ES2923383T3 - Procedimiento para medir la velocidad de un fluido - Google Patents

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Abstract

Método para medir la velocidad de un fluido, implementado por un medidor de flujo ultrasónico (10) que comprende un espejo reflector (15a, 15b) colocado entre dos transductores (14a, 14b), comprendiendo el método de medición fases de medición en las que: - una de las dos transductores emiten una señal de medición ultrasónica; - el otro de los dos transductores recibe la señal de medición ultrasónica después de haber completado un viaje de medición; - los medios de procesamiento (18) evalúan la velocidad del fluido en función de un tiempo de viaje de medición; comprendiendo además el método de medida fases de compensación en las que: - uno de los dos transductores emite una señal ultrasónica de compensación; - dicho transductor recibe la señal de compensación ultrasónica después de haber completado un viaje de compensación durante el cual fue reflejada por el espejo reflector; - los medios de procesamiento compensan una deriva de medición de dicho transductor ajustando el tiempo de disparo de medición en función de un tiempo de disparo de compensación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para medir la velocidad de un fluido
La invención se refiere al campo de los procedimientos para medir la velocidad de un fluido.
Antecedentes de la invención
Un contador de fluidos por ultrasonido suele utilizar un dispositivo para medir la velocidad de un fluido que fluye por una tubería mediante la transmisión y recepción de señales de medición por ultrasonido.
El dispositivo de medición comprende un conducto, conectado a la tubería, por el que circula el fluido. Para medir la velocidad del fluido, se transmite una señal ultrasónica de medición en la tubería y se desplaza a lo largo de una trayectoria definida, se miden los tiempos del trayecto de la señal ultrasónica de medición para la trayectoria de longitud definida desde aguas arriba hasta aguas abajo y desde aguas abajo hasta aguas arriba, y se estima la velocidad del fluido, en particular a partir de la longitud definida y la diferencia entre los tiempos de recorrido.
En la figura 1, se puede ver un dispositivo de medición 1 de este tipo, a veces denominado en inglés “classical pipe”, tubo clásico. El dispositivo de medición 1 comprende un primer transductor 2a, un segundo transductor 2b y un módulo de medición 3 conectado al primer transductor 2a y al segundo transductor 2b
El primer transductor 2a y el segundo transductor 2b están adaptados en frecuencia y en nivel de emisión. El primer transductor 2a y el segundo transductor 2b son, por ejemplo, transductores piezoeléctricos.
La trayectoria de longitud definida es, por tanto, una trayectoria rectilínea de longitud L entre el primer transductor 2a y el segundo transductor 2b.
El primer transductor 2a emite una señal ultrasónica de medición Se. La señal ultrasónica de medición Se se genera, por ejemplo, a partir de una señal rectangular 4. El segundo transductor 2b recibe una señal ultrasónica Sr resultante de la propagación de la señal ultrasónica de medición Se en el fluido.
El módulo de medición 3 mide el tiempo de recorrido que tarda la señal ultrasónica de medición Se en recorrer el camino de longitud definida desde aguas arriba hasta aguas abajo. El módulo de medición 3 mide en realidad un tiempo de transferencia global Tab desde el primer transductor 2a hasta el segundo transductor 2b.
El tiempo de transferencia global Tab es tal que:
Tab- TAa+T o Fa3+TRb/
en donde:
- TAa es un tiempo de encendido del primer transductor 2a;
- ToFab corresponde el tiempo de vuelo (Time of Flight, en inglés) que tarda la señal ultrasónica Se en recorrer el camino de longitud definida entre el primer transductor 2a y el segundo transductor 2b;
- TRb es un tiempo de recepción del segundo transductor 2b.
Del mismo modo, el segundo transductor 2b emite una señal ultrasónica que es recibida por el primer transductor 2a. El módulo de medición 3 mide así un tiempo de transferencia global Tba desde el segundo transductor 2b hasta el primer transductor 2a.
El módulo de medición 3 calcula entonces la velocidad media V del fluido mediante la fórmula: AT=TRi-Tig =(V.2L)/c2,
ba ab - en donde c es la velocidad de una onda ultrasónica en el fluido. Por ejemplo, la velocidad de una onda ultrasónica en el agua es igual a 1500 m/s en promedio, y depende de la temperatura del agua.
La vida útil de un contador de fluidos por ultrasonido suele ser de entre 15 y 20 años. Durante esta vida útil, los componentes del primer transductor 2a y del segundo transductor 2b experimentan los efectos del envejecimiento. En particular, los tiempos de recepción del primer transductor 2a y del segundo transductor 2b tienden a desviarse, lo que reduce la precisión de la medición de la velocidad del fluido.
