CN108474766B - 声学确定介质特性的方法和借助反射元件声学确定介质特性的设备 - Google Patents

声学确定介质特性的方法和借助反射元件声学确定介质特性的设备 Download PDF

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Abstract

本发明尤其涉及一种用于借助于至少一个声波确定位于波导(3)的内部空间(30)中的介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性的方法，所述声波至少部分地穿过所述介质(M)传播。根据本发明在此提出，将波导(3)的第一壁部段(31a)和所述第二壁部段(31b)经由连接块(31c)彼此连接，使得第二表面波(OW2)至少按比例越过连接块(31c)传播至第一壁部段(31a)，在壁部段(31a，31b)之一上和/或在连接块(31c)上设有至少一个反射元件(4)，在所述反射元件上将至少一个借助于发射器(SE)在第一壁部段(31a)上激发的第一表面波(OW1)的至少一部分作为第三表面波(OW1’)反射，以及借助于接收器(SE)在第一壁部段(31a)上接收第二和第三表面波(OW2，OW1’)，根据所述第二和第三表面波确定介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性。

Description

声学确定介质特性的方法和借助反射元件声学确定介质特性 的设备
技术领域
本发明涉及用于确定介质的物理的和/或化学的特性的方法以及用于确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性的设备。
背景技术
要通过此类方法确定其物理的、化学的和/或生物的特性的介质是气体或优选液体或软的材料，尤其高粘性的、糊状的或膏状的介质。用于确定特性的声波例如是超声波，所述超声波由相应的发射器通过发射信号产生。
在用于确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性的已知的方法中，例如通过发射信号产生至少两个声波，所述声波在其分别在位于相应的传播方向上的接收器上或在该接收器中被接收之前至少部分地穿过介质沿着相同的或不同的传播方向传播。例如，在流动的介质中一方面在介质的流动方向上沿第一传播方向产生声波，而另一方面与介质的流动方向相反地沿第二传播方向产生声波。于是能够从在相应的接收器上产生的接收信号求出运行时间差并且从中例如推断出介质的(平均)流动速度。如果替选地或附加地还借助于接收信号求出声波从发射器到接收器的绝对运行时间，那么能够得到关于介质的物理的、化学的和/或生物的特性的结论，例如关于所述介质的密度、温度或组成的结论。
从WO 2008/034878 A2中已知一种设备，在所述设备中产生声学的表面波，所述表面波在波导中将体积声波耦合输入到相应的介质中。通过将表面波重复地在如下部位处耦合输出，在接收器上再次接收声学的表面波，所述表面波的运行时间和运行时间差对于介质及其物理的、化学的和/或生物的特性而言是特征性的，其中体积声波在所述部位处射入到包围介质的壁部。
此外，存在用于测量流体中的声速的超声波法，其可能在于直接射线法中或然而借助于基于泄漏型兰姆波的系统中。泄漏型兰姆波系统的优点是其相对于分散的颗粒或气泡的大的鲁棒性，因为与直接射线法相比存在所发出的声波组的部分也到达接收器的明显更大的机会。如果应当研究材料组成，那么除了声速以外，温度，尤其然而还有材料密度也是重要的测量变量。为了测量材料密度同样存在一系列不同的已知的测量仪器。材料密度能够一定限度地同样通过兰姆波传感器确定。然而，在可用的兰姆波传感器中的缺点是其相对大的构型，从而使得难以进入多种应用领域。
发明内容
因此，鉴于此，本发明的目的是提供一种改进的方法和鉴于此提供一种改进的设备，以确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。
所述目的不仅借助于本发明的方法而且借助于本发明的设备实现。
可行的有利的实施变型方案尤其通过如下描述给出。
根据本发明，尤其提出一种用于借助于至少一个声波确定位于波导的内部空间中的介质的物理的、化学的和/或生物的特性的方法，所述声波至少部分地穿过介质传播。在此提出，
a.借助于发射器在波导的包围内部空间的第一壁部段的外面上激发至少一个第一表面波，所述第一表面波在第一壁部段上沿着第一传播方向传播；
b.至少一个第一表面波在第一壁部段的朝向介质的内面上激发在介质中传播的声波，所述声波的传播方向包括指向远离第一壁部段的方向分量；
c.在介质中传播的声波在波导的与第一壁部段相对置的第二壁部段的内面上至少部分地作为第二表面波耦合输入，所述第二表面波在第二壁部段上沿着第二传播方向传播；
