輸入從前一次測量中得到的濃度值。
36.根據權利要求35的方法，其中所述現場特定環境信息包括水溫、鹽度和聲音系統常數，以及濃度與顆粒大小之間的回波信號分配比率。
37.根據權利要求34的方法，其中所述數據處理設備進一步包括程序，用于在從沿著相同波束的兩個體積中的另一個中獲得的數值來轉換來自所述體積之一的強度值時，調整至少一個校正參數。
38.根據權利要求34的方法，其中所述校正步驟包括自動輸入信息，以及手動輸入信息。
39.根據權利要求33的方法，其中所述轉換步驟包括根據如下公式計算在范圍r上單位體積的固體質量濃度M(r)Log10M(r)＝Ks+S[dB+2r(αw+αs)]其中Ks為現場和儀器常數，S為相對反向散射系數，其定義了固體濃度與顆粒大小之間的關系，dB為測得的相對反向散射強度，αw為水衰減系數，以及αs為由于固體的存在而引起的衰減系數。
40.根據權利要求39的方法，其中所述轉換步驟進一步包括使用獲得的M(r)值與所述體積之一，以計算所述衰減系數αs；以及在將所述強度值轉換為M(r)值時，為遠離所述發射器的下一個所述體積輸入αs。
全文摘要
一種遙感器以及相關的數據處理器，對來自依靠在輸送管(2)或管道內壁上的多波束(6－10)聲音多普勒發射器/接收器(1)的反相散射信號進行并行分析。返回信號的范圍選通允許對反相散射信號數據的離散體積進行單獨的分析，其中該信號數據對應于水和懸浮固體(4)的小單個體積或采集器的分布、濃度以及流速。從測得的多普勒頻率偏移得出每個采集器的速度。估計相對固體密度，作為反相散射信號的測得強度的函數。通過將現場特定環境信息輸入到分析計算機程序中來校正該強度數據，其中該環境信息為例如溫度、鹽度、聲音系統常數、濃度與粒度之間的反相散射信號譯碼比率，以及從物理采樣及前面的實驗室分析中得到的被同時測量的濃度值。該程序在連續的自校正過程中使用冗余迭代程序，其中該程序使用從前面對相鄰層的測量中得到的數據來調整校正參數。該設備和方法均提供了對于管道或通道液體流(3)中的懸浮固體的分布、濃度以及速度的歷史及實時測量。
文檔編號G01F1/20GK1934423SQ200480038837
公開日2007年3月21日 申請日期2004年11月23日 優先權日2003年11月24日
發明者米夏埃爾·A·梅特卡夫, 約翰·M·蘭德 申請人:泰拉丁艾斯科公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