El documento US 2012266676-A1 describe un procedimiento y un dispositivo para la medición de la diferencia de tiempo de propagación ultrasónica en un caudalímetro ultrasónico que utiliza dos transductores. Describe para compensar los procesos de envejecimiento y los retrasos debidos al comportamiento de la respuesta de los transductores, realizando una evaluación diferencial de los impulsos sonoros transmitidos en direcciones opuestas. Objeto de la invención
El objeto de la invención es compensar una deriva de medición experimentada por un contador de fluidos por ultrasonido debido al envejecimiento de los transductores del contador de fluidos por ultrasonido.
Compendio de la invención
Para lograr este objetivo, se propone un procedimiento de medición de la velocidad de un fluido, implementado por un contador de fluidos por ultrasonido que comprende un conducto, dos transductores integrados en el conducto, un espejo reflector situado entre los dos transductores, y medios de procesamiento, teniendo los transductores y el espejo reflector cada uno de ellos una forma anular que se ajusta a una pared interna del conducto, comprendiendo el procedimiento de medición fases de medición cada una de las cuales comprende etapas de medición durante las cuales:
- uno de los dos transductores emite una señal ultrasónica de medición;
- el otro de los dos transductores recibe la señal ultrasónica de medición después de que esta haya recorrido un trayecto de medición;
- los medios de procesamiento evalúan la velocidad del fluido en función de un tiempo de recorrido de medición que la señal ultrasónica de medición ha tardado en recorrer;
el procedimiento de medición comprende, además, fases de compensación, cada una de las cuales comprende etapas de compensación en las que:
- uno de los dos transductores emite una señal ultrasónica de compensación;
- dicho transductor recibe la señal ultrasónica de compensación después de haber recorrido un trayecto de compensación durante el cual fue reflejada por el espejo reflector;
- los medios de procesamiento compensan una desviación de la medición de dicho transductor ajustando el tiempo de recorrido de la medición de acuerdo con un tiempo de recorrido de compensación que toma la señal ultrasónica de compensación para recorrer el trayecto de compensación.
El ajuste del tiempo de recorrido de la medición compensa una deriva de la medición experimentada por el contador de fluidos por ultrasonido debido al envejecimiento de los transductores del contador de fluidos por ultrasonido. Además, se propone un procedimiento de medición como el descrito con anterioridad, en el que el contador de fluidos por ultrasonido comprende, además, un sensor de temperatura, y en el que los medios de procesamiento ajustan también el tiempo de recorrido de la medición en función de una temperatura de medición del fluido durante la fase de medición.
Se propone además un procedimiento de medición como el que se acaba de describir, en el que el contador de fluidos por ultrasonido comprende además una memoria en la que se almacena una tabla de referencia que comprende valores de temperatura de referencia y, para cada valor de temperatura de referencia, un tiempo de referencia que tarda una señal ultrasónica de referencia en recorrer el trayecto de compensación mientras el envejecimiento de los transductores es despreciable, y en el que el ajuste del tiempo de recorrido de la medición comprende la extracción de la tabla de referencia de un tiempo de referencia correspondiente a una temperatura de referencia idéntica a la temperatura de la medición, y la adición o sustracción del tiempo de recorrido de la medición de una diferencia entre el tiempo de recorrido de compensación y el tiempo de referencia.
Se propone además que se utilice un procedimiento de medición como el que se acaba de describir, en el que las fases de compensación incluyen fases de aprendizaje, en las que:
- el sensor de temperatura mide la temperatura del fluido y produce temperaturas de referencia;
- para cada temperatura de referencia, el medio de procesamiento mide el tiempo de referencia que tarda la señal ultrasónica de referencia en recorrer el trayecto de compensación, e integra la temperatura de referencia y el tiempo de referencia en la tabla de referencia.
Se propone, además, que se utilice un procedimiento de medición como el descrito con anterioridad, en el que las fases de aprendizaje se llevan a cabo durante un período preliminar de duración predeterminada, que se inicia tras la instalación del contador de fluidos por ultrasonido.
Se propone además que se utilice un procedimiento de medición como el descrito con anterioridad, en el que la tabla de referencia se rellena antes de la instalación del contador de fluidos por ultrasonido.
También se propone un contador de fluidos por ultrasonido que comprende un conducto en el que están integrados dos transductores y un espejo reflector situado entre los dos transductores, y medios de procesamiento dispuestos para aplicar el procedimiento de medición que se acaba de describir, teniendo los transductores y el espejo reflector una forma anular que se ajusta a una pared interna del conducto.
Además, se propone un contador como el descrito con anterioridad, que comprende dos espejos reflectores, cada uno de los cuales está situado cerca de uno de los transductores.
Además, se propone un contador como el descrito con anterioridad, en el que los transductores son transductores piezoeléctricos.