d.根据接收到的表面波，确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性，其中所述表面波至少部分地源自在介质中传播的声波；
e.第一壁部段和第二壁部段经由波导的连接块彼此连接，使得第二表面波至少按比例越过连接块传播至第一壁部段，
f.在壁部段之一上和/或在连接块上设有至少一个反射元件，在所述反射元件上将至少一个第一表面波的至少一部分作为第三表面波反射，以及
g.借助于接收器在第一壁部段上接收第二和第三表面波，根据所述第二和第三表面波确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。
被激发的表面波优选是兰姆波或在瑞利波和兰姆波之间的过渡区域中的波。
在一个实施例中，第一和第二壁部段构成为平面的板部段。
尤其，在此，第一和第二壁部段能够与连接块一件式地构成。
为了朝第一壁部段越过连接块无干扰地传播，在一个变型方案中使连接块关于容纳介质的内部空间凸形地向外拱起。例如，在此，连接块的拱起部半径大致对应于第一和/或第二壁部段的壁厚度的1.5倍或大于壁厚度的1.5倍。
原则上，要表征的介质能够存在于小的分析体积中。在一种变型方案中，介质位于管中。然而所述介质也能够位于杯、油箱或罐中。
根据本发明的解决方案，尤其能够提出，发射器和接收器通过唯一的发射器-接收器-单元提供，所述发射器-接收器-单元选择性地能够作为发射器或接收器运行。由于被反射的表面波和经由连接块传播至第一壁部段和优选传播至发射器的第二表面波，如下表面波在发射器的位置处射入，所述表面波传播到不同的传播路径上并且至少部分地也按比例地——在此随后作为声波，通常以体积声波形式——传播穿过要表征的介质。这样能够借助于唯一的发射器-接收器-单元确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。
在一个变型方案中，第一壁部段、第二壁部段和连接块共同地在内部空间的至少一个区域中限定波导的U形横截面。尤其在该变型方案中能够提出，内部空间在与连接块相对置的侧上由单独的封闭件闭合。因此，例如波导与一件式地彼此成形的第一和第二壁部段和连接块U形地构成，使得第一和第二壁部段限定U形的从作为基部的连接块突出的腿，而U形的敞开的侧由单独的封闭件闭合。
单独的封闭件能够以至少一个部段插入内部空间中，在所述内部空间中存在要确定的介质。这样，封闭件能够经由插入的部段封闭内部空间。在一个变型方案中，封闭件具有两个(封闭)部段，其中经由一个部段封闭内部空间并且经由另一部段封闭容纳波导的壳体部件，在所述壳体部件的敞开的侧上插接封闭件。波导在此能够设置在设备的壳体部件的空腔中。在一个变型方案中，所述空腔用低声阻抗的材料填充或浇注，例如用具有小于150000瑞利的声阻抗的材料填充或浇注(以MKS单位制，其中1瑞利＝1kg/m2s)。
在封闭件上还能够用作为发射器和/或接收器的载体。因此，发射器和/或接收器能够以预先安装的方式设置在封闭件上并且经由将封闭件插到波导上和/或插到壳体部件上常规地定位。
在一个实施变型方案中，在封闭件上设置有电子评估装置的至少一部分，借助于所述电子评估装置评估由接收器在接收表面波时产生的接收信号，以确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。电子评估装置在此同样能够预先安装在封闭件上，使得所述电子评估装置在可正常工作的且可检查的结构单元的封闭件上形成，所述结构单元可后续地安装在波导上。
替选地或补充地，在封闭件上能够设置有温度传感装置的至少一部分，借助于所述温度传感装置确定介质的和/或包围波导的外部空间的温度。这种温度传感装置的测量信号于是能够直接在评估在接收表面波时产生的接收信号时用于确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。
为了将至少一个电子部件，例如电子评估装置的部件和/或温度传感装置的部件以保护防止外部影响，尤其液体和/或气体影响的方式设置在封闭件上，至少一个电子部件能够至少部分地容纳在浇注料中。
在一个实施变型方案中，反射元件在第一壁部段、第二壁部段和/或在连接块中包括敞开的或填充有填充材料的留空部。因此，留空部尤其能够仅设置在壁部段之一上或仅设置在连接块上，或然而也不仅在壁部段上而且也在连接块上延伸。尤其，留空部能够构成为沟槽，尤其楔形沟槽。然而，在沟槽上局部地减小相应的壁部段的和/或连接块的壁厚度，以便实现将射到其上的表面波的反射，所述表面波在壁部段上或在连接块上传播。
留空部的填充材料能够是特别高的或低的声阻抗的材料，例如具有钨填充物、碳化钨填充物或玻璃空心球填充物的塑料材料。
代替沟槽也能够设有替选构成的反射元件，例如在第一或第二壁部段上和/或在连接块上的局部的增厚部。增厚部在一个实施变型方案中例如平行于表面波的传播方向以至少对应于一半波长的长度延伸。例如，增厚部的长度大于第一或第二壁部段的壁厚度和/或在所述增厚部所设置的连接块上，然而小于或等于四倍壁厚度。
