[发明专利]基于超声波的测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的类型的基于超声波的测量装置和一种根据权利要求9的类型的基于超声波的测量方法。

背景技术

在实践中，在多个课题中、例如在无损坏的材料测试的领域中已知将超声波应用于确定例如固体长度。在此，在多种情况下使用所谓的脉冲回波方法（Puls－Echo Methode），其中根据在将超声波脉冲发出到测量体中和接收例如在测量体的后壁上反射的脉冲回波之间的运行时间来推断出测量体的长度。

为此，精确时基需要作为基准用于时间测量，其中就此而言在实践中首先应用石英晶体振荡器。此外，在待检查的物体中的音速必须是已知的或者通过在已知长度和相同材料的物体上的基准测量来确定。

然而在所有基于运行时间的距离测量中，温度变化过程成为问题，因为该温度变化过程可能成多倍地超过原本待测量的效果，由此测量值有时可能会被歪曲直至不可用。

因此在多种应用中都必须准确地确定测量体的温度直至十分之一或百分之一度。在不能避免的制造参数波动的情况下，要在温度测量装置的整个使用寿命上产生的这种测量精度实际上是不可能的或者仅能在不合理的费用的情况下才能实现。

发明内容

与此相对，本发明的目的在于，对这种测量装置和这种测量方法以下述方式加以改进，即与超声波信号的以温度为条件的测量路段变化或运行时间变化无关的长度测量能以简单的和成本经济的方式实现。

所述目的根据本发明通过具有在权利要求1中给出的特征的测量装置来实现。

根据本发明，纵向的和横向的超声波信号经过加载了待测量的压力的测量路段。由于声音弹性（akustoelastisch）的效果（机械应力、即压力对声音传播速度的影响）在纵向的和横向的超声波中大小不同，因此在相同的测量压力的情况下获得两个不相关的测量（运行时间）。这使得，能从测量结果中计算出温度沿着对于两个超声波信号相同的测量路段（只要该路段由两个超声波信号近似同时地经过）的干扰影响。由纵向的和横向的运行时间可以通过组合特性曲线来确定在端面上的温度和/或压力。

从而，超声波信号在测量路段上的以压力为条件的运行时间变化可以与测量路段的温度变化过程无关地进行检测，由此能以温度补偿的方式并且因此可靠地确定测量压力。由此，对非常小的以压力为条件的变形进行的检测甚至可以在宽的温度范围内实现，如该变形例如在机动车技术领域中随着在那里典型出现的从负40°至正150°的温度而出现。就这点而言，特别是还可以在对喷射系统（例如共轨）或制动设备的液压系统的工作介质压力/设备压力（Betrismitteldruck）进行测量时应用。

根据本发明的测量装置特别是具有以下优点：

- 以很少的额外费用进行高精确性的温度补偿；

- 仅需要单点温度平衡；

- 附加地获得精确的压力测量和温度测量。

根据本发明的测量装置优选包括评估单元，该评估单元借助在端面上反射的纵向的和横向的测量信号的运行时间和运行时间差计算出温度对由测量信号经过的测量路段的影响，并且该评估单元在已知测量体的纵向的和横向的声速的情况下通过相应的压力参考曲线或温度参考曲线（组合特性曲线）来测定在端面上存在的测量压力和/或在端面上存在的测量温度。

在另一个方面，本发明还涉及一种具有权利要求9所述特征的所属的超声波测量方法，所述超声波测量方法用于借助脉冲回波确定在测量体上存在的测量压力和/或测量温度。为了经过相同的测量路段，优选尽可能同时或至少几乎同时发出纵向的和横向的超声波信号。

本发明的主题的其它优点和有利的设计方案可以从说明书、附图和权利要求中获悉。

附图说明

下面借助在附图中非常示意性地示出的实施例详细阐述本发明。

唯一的图1示出根据本发明的基于超声波的测量装置的非常示意性的纵截面图，该测量装置用于确定在高压容器中存在的压力。

具体实施方式

在图1中示出的基于超声波的测量装置1用于间接地对在压力容器2中存在的压力p和/或温度T进行测量。压力容器2例如可以是：用于内燃机的燃料喷射系统的燃料高压存储器（共轨），其中工作压力通常远远超出2000 bar；或者是制动设备的液压系统的液压容器。