CN102597715A - 使用于流体介质中的超声波流传感器 - Google Patents

使用于流体介质中的超声波流传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用于流体介质中的超声波流传感器(110)。所述超声波流传感器(110)包括至少两个纵向于流地相互偏移地设置在流体介质的通流管(112)中的超声波转换器(120，122)。所述超声波流传感器(110)还包括反射面(126)，其中，所述超声波流转换器(120，122)设置用于经简单地反射到所述反射面(126)上来互相发送超声波信号。另外，在两个超声波转换器(120，122)之间设置偏转装置(132)，其设置用于通过离开所述超声波转换器(120，122)的偏转来基本上抑制被所述反射面(126)反射的且到达所述偏转装置(132)的寄生的超声波信号。

Description

使用于流体介质中的超声波流传感器
背景技术
从现有技术已知多种探测流体介质流的流传感器。这种超声波流传感器探测例如质量流、体积流或流体介质的速度，例如在通流管中。此时，通常使用两个或多个超声波转换器，超声波转换器能够沿着流体介质流相互移位地布置在流中并且相互发送超声波信号。从流动方向上的部件和逆着流动方向上的部件的超声波信号之间的运行时间差能够得到流动速度和/或另外的流动特征大小。在DE 39 41 544 A1中描述一个这种超声波流传感器的实例，它也在本发明的框架下根据本发明进行了修改。这个出版物公开了一种超声波流量计，具有在超声波转换器之间多次反射的超声波信号。由此，在测量管中构成W形超声波路径，它提供了更长的超声波路径和壁约束的转换器装配的优点。
然而，这种已知的反射装置的缺点在于，在DE 39 41 544 A1中需要多次反射而能够降低所述系统的稳固性。特别地，所述反射面在所述结构中需要平均三个，对振动敏感，能够影响流动比例，对污物和进而反射性能的相关变化或者对热延迟也是容易受到影响的。
发明内容
因此，本发明提出一种超声波流传感器，它至少尽可能地避免已知超声波流传感器的缺点。所述超声波流传感器基于反射原理，但是提供一个唯一的超声波传递路径。所述超声波流传感器使用在流体介质中。例如，这些流体介质流过通流管，所述通流管的构件能够是量管，所述量管能够插入到所述通流管中和/或是所述通流管的组成部分。所述超声波流传感器允许尤其使用在机动车领域中，例如机动车内燃机中，尤其在它的新鲜空气部段中，特别是在涡轮增压机后面，尤其使用在载重汽车领域中。替代使用范围是例如用于气体或液体的传感器，例如在工业技术方法中，如在过程控制中，用作间距传感器，液面传感器，化学工业和制药工业中的流传感器，医学技术中的传感器，例如在有害气体监控时，或者使用在能源技术中，例如作为发电站中或住宅中的热量计数器。
所述超声波流传感器包括至少两个沿着流体介质流相互移位地布置在流体介质的通流管中的超声波转换器。例如，所述超声波转换器完全或部分地插入到所述通流管的量管壁中，由此例如所述通流管的一段或者单独的插入到通流管中。所述超声波转换器能够也接收在壳体部分中，作为插头探针放置在实际通流管上或量管上或者插入到通流管中或量管中。在这种情况下，所述壳体部分的墙壁也理解为通流管或量管的一部分。在沿着所述流移位的布置时，设置一种如下布置：即在所述布置中，一个所述超声波转换器逆着另一个超声波转换器进行布置，其中，所述布置确切在流动方向上实现或者，如下所述，相互横向于流动方向移位。
在本发明的框架中，超声波转换器一般理解为一个能够将电信号转换成和/或翻转成超声波信号的装置。例如，超声波转换器包括至少一个转换器芯，在转换器芯中接收至少一个电-声转换器元件。这种电-声转换器元件的一个实例是压电元件。但是也可以使用其他电-声转换器元件。所述超声波转换器的附加的可能设计方案能够例如参照上面的所谓现有技术或者参照其他已知的超声波转换器。
