[发明专利]用于确定流体变量的测量装置

说明书

用于确定流体变量的测量装置，具有控制装置、容置和/或引导流体的测量管、布置于测量管处的第一振动换能器，其包括在相对于测量管固定的位置中的支撑装置和彼此间隔的至少两个振动元件，至少一个弹簧元件被夹持于振动元件的背离测量管的相应的侧面与支撑装置之间，这将相应的振动元件按压抵靠测量管或抵靠布置于测量管与相应的振动元件之间的联接元件，控制装置被设计成驱动振动元件以使振动元件一起在测量管的侧壁中激发导波，该导波可以在侧壁中被直接地引导或经由流体被间接地引导至布置于测量管处的第二振动换能器或被引导返回至第一振动换能器，以便在那里由控制装置检测以确定测量数据，控制装置被设计成根据所测量的数据确定流体变量。

技术领域

本发明涉及一种用于确定与流体和/或流体的流体流动有关的流体变量的测量装置，其具有控制装置、用来容置和/或引导流体的测量管、以及布置于所述测量管处的第一振动换能器。

背景技术

超声波计数器为一种检测流率或与流体有关的其他测量变量的可能的方式。这些超声波计数器使用至少一个超声波换能器，以便将超声波耦合至流动通过所述测量管的流体中，其中该超声波在直接的路径上或者在壁或特殊的反射元件处发生多次反射之后被引导至第二超声波换能器。可以根据超声波在超声波换能器之间的传递时间或者根据当交换发射器和接收器时的传递时间差来确定穿过测量管的流动速度。

从G.Lindner的文章“Sensors and actuators based on surface acousticwaves propagating along solid-liquid interfaces”(J.Phys.D:Appl.Phys.41(2008)123002)获知用来激发导波的所谓的叉指式换能器的使用，其中使用具有梳状的相互啮合的控制线的压电元件来实现对导波的特定激发模式的激励。由于压电元件的剪切模式必定被激发，所以激发通常不能取得高效率。此外，需要相对复杂的、高度精确的光刻，以便足够准确地施加必要的电极结构，然而，通常不能实现激发的足够的模态纯度。

然而，纯模态导波的激发对于在超声波计数器中的使用而言是高度相关的，因为压缩振动被辐射至流体中的角度取决于导波的相位速度，其在相同的激发频率下在不同的激发模式中通常是不同的。如果不同的模式被激发，则在流体中产生压缩振动的不同的传播路径，其最多可以通过复杂的信号评估以计算方式被消除。

发明内容

因此，本发明以提供一种测量装置的目的为基础，所述测量装置使用导波进行测量，其中应当实现所使用的测量装置的低空间要求以及简单的构造。

根据本发明，通过在开始的时候所提到的类型的测量装置实现所述目的，其中所述第一振动换能器包括在相对于所述测量管固定的位置中的支撑装置以及彼此相间隔的至少两个振动元件，其中至少一个或至少一个相应的弹性地变形的弹簧元件被夹持于所述振动元件的背离(averted from)所述测量管的相应的侧面与所述支撑装置之间，这将相应的振动元件按压抵靠所述测量管或抵靠布置于所述测量管与相应的振动元件之间的联接元件，其中所述控制装置被设计成驱动所述振动元件，以使得所述振动元件一起在所述测量管的侧壁中激发导波，所述导波可以在所述侧壁中被直接地引导或经由流体被间接地引导至布置于所述测量管处的第二振动换能器或被引导返回至所述第一振动换能器，以便在所述第二振动换能器或第一振动换能器处由所述控制装置检测，以确定测量数据，其中所述控制装置被设计成根据所测量的数据确定所述流体变量。

提出通过多个彼此相间隔的振动元件并且因此在相间隔的激发区域中激发测量管的一个壁。通过叠加所生成的分波，生成全波，该全波然后可以被用于测量。所述振动元件的或所述激发区域的几何布置以及振动激发的参数(也就是说，特别地，所使用的频率以及用来操作各个振动元件的极性和/或相位关系)相互匹配，以使得至少针对一个传播方向通过相消干涉衰减或大致上完全地消除待衰减的振动模式。可以以这种方式实现激发的高模态纯度，因为不希望的振动模式被特别地衰减。