Se propone además un contador como el que se acaba de describir, en el que una anchura de cada transductor está comprendida entre el 8 % y el 12 % de un diámetro interior del conducto, y en el que una anchura del espejo reflector está comprendida entre el 3 % y el 5 % del diámetro interior del conducto.
También se proporciona un programa informático que comprende instrucciones para implementar el procedimiento de medición descrito con anterioridad mediante el contador de fluidos por ultrasonido descrito.
Se proporcionan además medios de almacenamiento que almacenan un programa informático que comprende instrucciones para llevar a cabo, mediante el contador de fluidos por ultrasonido descrito, el procedimiento de medición que se acaba de describir.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización particular no limitante de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hace referencia a los dibujos adjuntos, incluyendo:
- la figura 1 muestra un contador de fluidos por ultrasonido según la técnica anterior;
- la figura 2 muestra un contador de fluidos por ultrasonido en el que se aplica el procedimiento de medición según la invención;
- la figura 3 representa un conducto de un dispositivo de medición del contador de fluidos por ultrasonido en el que se aplica el procedimiento de medición según la invención, viéndose el conducto en sección transversal en un plano perpendicular a un eje del conducto;
- la figura 4 representa una señal ultrasónica de medición recibida después de haber recorrido un camino de longitud definida;
- la figura 5 representa un primer tiempo de transferencia local TLa entre un primer transductor y él mismo;
- la figura 6 representa pasos del procedimiento de medición según la invención.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la figura 2, el procedimiento de medición de la velocidad de un fluido según la invención se implementa aquí en un contador de agua ultrasónico 10.
El contador de agua ultrasónico 10 comprende un conducto 11 por el que circula el agua suministrada desde una red de distribución a una instalación, un dispositivo de medición de la velocidad del agua 12 y un sensor de temperatura 13 que mide la temperatura del agua en el conducto 11.
El agua circula en el conducto 11 de arriba a abajo, como indica la dirección de las flechas 9 visibles en la figura 2. El agua podría fluir igualmente de aguas abajo a aguas arriba, siendo la velocidad media v del fluido negativa en este caso.
El dispositivo de medición 12 comprende un primer transductor 14a, un segundo transductor 14b, un primer espejo reflector 15a, un segundo espejo reflector 15b y un módulo de medición 16.
El primer transductor 14a y el segundo transductor 14b están emparejados. El primer transductor 14a y el segundo transductor 14b son aquí transductores piezoeléctricos.
El primer transductor 14a y el segundo transductor 14b están separados por una longitud definida L.
Con referencia a la figura 3, el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b tienen cada uno una forma anular que se ajusta a una pared interior del conducto 11.
La anchura del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b (es decir, la diferencia entre el diámetro exterior y el diámetro interior del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b) está comprendida entre el 8 % y el 12 % del diámetro interior del conducto 11. Aquí, la anchura del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b es del 10 % del diámetro interior del conducto 11.
El primer transductor 14a y el segundo transductor 14b comprenden cada uno un cuerpo metálico, aquí de acero inoxidable, que encierra un anillo piezoeléctrico. Los cuerpos metálicos del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b están atornillados al conducto 11.
El primer espejo reflector 15a y el segundo espejo reflector 15b también tienen cada uno una forma anular que se ajusta a la pared interior del conducto 11.
El primer espejo reflector 15a y el segundo espejo reflector 15b están situados entre el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b.
El primer espejo reflector 15a está situado en las proximidades del primer transductor 14a, y el segundo espejo reflector 15b está situado en las proximidades del segundo transductor 14b. El primer espejo reflector 15a está situado a una distancia 1, aquí igual a 6 mm, del primer transductor 14a, y el segundo espejo reflector 15b está situado a una distancia 1, aquí igual a 6 mm, del segundo transductor 14b.
La anchura del primer espejo reflector 15a y del segundo espejo reflector 15b está comprendida entre el 3 % y el 5 % del diámetro interior del conducto 11. Aquí, la anchura del primer espejo reflector 15a y del segundo espejo reflector 15b es del 4 % del diámetro interior del conducto 11.
El primer espejo reflector 15a y el segundo espejo reflector 15b son de aluminio y están atornillados al conducto 11. El conducto 11 tiene dos zonas de diámetro reducido que forman hombros. Durante la fabricación del contador de agua ultrasónico 10, el primer espejo reflector 15a y el segundo espejo reflector 15b se introducen en el conducto 11 y cada uno de ellos hace tope con uno de los hombros antes de ser atornillado al conducto 11. De este modo, se garantiza un posicionamiento longitudinal preciso del primer espejo reflector 15a y del segundo espejo reflector 15b dentro del conducto 11.
Se observa que los transductores 14 y los espejos reflectores 15 se atornillan desde el exterior del conducto 11 a través de orificios roscados en el espesor del conducto 11. El conducto 11 se sella aplicando resina a los tornillos y agujeros roscados.