所述超声波流传感器还包括反射面。反射面理解为装配成完全或部分地反射超声波信号的面。例如，这个反射面能够是所述通流管的一部分，例如所述量管的一部分或者也可以是单独地插入到所述量管中，例如作为布置在所述流体介质的流内部的反射面。所述反射面也能够固定在壳体部分上，所述壳体部分也接收所述超声波转换器并且作为插头探针放置在所述实际通流管上或量管上或者插入通流管中或量管中。装配所述超声波转换器，以便经过简单的反射而将超声波信号互相发送到反射面上。也就是说，与在DE 39 41 544 A1中所示的布置的W形曲线相反，在本发明的框架下，在超声波转换器之间的超声波信号的V形曲线设置为优选传输路径。所述超声波转换器也能够按照如下安装：所述超声波转换器相对于理想的V形曲线稍微倾斜，由此例如能够在流的条件下提供相对于波束发散的悬留音和/或能够减少在两个转换器上表面之间的多次反射。
此外，在所述超声波转换器之间设置偏转装置。这个偏转装置能够例如如下详细地所描述的，是量管的构件和/或所述超声波转换器插入其中的量管壁。但是，另外的布置原则上也是可能的。所述偏转装置装配成通过偏转离开所述超声波转换器来基本上抑制由所述反射面反射的且碰撞到偏转装置上的寄生的超声波信号。也就是说，所述偏转装置装配成，用包括在所述超声波转换器之间的量管上表面内的多次反射抑制例如W形信号曲线或其他信号曲线。“基本”抑制在这里理解为这样的抑制，即与没有偏转装置的布置相比，例如与所述超声波转换器之间的平滑的量管上表面相比，所述寄生的超声波信号的声能抑制约至少30％，优选约至少50％，特别优选地约至少80％或甚至约至少90％。
所述偏转装置能够特别地布置在所述超声波转换器之间的连接线段的平均三分之一处。然而，所述偏转装置也能够例如延伸到所述超声波转换器之间的整个线段上方或者延伸到这个线段的其他部分上方。特别优选地，所述偏转装置布置成基本上对称于所述超声波转换器，以便尤其抑制W形信号曲线。
所述偏转装置在这里应优选设计成宏观尺度。这说明所述偏转装置优选在它的大凸起和/或所述量管上表面的深度伸入一定量和/或从它突出，它比所述超声波信号的波长大例如0.1mm，特别地大约0.5mm，优选大于1.0mm，特别优选地大于2.0mm或者甚至大于4.0mm。然而，替代地或附加地，所述偏转装置也能够包括一个或多个其尺度小于所谓宏观尺度的结构。因此，所述偏转装置能够包括粗糙度，替代或优选附加宏观结构。
因此，两个尺寸比例之间原则上能够是不同的，即偏转装置在根据上面限定的宏观区域(在下文也称为粗糙结构)中尺寸比例上的偏转装置的结构，与位于微观区域中的上述刻度上的，例如在小于1.0mm以下的凸起，尤其在上表面粗糙度的尺寸比例上的结构之间。这种结构在下面也称为精细结构。
优选地，所述偏转装置还具有粗糙结构。这能够例如与尺寸比例直到减小到在流体介质中的超声波波长。在空气中声速为340m/s、室温和340kHz的频率时，得到例如超声波波长1mm。所述偏转装置能够特别地包括至少一个偏转面，优选至少两个或多个偏转面。在这里，偏转面理解为偏转装置具有的且装配成至少部分地反射和/或吸收超声波信号的结构，以相应于偏转装置的功能保证超声波的偏转。大数量的偏转面也是可能的，例如数量为4个偏转面，如形成偏转装置的棱柱形或金字塔形设计方案。所述偏转装置能够设计为平坦的或也可以设计为弯曲的。下面详细地阐述不同实例。
所述至少一个偏转面能够尤其相对于所述反射面倾斜。替代地或附加地，所述至少一个偏转面尤其包括至少一个相对于所述超声波转换器之间的连接器倾斜的偏转面。优选地，所述至少一个偏转面能够设计成，这个偏转面的基线以相对于所述超声波转换器之间的连接线成从90°的不同的角度的方式布置，例如从0°到70°的角度和/或从110°到180°的角度，其中，所述偏转面与通过流体介质的流动方向且在所述超声波转换器之间的连接线张紧的平面相交。替代地或附加地，所述至少一个偏转面能够具有法向量不平行于或反向平行于与反射面相垂直的平面，在该平面中包含所述超声波转换器之间的连接线。由此例如能够保证超声波信号从包含所述超声波转换器之间的连接线且垂直于反射面的平面向外反射。
替代地或附加地，所述偏转面的面法线尤其也与所述反射面的面法线成一个角度，这个角度的数值平均大于10°，优选大于15°，特别优选地大于20°。所述偏转装置能够尤其部分地通过所述超声波转换器之间的量管上表面构成。例如，所述超声波转换器之间的量管上表面在所述超声波转换器之间的连接线方向上分割成三个面区域。所述三个面区域沿着所述连接线和横向于所述连接线在这里能够分别膨胀所述连接线的长度的大约三分之一。所述反射面的面法线和量管上表面的面法线之间的经这三个面区域进行数值平均的平均角度在这里能够选择为优选大于10°，特别地大于15°，特别优选地大于20°。
