DE10062875A1 - Measurement of mass flow rate of liquids or gases using an ultrasonic transducer, with use of additional pressure gauges enabling determination of fluid density, temperature or viscosity - Google Patents

Measurement of mass flow rate of liquids or gases using an ultrasonic transducer, with use of additional pressure gauges enabling determination of fluid density, temperature or viscosity

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Abstract

Flowmeter for liquid or gaseous media has a transceiver (1) for transmission and receipt of ultrasound signals (2) into a measurement chamber both with and against the direction of flow. The transceiver comprises at least one piezoelectric ultrasonic transducer (3, 4) for sound generation with a pressure sensor (5, 6) that is used to measure the time of flight of sound wave dependent signals. The time of flight measurement is used to determine the temperature, density or viscosity of the fluid being measured.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für flüssige oder gasförmige Medien mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a flow meter for liquid or gaseous Media with the further features of the preamble of claim 1.

Für einen meßtechnisch einwandfreien Sende- und Empfangsbetrieb einer Ultraschalldurchflußmessung ist die Unabhängigkeit von Störgrößen eine notwendige Voraussetzung. In der Praxis besitzen jedoch alle Komponenten einer Ultraschallmeßstrecke eine mehr oder weniger starke Abhängigkeit gegenüber den Umwelt- und Mediumsfeldgrößen. Um die Differenzlaufzeit der von einer Sende/Empfangseinheit ausgesendeten und empfangenen Ultraschallsignale, die die Meßkammer mit und entgegen der Strömungsrichtung durchsetzen, zu ermitteln, ist es zwingend erforderlich, daß bei der Strömungsgeschwindigkeit 0 des Mediums die jeweiligen Signallaufzeiten der gegenläufigen Ultraschallsignale gleich sind. Bei den bisher bekannten Lösungen wird diese Signalgleichheit, das sogenannte Reziprozitätsprinzip, durch möglichst geringe Abweichungen in der Sende- und Empfangsschaltung realisiert. Die bisher bekannten Sende/Empfangseinheiten sind derart aufgebaut, daß nur bestimmte Elemente, wie z. B. die die Ultraschallsignale aussendenden Ultraschallwandler (z. B. piezoelektrische Elemente), von beiden Signalpfaden durchlaufen werden. Die restlichen Teile des Signalpfades bzw. die dort angeordneten Bauteile werden nur von einer Seite durchlaufen, so daß alle Feldeinflüsse Unterschiede der Phasenlage erzeugen. Die Bauteile der Sende- und Empfangselektronik erweisen sich außerdem als äußerst empfindlich, bei denen Einkopplungen von parasitären Kapazitäten starke Meßabweichungen hervorrufen können. Ferner ergeben sich zeitliche Verzögerungen der Durchlaufzeit durch analoge Bauelemente von 1 nsec pro Bauteil (sog. Gatterlaufzeit), was ebenfalls zur oben geschilderten Verletzung des Gleichheitsprinzips führen kann. Meßbar ist demnach bisher nur die echte Schallaufzeit, was mit dem Nachteil verbunden ist, daß z. B. weder Temperatur-, Dichte- und Viskositäts-Messungen mit der Ultraschallmessung möglich sind. Die Temperaturmessung ist bisher nur mit einem Temperaturfühler durchführbar, die Dichtemessung erfolgt über die Konzentrationsverteilung. Zur Durchführung dieser Messungen müssen in den Ultraschallzähler die jeweiligen Meßvorrichtungen integriert sein, was zu einem relativ komplexen Aufbau des Ultraschallzählers führt.For a technically perfect transmission and reception operation of a Ultrasonic flow measurement is an independence from disturbance variables necessary requirement. In practice, however, all components have one Ultrasonic measuring path compared to a more or less strong dependence the environmental and medium field sizes. To the differential term of one Transmitting / receiving unit emitted and received ultrasound signals enforce the measuring chamber with and against the direction of flow determine, it is imperative that 0 of the medium, the respective signal propagation times of the opposing ultrasonic signals are the same. In the previously known solutions, this signal equality, the so-called reciprocity principle, through the smallest possible deviations in the Transmission and reception circuit implemented. The previously known Transceiver units are constructed in such a way that only certain elements, such as z. B. the ultrasonic transducer emitting the ultrasonic signals (e.g. piezoelectric elements) are traversed by both signal paths. The remaining parts of the signal path or the components arranged there are run through from one side only, so that all field influences differ Generate phase position. The components of the transmission and reception electronics prove also prove to be extremely sensitive, where coupling of parasitic Capacities can cause large measurement deviations. Furthermore arise Delays in the throughput time due to analog components of 1 nsec per component (so-called gate running time), which also leads to the above-mentioned injury of the principle of equality. So far, only the real one can be measured  Sound propagation time, which has the disadvantage that z. B. neither temperature, Density and viscosity measurements are possible with the ultrasonic measurement. The So far, temperature measurement can only be carried out with a temperature sensor Density is measured via the concentration distribution. To carry out These measurements must be recorded in the ultrasonic counter Measuring devices can be integrated, which leads to a relatively complex structure of the Ultrasound counter leads.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallzähler mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 derart auszubilden, daß ein vollständig reziprok arbeitendes Meßverfahren geschaffen wird und damit die Schallaufzeit genauer als bisher ermittelbar ist.The invention is therefore based on the object of an ultrasonic counter Features of the preamble of claim 1 form such that a completely reciprocal measuring method is created and thus the Sound propagation time can be determined more precisely than previously.

Diese Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Durchflußmessers ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-24.This object is achieved by the entire teaching of claim 1. Advantageous further developments of the flow meter result from the Subclaims 2-24.

Der erfindungsgemäße Durchflußmesser weist mindestens einen Drucksensor auf, mit dem schallwellenabhängige Signale zur Schallaufzeitermittlung erzeugbar sind. Mittels der Schallaufzeitermittlung ausschließlich durch mindestens einen Drucksensor ist die Messung von Abweichungen z. B. in der Anordnung der Ultraschallwandler unabhängig. Die Ultraschallwandler sind nur noch für die Schallerzeugung verantwortlich, falls die Messung ausschließlich mittels der Drucksensoren erfolgt. Durch die Unabhängigkeit von der Anordnung der Ultraschallwandler wird damit ein vollständig reziprok arbeitendes Meßverfahren geschaffen.The flow meter according to the invention has at least one pressure sensor, with which sound wave dependent signals can be generated for sound propagation time determination are. Using the sound propagation time determination exclusively by at least one Pressure sensor is the measurement of deviations e.g. B. in the arrangement of Ultrasonic transducer independent. The ultrasonic transducers are only for that Sound generation responsible if the measurement is made exclusively using the Pressure sensors are carried out. Due to the independence of the arrangement of the Ultrasonic transducers thus become a completely reciprocal measuring method created.