El módulo de medición 16 comprende medios de procesamiento 18 que comprenden un componente de procesamiento “inteligente” 19 adaptado para ejecutar instrucciones de un programa para implementar los diversos pasos del proceso de medición según la invención. El componente de procesamiento 19 es aquí un microcontrolador, pero podría ser un componente diferente, por ejemplo un procesador o una FPGA. Los medios de procesamiento 18 también incluyen una memoria 20.
En particular, los medios de procesamiento 18 están dispuestos para accionar el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b, para adquirir las señales eléctricas producidas por el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b, para procesar estas señales eléctricas, etc.
En primer lugar, se describe cómo se llevan a cabo las mediciones de la velocidad del agua mediante el dispositivo de medición 12 del contador de agua ultrasónico 10.
El primer transductor 14a y el segundo transductor 14b desempeñan sucesivamente la función de transmisor de señales de medición ultrasónicas y la función de receptor de señales de medición ultrasónicas.
Los medios de procesamiento 18 proporcionan así al transmisor señales eléctricas que éste transforma en señales de medición ultrasónicas Se. Las señales eléctricas son señales rectangulares. Los medios de procesamiento 18 adquieren las señales de medición ultrasónicas Sr recibidas por el receptor.
El transmisor emite las señales de medición ultrasónicas Se a una frecuencia de transmisión fus. La frecuencia fus está comprendida entre 900 kHz y 4 MHz.
Las señales de medición ultrasónica Se viajan así entre el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b a lo largo de una trayectoria de medición de longitud definida L de aguas arriba a aguas abajo y de aguas abajo a aguas arriba. La trayectoria de medición es aquí una trayectoria recta entre el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b.
En la figura 2, el primer transductor 14a se muestra como un transmisor y el segundo transductor 14b se muestra como un receptor. La señal ultrasónica de medición Se recorre así el trayecto de medición desde aguas arriba hasta aguas abajo. La señal ultrasónica de medición Se es emitida por el transmisor con un nivel NE. La señal ultrasónica de medición recibida Sr es recibida por el receptor con un nivel NR inferior al nivel NE.
El procedimiento de medición según la invención comprende fases de medición, repetidas a intervalos regulares. Durante cada fase de medición, los medios de procesamiento 18 miden un tiempo de recorrido de medición aguas arriba-aguas abajo que la señal ultrasónica de medición Se tarda en recorrer el trayecto de medición aguas arribaaguas abajo, luego miden un tiempo de recorrido de medición aguas abajo-aguas arriba que la señal ultrasónica de medición Se tarda en recorrer el trayecto de medición aguas abajo-aguas arriba, y finalmente evalúan la velocidad del agua en función de estos tiempos de recorrido de medición.
La figura 4 muestra una señal ultrasónica de medición recibida Sr, que es recibida por el receptor después de recorrer el trayecto de medición (de aguas arriba a aguas abajo o de aguas abajo a aguas arriba).
El receptor activa la recepción en un momento T0, sincronizado con la transmisión de la señal ultrasónica de medición Se. El emparejamiento del emisor y el receptor, así como el hecho de que el módulo de medición 16 controle ambos transductores ultrasónicos, hace posible esta sincronización.
El tiempo de recorrido de la medición se obtiene a partir de la determinación de un tiempo de inicio T1 de un lóbulo predeterminado 21 de la señal de ultrasonido de medición recibida Sr.
El tiempo de ocurrencia T1 es el tiempo de ocurrencia de un borde ascendente del lóbulo predeterminado 21. El tiempo de ocurrencia T1 se mide por un procedimiento de “Paso por Cero”.
El lóbulo predeterminado 21 es un j-ésimo lóbulo de la señal de ultrasonido de medición recibida Sr después de que una amplitud de la señal de ultrasonido de medición recibida Sr haya superado un umbral de amplitud predeterminado Sa en el tiempo T2. El lóbulo j es en este caso el cuarto lóbulo.
La velocidad del agua es entonces evaluada por los medios de procesamiento 18 basándose en una medición del tiempo de viaje de la medición de aguas arriba a aguas abajo y una medición del tiempo de viaje de la medición de aguas abajo a aguas arriba.
La velocidad del agua es proporcional a la diferencia entre el tiempo de viaje de la medición de aguas abajo a aguas arriba y el tiempo de viaje de la medición de aguas arriba a aguas abajo.
Hay que señalar que la velocidad del agua medida aquí es una velocidad media del agua en el diámetro del conducto 11, siendo la velocidad de las masas de agua efectivamente diferente en el centro del conducto 11 y cerca de las paredes del mismo.