所述偏转装置能够特别地具有至少一种从下面的形状中选择的形状：屋顶形；金字塔形；具有弯曲的屋顶面作为偏转面的屋顶形；具有弯曲的金字塔形作为偏转面的金字塔形；具有凸的或凹的圆柱面作为偏转面的金字塔形；伸入流中的顶点；锯齿形；波形；轴头形；凹痕形；凸起形；台阶形；肋形；与至少一种前述形状反向的形状，例如通过负冲压这个形状得到的形状。还能够设置所述形状和/或另外的形状的组合。此外，多种这些形状能够接连排列或组合。因此，多个金字塔形能够接连排列，例如晶格模型。多个金字塔形在一个或两个方向上接连排列，从而当这个金字塔的基线在相对于所述超声波转换器之间的连接线成从0°和90°的不同角度下延伸时，这是特别地优选的。例如所述基线能够在相对于所述连接线成从20°到70°的角度下和/或在从110°到160°的角度下延伸。但是，其他的设计方案原则上也是可能的。在上述限定的意义上，所说的形状能够特别地构造为粗糙结构。但是，附加地或代替地，一个或多个所说的形状也能够构造为精细结构，例如在偏转面上。因此，例如粗糙结构和精细结构能够相互组合，例如通过粗糙结构的一个或多个面，例如一个或多个偏转面，通过一个或多个精细结构对下部进行下部构造。
因此，所述偏转装置尤其能够，如上所述，具有至少一个，优选至少两个或多个偏转面。这些偏转面能够尤其具有一个下部结构和/或精细结构。精细结构在这里理解为上述尺度比例的结构，例如，至少一个偏转面的下部结构。所述偏转面能够限定为在它的整个曲线中这样的粗糙结构或者是粗糙结构的构件，其中，所述至少一个偏转面优选通过所述精细结构或通过另外一种下部结构，例如至少一个较小的粗糙结构，分割成多个部分面。该下部结构，例如所述精细结构或所述较小的粗糙结构，能够特别地具有如下深度，即位于小于在流体介质中的超声波的5倍波长范围内，优选在小于2倍波长范围内，特别优选在小于1倍波长的范围内，例如在四分之一波长范围内。所述下部结构能够尤其具有一个或多个下述结构：多个肋；多个槽；一个栅格；一个具有多个面的下部结构；一个具有多个上述种类的形状的下部结构。
如上所述，所述超声波转换器能够附加地沿着流动方向错位，还能够横向于所述流体介质流移位。这样，例如允许阻止通过逆流布置的超声波转换器产生的流动不均匀性对顺流布置的超声波转换器的影响。
此外，尤其在具有横向于所述流体介质流相互移位的超声波转换器的布置中，但也在另外的布置中，所述偏转装置能够具有至少一个反射屏障。反射屏障在这里理解为从所述量管上表面比较陡峭地延伸进入到所述流体介质流中的屏障。例如，该反射屏障能够设计为薄板形状。例如，所述反射屏障能够与所述超声波转换器之间的连接线在平均三分之一处，优选在一半处相交。
特别地，所述反射屏障能够设计为，所述反射屏障包括具有如下特性的薄板：所述薄板首先具有一个主膨胀方向，在主膨胀方向上具有一个横向于所述超声波转换器之间的直连接线的未消失的向量分量，从而，来自一个超声波转换器的声波经过第一次反射到达所述反射面上，不是以较大量地经一次或多次反射到达所述偏转装置上，第二反射到达朝向另外的转换器的反射面上，而是反射回到或者随着趋势而侧向地反射离开。因为横向于流动方向移位的超声波转换器的布置，所述薄板替代地或附加地平行于或尽可能平行于流动方向进行布置，从而所述薄板不干涉所述流动导向。通过所述偏转装置的主结构在流动方向上的这种布置，相应的结构深度选择为相应地较大，以便不干涉流动导向，从而实现用于W形声波曲线的可调节屏障。
所述偏转装置能够尤其，如上所述，包括至少两个偏转面。这些偏转面能够例如，如上所述，在屋顶式形状中相交在一个相交线上。所述相交线能够布置成尤其相对于所述超声波转换器之间的连接线成从90°的不同的角度，由此W形声波曲线不只通过所述偏转面的屋顶式倾斜减小或消除，而是所述声波从这一的平面反射出来，所述声波垂直于反射面并且平行于所述超声波转换器之间的连接线。这个平面一般与通过有效信号的主要部分张紧的平面或者也在有缺陷的偏转装置中通过W形部分的平面相同。所述偏转面的相交线与所述超声波转换器间的连接线之间的从90°的偏转角具有相同的特性，即所述偏转面的法向量不平行于所述通过有效信号的主要部分张紧的平面。通过相应地偏转，所述从该平面出来的触碰所述偏转面的声波部分阻止这些偏转的声波部分大量地经过反射面反射回到所述发送的超声波转换器上，同样视作寄生波的声波途径(例如用于相反的测量方向)。例如能够设置小于80°的角度，例如小于70°的角度。所述自身相照射的偏转面能够例如以从90°的不同的角度相互照射，例如以大于90°的角度，例如大于100°的角度，特别地大于110°的角度。然而，另外的设计方案也是可能的。
