用于確定介質(zhì)特性的裝置制造方法
【專利摘要】一種用于確定介質(zhì)特性的裝置，具有：中空體，其容納介質(zhì)；以及殼體，其四周地圍繞中空體。中空體的壁的至少一部分構(gòu)建成用于聲學(xué)表面波的波導(dǎo)管，其形成與介質(zhì)的界面。提供用于激發(fā)波導(dǎo)管中的聲波的至少一個(gè)發(fā)射器以及用于接收來自波導(dǎo)管的聲波的至少一個(gè)接收器，其相互間隔布置，其中，發(fā)射器和接收器直接接觸波導(dǎo)管的外表面，且其中，發(fā)射器與接收器之間的距離這樣選擇，即，通過發(fā)射器激發(fā)的聲波可至少部分地在延伸通過介質(zhì)的路徑上傳播。提供一個(gè)觸點(diǎn)座架，在其上布置發(fā)射器和/或接收器。在波導(dǎo)管與觸點(diǎn)座架之間形成連續(xù)的空隙。中空體、觸點(diǎn)座架和殼體之間的空間填充有填充物。
【專利說明】用于確定介質(zhì)特性的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于確定介質(zhì)特性的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)介質(zhì)的確定特性的測量可通過使用聲波而實(shí)現(xiàn)。對(duì)于例如在W02008/034878A2或TO2010/136350A1中描述的測量方法，所述介質(zhì)直接接觸聲波導(dǎo)管。在該波導(dǎo)管中激發(fā)聲學(xué)表面波，其中，表面波的類型和頻率這樣選擇，即，實(shí)現(xiàn)部分耦合輸出進(jìn)入介質(zhì)。在此，在波導(dǎo)管中的聲學(xué)表面波的部分作為縱向容積聲波耦合進(jìn)入該介質(zhì)。所述聲波通過該介質(zhì)，且這樣地在鄰接介質(zhì)的面上反射，即，其再次碰到波導(dǎo)管。在此，容積聲波的部分再次作為聲學(xué)表面波耦合進(jìn)入波導(dǎo)管，且在其中進(jìn)一步傳播。通過該方式，在聲學(xué)接收器上獲得特征信號(hào)，該接收器與發(fā)射器間隔地布置在波導(dǎo)管上，該信號(hào)的包括相對(duì)于由發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)的時(shí)間延遲在內(nèi)的時(shí)間強(qiáng)度曲線允許推導(dǎo)所述介質(zhì)的特征特性，例如聲速、溫度、均勻性、流速、流量、濃度或黏度。
[0003]該測量方法特別適用于流體的介質(zhì)，也用于均勻或不均勻的高粘性、膏狀或糊狀的介質(zhì)，包括生物樣品。也可考慮用于氣態(tài)介質(zhì)。當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)通過所述裝置時(shí)，也可檢測到介質(zhì)的時(shí)間變化。
[0004]容積聲波在介質(zhì)中的空間傳播例如通過下述方式獲得，S卩，容積聲波以相對(duì)于波導(dǎo)管的面法線的角度S耦合輸出進(jìn)入介質(zhì)。關(guān)系可通過下述公式描述:
_5] δ = arcsin(^),
[0006]其中，cM是容積聲波在介質(zhì)內(nèi)的聲速，以及Cs是沿著波導(dǎo)管傳播的聲學(xué)表面波的聲速。
[0007]在最常見的情況下在介質(zhì)中的聲速小于波導(dǎo)管中的表面波的聲速，聲波以不同于O的角度耦合輸出，且容積聲波可能在介質(zhì)內(nèi)以多倍反射的情況下經(jīng)過沿著波導(dǎo)管的空間距離。
[0008]在已知的裝置中，發(fā)射器和接收器固定在波導(dǎo)管的具有與介質(zhì)側(cè)相對(duì)的界面中的一個(gè)上。為可以將在波導(dǎo)管的該側(cè)上激發(fā)的表面聲波耦合進(jìn)入介質(zhì)，在此優(yōu)選激發(fā)藍(lán)姆波，即，波長基本上長于發(fā)射器與介質(zhì)之間的波導(dǎo)管的厚度的波。在此情況下，波導(dǎo)管的上側(cè)以及下側(cè)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其中，振動(dòng)也具有縱向分量。在此，這種類型的激發(fā)適用于容積聲波的耦合輸出。也可能的是，在波導(dǎo)管的厚度的量級(jí)上選擇所激發(fā)的聲學(xué)表面波的波長，其中，激發(fā)在藍(lán)姆波與瑞利波之間的過渡區(qū)域中的表面波。