También se observa que la forma anular de los transductores 14 y de los espejos reflectores 15 actúa como regulador del agua en el conducto 11, y permite realizar mediciones de la velocidad del agua en buenas condiciones de estabilidad del flujo de agua.
Además de las fases de medición, el procedimiento de medición según la invención incluye fases de compensación que están destinadas a compensar las derivas de medición debidas al envejecimiento del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b.
En primer lugar, se describe el principio general de la compensación.
Como se ha mencionado con anterioridad, la velocidad media del agua en la tubería 11 se estima a partir de la medición del tiempo de recorrido de la medición aguas arriba-aguas abajo y la medición del tiempo de recorrido de la medición aguas abajo-aguas arriba.
Sin embargo, el “tiempo de recorrido de la medición”, que es medido por el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b, es en realidad un tiempo de transferencia global.
El tiempo global de transferencia aguas arriba-aguas abajo Tab es tal que:
en donde:
- TAa es un tiempo de encendido del primer transductor 14a;
- ToFab corresponde al tiempo de vuelo (Time of Flight, en inglés) que tarda la señal ultrasónica Se en recorrer el camino de medición entre el primer transductor 14a y el segundo transductor 14b;
- TRb es un tiempo de recepción del segundo transductor 14b.
El tiempo global de transferencia de aguas abajo a aguas arriba TBA es tal que:
T ba= T Ab+T o Pba+T Ra r
- TAb es un tiempo de encendido del segundo transductor 14b;
- TOFba es un tiempo de vuelo para que la señal ultrasónica de medición se recorra el camino de medición entre el segundo transductor 14b y el primer transductor 14a;
- TRa es un tiempo de recepción del primer transductor 14a.
La velocidad del agua se estima, por tanto, a partir de la diferencia
A T=T ba- T re= (TAb+To Fba+TRa ) - (TAa+To Fab+TRb) .
Se puede observar que los tiempos de encendido y de recepción intervienen en la estimación de la velocidad del agua, y que una deriva en los tiempos de encendido y/o de recepción repercute en la precisión de la medición. En primer lugar, se considera el caso en el que la deriva de los tiempos de encendido es despreciable en comparación con la deriva de los tiempos de recepción.
La compensación consiste en utilizar el primer espejo reflector 15a y el segundo espejo reflector 15b para estimar la deriva de los tiempos de recepción del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b.
El primer transductor 14a actúa primero como transmisor y luego como receptor.
Una primera señal de compensación ultrasónica, similar a la señal ultrasónica de medición Se mencionada con anterioridad, se emite desde el primer transductor 14a.
La primera señal de compensación ultrasónica viaja a lo largo de un primer trayecto de compensación durante el cual la primera señal de compensación ultrasónica se refleja en el primer espejo reflector 15a y luego es recibida por el primer transductor 14a. El primer trayecto de compensación es, por lo tanto, un camino de ida y vuelta entre el primer transductor 14a y el primer espejo reflector 15a.
Los medios de procesamiento 18 miden entonces un primer tiempo de recorrido de compensación que la primera señal ultrasónica de compensación tarda en recorrer la primera trayectoria de compensación.
El “primer tiempo de trayecto de compensación” es en realidad un primer tiempo de transferencia local TLa .
El primer tiempo de transferencia local TLa se estima de la misma manera que los tiempos de recorrido de la medición (o, más precisamente, los tiempos de transferencia global Tab y Tba), es decir, a partir de la determinación del tiempo de aparición del quinto lóbulo predeterminado de la primera señal ultrasónica de compensación reflejada y recibida por el primer transductor 14a.
Con referencia a la figura 5, el primer tiempo de transferencia local TLa es igual a:
en donde:
- TAa es el tiempo de encendido del primer transductor 14a;
- TOFAa corresponde al tiempo de vuelo (Time of Flight, en inglés) que tarda la primera señal de compensación ultrasónica en recorrer el primer trayecto de compensación entre el primer transductor 14a y el primer transductor 14a a través del primer espejo reflector 15a;
- TRa es el tiempo de recepción del primer transductor 14a.
Debido a la distancia entre el primer transductor 14a y el primer espejo reflector 15a (aquí igual a 6 mm, es decir, 12 mm para el viaje de ida y vuelta), y considerando la velocidad de una onda ultrasónica en el agua (alrededor de 1500 m/s), el tiempo de vuelo ToFm es del orden de 8 ps.
El anillo piezoeléctrico del primer transductor 14a es excitado por una señal rectangular durante una duración de hasta 8 ps, de manera que el primer transductor 14a ha dejado de transmitir para escuchar el eco asociado a la reflexión de la primera señal de compensación ultrasónica, y así recibir la primera señal de compensación ultrasónica después de haber sido reflejada por el primer espejo reflector 15a.