上面所提出的超声波流传感器与已知的超声波流传感器相比具有多个优点。因此，特别地允许在尽可能地抑制寄生的超声波路径的情况下保证唯一的超声波传递路径。所述超声波流传感器能够，如上所述，设有两个在所述要测量的流中移位地布置的超声波转换器，所述两个超声波转换器经过所述反射面相互发送超声波信号。所述反射面的对齐能够尤其通过它的主法向量Nh在反射区域中固定。所述量管上表面能够，如上所述，在所述超声波转换器之间在所述超声波转换器之间的连接线方向上分割成三个面区域(上面已进行限定)，并且它的膨胀是沿着且横向于这个连接线具有至少最靠近连接线长度L三分之一的膨胀。在这里能够例如，如上所述，在这三个面区域M上平均的且所述量管上表面的面法线N和反向平行于所述反射面的主法向量Nh进行定向的向量之间的平均角度选择为大于15°。所述超声波流传感器能够尤其具有所述超声波转换器之间的偏转装置作为上表面结构，尤其是量管上表面的上表面结构。这个上表面结构能够特别地设计为相对于只经反射面反射一次的V形声波路径，经所述反射面(所述超声波转换器之间的区域)反射并且再次经所述反射面反射的寄生的W形声波路径，通过上表面结构基本上被抑制成希望的有效声波路径。
通过本发明抑制尤其是干涉信号。然而不在本发明中，所述干涉信号以后作为有效信号到达接收器上，例如具有大约双倍的运行时间。因此，该干涉信号能够等待或者通过适当选择的评估时间窗消除。当然在重复测量运行中需要较长时间地等待，直到能够重新进行测量或者直到在相反的声波方向上进行测量。通过本发明使对声波的测量重复率在没有测量缺陷的情况下引入得到充分感知的脉动流的区域中，例如内燃机的吸气、新鲜空气或者废气区域中。相对于在DE 39 41 544 A1中所述的装置，本发明的优点在于尤其在只需要一次反射的寄生的V形声波路径。
附图说明
本发明的实施例示于视图中，并且在下面的说明中进行详细地解释。在附图中：
图1示出一种具有简单反射面的已知超声波流传感器的基本结构；
图2A和2B示出超能波转换器上的超声波信号的时间曲线；
图3至5示出没有或具有不充分抑制的寄生超声波路径的图1的替代布置；
图6A至7示出根据本发明的具有偏转装置的超声波流传感器的第一实施例；
图8至16示出根据本发明的超声波流传感器的替代实施例；
图17至19F示出偏转装置的上表面轮廓的不同实施例；以及
图20A至22B示出根据本发明的超声波流传感器的其他实施例。
具体实施方式
图1示出已知作为本申请的起点的超声波流传感器110。它具有通流管112，流动介质以图1中用V所示的速度在流动方向114上流过通流管112，例如，内燃机的废气和/或内燃机的进气冲程中的气团(还例如通过涡轮增压机压缩后)。通流管112具有量管116，量管116例如能够构成通流管112的一段或者也能够通过壳体构成，作为插头探针安装在通流管112中。在量管116的量管表面118中，两个超声波转换器120、122沿着流动方向114连续移位地布置。这些超声波转换器120、122在图1中也用字母A、B表示。超声波转换器120、122通过具有反射面126的反射器124互相发送超声波。在这里得到V形的期望超声波路径128，如图1中虚线所示。此外，在图1中示出圆点表示的寄生的W形超声波路径130，W形超声波路径130通过在反射面126上多次反射，在这期间在量管上表面118上处理反射。通过超声波从A向B的运行时间，并且以平均流动速度V反向，由此测定体积流和/或质量流。根据超声波转换器120、122的方向特性和根据因流动的介质产生的波束发散而且附加期望的V形超声波路径128得到一个或多个非期望的超声波路径，例如呈现W形或M形寄生的超声波路径130。
