[发明专利]超声变换器和其运行方法、超声流量测量仪和其运行方法

说明书

描述并示出一种尤其用于超声流量测量仪(3)的超声变换器(1)，其中，所述超声变换器(1)具有至少一个电声元件(7)、至少一个壳体(5)、至少一个声窗(6)和至少一个控制单元(13)，其中，所述电声元件(7)在所述壳体(5)内部如此布置在所述声窗(6)上，使得在运行中由所述电声元件(7)产生的超声信号通过所述声窗(6)离开所述壳体(5)。提出一种确保测量信号质量的改善和因此测量范围的增大的超声变换器的目的的实现方式为，所述电声元件(7)具有至少两个电声盘片(10)，其中，所述至少两个电声盘片(10)上下叠置地布置，并且其中，至少一个电声盘片(10)可以由所述控制单元(13)至少暂时单独地被激励。

技术领域

本发明基于一种尤其是用于超声流量测量仪的超声变换器(或超声换能器、超声式传感器，即Ultraschallwandler)，其中，该超声变换器具有至少一个电声元件、至少一个壳体、至少一个声窗和至少一个控制单元，

其中，电声元件在壳体内如此布置在声窗上，使得在运行中由电声元件产生的超声信号穿过声窗离开壳体。

此外，本发明涉及：一种用于在测量环境中运行超声变换器的方法；一种具有至少一个测量管、具有至少一个超声变换器且具有至少一个控制与评估单元的超声流量测量仪；以及一种用于运行超声流量测量仪的方法，其中，至少一个超声变换器至少构造为超声发射器，优选构造为超声发射器和接收器，并且其中，超声变换器如此布置在测量管处，使得其在运行中沿着或逆着流动介质的流动方向发出超声信号到测量管中。

背景技术

从现有技术中已知的用于确定流过测量管的介质的流动速度的超声变换器，在运行中独立于当前的过程情况以固定频率和固定波束宽度发出超声信号。

原则上，通过介质的超声测量信号的质量取决于介质的吸收特性、介质的粘度以及当前的工艺条件。降低传输信号质量的效应例如是，在测量流动介质的情况下，通过介质对信号的衰减或高流速下的吹散效应(或漂移效应，即Verwehungseffekte)。在下文中，已经横穿介质的超声信号被称为接收信号。

发明内容

为了避免或减少上述缺点，本发明的目的是，提出一种确保改善接收信号质量的超声变换器。

此外，本发明的目的是，提出一种用于运行超声变换器的方法、一种超声流量测量仪和一种用于运行超声流量测量仪的方法，其分别确保了接收信号的质量的改善。

根据本发明的第一教导，上述目的通过以下方式实现：电声元件具有至少两个电声盘片，其中，所述至少两个电声盘片上下叠置地布置，并且其中，至少一个电声盘片能够至少暂时(或有时，即zeitweise)由控制单元单独激励。

根据本发明认识到，超声变换器的电声元件可以模块化地构造，从而该电声元件可以按不同的方式激励。这具有如下优点：可以影响在运行中产生的超声信号的特性。详细地说，超声信号的特性可以匹配介质的特性和/或当前的过程情况，由此，结果可以改善接收信号的质量。

在运行中例如可以激励恰好一个电声盘片以振动，其中，至少两个电声盘片如此相互连接，使得第二个电声盘片随之振动，从而结果，通过电声元件所形成的共振器(或谐振器，即Resonator)的共振频率由至少两个电声盘片的组合来确定。本发明意义内的单独激励并不意味着单独激励的电声盘片独自自由振动。

通过对第二电声盘片的设计和/或控制，可以整体影响电声元件的共振频率，由此结果可以改变所产生的超声信号的频率。这将在下面针对不同的设计进行更详细的解释。

根据一种优选的设计，至少两个电声盘片可以单独控制。在这种情况下，两个电声盘片单独地(或分别地，即separat)与控制单元连接。在运行中，可以例如不同地激励至少两个盘片。还可以设想，这些电声盘片至少暂时并联或串联连接。特别优选地，至少两个电声盘片以这样的方式与控制单元连接，使得可以在运行中在各个电声盘片的不同控制之间被切换。