Aus der ermittelten Schallaufzeit kann die Temperatur, Dichte oder Viskosität des zu messenden Mediums bestimmt werden. The temperature, density or viscosity of the medium to be measured.  

Der mindestens eine Drucksensor kann zur Aufnahme des vom Ultraschallwandler ausgesendeten Ultraschallsignals zu Beginn der zu messenden Schallwegstrecke vorgesehen sein.The at least one pressure sensor can be used to record the Ultrasound transducer emitted ultrasound signal at the beginning of the to be measured Sound path can be provided.

Der Drucksensor nimmt also das Schallsignal auf, bevor es die für die Differenzlaufzeit genutzte Meßstrecke durchlaufen hat, und ermittelt damit einen definierten Startzeitpunkt an einer definierten Meßstelle.The pressure sensor therefore records the sound signal before it is used for the Has run through the used measuring distance, and thus determines one defined start time at a defined measuring point.

Die Schallaufzeitermittlung kann über einen ersten Drucksensor und einen zweiten Drucksensor erfolgen. Damit kann die Schallaufzeitermittlung ausschließlich mittels der Drucksensoren erfolgen und es wird wie oben bereits erläutert, ein vollständig reziprok arbeitendes Meßverfahren möglich.The sound propagation time can be determined via a first pressure sensor and a second pressure sensor. This can be used to determine the sound propagation time done exclusively by means of the pressure sensors and it will be as above explained, a completely reciprocal measuring method possible.

Vorteilhafterweise können ein erster und ein zweiter Ultraschallwandler vorgesehen sein, die eine Schallwegstrecke L festlegen. Innerhalb der Schallwegstrecke L befinden sich ein erster und ein zweiter Drucksensor, die ebenfalls in einem festgelegten Abstand M zueinander angeordnet sind. Der erste Drucksensor kann dabei dem ersten Ultraschallwandler und der zweite Drucksensor dem zweiten Ultraschallwandler direkt zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Drucksensoren in einem anderen Winkel oder mit unterschiedlichen Abständen zu den Ultraschallwandlern angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Drucksensoren ist es in den genannten Konstellationen möglich, daß diese sowohl die erzeugten Schallsignale, die von dem dem jeweiligen Drucksensor zugeordneten Ultraschallwandler stammen, als auch die nach Durchlauf durch das zu messende Medium empfangenen Schallsignale in elektrische Signale umwandeln. Die Schallaufzeit wird also nur zwischen den Drucksensoren bestimmt und ist demnach von der Anordnung der Ultraschallwandler oder sonstiger Bauteile in der Sende/Empfangseinheit unabhängig. A first and a second ultrasonic transducer can advantageously be used be provided which define a sound path length L. Within the Sound path L are a first and a second pressure sensor, the are also arranged at a fixed distance M from one another. The first Pressure sensor can be the first ultrasonic transducer and the second Pressure sensor can be directly assigned to the second ultrasonic transducer. However, it is also possible that the pressure sensors at a different angle or with are arranged at different distances from the ultrasonic transducers. By this arrangement of the pressure sensors is in the constellations mentioned possible that both the sound signals generated by the respective ultrasonic transducer associated with the pressure sensor, as well as the after passing through the medium to be measured, sound signals received in convert electrical signals. The sound propagation time is only between the Pressure sensors determined and is therefore from the arrangement of the Ultrasonic transducers or other components in the transmitter / receiver unit independently.  

Alternativ zu der oben beschriebenen Schallaufzeitermittlung zwischen den beiden Drucksensoren ist es auch möglich, daß die Schallaufzeitermittlung zwischen mindestens einem Ultraschallwandler und einem Drucksensor erfolgt.As an alternative to the sound propagation time determination described above between the Both pressure sensors, it is also possible to determine the sound propagation time between at least one ultrasonic transducer and a pressure sensor.

In diesem Falle wird dann das Empfangssignal (nach der durchlaufenen Meßstrecke) von dem Ultraschallwandler aufgenommen. Es besteht dabei die Möglichkeit, daß nur ein Ultraschallwandler und ein Drucksensor vorgesehen sind, wobei die Ultraschallsignale die Strömung des zu messenden Mediums durchsetzen. Dabei wird die Zeit der Ultraschallsignale zwischen dem Ultraschallwandler und dem Drucksensor und zurück gemessen, woraus die Differenzlaufzeit ermittelbar ist.In this case, the received signal (after the Measuring section) recorded by the ultrasonic transducer. There is the Possibility that only an ultrasonic transducer and a pressure sensor are provided are, the ultrasonic signals the flow of the medium to be measured push through. The time of the ultrasonic signals between the Ultrasonic transducer and the pressure sensor and back measured from which the Difference term can be determined.

Eine weitere Möglichkeit der Schallaufzeitermittlung sieht vor, daß der Drucksensor in einem definierten Abstand (z. B. exakt in der Mitte) zu den beiden Ultraschallwandlern angeordnet ist. Der Drucksensor dient bei dieser Anordnung der Aufnahme des von dem jeweiligen Ultraschallwandler ausgesendeten Signals, wobei die Ultraschallwandler der Aufnahme des die Strömung durchsetzenden Signals dienen. Bei dieser Ausführungsvariante muß entweder der Abstand zwischen Drucksensor und Ultraschallwandler bekannt, oder der Drucksensor genau in der Mitte zwischen den beiden Wandlern angeordnet sein, so daß die beiden gegenläufigen Ultraschallsignale dieselbe Meßstrecke zurücklegen, was für die exakte Schallaufzeitermittlung notwendig ist.Another way of determining the sound propagation time provides that the Pressure sensor at a defined distance (e.g. exactly in the middle) from the two Ultrasonic transducers is arranged. The pressure sensor is used in this arrangement the recording of the signal emitted by the respective ultrasound transducer, the ultrasonic transducers receiving the flow penetrating Serve signal. In this variant, either the distance known between pressure sensor and ultrasonic transducer, or the pressure sensor be placed exactly in the middle between the two transducers, so that the two opposite ultrasound signals cover the same measuring distance, what is necessary for the exact determination of the sound propagation time.

Der Drucksensor kann an einem Ultraschallreflektor, im Bereich einer Reflexionsfläche oder an einer vom Ultraschallsignal bestrahlten. Wand angeordnet sein, so daß die Ultraschallsignale das Medium ungehindert durchlaufen können.The pressure sensor can be attached to an ultrasound reflector in the area of a Reflection surface or on an irradiated by the ultrasonic signal. wall be arranged so that the ultrasonic signals the medium unhindered can go through.