图2A和2B示出超声波测量的可能的时间次序。在这些附图中分别示出作为时间t的函数的两个超声波转换器120、122上的超声波强度I，分割成辐射到超声波转换器A上的超声波(图2A)或辐射到超声波转换器B上的超声波(图2B)。超声波首先发送到超声波转换器A(图2A，粗线表示的曲线)，然后经V形超声波路径128朝向B传输(在图2A中用细线表示的曲线)。正常情况下，B上接收到的超声波不完全转换成电信号，而是大部分超声波又反射回到接收的超声波转换器上，然后又出现在A上(用圆点表示)，在那里又进行反射，再次到达例如B等。如果发送到B上(图2B，粗线表示的曲线)，当从A发送且反射到B上的超声波恰好又返回到A上，然后，发送到B上的超声波加入A，但在那里不存在最终发射过程(A)的反射的、干涉的超声波，而只存在倒数第二的发射过程(B)的反射的、干涉的超声波。相应的干涉超声波在这个时间点上已经反射到超声波转换器120、122上四次了，并相应地被削弱。附加地，这些四次反射的干涉超声波的影响通过可变的测量重复率而进一步降低，通过在稍微不同的时间间隔多次测量进行平均，例如超声波周期的可变宽度内部进行。这样，所述测量重复率能够，如图2A和2B所示，相对高地选择，对单次测量不必等待那么长时间，直到所有先前发生的发射事件引起的回声衰减。
当然，在图2A和2B中的视图中，也不考虑寄生的W形或M形超声波路径或其他的寄生的超声波路径。这些路径是如V形超声波路径128的例如大约两倍长，从而在短时间间隔内连续重复测量时，如在图2A和2B中，产生附加干涉信号，引起测量误差。如果在超声波转换器120、122之间存在反射上表面，例如反射的量管上表面118，然后特别是出现这些寄生的超声波路径。这能够与图1无关，还在其他的几何形状中出现，如在图3至5中所示的。这些附图再次示出超声波流测量器110，类似于图1中所示的本发明的起点，从而能够尽可能地参照上面的说明。所示的几何形状的共有特征是，尤其大约在超声波转换器120、122之间的中点上存在具有法线方向的平面部分，所述法线方向是在大约反向平行于反射面126的主法向量中。但在图5中示出一个设计方案，其中，在超声波转换器120、122之间存在一个拱形结构，它还能够提供例如流体动力学的优点，并且同时也能够容易地散射声波。当然，还常存在反向平行于反射面126的法向量的法向量，而且还在关键区域中，大约在超声波转换器120、122之间的中点中。如果量管上表面118在超声波转换器120、122之间常具有一个轻微的弯曲或拱形，这一般是这种情况。
而在图6A至8中示出超声波流传感器110的根据本发明的第一实施方式。肋在这里用附图标记140表示。偏转面134，136的这些部分通过肋140的肋结构，肋140能够一直到达通流管112的底部或者能够只部分地进入偏转面134，136，能够例如有利于超声波流传感器110的流体动力学特征，此外，通过对散射或反射到单个肋140上的声波进行干涉引起附加的声波控制或部分地消除声波。
在图9A和9B中以等高线的形式示出在超声波转换器120，122之间的轮廓的可选实施方式。其中示出超声波转换器120，122也能够侧向地且横向于流动方向114彼此相对移位地布置。偏转装置132的轮廓的边缘在这里能够至少部分地延伸到超声波转换器120，122的侧面附近。超声波转换器120，122在这里也能够横向于流动方向114并排移位地布置(图9A)和/或相对于它们相对侧的直线方向上移动或者相互翻转(图9B)。这些布置能够一方面用于多次减小在超声波转换器120，122之间反射的回声，另一方面能够实现超声波转换器120的涡流尾迹不触碰另一超声波转换器122。
在图10A和10B中示出超声波流传感器110的另外的实施例，其中，偏转装置132包括至少一个反射屏障152。图10A示出量管上表面118的俯视图，超声波转换器120，122接收在量管上表面118中，而在图10B中示出所述布置的部分透视图。
从这些附图中得知，反射屏障152基本上是从量管上表面118伸出的结构，包括至少两个偏转面134，136，它们相对于量管上表面118是非常陡峭的。例如，这些偏转面134，136相对于量管上表面118成从70°到110°，尤其从80°到90°的角度。反射屏障152能够例如延伸到在流动介质的流中约在1.0mm和20mm之间的高度H。而且，反射屏障152例如在流动方向上114上具有能够例如从1.0mm到50mm的长度l。