[0009]迄今在現(xiàn)有技術(shù)中描述的、根據(jù)上述原理工作的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且制造成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在此，本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單且容易制造的用于通過激發(fā)表面聲波而確定介質(zhì)特性的裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，在用于確定介質(zhì)特性的裝置中，該目的通過容納介質(zhì)的優(yōu)選圓柱形中空體實(shí)現(xiàn)，其中，中空體的壁的至少一部分構(gòu)建成用于聲學(xué)表面波的波導(dǎo)管，其形成與介質(zhì)的界面。提供用于激發(fā)波導(dǎo)管中的聲波的至少一個(gè)發(fā)射器以及用于接收來自波導(dǎo)管的聲波的至少一個(gè)接收器，其相互間隔布置，其中，發(fā)射器和接收器直接接觸波導(dǎo)管的外表面。發(fā)射器與接收器之間的距離這樣選擇，即，通過發(fā)射器激發(fā)的聲波可至少部分地在延伸通過介質(zhì)的路徑上傳播。提供至少一個(gè)觸點(diǎn)座架，在其上布置發(fā)射器和/或接收器，其中，在波導(dǎo)管與觸點(diǎn)座架之間形成連續(xù)的空隙。該裝置具有殼體，該殼體四周地圍繞中空體。中空體、觸點(diǎn)座架和殼體之間的空間填充有填充物。
[0012]所述空隙優(yōu)選向外地被完全封閉和密封。
[0013]觸點(diǎn)座架優(yōu)選通過已經(jīng)預(yù)裝的發(fā)射器和接收器可簡單地在外部固定在特別為管狀的波導(dǎo)管上。發(fā)射器與接收器之間的距離可通過觸點(diǎn)座架精確預(yù)定。殼體必須僅圍繞中空體放置，且填充有填充物。整體上，裝置可由幾個(gè)單元部分構(gòu)成，且不需要很高成本制造，其中，盡管如此，特別可在發(fā)射器和接收器的定位方面實(shí)現(xiàn)高精確度。
[0014]代替唯一的觸點(diǎn)座架，也可以提供多個(gè)觸點(diǎn)座架，其一起覆蓋空隙。
[0015]即使優(yōu)選地發(fā)射器和接收器布置在唯一的空隙的區(qū)域中，可替選地在空隙的區(qū)域中僅提供發(fā)射器或僅提供接收器，而配合件(發(fā)射器或接收器)位于中空體的另一位置，例如位于另一由觸點(diǎn)座架覆蓋的空隙之下。
[0016]有利的是，填充物由下述材料構(gòu)成，S卩，該材料吸收由發(fā)射器激發(fā)的聲波，特別吸收聲學(xué)表面波。優(yōu)選地，基本上所有聲學(xué)表面波在中空體中被吸收，該聲學(xué)表面波不在區(qū)域中直接徑向向內(nèi)于空隙，即，位于內(nèi)部地延伸，且因此聲學(xué)表面波遠(yuǎn)離該區(qū)域的傳播直接在空隙之下被阻止。在此，由于存在填充物，也可任意抑制聲學(xué)表面聲波從碰到由介質(zhì)構(gòu)成的中空體的容積聲波中的耦合輸出，使得這樣的耦合輸出基本上僅在中空體直接位于空隙之下的區(qū)域中出現(xiàn)。在此情況下，波導(dǎo)管將僅由發(fā)射器和接收器之間的中空體的壁的一部分直接限定在空隙之下。
[0017]優(yōu)選地，填充物的厚度明顯大于波導(dǎo)管的厚度，使得表面波在波導(dǎo)管部非直接徑向向內(nèi)于空隙的區(qū)域之外可很好地被吸收。
[0018]優(yōu)選地，空隙一方面用于，通過將觸點(diǎn)座架置于波導(dǎo)管上而不歪曲測量，然而另一方面也用于，將波導(dǎo)管基本上在觸點(diǎn)座架內(nèi)側(cè)明顯限定在發(fā)射器和接收器之間。
[0019]特別地，在第二種情況下有利的是，圓柱形中空體在空隙之外、至少在觸點(diǎn)座架的軸向長度上完全由填充物覆蓋。然而優(yōu)選地，填充物軸向地被提供超過觸點(diǎn)座架，使得填充物保護(hù)觸點(diǎn)座架不受環(huán)境影響。