Sind die Drucksensoren jedoch im Bereich der Schallwegstrecke angeordnet, können diese zumindest teilweise schalldurchlässig sein, damit sich das von dem Ultraschallwandler ausgesendete Schallsignal trotz des Drucksensors ungehindert ausbreiten kann. Damit der Drucksensor für den Ultraschall durchlässig ist, können die Außenabmessungen der Drucksensoren höchstens der dreifachen Wellenlänge des Ultraschallsignals entsprechen.However, if the pressure sensors are located in the area of the sound path, can these be at least partially permeable to sound, so that the  Ultrasonic transducer emitted sound signal despite the pressure sensor unhindered can spread. So that the pressure sensor is permeable to the ultrasound, the external dimensions of the pressure sensors can be at most three times Correspond to the wavelength of the ultrasonic signal.

Vorteilhaft kann die Anordnung der Drucksensoren im Strömungsbereich des zu messenden Mediums sein, da damit Schalllaufstrecken, die senkrecht zur Strömung oder ohne gerichtete Strömung (z. B. Totwasserräume, Nischen mit Wirbelbildung und Gebiete mit unstetigen oder instabilen Strömungszuständen) oder durch andere Medien als das zu messende Medium (z. B. durch einen Schallleitkörper) laufen, das Schalllaufverhalten des ausgesendeten und zur Messung herangezogenen Ultraschalls nicht beeinflussen. Wie oben bereits kurz erwähnt, kann sich zwischen dem Ultraschallwandler und dem dem Ultraschallwandler zugeordneten Durcksensor ein Schallleitkörper befinden, so daß die vom Ultraschallwandler ausgesendeten Ultraschallsignale direkt in eine gut meßbare Strömung des Mediums eingeleitet werden.The arrangement of the pressure sensors in the flow region of the can advantageously measuring medium, because it means sound paths that are perpendicular to the Current or no directed current (e.g. dead water spaces, niches with Vortex formation and areas with discontinuous or unstable flow conditions) or by media other than the medium to be measured (e.g. by a Sound guide body) run, the sound movement behavior of the emitted and Do not influence the measurement of the ultrasound used. As already briefly above mentioned, can be between the ultrasonic transducer and the Ultrasonic transducer associated pressure sensor are a sound guide, so that the ultrasonic signals emitted by the ultrasonic transducer directly into a well measurable flow of the medium.

Insbesondere in dem Falle, bei dem nur ein Ultraschallwandler und ein Drucksensor vorgesehen ist, sollte der Drucksensor ein sehr schnelles Anschwingverhalten aufweisen, da bereits die Zeit des ausgesendeten Ultraschallsignals zwischen Ultraschallwandler und Drucksensor gemessen wird.Especially in the case where only one ultrasonic transducer and one Pressure sensor is provided, the pressure sensor should be a very fast one Show start-up behavior, since the time of the emitted Ultrasonic signal between the ultrasonic transducer and pressure sensor is measured.

Ferner besteht die Möglichkeit, daß ein Ultraschallwandlerpaar als nur ein piezokeramisches Bauteil ausgebildet ist, welches beidseitig Ultraschallsignale aussendet. Durch die damit geschaffene Sende/Empfangseinheit kann der gesamte Durchflußmesser äußerst kompakt ausgeführt werden.There is also the possibility that an ultrasonic transducer pair as only one Piezoceramic component is formed, which ultrasonic signals on both sides sending out. Due to the transmitter / receiver unit created in this way, the entire Flow meters can be made extremely compact.

Bei der Anordnung von zwei Drucksensoren kann die Schallaufzeit tSchall1 in der einen Richtung (vom ersten zum zweiten Drucksensor) und die Schallaufzeit tSchall2 in der entgegengesetzten Richtung (vom zweiten zum ersten Drucksensor) ermittelt werden. Anhand der Laufzeiten kann dann der Laufzeitunterschied dt = tSchall1 - tSchall2 ermittelt werden. Durch die jeweils vollständig durchlaufenen Signalpfade der beiden, in unterschiedlichen Richtungen laufenden Ultraschallsignalen ist die jeweils absolute Schallaufzeit ermittelbar und der tatsächliche Laufzeitunterschied dt bestimmbar. Mittels der Kenntnis der absoluten Schallaufzeit ist auch die Temperatur, Dichte sowie Viskosität bestimmbar.With the arrangement of two pressure sensors, the sound propagation time t Schall1 in one direction (from the first to the second pressure sensor) and the sound propagation time t Schall2 in the opposite direction (from the second to the first pressure sensor) can be determined. The running time difference dt = t sound1 - t sound2 can then be determined on the basis of the running times. The respectively complete signal paths of the two ultrasonic signals running in different directions enable the absolute sound propagation time to be determined and the actual transit time difference dt to be determined. By knowing the absolute sound propagation time, the temperature, density and viscosity can also be determined.

Ist dagegen nur ein Drucksensor und ein Ultraschallwandler vorgesehen, wird die Schallaufzeit vom Ultraschallwandler zum Drucksensor und zurück ermittelt, woraus dann ebenfalls der Laufzeitunterschied dt = tSchall1 - tSchall2 bestimmt werden kann. Sind zwei Ultraschallwandler vorgesehen, die zu dem Drucksensor in einem definierten Abstand angeordnet sind, wird die Laufzeit von dem Drucksensor zum zweiten Ultraschallwandler sowie vom Drucksensor zum ersten Ultraschallwandler ermittelt und daraus die Laufzeitdifferenz bestimmt.If, on the other hand, only one pressure sensor and one ultrasonic transducer are provided, the sound propagation time from the ultrasonic transducer to the pressure sensor and back is determined, from which the transit time difference dt = t sound1 - t sound2 can also be determined. If two ultrasound transducers are provided, which are arranged at a defined distance from the pressure sensor, the transit time from the pressure sensor to the second ultrasound transducer and from the pressure sensor to the first ultrasound transducer is determined and the transit time difference is determined therefrom.

Die Ultraschallwandler können mit einem Oszillator zur Erzeugung einer Oszillatorfrequenz über mindestens einen Pulsgenerator in Verbindung stehen. Zweckmäßigerweise ist dabei jedem Ultraschallwandler ein Pulsgenerator zugeordnet, die von dem Oszillator gestartet werden.The ultrasonic transducers can be used to generate an oscillator Oscillator frequency are connected via at least one pulse generator. Each ultrasound transducer is expediently a pulse generator assigned that are started by the oscillator.