El segundo transductor 14b actúa entonces como transmisor y receptor. El segundo transductor 14b emite una segunda señal de compensación ultrasónica.
El medio de procesamiento 18 evalúa entonces un segundo tiempo de transferencia local TLB entre el segundo transductor 14b y él mismo, a través del segundo espejo reflector 15b.
El segundo tiempo de transferencia local TLb es igual a:
en donde:
- TAb es el tiempo de encendido del segundo transductor 14b;
- ToFbb corresponde al tiempo de vuelo (Time of Flight, en inglés) que tarda la segunda señal de compensación ultrasónica en recorrer el segundo trayecto de compensación entre el segundo transductor 14b y el segundo transductor 14b a través del segundo espejo reflector 15b;
- TRb es el tiempo de recepción del segundo transductor 14b.
Debido a la distancia entre el segundo transductor 14b y el segundo espejo reflector 15b (aquí igual a 6 mm, es decir, 12 mm para el viaje de ida y vuelta), y considerando la velocidad de una onda ultrasónica en el agua (alrededor de 1500 m/s), el tiempo de vuelo ToFbb es del orden de 8 |js.
La compensación se realiza, por tanto, a partir del primer tiempo de transferencia local TLa y del segundo tiempo de transferencia local TLb.
Sin embargo, se observa que los tiempos de vuelo dependen de la temperatura del agua. Por lo tanto, la compensación también utiliza tiempos de referencia TLA_Ref y TLB_Ref, Los tiempos de referencia TLA_Ref y TLB_Ref son tiempos de transferencia local medidos cuando el envejecimiento es despreciable, a una temperatura idéntica a la del agua en el momento de la compensación.
Los medios de procesamiento 18 calculan:
' A TA= T L A‘ T L A_Refet
* A T B= T L B"T L B_Ref'
Sin embargo, como la deriva de los tiempos de encendido es insignificante comparada con la deriva de los tiempos de recepción, se puede considerar como primera aproximación que los tiempos de encendido no evolucionan. Por lo tanto, tenemos:
• A TA= T R A 'T R A_Ref ¡
* ATB=TRB-TRB_Ref
Las derivas de medición debidas al envejecimiento del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b se compensan entonces restando ATb de Tab y ATa de Tba en la diferencia AT=Tba-Tab utilizada para estimar la velocidad del agua.
Alternativamente, puede darse el caso de que la deriva de los tiempos de recepción sea despreciable en comparación con la deriva de los tiempos de encendido.
Los medios de procesamiento 18 calculan:
‘ A TA“ T L A-T L A_Ref 'y
' A"r B=T l-B 'T L B_Ref
Sin embargo, como la deriva de los tiempos de recepción es insignificante comparada con la deriva de los tiempos de encendido, se puede considerar como una primera aproximación que los tiempos de recepción no cambian.
Así, tenemos:
- ATA=TAA-TAA_Ref;
■ ATB=TAB-TAB_Ref.
Las derivas de medición debidas al envejecimiento del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b se compensan entonces restando, en la diferencia AT=Tba-Tab utilizada para estimar la velocidad del agua, ATa de Tab y ATb de Tba.
Se ha descrito el principio general de compensación. A continuación se describe la aplicación práctica de las fases de compensación. Se verá que las fases de compensación incluyen fases de aprendizaje y fases de compensación real.
Cada fase de compensación se realiza entre dos fases de medición. Cada fase de compensación está destinada a compensar la medición de la velocidad del agua realizada durante la fase de medición que precede a la fase de compensación.
Hay que tener en cuenta que, para mejorar la precisión de las mediciones, cada medición ultrasónica se repite, en un momento dado, unas cuantas docenas de veces (normalmente 80 veces) y se promedia aritméticamente para deducir la medición que se conservará.
Con referencia a la figura 6, los pasos de compensación incluyen primero un (único) paso de inicialización (paso E1), que sigue a la instalación y puesta en marcha del contador de fluidos ultrasónico 10. Durante el paso de inicialización, una variable “t” se inicializa a cero. El valor de la variable t se incrementa en función de la salida de un contador, de forma que la variable t mide el tiempo transcurrido desde el paso de inicialización.
Tras la fase de inicialización, las primeras fases de compensación son de aprendizaje.
Durante cada fase de aprendizaje, el sensor de temperatura 13 del contador de fluidos ultrasónico 10 mide la temperatura del agua y produce una temperatura de referencia que es adquirida por los medios de procesamiento 18 (paso E2).
El medio de procesamiento 18 acciona entonces el primer transductor 14a para que actúe como transmisor y luego como receptor.
Una primera señal ultrasónica de referencia se emite desde el primer transductor 14a, y viaja a lo largo de la primera trayectoria de compensación. Los medios de procesamiento 18 miden entonces un primer tiempo de referencia que tarda la primera señal ultrasónica de referencia en recorrer el primer trayecto de compensación.