[0020]優(yōu)選地，中空體、觸點(diǎn)座架和殼體之間的空間除了空隙以外完全由填充物填充。
[0021]例如，環(huán)氧樹脂或聚氨酯可作為填充物。然而，例如可也使用油或沙。對(duì)中空體與殼體之間的空間的填充可通過任意合適的方式實(shí)現(xiàn)，特別通過澆注。
[0022]優(yōu)選地，觸點(diǎn)座架布置在空腔的縱向方向上，使得發(fā)射器和接收器在縱向方向上相互間隔。若中空體是圓柱形管，則觸點(diǎn)座架不必跟隨該管的彎曲，而是沿著直線放置。當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)通過中空體或流經(jīng)波導(dǎo)管時(shí)，發(fā)射器和接收器之間的直線優(yōu)選平行于流動(dòng)方向。
[0023]優(yōu)選地，觸點(diǎn)座架和空隙是條形的，以及其縱向延伸大于其寬度。也對(duì)應(yīng)于波導(dǎo)管的最小長度的發(fā)射器和接收器之間的縱向延伸長度在此選擇成，使得在介質(zhì)中傳播的容積聲波通過波導(dǎo)管的內(nèi)表面在多個(gè)相互間隔的位置上相互作用，其中，在所述位置的每個(gè)上可實(shí)現(xiàn)聲學(xué)表面波的I禹合輸出。
[0024]有利地，觸點(diǎn)座架自身通過電路板形成，因?yàn)橥ㄟ^這種方式，發(fā)射器或接收器的必要電接觸可簡單且低成本地實(shí)現(xiàn)。
[0025]為使得其他測量方法成為可能，或也為了改進(jìn)測量結(jié)果的精度，由觸點(diǎn)座架、發(fā)射器和接收器構(gòu)成的多個(gè)組件可在中空體的周圍分布地布置。優(yōu)選地，所述組件軸向布置在相同的高度上，其中特別地，發(fā)射器和接收器分別軸向布置在同一高度上。
[0026]理論上可設(shè)想地，在發(fā)射器和接收器之間的觸點(diǎn)座架上布置至少另一接收器，從而能夠特別更好地檢測信號(hào)運(yùn)行時(shí)間的不同。還可能的是，將發(fā)射器放置在觸點(diǎn)座架的中間，且在觸點(diǎn)座架的兩端上提供接收器，這將簡化對(duì)介質(zhì)流速的測量。
[0027]在各種情況下可有利的是，發(fā)射器和接收器這樣構(gòu)建，即，其功能可互換，即，發(fā)射器也可作為接收器，和/或接收器也可作為發(fā)射器。
[0028]優(yōu)選地，發(fā)射器和接收器這樣設(shè)計(jì)，S卩，可激發(fā)單一的、時(shí)間上錯(cuò)開的波脈沖，且其在接收時(shí)可在時(shí)間上分解。優(yōu)選地，至少測量信號(hào)的強(qiáng)度、頻率和/或運(yùn)行時(shí)間延遲。
[0029]優(yōu)選地，發(fā)射器和/或接收器以壓電的方式工作，其特別可具有壓電叉指轉(zhuǎn)換器。發(fā)射器和/或接收器也可分別具有帶有叉指電極的壓電轉(zhuǎn)換器。
[0030]與之相反，波導(dǎo)管或整個(gè)中空體有利由非壓電材料構(gòu)成。此外優(yōu)選地，波導(dǎo)管在其整個(gè)延伸上均勻地由單一材料構(gòu)成。波導(dǎo)管的材料優(yōu)選是金屬，特別是不銹鋼，或塑料，特別是聚醚醚酮(PEEK)或聚甲醛(POM)。
[0031]優(yōu)選地，中空體是單壁管，其在橫剖面中特別是圓柱形的，在其中容納介質(zhì)。
[0032]優(yōu)選地，所述管是導(dǎo)管的一部分，使得在該導(dǎo)管中流動(dòng)的介質(zhì)在流經(jīng)時(shí)被測量。
[0033]有利地，波導(dǎo)管是中空體的單體部分，且由中空體的壁部分形成，其可與中空體的其他部分例如在其外和/或內(nèi)表面的幾何結(jié)構(gòu)上不同。因此可能的是，部分地(abschnittsweise)改變表面的形狀以及中空體的、任選地波導(dǎo)管的厚度,從而在表面波的傳播中有目的地引起不同。