而且，反射屏障152能够尤其基本上平行于流动方向114进行布置，尤其从图10A中的示例性图示得知。“基本上平行”能够理解为，偏离平行性不超过约20°，优选不超过约10°，特别优选地不超过约5°。反射屏障152设计为整体非常狭长，例如具有垂直于流动方向114的宽度b不超过5.0mm，例如0.5到3.0mm。
同样从图10A和10B可知，反射屏障152尤其能够相对于超声波转换器120，122之间的连接线倾斜地延伸，超声波转换器120，122之间的连接线在图10A和10B中用L表示。流屏障的纵向延伸方向在图10A和10B中用附图标记154表示，它能够例如与连接线L相交成5°到6°的角，尤其是20°到45°的角。
具有肋140的屋顶式结构，选择为例如如图8所示的薄板或也可以选择为没有薄板的布置，偏转装置132的这些“屋顶”则能够也附加地翻转成使偏转面134，136之间的相交线130，能够设计为这些屋顶的“第一线”，不垂直于超声波转换器120，122直接之间的连接线L。这个设计方案也能够实施成本发明的其他实施例，例如根据图11至14的实施例。因此，图11描述类似于图9中所示的实施例的设计方案，其中，偏转面134，136附加地具有下部结构142，形式为例如肋或槽，例如形式为较小的粗糙结构或形式为精细结构。图12示出图11中的实施例的变型，其中，下部结构142同样设置为例如台阶形。在图13中类似于示出图9A中的实施例的实施例，其中，下部结构142同样又任意地设置为在这种情况下例如又是台阶形。下部结构142例如形式为较小尺度的粗糙结构或精细结构，在本发明的所有实施例中一般任意地设置到偏转面134，136中。一个这样的下部结构142将通过其设置偏转面134，136的粗糙结构分割成较小的面，例如局部面、凹处、槽等。这个下部结构142的深度优选是在流体介质中的超声波波长的数量级，例如下部结构142的深度不超过波长的5倍，优选3倍或甚至2倍。
在图14中再次示出偏转装置132的屋顶式结构的基础结构。如在高处观察，在超声波转换器120，122之间通过这个偏转装置132的偏转面134，136预先设置的粗糙结构作为上表面-下部结构142，具有附加的槽144，它在根据图15的实施例中示例性地示出。这些槽144能够限定面段146，例如在槽144之间的连接板上的面段146和在这些连接板之间的面段146。邻近的面段146能够相互垂直，这种情况至少最接近如根据图15的实施例中的这个实例，或者也能够相互倾斜，这如根据图16的实施例中所示的。相互倾斜地接触的面段改进寄生的声波的散射效应。图17示出通过偏转面134，136中的一个的横截面，由此可识别这些面段146。在这里，下部结构142的益处主要在于深度尺寸和/或侧向尺寸在流体介质中的声波波长的数量级上，例如λ/4的数量级。这在图18中再次示出，图18示出面段146的替代图17的设计方案。在选择这样的尺寸时得到所述反射的声波部分的相移，它至少部分地互相通过干涉消除。代替在图17中所示的屋顶形下部结构或者图18中所示的下部结构，在图19A至19F中示出不同的其他设计方案。除具有主方向的下部结构142(例如上述的槽结构)外，具有多个主方向或近似各向同性的下部结构142也可以想象成在平面中散布的结构，例如栅格结构或者表面不规则地布置的凸起和/或凹坑。不依赖于选择这种下部结构，在图20A(透视图)和20B(俯视图)中示出在超声波转换器120，122之间的粗糙结构作为偏转装置132，并且代替“第一线”而具有顶点148。这个顶点148能够是例如用三个、四个或多个偏转面150封闭的金字塔形结构。如图20A和20B所示，这样的结构对着超声波转换器120，122之间的连接线L取向，则W形的寄生的声波部分不仅偏转到流动方向上或者在朝向超声波转换器120，122之间的连接线L的方向上而且具有横向于该方向的分量。