Die Zeitmessung kann bei zwei Drucksensoren derart erfolgen, daß nach einem Anschwingverhalten eines Wellenzugs ausgehend von einem ersten Ultraschallwandler die Schallaufzeit tSchall1 durch die Formel tSchall1 = (Tg1s2 - Tg1s1) + m1.TOS ermittelt wird. Dabei ist Tg1s1 die Zeit zwischen einem Referenzsignal und dem digitalisierten Empfangssignal am ersten Drucksensor, Tg1s2 ist die Zeit zwischen dem Referenzsignal nach m Schwingungen und dem digitalisierten Empfangssignal am zweiten Drucksensor. m1 ist eine natürliche Zahl und markiert die Zahl der Schwingungen zwischen erstem und zweitem Drucksensor. Diese Zahl ermittelt man über die Schallaufzeit, die vom Meßsystem erwartet wird. TOS ist die Periodenzeit des Oszillators und beträgt beispielsweise 1 µsec. Die Schallaufzeit tSchall2 ist entsprechend umgekehrt durch die Formel tSchall2 = (Tg2s1 - Tg2s2) + m2.TOS ermittelbar. Der Laufzeitunterschied dt kann ermittelt werden durch die Formel dt = ((Tg1s2 - Tg1s1) + m1.TOS) - ((Tg2s1 - Tg2s2) + m2.TOS). Somit ist eine eindeutige Ermittlung von dt möglich, wenn die Periodenzeit des Oszillators TOS (z. B. 1 µsec) größer ist als der Laufzeitunterschied dt (z. B. 600 nsec), da dann m den Wertebereich von -2 < (m1 - m2) < 2 nicht überschreitet. Bei m1 = m2 beträgt der Laufzeitunterschied demnach dt = Tg1s2 - Tg1s1 - Tg2s1 + Tg2s2. Der Vorteil der Laufzeitunterschiedsmessung besteht demnach darin, daß Phasenverschiebungen, die durch die Drucksensoren entstehen können, sich durch die Subtraktion gegenseitig aufheben. Das dynamische Einschwingverhalten der Piezokeramik des Ultraschallwandlers muß nicht mehr in vollem Umfang berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, im Signalburst ganz am Anfang zu messen, wenn aus der Meßstrecke noch keine Echosignale das Nutzsignal überlagert haben.The time measurement can be carried out with two pressure sensors in such a way that after a wave train starts to vibrate, the sound propagation time t Schall1 is determined by the formula t Schall1 = (T g1s2 - T g1s1 ) + m 1 .T OS starting from a first ultrasonic transducer. T g1s1 is the time between a reference signal and the digitized received signal at the first pressure sensor, T g1s2 is the time between the reference signal after m oscillations and the digitized received signal at the second pressure sensor. m 1 is a natural number and marks the number of vibrations between the first and second pressure sensor. This number is determined using the sound propagation time that is expected from the measuring system. T OS is the period of the oscillator and is, for example, 1 µsec. Conversely , the sound propagation time t Schall2 can be determined in reverse by the formula t Schall2 = (T g2s1 - T g2s2 ) + m 2 .T OS . The transit time difference dt can be determined using the formula dt = ((T g1s2 - T g1s1 ) + m 1 .T OS ) - ((T g2s1 - T g2s2 ) + m 2 .T OS ). A clear determination of dt is thus possible if the period of the oscillator T OS (eg 1 µsec) is greater than the transit time difference dt (eg 600 nsec), since then the value range of -2 <(m 1 - m 2 ) <2 does not exceed. With m 1 = m 2 , the transit time difference is therefore dt = T g1s2 - T g1s1 - T g2s1 + T g2s2 . The advantage of the transit time difference measurement is therefore that phase shifts that can arise from the pressure sensors cancel each other out through the subtraction. The dynamic settling behavior of the piezo ceramic of the ultrasonic transducer no longer has to be taken into account in full. This makes it possible to measure in the signal burst at the very beginning if no echo signals have yet overlaid the useful signal from the measuring section.

Entsprechend erfolgt die Zeitmessung bei nur einem Drucksensor, wobei hier jedoch die Empfangsverzögerungszeit des/der Ultraschallwandler mit in die Differenzlaufzeitermittlung miteingeht.Accordingly, the time measurement takes place with only one pressure sensor, whereby here however, the reception delay time of the ultrasonic transducer (s) is included in the Differential runtime determination included.

Mittels des Oszillators kann auch eine zweite Oszillatorfrequenz erzeugbar sein, mit welcher m bestimmbar ist.A second oscillator frequency can also be generated by means of the oscillator, with which m can be determined.

Bei den Drucksensoren kann es sich z. B. um Piezoelemente, kapazitive Senoren auf Siliziumbasis oder Dehnungsmeßstreifen handeln. Der jeweilige Drucksensor kann als Differenzdrucksensor ausgebildet sein und damit in einfacher Weise sowohl die ausgesendeten als auch die empfangenen Ultraschallsignale aufnehmen und in elektrische Signale umwandeln. The pressure sensors can e.g. B. piezo elements, capacitive sensors act on silicon or strain gauges. The respective pressure sensor can be designed as a differential pressure sensor and thus in a simple manner both the transmitted and the received ultrasonic signals record and convert into electrical signals.  

Der Drucksensor kann vorteilhafterweise als Verbund im Ultraschallwandler integriert sein, was zusätzliche Montageschritte und Signalzuführungen einspart.The pressure sensor can advantageously be used as a composite in the ultrasonic transducer be integrated, which saves additional assembly steps and signal feeds.

Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is based on advantageous embodiments in the Drawing figures explained in more detail. These show:

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau der Sende/Empfangseinheit, Fig. 1 shows a basic construction of the transmitter / receiver unit,

Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung eines alternativen Aufbaus der Sende/Empfangseinheit, Fig. 2 is a schematic representation of an alternative configuration of the transmitting / receiving unit,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schallaufzeitermittlung vom Drucksensor 1 zum Drucksensor 2 sowie Fig. 3 is a schematic representation of the sound transit time determination from pressure sensor 1 to pressure sensor 2 and

Fig. 4 eine weitere alternative Ausführungsform eines prinzipiellen Aufbaus einer Sende/Empfangseinheit, Fig. 4 shows a further alternative embodiment of a basic structure of a transmitting / receiving unit,

Fig. 5 eine weitere alternative Ausführungsform eines prinzipiellen Aufbaus einer Sende/Empfangseinheit sowie Fig. 5 shows a further alternative embodiment of a basic structure of a transmitter / receiver unit and

Fig. 6 eine Anordnung einer Sende/Empfangseinheit in einer Wirbelmeßkammer. Fig. 6 shows an arrangement of a transmitter / receiver unit in a vortex measuring chamber.