[0034]在此，波導(dǎo)管的厚度定義為中空體的內(nèi)表面與外表面之間的、特別在空隙的區(qū)域中垂直于在該區(qū)域中的中空體的面法線測量的距離。該厚度(且由此中空體的壁厚)應(yīng)選擇成，使得所激發(fā)的表面波沿著波導(dǎo)管的兩個(gè)表面?zhèn)鞑ァ?br> [0035]有利地，中空體的壁厚在作為波導(dǎo)管的整個(gè)區(qū)域上是相同的。當(dāng)多個(gè)發(fā)射器和/或接收器被置于波導(dǎo)管的表面上時(shí)，這也是有利的，因?yàn)樗新晫W(xué)表面波在相同的條件下在波導(dǎo)管上傳播。
[0036]在觸點(diǎn)座架內(nèi)測，形成波導(dǎo)管的中空體表面構(gòu)建成平的，使得空隙的邊界由削平部形成。該設(shè)計(jì)簡化了對(duì)空隙的密封。此外，通過對(duì)中空體的表面的沖刷，特別在圓柱形管的情況下，可影響所激發(fā)的表面波的傳播行為、激發(fā)行為、頻率和波長。
[0037]有利地，空隙完全構(gòu)建在波導(dǎo)管、觸點(diǎn)座架和發(fā)射器和接收器之間，不需要其他部件。
[0038]為了簡化觸點(diǎn)座架在中空體上的固定以及對(duì)空隙的密封，觸點(diǎn)座架可具有縱向延伸的凹部，其中，空隙優(yōu)選限制在凹部的區(qū)域上。凹部例如由觸點(diǎn)座架中的縱向槽形成，其朝向中空體，且與中空體一起限制空隙。這樣的縱向槽例如可特別通過銑削電路板簡單且低成本地制造。
[0039]觸點(diǎn)座架限制縱向槽的邊緣可以黏貼在中空體上。
[0040]有利地，發(fā)射器和接收器分別固定在觸點(diǎn)座架的端部上，其在一優(yōu)選實(shí)施方式中封閉縱向槽的且因此空隙的長側(cè)端。
[0041]若使用多個(gè)觸點(diǎn)座架，且分別僅連接發(fā)射器或接收器，則縱向槽不必在觸點(diǎn)座架的整個(gè)長度上延伸。
[0042]發(fā)射器和接收器與觸點(diǎn)座架例如通過可導(dǎo)電的粘合材料粘合，這簡化了接觸。
[0043]由觸點(diǎn)座架、發(fā)射器和接收器構(gòu)成的組件可簡單地預(yù)制，且作為整體固定在波導(dǎo)管上。
[0044]優(yōu)選地，在固定時(shí)將發(fā)射器和接收器粘接在波導(dǎo)管上，S卩，粘接在中空體上，特別通過可導(dǎo)聲的粘合材料粘接，因?yàn)榘l(fā)射器或接收器與中空體之間的良好聲學(xué)耦合是重要的。
[0045]替選地，可首先將發(fā)射器或接收器粘接在中空體上，然后安裝觸點(diǎn)座架，優(yōu)選同樣通過粘接。
[0046]有利地，觸點(diǎn)座架粘接在中空體上，S卩，粘接在波導(dǎo)管，特別同樣通過可導(dǎo)電的粘合材料，使得由觸點(diǎn)座架、發(fā)射器和接收器構(gòu)成的整個(gè)組件可通過中空體接地。優(yōu)選地，粘合材料沿著縱向槽的整個(gè)側(cè)向縱向邊緣布置。該粘接也可用于側(cè)向密封空隙。
[0047]固定在觸點(diǎn)座架上的插頭簡化了發(fā)射器和接收器的用于提供電能和傳輸數(shù)據(jù)的電接觸。優(yōu)選地，插頭在觸點(diǎn)座架的固定通過焊接實(shí)現(xiàn)。
[0048]數(shù)據(jù)可通過控制和分析單元傳輸至發(fā)射器，以及從接收器傳輸出。控制和分析單元可集成在所述裝置中，或與其分開布置。
[0049]控制和分析單元可簡單地放置在殼體中，其中，插在插頭上的線纜可引導(dǎo)至控制和分析單元。該線纜是通過填充物可固定的，其中，例如在填充中空體與殼體之間的空間時(shí)被注入。通過該方式，線纜與插頭之間的連接以及插頭自身得到很好的保護(hù)，免受過度的作用力影響。
[0050]對(duì)接收器的信號(hào)進(jìn)行分析可完全在裝置的控制和分析單元中實(shí)現(xiàn)。
[0051]控制和分析單元的數(shù)據(jù)可顯示在布置在殼體的顯示器上。也可能的是，將另一電子單元與線纜連接，或提供無線電模塊，其將數(shù)據(jù)以無線的方式傳輸?shù)搅硪浑娮訂卧稀?br> [0052]中空體可以是流體系統(tǒng)的一部分。特別對(duì)于該情況，有利的是，中空體具有用于與流體系統(tǒng)進(jìn)行流體連接的端側(cè)固定部。端側(cè)固定部可構(gòu)建成法蘭的形式，這允許所述裝置簡單地集成進(jìn)入現(xiàn)有的流體系統(tǒng)。