A continuación, los medios de procesamiento 18 accionan el segundo transductor 14b para que actúe a su vez como transmisor y luego como receptor.
Una segunda señal ultrasónica de referencia se emite desde el segundo transductor 14b, y recorre el segundo trayecto de compensación. A continuación, los medios de procesamiento 18 miden un segundo tiempo de referencia que tarda la segunda señal ultrasónica de referencia en recorrer el segundo trayecto de compensación (paso E3). La primera señal de referencia ultrasónica y la segunda señal de referencia ultrasónica se transmiten en momentos suficientemente distantes para que la medición del primer tiempo de referencia y la medición del segundo tiempo de referencia no interfieran entre sí.
La temperatura de referencia, el primer tiempo de referencia y el segundo tiempo de referencia se integran entonces en una tabla de referencia que se almacena en la memoria 20 de los medios de procesamiento 18 (paso E4).
Los índices de la tabla de referencia son, por tanto, los valores de temperatura de referencia. Los valores de temperatura de referencia se adquieren y almacenan aquí con un paso de 1 °C.
A continuación, la variable t se compara con un período de tiempo predeterminado, que es igual a 1 año (paso E5). Si el valor de la variable t es inferior a la duración predeterminada de 1 año, el proceso recién descrito se repite en la siguiente fase de compensación. La siguiente fase de compensación es, por tanto, de nuevo una fase de aprendizaje.
Se entiende, pues, que las fases de aprendizaje se llevan a cabo solo durante un período preliminar de duración predeterminada, aquí igual a 1 año. Durante estas fases de aprendizaje, no se realiza efectivamente ninguna compensación, ya que el envejecimiento del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b es insignificante durante el período predeterminado. Las fases de aprendizaje se utilizan, por tanto, para llenar la tabla de referencia de la memoria 20 con las temperaturas de referencia, los primeros tiempos de referencia y los segundos tiempos de referencia.
Volviendo al paso E5, cuando el valor de la variable t se hace mayor o igual a la duración predeterminada de 1 año, la siguiente fase de compensación es una fase de compensación efectiva.
Durante una fase de compensación efectiva, el sensor de temperatura 13 del contador de fluidos ultrasónico 10 mide la temperatura del agua (paso E6). La temperatura del agua obtenida se considera igual a una temperatura de medición del agua durante la fase de medición que precede a la fase de compensación efectiva.
A continuación, el medio de procesamiento 18 mide el primer tiempo de recorrido de compensación y el segundo tiempo de recorrido de compensación (paso E7).
A continuación, los medios de tratamiento 18 extraen de la tabla de referencia un primer tiempo de referencia y un segundo tiempo de referencia que corresponden a una temperatura de referencia idéntica a la temperatura de medición.
A continuación, los medios de procesamiento 18 calculan el ATa y el ATb a los que se ha hecho referencia con anterioridad, y compensan la deriva de medición del primer transductor 14a y del segundo transductor 14b ajustando el tiempo de desplazamiento de la medición aguas arriba-aguas abajo (o, más exactamente, el tiempo global de transferencia aguas arriba-aguas abajo) y el tiempo de desplazamiento de la medición aguas abajo-aguas arriba (o, más exactamente, el tiempo global de transferencia aguas abajo-aguas arriba) mediante el ATa y el ATb (paso E8). La siguiente fase de compensación es de nuevo una fase de compensación efectiva: el paso E6 sigue al paso E8. Todas las fases de vaciado posteriores son fases de vaciado efectivas, hasta un último paso (único) que corresponde al fin de la vida útil, a la sustitución o a la realización de una operación de mantenimiento del contador de fluidos por ultrasonido 10 (paso E9).
Como alternativa, se puede omitir la fase de aprendizaje y rellenar la tabla de referencia antes de la instalación del contador de fluidos por ultrasonido 10.
La tabla de referencia se puede rellenar en el momento de diseñar el contador de fluidos por ultrasonido 10. Así, se utiliza una única tabla de referencia para todos los contadores de fluidos ultrasónicos 10 del mismo diseño.
La tabla de referencia también se puede rellenar en la fábrica, en el momento de la fabricación del contador de fluidos por ultrasonido 10, por operaciones de calibración.
Por supuesto, la invención no se limita a la realización descrita, sino que abarca cualquier variante que entre en el ámbito de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
La invención no se limita, por supuesto, a la medición de la velocidad del agua, sino que es aplicable a cualquier tipo de fluido (por ejemplo, un gas o un petróleo).
No es necesario utilizar dos espejos reflectores para aplicar la invención. Es perfectamente posible utilizar un solo espejo reflector colocado entre el primer transductor y el segundo transductor. En este caso, la primera ruta de compensación es un viaje de ida y vuelta entre el primer transductor y el espejo reflector, y la segunda ruta de compensación es un viaje de ida y vuelta entre el segundo transductor y el espejo reflector.