Fig. 1 zeigt die Sende/Empfangseinheit 1 eines Durchflußmessers für flüssige oder gasförmige Medien mit einer Meßkammer, die jedoch in der Zeichnungsfigur nicht näher dargestellt ist. Die Sende/Empfangseinheit 1 dient dem Aussendung und Empfangen von Ultraschallsignalen 2, die die Meßkammer mit und entgegen der Strömungsrichtung des Mediums, welche durch den Pfeil angedeutet ist, durchsetzen. Die Sende/Empfangseinheit umfaßt zwei Ultraschallwandler 3, 4 zur Schallerzeugung, die insbesondere als piezoelektrische Elemente ausgebildet sind. Weiterhin sind Drucksensoren 5, 6 vorgesehen, mit welchen schallwellenabhängige Meßsignale zur Schallaufzeitermittlung erzeugbar sind. Die Ultraschallwandler 3, 4 dienen demnach nur der Schallerzeugung, die Drucksensoren 5, 6 lediglich der Aufnahme der von den Ultraschallwandlern ausgesendeten Ultraschallsignale zu Beginn der Schallwegstrecke und der die Schallwegstrecke durchsetzten Ultraschallsignale und Umwandlung in elektrische Meßsignale. Folglich ist die Ultraschallmeßung nicht von Störgrößen im Bereich der Ultraschallwandler und von der Schallwegstrecke zwischen Drucksensor und Ultraschallwandler abhängig und es kann ein vollständig reziprok arbeitendes Meßverfahren stattfinden. Für die Umwandlung der analogen elektrischen Meßsignale der Drucksensoren 5, 6 in digitale Signale ist z. B. ein A/D-Wandler 10 vorgesehen. Fig. 1 shows the transmitter / receiver unit 1 of a flow meter for liquid or gaseous media with a measuring chamber, which is, however, not shown in the drawing figure. The transmitting / receiving unit 1 is used to transmit and receive ultrasonic signals 2 , which pass through the measuring chamber with and against the direction of flow of the medium, which is indicated by the arrow. The transmitting / receiving unit comprises two ultrasonic transducers 3 , 4 for sound generation, which are designed in particular as piezoelectric elements. Furthermore, pressure sensors 5 , 6 are provided, with which sound-wave-dependent measurement signals can be generated for sound propagation time determination. The ultrasonic transducers 3 , 4 are therefore only used for sound generation, the pressure sensors 5 , 6 only for recording the ultrasonic signals emitted by the ultrasonic transducers at the beginning of the sound path and the ultrasonic signals passing through the sound path and converting them into electrical measurement signals. As a result, the ultrasound measurement is not dependent on disturbance variables in the area of the ultrasound transducers and on the sound path between the pressure sensor and the ultrasound transducer, and a completely reciprocal measurement method can take place. For the conversion of the analog electrical measurement signals of the pressure sensors 5 , 6 into digital signals, for. B. an A / D converter 10 is provided.

Der erste 3 und der zweite Ultraschallwandler 4 sind gemäß Fig. 1 derart angeordnet, daß sie eine Meßstrecke L festlegen, wobei sich innerhalb der Meßstrecke L ebenfalls in einem festgelegten Abstand M zueinander ein erster 5 und ein zweiter Drucksensor 6 befinden. Der erste Drucksensor 5 ist dem ersten Ultraschallwandler 3 und der zweite Drucksensor 6 ist dem zweiten Ultraschallwandler 4 zugeordnet. Die mit und entgegen der Strömungsrichtung laufenden Ultraschallsignale 2 durchsetzen somit den identischen Signalpfad, der durch den Abstand M festgelegt ist, so daß Nichtlinearitäten außerhalb dieses Meßpfades bei der Laufzeitermittlung der Ultraschallwellen keine Rolle spielen.The first 3 and the second ultrasonic transducer 4 are arranged according to FIG. 1 in such a way that they define a measuring section L, a first 5 and a second pressure sensor 6 also being located within the measuring section L at a fixed distance M from one another. The first pressure sensor 5 is assigned to the first ultrasound transducer 3 and the second pressure sensor 6 is assigned to the second ultrasound transducer 4 . The ultrasonic signals 2 running with and against the direction of flow thus enforce the identical signal path, which is defined by the distance M, so that non-linearities outside of this measuring path play no role in determining the transit time of the ultrasonic waves.

Bei dem alternativen Aufbau der Sende/Empfangseinheit 1 gemäß Fig. 2 sind die Drucksensoren 5, 6 nicht unmittelbar den Ultraschallwandlern 3, 4 zugeordnet, sondern befinden sich in der gerichteten Strömung, während die Ultraschallwandler 3, 4 in seitlichen Nischen des Strömungskanals angeordnet sind. Auch in diesem Falle ist die Messung von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Ultraschallwandler 3, 4 bzw. der Strecke zwischen dem jeweiligen Ultraschallwandler und dem Drucksensor unabhängig, da für die Messung nur die Meßstrecke M zwischen den Drucksensoren 5, 6 von Bedeutung ist, die jeweils von den beiden gegenläufigen Ultraschallwellen durchsetzt wird.In the alternative structure of the transmitter / receiver unit 1 according to Fig. 2, the pressure sensors 5, 6 is not directly the ultrasonic transducers 3, 4 associated, but are located in the directed flow, while the ultrasonic transducers 3, 4 are arranged in lateral recesses of the flow channel. In this case too, the measurement of irregularities in the area of the ultrasound transducers 3 , 4 or the distance between the respective ultrasound transducer and the pressure sensor is independent, since only the measuring distance M between the pressure sensors 5 , 6 is of importance for the measurement, each of the two opposing ultrasonic waves is penetrated.

Mittels dieser Anordnungen kann die Schallaufzeit tSchall1 in der einen Richtung vom ersten Drucksensor 5 zum zweiten Drucksensor 6 sowie die Schallaufzeit tSchall2 in der entgegengesetzten Richtung vom zweiten Drucksensor 6 zum ersten Drucksensor 5 ermittelt werden. Anhand der Laufzeiten ist dann der Laufzeitunterschied dt = tSchall1 - tSchall2 ermittelbar. Demnach werden bei der Differenzlaufzeitermittlung direkt die beiden Meßsignale der Drucksensoren 5, 6 herangezogen. Die Phasenverschiebung, die zwischen dem jeweiligen Ultraschallwandler 3, 4 und dem jeweils zugeordneten Drucksensor 5, 6 auftreten, werden bei der Zeitmessung nicht berücksichtigt.These arrangements can be used to determine the sound propagation time t Schall1 in one direction from the first pressure sensor 5 to the second pressure sensor 6 and the sound propagation time t Schall2 in the opposite direction from the second pressure sensor 6 to the first pressure sensor 5 . The running time difference dt = t sound1 - t sound2 can then be determined on the basis of the running times. Accordingly, the two measurement signals of the pressure sensors 5 , 6 are used directly in the differential time determination. The phase shift that occurs between the respective ultrasonic transducer 3 , 4 and the respectively assigned pressure sensor 5 , 6 is not taken into account in the time measurement.