[0053]除了流體連接，不必在中空體中提供其他開口，使得所述裝置不必相對(duì)于介質(zhì)而被密封。因此也可通過簡單的方式在所述裝置中測量攻擊性或敏感性的介質(zhì)。
[0054]優(yōu)選地，以中空體為中心地布置殼體。與介質(zhì)沒有接觸。
[0055]可能的是，殼體僅通過填充物固定在中空體上，而不需使用額外的固定措施。然而額外于填充物，殼體也可通過粘接、焊接、熔接或其他合適的固定方式與中空體連接。
[0056]優(yōu)選地，殼體具有管形部，其在中空體上移動(dòng)。替選地，殼體例如可以是多部分的，例如由兩個(gè)外殼構(gòu)成，其圍繞中空體裝配。
[0057]當(dāng)中空體具有用于布置在流體系統(tǒng)中的固定措施，特別具有法蘭時(shí)，其有利地在將殼體圍繞中空體放置之后或在填充中間空間之后被置于中空體上。這例如可通過焊接法蘭件或通過中空體的端部形變而出現(xiàn)。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的裝置的測量原理基于，發(fā)射器在波導(dǎo)管中激發(fā)聲學(xué)表面波，其一方面沿著波導(dǎo)管傳播，且另一方面其能量的一部分在與發(fā)射器相對(duì)的波導(dǎo)管的表面上作為容積聲波耦合輸出進(jìn)入介質(zhì)。容積聲波通過該介質(zhì)在中空體的對(duì)置壁上反射且因此返回至波導(dǎo)管。在此，容積聲波的能量的一部分再次轉(zhuǎn)換，且作為聲學(xué)表面聲波耦合返回進(jìn)入波導(dǎo)管。該過程可在波導(dǎo)管的多個(gè)位置上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛捎隈詈陷敵鼋桥c聲速情況之間的關(guān)系，通過沿著波導(dǎo)管定向的分量(Komponente)實(shí)現(xiàn)容積聲波的傳播。
[0059]若波導(dǎo)管的厚度明顯小于聲學(xué)表面波的波長，所激發(fā)的藍(lán)姆波的幅度在波導(dǎo)管的兩個(gè)表面上基本上相同。相反，若波導(dǎo)管的厚度與聲學(xué)表面波的波長在同一量級(jí)上，則表面波的幅度在其上激發(fā)表面波的表面與相對(duì)置的表面之間通常是不同的。然而在這兩種情況下可能的是，耦合輸出縱向容積聲波，因?yàn)楸砻媛暡ㄔ趦蓚€(gè)表面上也分別具有縱向分量。
[0060]接收器僅接收沿著波導(dǎo)管達(dá)到那里的表面聲波，或也接收下述容積聲波，S卩，其被進(jìn)一步引導(dǎo)通過直接位于接收器以下的波導(dǎo)管的區(qū)域至接收器?？筛鶕?jù)所接收的信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間曲線推導(dǎo)中空體內(nèi)的介質(zhì)的特性。
[0061]當(dāng)通過發(fā)射器以單一波脈沖形式實(shí)現(xiàn)對(duì)表面聲波的激發(fā)時(shí)，以下述方式選擇兩個(gè)波脈沖之間的時(shí)間間隔是有利的，即，在釋放下一個(gè)脈沖之前，直接的表面波以及所有可檢測的容積聲波已經(jīng)到達(dá)接收器。表面波與容積聲波之間的不同運(yùn)行時(shí)間以及針對(duì)不同的傳播路徑的脈沖的強(qiáng)度曲線允許推導(dǎo)介質(zhì)的特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062]下文中結(jié)合附圖根據(jù)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。附圖中:
[0063]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意性縱剖面；
[0064]圖2示出圖1所示的裝置的以圓形標(biāo)記的部分的放大圖；
[0065]圖3示出圖1所示的裝置在觸點(diǎn)座架的高度上的示意性縱剖面；
[0066]圖4示出圖1所示的裝置在發(fā)射器及接收器區(qū)域中的示意性橫剖面；
[0067]圖5示出圖1所示的裝置在空隙區(qū)域中的示意性橫剖面；