Todos los valores numéricos proporcionados aquí se utilizan para ilustrar la invención y, por supuesto, pueden ser diferentes al poner en práctica la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de medición de la velocidad de un fluido mediante un contador de fluidos por ultrasonido (10), comprendiendo el contador de fluidos por ultrasonido un conducto, dos transductores (14a, 14b) integrados en el conducto, un espejo reflector (15a, 15b) situado entre los dos transductores, y medios de procesamiento (18), teniendo los transductores y el espejo reflector cada uno de ellos una forma anular que se ajusta a una pared interna del conducto, comprendiendo el procedimiento de medición etapas de medición que comprenden cada una de ellas: - uno de los dos transductores emite una señal ultrasónica de medición;
- el otro de los dos transductores recibe la señal ultrasónica de medición después de haber recorrido un camino de medición;
- los medios de procesamiento (18) evalúan la velocidad del fluido en función de un tiempo de recorrido de la señal ultrasónica de medición para recorrer el recorrido de medición;
en donde el procedimiento de medición comprende, además, fases de compensación, cada una de las cuales comprende etapas de compensación en las que:
- uno de los dos transductores emite una señal ultrasónica de compensación;
- dicho transductor recibe la señal ultrasónica de compensación después de haber recorrido un trayecto de compensación durante el cual ha sido reflejada por el espejo reflector;
- los medios de procesamiento compensan una desviación de la medición de dicho transductor ajustando el tiempo del trayecto de medición de acuerdo con el tiempo del trayecto de compensación que tarda la señal ultrasónica de compensación en recorrer el trayecto de compensación.
2. Procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el contador de fluidos por ultrasonido (10) comprende, además, un sensor de temperatura (13), y en donde los medios de procesamiento (18) ajustan también el tiempo del trayecto de la medición en función de una temperatura de medición del fluido durante la fase de medición.
3. Procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el contador de fluidos por ultrasonido comprende, además, una memoria (20) en la que se almacena una tabla de referencia que comprende valores de temperatura de referencia y, para cada valor de temperatura de referencia, un tiempo de referencia que tarda una señal ultrasónica de referencia en recorrer el trayecto de compensación mientras el envejecimiento del transductor es despreciable, y en donde el ajuste del tiempo del trayecto de la medición consiste en extraer de la tabla de referencia un tiempo de referencia correspondiente a una temperatura de referencia idéntica a la temperatura de la medición, y en añadir o sustraer del tiempo de recorrido de la medición de una diferencia entre el tiempo de recorrido de compensación y el tiempo de referencia.
4. Procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 3, en donde las fases de compensación comprenden fases de aprendizaje en las que:
- el sensor de temperatura (13) mide la temperatura del fluido y produce temperaturas de referencia;
- para cada temperatura de referencia, los medios de procesamiento (18) miden el tiempo de referencia que tarda la señal ultrasónica de referencia en recorrer el trayecto de compensación, e integran la temperatura de referencia y el tiempo de referencia en la tabla de referencia,
5. Procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 4, en donde las fases de aprendizaje se llevan a cabo durante un período preliminar de duración predeterminada, que comienza tras la instalación del contador de fluidos por ultrasonido.
6. Procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la tabla de referencia se llena antes de una instalación del contador de fluidos por ultrasonido (10).
7. Contador de fluidos por ultrasonido que comprende un conducto, dos transductores (14a, 14b) integrados en el conducto, un espejo reflector (15a, 15b) situado entre los dos transductores, y medios de procesamiento dispuestos para aplicar el procedimiento de medición de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo los transductores y el espejo reflector cada uno de ellos una forma anular que se ajusta a una pared interna del conducto.
8. Contador de fluidos por ultrasonido de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende dos espejos reflectores (15a, 15b), estando cada espejo reflector situado junto a uno de los transductores.
9. Contador de fluidos por ultrasonido de acuerdo con la reivindicación 7, en donde los transductores son transductores piezoeléctricos.
10. Contador de fluidos por ultrasonido de acuerdo con la reivindicación 7, en donde una anchura de cada transductor está comprendida entre el 8 % y el 12 % de un diámetro interno del conducto, y en donde una anchura del espejo reflector está comprendida entre el 3 % y el 5 % del diámetro interno del conducto.
11. Programa informático que comprende instrucciones para implementar, mediante un contador de fluidos por ultrasonido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, el procedimiento de medición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6.
12. Medios de almacenamiento, caracterizados porque almacenan un programa informático que comprende instrucciones para implementar, mediante un contador de fluidos por ultrasonido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, el procedimiento de medición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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