Eine beispielhafte Schallaufzeitermittlung mit der Anordnung gemäß Fig. 1 oder 2 geht aus Fig. 3 hervor. T0 kennzeichnet den Startpunkt, an welchem der Oszillator 7 (OS) den ersten Pulsgenerator 8 startet und mittels des ersten Ultraschallwandlers 3 ein Schallburstsignal erzeugt, welches mit dem ersten Drucksensor 5 (S1) detektiert wird. Ein Wellenzug im Schallburstsignal ist mit Bezugsziffer 11 versehen. Nach dem Anschwingverhalten n.fg1 (g1 bezeichnet den ersten Pulsgenerator 8) wird die Zeit zwischen einem Referenzsignal und dem ersten digitalisierten Empfangssignal E1 ermittelt (Tg1s1). n ist eine beliebige ganze Zahl an Wellenzügen bis zum eingeschwungenen Zustand. Nach weiteren m Schwingungen von OS wird die Zeit zwischen dem Referenzsignal und dem digitalisierten Empfangssignal E2 (Tg1s2) am zweiten Drucksensor 6 (S2) gemessen. Die Schallaufzeit tSchall1 ist nun ermittelbar durch die Formel tSchall1 = (Tg1s2 - Tg1s1) + m1.TOS.An exemplary determination of the sound propagation time using the arrangement according to FIG. 1 or 2 is shown in FIG. 3. T 0 denotes the starting point at which the oscillator 7 (O S ) starts the first pulse generator 8 and uses the first ultrasonic transducer 3 to generate a sound burst signal which is detected by the first pressure sensor 5 (S1). A wave train in the sound burst signal is provided with reference number 11 . After the start-up behavior nf g1 (g1 denotes the first pulse generator 8 ), the time between a reference signal and the first digitized received signal E1 is determined (T g1s1 ). n is any integer number of wave trains up to the steady state. After a further m oscillations of O S , the time between the reference signal and the digitized received signal E2 (T g1s2 ) is measured at the second pressure sensor 6 (S2). The sound propagation time t Schall1 can now be determined using the formula t Schall1 = (T g1s2 - T g1s1 ) + m 1 .T OS .

TOS ist die Periodenzeit des Oszillators 7. Die Schallaufzeit tSchall2 entsprechend umgekehrt nach der Formel tSchall2 = (Tg2s1 - Tg2s2) + m2.TOS ermittelbar. T OS is the period of the oscillator 7 . The sound propagation time t Schall2 can be determined vice versa according to the formula t Schall2 = (T g2s1 - T g2s2 ) + m 2 .T OS .

Die Differenzlaufzeit, also der Laufzeitunterschied dt ist ermittelbar durch die Formel dt = ((Tg1s2 - Tg1s1) + nx1 TOS - ((Tg2s1 - Tg2s2) + nx2 TOS), wobei die Periodenzeit des Oszillators TOS größer ist als der Laufzeitunterschied dt, da dann m den Wertebereich -2 < (m1 - m2) < 2 nicht überschreitet. Bei m1 = m2 beträgt der Laufzeitunterschied dt = Tg1s2 - Tg1s1 - Tg2s1 + Tg2s2. Demnach ist die Zeitmessung von Phasenverschiebungen und dynamischen Zeitverzögerungen der Pulsgeneratoren 8, 9 und der Ultraschallwandler 3, 4 sowie der Zahl m unabhängig.The difference running time, i.e. the running time difference dt, can be determined by the formula dt = ((T g1s2 - T g1s1 ) + nx 1 T OS - ((T g2s1 - T g2s2 ) + nx 2 T OS ), the period time of the oscillator T OS is greater than the transit time difference dt, since then m does not exceed the value range -2 <(m 1 - m 2 ) <2. With m 1 = m 2 , the transit time difference is dt = T g1s2 - T g1s1 - T g2s1 + T g2s2 . Accordingly, the time measurement of phase shifts and dynamic time delays of the pulse generators 8 , 9 and the ultrasonic transducers 3 , 4 and the number m is independent.

Wie die Fig. 4, 5 und 6 verdeutlichen, kann auch nur ein Drucksensor 5 in Kombination mit einem oder zwei Ultraschallwandlern 3, 4 zur Schallaufzeitermittlung vorgesehen sein. Gemäß Fig. 4 erfolgt die Schallaufzeitermittlung zwischen einem Ultraschallwandler 3 sowie einem Drucksensor 5, der an einer Reflexionsfläche 13 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird die Laufzeit vom Ultraschallwandler 3 zum Drucksensor 5 sowie umgekehrt vom Drucksensor 5 zum Ultraschallwandler 3 gemessen und daraus die Differenzlaufzeit ermittelt. Der Drucksensor 5 weist hierfür ein sehr schnelles Anschwingverhalten auf.As shown in FIGS. 4, 5 and 6, only one pressure sensor 5 in combination with one or two ultrasound transducers 3 , 4 can be provided for determining the sound propagation time. According to FIG. 4, the sound propagation time determination between an ultrasonic transducer 3, and a pressure sensor 5 which is disposed on a reflection surface 13 is performed. With this arrangement, the transit time from the ultrasonic transducer 3 to the pressure sensor 5 and vice versa from the pressure sensor 5 to the ultrasonic transducer 3 is measured and the differential transit time is determined therefrom. For this purpose, the pressure sensor 5 has a very fast start-up behavior.

In Fig. 5 ist ein Drucksensor 5 genau in der Mitte zwischen den beiden Ultraschallwandlern 3, 4 angeordnet. Die Differenzlaufzeit ergibt sich dabei, aus der Schallaufzeit zwischen dem Drucksensor 5 und dem Ultraschallwandler 4 sowie zwischen dem Drucksensor 5 und dem Ultraschallwandler 3. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, daß der Drucksensor 5 in einem anderen definierten Abstand zu den beiden Ultraschallwandlern 3, 4 angeordnet ist. Mittels der Kenntnis der Abstände vom Drucksensor 5 zu den jeweiligen Ultraschallwandlern 3, 4 ist dann ebenfalls die Differenzlaufzeit ermittelbar. Gemäß der Anordnung in den Fig. 4 und 5 sind die Drucksensoren 5, 6 im Bereich einer Reflexionsfläche 13 angeordnet. In den Fig. 2 und 6 sind die Drucksensoren an einem Ultraschallreflektor 12 angeordnet. In Fig. 5, a pressure sensor 5 is placed exactly in the middle between the two ultrasonic transducers 3, 4. The differential transit time results from the sound transit time between the pressure sensor 5 and the ultrasound transducer 4 and between the pressure sensor 5 and the ultrasound transducer 3 . Alternatively, there is also the possibility that the pressure sensor 5 is arranged at a different defined distance from the two ultrasonic transducers 3 , 4 . By means of the knowledge of the distances from the pressure sensor 5 to the respective ultrasonic transducers 3 , 4 , the differential transit time can also be determined. According to the arrangement in FIGS. 4 and 5, the pressure sensors 5 , 6 are arranged in the region of a reflection surface 13 . In FIGS. 2 and 6, the pressure sensors are arranged on an ultrasound reflector 12.