[0068]圖6示出由用于根據(jù)本發(fā)明的裝置的觸點(diǎn)座架、發(fā)射器以及接收器構(gòu)成的組件的示意圖；以及
[0069]圖7和圖8示出在根據(jù)本發(fā)明的裝置的情況下的控制單元的可能布置。

【具體實(shí)施方式】
[0070]圖1示出用于確定介質(zhì)M的特性的裝置10的剖視面，該介質(zhì)位于管形的中空體12中，且流動(dòng)通過該中空體。
[0071]在中空體12的徑向外表面14上布置組件16，其具有觸點(diǎn)座架18、壓電發(fā)射器20以及壓電接收器22。
[0072]發(fā)射器20和接收器22在此可這樣構(gòu)建，即，其也可分別以另一功能運(yùn)行，即，發(fā)射器20作為接收器，以及接收器22作為發(fā)射器。
[0073]中空體12的徑向內(nèi)表面24形成與介質(zhì)M的界面。
[0074]在該情況下，中空體12是不銹鋼管，特別當(dāng)其與同樣由金屬管構(gòu)成的流體系統(tǒng)連接時(shí)，其以簡單的方式也作為用于電子部件的接地。
[0075]殼體26以中空體12為中心地進(jìn)行圍繞。中空體12的外表面14與殼體26的內(nèi)表面之間的空間填充有填充物28，其在該實(shí)例中硬化成剛性固體。填充物28例如可以是聚氨酯或環(huán)氧樹脂。
[0076]在觸點(diǎn)座架18的區(qū)域中，中空體12的外表面14被削平，例如通過銑削外周的一部分。該削平部30在縱向A上延伸超過觸點(diǎn)座架18，而其在其橫向X上基本上對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)座架18的寬度(參見圖1和3)。
[0077]電接觸以及在發(fā)射器20中激發(fā)振蕩信號(hào)或讀取接收器22可通過布置在觸點(diǎn)座架18上的插頭32實(shí)現(xiàn)，線纜34被置于該插頭上(參見圖3)，該線纜引導(dǎo)至控制和分析單元36 (參見圖7和8)。
[0078]在該實(shí)施例中，觸點(diǎn)座架18由電路板形成，其中，用于提供能量、控制、以及用于讀取測量數(shù)據(jù)的所有電路作為導(dǎo)體電路被置于電路板中或電路板上。
[0079]插頭32直接接觸電路板上的導(dǎo)體電路。觸點(diǎn)座架18在此由非壓電材料構(gòu)成。
[0080]發(fā)射器20和接收器22是壓電轉(zhuǎn)換器，其例如設(shè)置有叉指電極，其中，所述電極直接接觸中空體12的外表面14。
[0081]圖2示出圖1中的裝置10的通過圓形標(biāo)記的區(qū)域的細(xì)節(jié)圖。
[0082]在此可看到，觸點(diǎn)座架18部分與中空體12的外表面14間隔地布置。在觸點(diǎn)座架18的下側(cè)與中空體12的外表面14之間形成空隙38。填充物28使得該空隙38空置，此外完全圍繞觸點(diǎn)座架18以及發(fā)射器20和接收器22。填充物28除空隙38外四周地完全圍繞中空體12，且也在縱向A上延伸超過由觸點(diǎn)座架18、發(fā)射器20和接收器22構(gòu)成的組件16。
[0083]在圖3中示出裝置10在空隙38的高度上的縱剖面。可以看到，發(fā)射器20和接收器22分別直接位于削平部30中的中空體12的外表面14上。相反地，觸點(diǎn)座架18具有縱向槽40，其在發(fā)射器20和接收器22之間的觸點(diǎn)座架18的整個(gè)長度上延伸。觸點(diǎn)座架18的限制縱向槽40的兩個(gè)縱向邊緣42連續(xù)地從發(fā)射器20延伸至接收器22。其通過可導(dǎo)電的耐高溫粘合材料連續(xù)地在其整個(gè)長度上與中空體12在削平部30的區(qū)域中固定連接(參見圖6)。
[0084]發(fā)射器20和接收器22可在縱向A上延伸超過削平部30。
[0085]在此，中空體12在兩個(gè)軸向端上具有端側(cè)固定部50，用于流體連接未詳細(xì)描述的流體系統(tǒng)。
[0086]圖4和5示出裝置10在發(fā)射器20 (或接收器22)的區(qū)域中的、以及在空隙38的區(qū)域中的橫剖面。對(duì)于在此示出的示例，在中空體12的四周上分別構(gòu)建兩個(gè)削平部30，其在此非直接徑向?qū)χ茫渲?，這也可以是有利的。在削平部30的每個(gè)上布置組件16。由觸點(diǎn)座架18、發(fā)射器20和接收器22構(gòu)成的各組件16相同地構(gòu)建，且分別以相同的軸向位置固定在中空體12。