在图21中示出图20B中的变型。这个变型只在具有金字塔形面的四个偏转面150中的两个上横向偏转，然而，在多数应用情况下总是呈现充分的偏转效应。根据图21的适当的最后的几何结构的额外优点是它与用于在量管上表面118中倾斜地安装的超声波转换器120，122的安装袋特别良好地协调。在这种情况下，它有助于使金字塔形结构弯曲和/或变形，从而它是只在顶点148中的实际金字塔形。这根据图22A中所示的透视图进行说明，而图22B示出垂直于超声波转换器120，122之间的连接线L的量管上表面118的截面图。在这里，偏转装置132的金字塔形结构通过量管上表面118的相交的圆柱形上表面形成。替代地，也能够使用锥形面或其他直的或弯曲的面，它们相互相交并因而构成偏转装置132，优选具有顶点148。也在图22A中所示的结构中具有四个“屋顶面”，“屋顶面”构成偏转面150，每个“屋顶面”在一个方向上取向，它的法线方向在流动方向上和/或与流动方向相反的方向和/或横向于流动方向，明显偏离反向平行于反射面126的法线方向的向量，由此能够避免产生寄生的声波量。

Claims (10)

1.一种在流体介质中使用的超声波流传感器(110)，包括至少两个沿着流在流体介质的通流管(112)中相互移位地布置的超声波转换器(120，122)，以及反射面(126)，其中，所述超声波转换器(120，122)装配成使其经过简单的反射相互发送超声波信号到所述反射面(126)上，其中，在所述超声波转换器(120，122)之间设置偏转装置(132)，其中，所述偏转装置(132)装配成使得通过偏转离开所述超声波转换器(120，122)来基本上抑制由所述反射面(126)反射的且碰撞在所述偏转装置(132)上的寄生的超声波信号。
2.根据前述权利要求所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)布置在所述超声波转换器(120，122)之间的连接线段的平均三分之一处。
3.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)具有至少一个偏转面(134，136；150)。
4.根据上一权利要求所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转面(134，136；150)的面法线与反射面(126)的面法线成平均大于10°的角度。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)至少部分地通过在所述超声波转换器(120，122)之间的量管上表面(118)构成。
6.根据上一权利要求所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述量管上表面(118)在超声波转换器(120，122)之间在所述超声波转换器(120，122)之间的连接线的方向上能够分割成三个面区域，其中，所述三个面区域沿着和横向于所述连接线分别膨胀连接线的长度的1/3，其中，在所述反射面(126)的面法线和所述量管上表面(118)的面法线之间的通过这三个面区域进行平均的平均角度大于10°。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)具有从下述形状中选择的至少一种形状：屋顶形；金字塔形；具有弯曲的屋顶面作为偏转面(134，136；150)的金字塔形；具有弯曲的金字塔面作为偏转面(134，136；150)的金字塔形；具有圆柱形面作为偏转面(134，136；150)的金字塔形；伸入所述流中的顶点；锯齿形。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)其特征在于，
所述偏转装置(132)具有至少一个带有下部结构的偏转面(134，136；150)，其中，所述下部结构具有一个或多个下述结构：多个肋；多个槽；栅格；具有多个面的下部结构；具有多个根据前述权利要求所述的形状的下部结构。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)包括至少一个反射屏障(152)。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的超声波流传感器(110)，其特征在于，
所述偏转装置(132)具有至少两个偏转面(134，136；150)，所述偏转面(134，136；150)在至少一个相交线相交，其中，所述相交线以与所述超声波转换器(120，122)之间的连接线成一个从90°的不同的角度的方式进行布置。
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