Die Drucksensoren 5, 6 sind insbesondere in der Anordnung gemäß Fig. 1 zumindest teilweise schalldurchlässig, damit sich die von den Ultraschallwandlern 3, 4 ausgesendeten Ultraschallsignale 2 ungehindert ausbreiten können. Dazu entsprechen die Außenabmessungen der Drucksensoren höchstens der dreifachen Wellenlänge des Ultraschallsignals 2.The pressure sensors 5 , 6 , in particular in the arrangement according to FIG. 1, are at least partially permeable to sound, so that the ultrasound signals 2 emitted by the ultrasound transducers 3 , 4 can propagate unhindered. For this purpose, the external dimensions of the pressure sensors correspond at most to three times the wavelength of the ultrasonic signal 2 .

Die Drucksensoren 5, 6 sind in den Fig. 1 und 2 im Strömungsbereich des zu messenden Mediums angeordnet, so daß Schalllaufstrecken senkrecht zur Strömung (siehe Fig. 2) oder Schalllaufstrecken ohne gerichtete Strömung (z. B. Nischen mit Wirbelbildung) das Schalllaufverhalten des zur Messung herangezogenen Schalls nicht beeinflussen. Ferner kann zwischen dem Ultraschallwandler 3, 4 und dem dem Ultraschallwandler 3, 4 zugeordneten Drucksensor 5, 6 sich ein Schallleitkörper befinden, der den Ultraschall ohne Behinderung weiterleitet.The pressure sensors 5 , 6 are arranged in FIGS. 1 and 2 in the flow area of the medium to be measured, so that sound paths perpendicular to the flow (see FIG. 2) or sound paths without directional flow (e.g. niches with vortex formation) the sound behavior of the Do not influence the sound used for the measurement. Furthermore, between the ultrasound transducer 3 , 4 and the pressure sensor 5 , 6 assigned to the ultrasound transducer 3 , 4 , there can be a sound conducting body that transmits the ultrasound without hindrance.

Die in Fig. 6 dargestellte Wirbelmeßkammer 14 beinhaltet einen Ultraschallwandler 3, der als piezokeramisches Bauteil ausgebildet ist und beidseitig Ultraschallsignale 2 aussendet. Alternativ hierzu können auch zwei Ultraschallwandler 3, 4 zusammengefasst sein, welche jeweils nach einer Richtung die Ultraschallsignale 2 aussenden. Der Drucksensor 5 nimmt dabei die ausgesendeten Ultraschallsignale 2 auf, während die die Schallwegstrecke durchlaufenen Ultraschallsignale von dem Ultraschallwandler 3 und/oder 4 aufgenommen werden.The vortex measuring chamber 14 shown in FIG. 6 contains an ultrasound transducer 3 , which is designed as a piezoceramic component and emits ultrasound signals 2 on both sides. Alternatively, two ultrasound transducers 3 , 4 can also be combined, each of which emits the ultrasound signals 2 in one direction. The pressure sensor 5 records the emitted ultrasound signals 2 , while the ultrasound signals traversed the sound path are recorded by the ultrasound transducer 3 and / or 4 .

Mittels des Oszillators 7 kann auch eine zweite Oszillatorfrequenz erzeugbar sein. Damit ist die Anzahl der Schwingungen m ermittelbar und man erhält die jeweils genaue Laufzeit tSchall1 bzw. tSchall2. A second oscillator frequency can also be generated by means of the oscillator 7 . The number of vibrations m can thus be determined and the respectively exact transit time t sound1 or t sound2 is obtained .

Die Drucksensoren 5, 6 können als Differenzdrucksensoren oder als Ultraschall- Mikrophone ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante können die Drucksensoren 5, 6 als Verbund im Ultraschallwandler 3, 4 integriert sein und somit als ein Bauteil in den Durchflußmesser eingesetzt werden, was die Montage erheblich erleichtert. The pressure sensors 5 , 6 can be designed as differential pressure sensors or as ultrasound microphones. In a particularly advantageous embodiment variant, the pressure sensors 5 , 6 can be integrated as a composite in the ultrasonic transducer 3 , 4 and can thus be used as a component in the flow meter, which considerably simplifies assembly.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Sende/Empfangseinheit
Transmitter / receiver unit

22

Ultraschallsignale
ultrasonic signals

33

Erster Ultraschallwandler
First ultrasonic transducer

44

Zweiter Ultraschallwandler
Second ultrasonic transducer

55

Erster Drucksensor
First pressure sensor

66

Zweiter Drucksensor
Second pressure sensor

77

Oszillator
oscillator

88th

Erster Pulsgenerator
First pulse generator

99

Zweiter Pulsgenerator
Second pulse generator

1010

A/D-Wandler
A / D converter

1111

Wellenzug
wave

1212

Ultraschall-Reflektor
Ultrasonic Reflector

1313

Reflexionsfläche
reflecting surface

1414

Wirbelmeßkammer
Wirbelmeßkammer

Claims (24)