[0087]當(dāng)然，也可在中空體12上僅提供唯一的組件16或多于兩個(gè)的組件16。
[0088]由一個(gè)組件16的發(fā)射器20發(fā)出的表面波也可由另一組件16的接收器22獲取，所述表面波至少也作為容積聲波橫穿介質(zhì)M。
[0089]為執(zhí)行對(duì)在中空體12內(nèi)部中的介質(zhì)M的特性的測量，直接在發(fā)射器20的電極之下的中空體12的區(qū)域中，發(fā)射器20激發(fā)聲學(xué)表面波。另外，表面波沿著中空體12在至接收器22的方向上傳播且在此被檢測，中空體在該區(qū)域中表示波導(dǎo)管。由于介質(zhì)M與波導(dǎo)管的直接界面，在中空體12的內(nèi)表面24上的聲學(xué)表面波的能量的一部分在與介質(zhì)M的界面上耦合輸出，且從此處作為容積聲波以特定的傳播角度傳播通過介質(zhì)M(參見圖1)。在中空體12的相對(duì)的壁上，該容積聲波在此碰到中空體12且反射。容積聲波以該方式傳播通過介質(zhì)M。總當(dāng)容積聲波碰到中空體12的壁時(shí)，存在下述可能性，即，聲學(xué)表面波再次耦合進(jìn)入中空體12。該聲波然后傳播通過作為波導(dǎo)管的中空體12的壁至接收器22，且在此同樣被檢測。通過由發(fā)射器20發(fā)出的波脈沖與進(jìn)入接收器22的信號(hào)之間的時(shí)間延遲以及其強(qiáng)度和時(shí)間曲線，可推導(dǎo)介質(zhì)M的特性，以及濃度、黏度、聲速、流速、流量、溫度和均勻性。
[0090]整個(gè)中空體12可作為波導(dǎo)管，然而在此，基本上僅發(fā)射器20和接收器22之間的空隙38之下的削平部30中的中空體12的區(qū)域作為波導(dǎo)管是活潑的?？赏ㄟ^存在的與中空體12的其余表面接觸的填充物28，和/或通過中空體12的厚度的或表面結(jié)構(gòu)的由削平部30形成的幾何變化影響界限。
[0091]在該示例中，觸點(diǎn)座架18、發(fā)射器20和接收器22在固定在中空體12上之前，組合成共同的組件16。然后，該組件16作為整體粘接到中空體12中的削平部30上。特別地，觸點(diǎn)座架18構(gòu)建成一體的，然而也可由多個(gè)分開的部分組合。
[0092]圖6示出分開狀態(tài)下的組件16?？珊芎玫乜吹?，縱向槽40完全由發(fā)射器20、接收器22以及觸點(diǎn)座架18的兩個(gè)縱向邊緣42限制。
[0093]在此為將發(fā)射器20和接收器22固定在中空體12上，使用良好的可導(dǎo)聲的粘合材料39a，而縱向邊緣42通過可導(dǎo)電的粘合材料39b與中空體12粘接。已知的可導(dǎo)電以及可導(dǎo)聲的粘合材料可作為所述粘合材料。
[0094]從觸點(diǎn)座架18的短正面分別突出兩個(gè)接觸銷46進(jìn)入觸點(diǎn)座架18的延長部，其用于固定發(fā)射器20以及接收器22。
[0095]在形成觸點(diǎn)座架18的電路板上已經(jīng)構(gòu)建了導(dǎo)體電路，其用于提供能量以及將信號(hào)通過接觸銷46傳導(dǎo)至發(fā)射器20和傳導(dǎo)至接收器22。
[0096]發(fā)射器20和接收器22通過可導(dǎo)電的粘合材料粘接至接觸銷46，且以下述方式定位，即，其在正面封閉縱向槽40。
[0097]在一變型中，如在圖7中所示的，控制和分析單元36容納在裝置10的殼體中。在此可涉及額外的殼體48，這然而也可通過殼體26的部分形成。
