[发明专利]流体测量装置

说明书

本发明公开一种确定流体的至少一个特征性质的流体测量装置，其包括测量管，其具有流体能够流过的流体导管并且该测量管具有测量部段，在测量部段中，测量管壁的至少一个区域被构造用于表面声波的波导，该波导形成与流体的界面。提供了至少两个压电式换能器，所述压电式换能器被布置成与波导的外表面直接接触，并且其中一个用作在波导中激发声波的发射器，并且至少一个用作用于接收声波的接收器。由发射器激发的声波能够至少部分地作为体积波传播通过流体，并且压电式换能器被构造为弹性柔性同时保持其功能，其中压电式换能器具有彼此平行布置的多个条形压电式元件，其本身是刚性的并且在它们之间布置有对应的弹性材料层。

技术领域

本发明涉及一种用于确定流体的至少一种特征性质的流体测量装置。

本发明尤其涉及一种用于确定流经其中的液体的一种或更多种特征性质的流体测量装置。流体的性质包括例如浓度、密度、粘度、声音速度、流速、流率、温度和/或其均匀性。

背景技术

文献DE102019110514A1公开了一种流体测量装置，该流体测量装置用于使用声波测量在流体导管中流动的流体的某些性质。为此，表面声波(SAW)在由流体导管的壁的部分形成的波导中被激发，其类型和频率被如下地选择，使得发生进入与该波导直接接触的流体中的部分解耦。因此，波导中的表面声波的一部分作为纵向体积音波耦合到流体中并且从中穿过。

在声波通过流体的途中，声波在流体导管的相对壁处反射至少一次，因而它们再次撞击波导，在该波导中，这些体积波的一部分再次作为表面声波耦合到该波导中并继续在其中行进。因此，在接收器处产生了特征信号，该特征信号的时间强度过程(包括相对于由发射器发射的信号的时间延迟)允许得出关于流体的特征性质的结论，所述接收器布置在波导上且距发射器一定距离。

压电式换能器用作发射器和接收器，所述压电式换能器通常在平坦的接触表面上附接到测量管。然而，在某些负载(比如高压或强热应力)下，压电式换能器可能断裂，尤其是在它们是提供特别高的测量准确度的大面积换能器的情况下。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种避免上述问题的流体测量装置。

根据本发明，这是通过一种用于确定流体的至少一种特征性质的流体测量装置来实现的，该流体测量装置包括测量管和至少两个压电式换能器，所述测量管具有流体能够流过的流体导管并且该测量管具有测量部段，在该测量部段中，测量管壁的至少一个区域被构造为用于表面声波的波导，该波导形成与流体的界面，所述至少两个压电式换能器被布置成与波导的外表面直接接触。压电式换能器中的一个用作用于在波导中激发声波的发射器，并且至少一个用作用于接收声波的接收器。由发射器激发的声波能够至少部分地作为体积波而传播通过流体，并且压电式换能器被构造为弹性柔性的，同时保持它们的功能，其中压电式换能器具有彼此平行布置的多个条形压电式元件，所述多个条形压电式元件本身是刚性的并且在它们之间布置有对应的弹性材料层。

如在根据本发明的流体测量装置中，压电式换能器被构造为弹性柔性的，即使在高负载下，即使在测量管的一定变形的情况下，也没有断裂的风险。对于带有特别高的测量准确度的系统，实现大面积压电式换能器也没有问题。此外，由于它们的柔性，压电式换能器能够理想地适配例如圆柱形测量管的曲率，使得在根据本发明的构造中，测量管的加工(如现有技术中所做的那样，为换能器创建平坦的接触表面)是不必要的。这简化了制造，进而对制造成本产生有益的影响。

这里应该注意的是，在本发明的意义内，条形压电式元件应该理解为具有优选细长形状的薄的板状压电式元件。

优选地，压电式换能器被结合到测量管壁，因此，流体测量装置能够以特别简单和成本有效的方式制造。

弹性材料可能是弹性体或浇铸化合物。