1. Durchflußmesser für flüssige oder gasförmige Medien mit einer Meßkammer, in der mindestens eine Sende/Empfangseinheit (1) zum Aussenden und zum Empfangen von Ultraschallsignalen (2), die die Meßkammer mit und entgegen der Strömungsrichtung durchsetzen, angeordnet ist, wobei die Sende/Empfangseinheit (1) mindestens einen Ultraschallwandler (3, 4) zur Schallerzeugung, insbesondere ein piezoelektrisches Element, umfaßt dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Drucksensor (5, 6) vorgesehen ist, mit dem schallwellenabhängige Meßsignale zur Schallaufzeitermittlung erzeugbar sind.1. Flow meter for liquid or gaseous media with a measuring chamber, in which at least one transmitting / receiving unit ( 1 ) for transmitting and receiving ultrasonic signals ( 2 ) which pass through the measuring chamber with and against the flow direction is arranged, the transmitting / Receiving unit ( 1 ) comprises at least one ultrasonic transducer ( 3 , 4 ) for sound generation, in particular a piezoelectric element, characterized in that at least one pressure sensor ( 5 , 6 ) is provided with which sound-wave-dependent measurement signals for sound propagation time determination can be generated. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Schallaufzeit die Temperatur, Dichte oder Viskosität des zu messenden Mediums bestimmbar ist. 2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the temperature, density or viscosity of the medium to be measured can be determined.   3. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Drucksensor (5, 6) zur Aufnahme des vom Ultraschallwandler (5, 6) ausgesendeten Ultraschallsignals (2) zu Beginn der Schallwegstrecke vorgesehen ist.3. Flow meter according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one pressure sensor ( 5 , 6 ) for receiving the ultrasonic signal ( 5 , 6 ) emitted by the ultrasonic transducer ( 2 ) is provided at the beginning of the sound path. 4. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaufzeitermittlung über einen ersten Drucksensor (5) und einen zweiten Drucksensor (6) erfolgt.4. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the sound transit time is determined by a first pressure sensor ( 5 ) and a second pressure sensor ( 6 ). 5. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (3) und ein zweiter Ultraschallwandler (4) vorgesehen sind, die eine Schallwegstrecke L festlegen, und sich innerhalb der Schallwegstrecke L, ebenfalls in festgelegtem Abstand M zueinander, der erste (5) und der zweite Drucksensor (6) befinden. 5. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that a first ( 3 ) and a second ultrasonic transducer ( 4 ) are provided which define a sound path L, and within the sound path L, also at a fixed distance M from each other, the first ( 5 ) and the second pressure sensor ( 6 ). 6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drucksensor (5) dem ersten Ultraschallwandler (3) und der zweite Drucksensor (6) dem zweiten Ultraschallwandler (4) zugeordnet ist.6. Flow meter according to claim 5, characterized in that the first pressure sensor ( 5 ) is assigned to the first ultrasonic transducer ( 3 ) and the second pressure sensor ( 6 ) to the second ultrasonic transducer ( 4 ). 7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaufzeitermittlung zwischen mindestens einem Ultraschallwandler (3, 4) und einem Drucksensor (5, 6) erfolgt.7. Flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sound transit time is determined between at least one ultrasonic transducer ( 3 , 4 ) and a pressure sensor ( 5 , 6 ). 8. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (5 bzw. 6) in definiertem Abstand zu den beiden Ultraschallwandlern (3, 4) angeordnet ist.8. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 5 or 6 ) is arranged at a defined distance from the two ultrasonic transducers ( 3 , 4 ). 9. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (5, 6) an einem Ultraschallreflektor (12) angeordnet ist. 9. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 5 , 6 ) is arranged on an ultrasonic reflector ( 12 ). 10. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (5, 6) im Bereich einer Reflexionsfläche (13) angeordnet ist.10. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 5 , 6 ) is arranged in the region of a reflection surface ( 13 ). 11. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (5, 6) zumindest teilweise schalldurchlässig sind.11. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensors ( 5 , 6 ) are at least partially permeable to sound. 12. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessungen der Drucksensoren (5, 6) höchstens der dreifachen Wellenlänge des Ultraschallsignals (2) entsprechen.12. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the outer dimensions of the pressure sensors ( 5 , 6 ) correspond to at most three times the wavelength of the ultrasonic signal ( 2 ). 13. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (5, 6) im Strömungsbereich des zu messenden Mediums angeordnet sind. 13. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensors ( 5 , 6 ) are arranged in the flow region of the medium to be measured. 14. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Ultraschallwandler (3, 4) und dem dem Ultraschallwandler (3, 4) zugeordneten Drucksensor (5, 6) ein Schalleitkörper befindet.14. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that between the ultrasonic transducer ( 3 , 4 ) and the pressure sensor ( 5 , 6 ) associated with the ultrasonic transducer ( 3 , 4 ) there is a sound guide element. 15. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (5, 6) ein sehr schnelles Anschwingverhalten aufweist.15. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 5 , 6 ) has a very fast start-up behavior. 16. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (3, 4) als piezokeramisches Bauteil ausgebildet ist, welches beidseitig Ultraschallsignale (2) aussendet. 16. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic transducer ( 3 , 4 ) is designed as a piezoceramic component which emits ultrasonic signals ( 2 ) on both sides. 17. Durchflußmesser nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaufzeit tSchall1 mit der Strömungsrichtung und die Schallaufzeit tSchall2 entgegen der Strömungsrichtung ermittelbar sind und anhand der Laufzeiten der Laufzeitunterschied
dt = tSchall1 - tSchall2
ermittelbar ist.
17. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the sound propagation time t Schall1 with the flow direction and the sound propagation time t Schall2 against the flow direction can be determined and based on the transit times the transit time difference
dt = t sound1 - t sound2
can be determined.
18. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwandler (3, 4) mit einem Oszillator (7) zur Erzeugung einer Oszillatorfrequenz über mindestens einen Pulsgenerator (8, 9) in Verbindung stehen.18. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic transducers ( 3 , 4 ) with an oscillator ( 7 ) for generating an oscillator frequency via at least one pulse generator ( 8 , 9 ) are connected. 19. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Anschwingverhalten eines Wellenzugs (11) ausgehend vom ersten Ultraschallwandlers (3) die Schallaufzeit tSchall1 durch die Formel
tSchall1 = (Tg1s2 - Tg1s1) + m1.TOS
ermittelbar ist, wobei Tg1s2 der Zeitpunkt des digitalisierten Empfangssignals am zweiten Drucksensor (6), Tg1s1 der Zeitpunkt des digitalisierten Empfangssignals am ersten Drucksensor (5) ist, m1 der Anzahl der Schwingungen zwischen erstem und zweitem Drucksensor entspricht und TOS die Periodenzeit des Oszillators (7) ist, und die Schallaufzeit tSchall2 entsprechend umgekehrt ermittelbar ist.
19. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that after an oscillation behavior of a wave train ( 11 ) starting from the first ultrasonic transducer ( 3 ), the sound propagation time t Schall1 by the formula
t sound1 = (T g1s2 - T g1s1 ) + m 1 .T OS
can be determined, where T g1s2 is the point in time of the digitized received signal at the second pressure sensor ( 6 ), T g1s1 is the point in time of the digitized received signal at the first pressure sensor ( 5 ), m 1 corresponds to the number of vibrations between the first and second pressure sensors, and T OS the period of the oscillator ( 7 ), and the sound propagation time t Schall2 can be determined vice versa.
20. Durchflußmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufzeitunterschied dt ermittelbar ist durch die Formel
dt = ((Tg1s2 - Tg1s1) + m1.TOS - ((Tg2s1 - Tg2s2) + m2.TOS),
wobei die Periodenzeit des Oszillators TOS größer ist als der Laufzeitunterschied dt und bei m1 = m2 der Laufzeitunterschied
dt = Tg1s2 - Tg1s1 - Tg2s1 + Tg2s2
beträgt.
20. Flow meter according to claim 19, characterized in that the transit time difference dt can be determined by the formula
dt = ((T g1s2 - T g1s1 ) + m 1 .T OS - ((T g2s1 - T g2s2 ) + m 2 .T OS ),
the period of the oscillator T OS being greater than the transit time difference dt and with m 1 = m 2 the transit time difference
dt = T g1s2 - T g1s1 - T g2s1 + T g2s2
is.
21. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zweite Oszillatorfrequenz erzeugbar ist. 21. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second oscillator frequency can be generated.   22. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drucksensoren (5, 6) ein Differenzdrucksensor ist.22. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the pressure sensors ( 5 , 6 ) is a differential pressure sensor. 23. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drucksensoren (5, 6) als Ultraschall-Mikrophon ausgebildet ist.23. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the pressure sensors ( 5 , 6 ) is designed as an ultrasound microphone. 24. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drucksensoren (5, 6) als Verbund in dem jeweiligen Ultraschallwandler (3, 4) integriert ist.24. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the pressure sensors ( 5 , 6 ) is integrated as a composite in the respective ultrasonic transducer ( 3 , 4 ).
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