[0098]在圖8所示的另一變型中，控制和分析單元36布置在殼體26之外，且布置在任意的、圍繞該殼體的另一殼體48之外，其中，線纜34從殼體26以及48中引出。代替連接線纜，在此也可以存在用于外部控制和分析單元36的無線電連接。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定介質(zhì)(M)特性的裝置，具有: 中空體(12)，其用于容納介質(zhì)(M);以及 殼體(26)，其四周地圍繞中空體(12)，其中，中空體(12)的壁的至少一部分構(gòu)建成用于聲學(xué)表面波的波導(dǎo)管，其形成與介質(zhì)(M)的界面，且提供用于激發(fā)波導(dǎo)管中的聲波的至少一個(gè)發(fā)射器(20)以及用于接收來自波導(dǎo)管的聲波的至少一個(gè)接收器(22)，其相互間隔布置，其中，發(fā)射器(20)和接收器(22)直接接觸波導(dǎo)管的外表面(14)，且其中，發(fā)射器(20)與接收器(22)之間的距離這樣選擇，即，通過發(fā)射器(20)激發(fā)的聲波可至少部分地在延伸通過介質(zhì)(M)的路徑上傳播；以及 至少一個(gè)觸點(diǎn)座架(18)，在其上布置發(fā)射器(20)和/或接收器(22)， 其中，在波導(dǎo)管與觸點(diǎn)座架(18)之間形成連續(xù)的空隙(38)， 且在中空體(12)、觸點(diǎn)座架(18)和殼體(26)之間的空間填充有填充物(28)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，填充物(28)由吸收通過發(fā)射器(20)激發(fā)的聲波的材料構(gòu)成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，觸點(diǎn)座架(18)由電路板形成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，由觸點(diǎn)座架(18)、發(fā)射器(20)以及接收器(22)構(gòu)成的多個(gè)組件(16)在中空體(12)的周圍分布地布置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在中空體(12)的表面(14)中徑向向內(nèi)于空隙(38)形成削平部(30)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，觸點(diǎn)座架(18)具有縱向槽(40)，其朝著中空體(12)，且與中空體(12) —起限制空隙(38)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，限制縱向槽(40)的縱向邊緣(42)黏結(jié)在中空體(12)上，特別通過可導(dǎo)電的粘合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，發(fā)射器(20)和接收器(22)封閉縱向槽(40)和空隙(38)的長側(cè)端。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，發(fā)射器(20)和/或接收器(22)與觸點(diǎn)座架(18)粘結(jié)，特別通過可導(dǎo)電和/或?qū)暤恼澈喜牧稀?br> 10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，預(yù)制由觸點(diǎn)座架(18)、發(fā)射器(20)和/或接收器(22)構(gòu)成的組件(16)，且整體固定在中空體(12)上。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，觸點(diǎn)座架(18)粘結(jié)在波導(dǎo)管上，特別通過可導(dǎo)電的粘合材料。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，插頭(32)固定在觸點(diǎn)座架上，特別通過焊接，用于接觸發(fā)射器(20)和/或接收器(22)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，中空體(12)具有端側(cè)固定部(50)，用于與流體系統(tǒng)流體連接。
【文檔編號(hào)】G01D5/48GK104236607SQ201410236318
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】伯蘭特·柯尼希, 伊夫格·霍格, 克里斯托夫·吉延杰, 揚(yáng)妮克·富克斯 申請(qǐng)人:比爾克特韋爾克有限公司, 比爾克特有限公司