与反射元件的设计方案无关地，所述反射元件在一个实施变型方案中在第一和第二壁部段上设置在连接块附近。因此，反射元件以距连接块小的间距设置，例如以如下间距设置，所述间距小于发射器距连接块所设置的间距的1/4。例如，反射元件设置在如下区域中，在该区域中连接块的凸形的、外部的拱起部过渡到第一或第二壁部段的直线伸展的外面中。
在一个实施变型方案中，在测量方面优化地确定在反射元件和发射器之间的间距a。在此例如确定，针对间距a适用下述：
Figure GDA0002891973420000051
在此，参数cPh表示在壁部段上的相波速度，cF,max表示在介质中的能测量的最大声速(即如下声速，测量设备在运行中应当能够最大测量到所述声速或所述声速能够借助于测量设备测量)，cF,min表示在介质中的能测量的最小声速，b表示彼此相对置的壁部段之间的净间距；以及Tmin表示由电子评估单元预设的在两个依次跟随的信号回声之间的最短时间，该最短时间是使得在评估电子装置AS中能够对在接收器SE上接收到的信号在时间上分辨所必须经历的时间。因此，经由前面给出的式和其中包含的、针对测量设备预设的参数能够针对具有反射元件的波导做出限定的结构预设，以便例如以期望的测量准确性确保所述波导的功能。
原则上，介质能够在内部空间中沿着流动方向从波导的入口流动至波导的出口，其中随后所产生的表面波的第一传播方向相对于流动方向成角度地，尤其垂直地伸展。
在一个实施变型方案中，发射器和接收器通过唯一的发射器-接收器-单元提供，所述发射器-接收器-单元能够选择性地作为发射器或接收器运行。这样能够减少成本和安装耗费，因为仅须安装发射器-接收器-单元。
第一壁部段、第二壁部段和/或连接块能够由金属，塑料材料，尤其弱减震的塑料材料或陶瓷制造。
此外，提出一种用于确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性的设备，所述设备具有
-声波导，其具有要用介质填充的内部空间；
-发射器，借助于所述发射器在波导的包围内部空间的第一壁部段的外面上激发至少一个第一表面波，所述第一表面波在第一壁部段上沿着第一传播方向传播并且所述第一表面波在第一壁部段的朝向介质的内面上激发在介质中传播的声波，所述声波的传播方向包括指向远离第一壁部段的方向分量，其中波导设计和设置为，使得在介质中传播的声波在波导的与第一壁部段相对置的第二壁部段的内面上至少部分地作为第二表面波耦合输入，所述第二表面波在第二壁部段上沿着第二传播方向传播；和
-电子评估单元，借助于所述电子评估单元根据接收到的表面波，确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性，其中所述表面波至少部分地源自在所述介质中传播的声波。
在此补充地设有，
-第一壁部段和第二壁部段经由波导的连接块彼此连接，使得第二表面波至少按比例地越过连接块传播至第一壁部段，
-在壁部段之一上和/或在连接块上设有至少一个反射元件，在所述反射元件上将至少一个第一表面波的至少一部分作为第三表面波反射，以及
-借助于接收器在第一壁部段上接收第二和第三表面波，根据所述第二和第三表面波借助于与接收器耦合的评估装置确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性。
借助于所提出的设备在此尤其可执行所提出的方法，使得在上文和下文所阐述的方法的实施变型方案的优点和特征也适用于设备的实施变型方案并且反之亦然。
附图说明
所附的图示例性地说明提出的解决方案的可行的实施例。
在此示出：
图1A和1B以纵剖面和横剖面视图示出用于执行提出的方法的一个实施变型方案的提出的测量设备的一个实施例。
具体实施方式
借助于图1A和1B示出(测量)设备1的一个可行的实施例，借助于所述设备可执行提出的方法的一个变型方案。
这里示出的材料设备1具有壳体部件2，所述壳体部件具有空腔20，在所述空腔中安装有波导3。波导3环绕具有入口E和出口A的内部空间30。从入口E起始，内部空间30能够沿着延伸方向y朝向出口A由介质M穿流。
波导3在横截面中具有两个横向于延伸方向y相对置的板状的壁部段31a和31b，所述壁部段用其内面310包围内部空间30并且经由连接块31c彼此连接。
在第一壁部段31a上，在背离内部空间30的外面311上设置有用于激发第一表面波OW1的发射器-接收器-单元SE。所述表面波OW1在第一壁部段31a上垂直于延伸方向y沿方向-x传播并且将体积声波VW1按比例耦合输入到介质M中。所述体积声波VW1还按比例将第二表面波OW2在相对置的壁部段31b上耦合输入。所述第二表面波OW2同样沿方向-x传播进而经由连接块31c向回传播至发射器-接收器-单元SE。
在第一壁部段31a上在到连接块31c的过渡部的区域中设有呈沟槽4形式的反射元件，所述沟槽也能够用材料填充。在所述沟槽4上，反射第一表面波OW1，使得被反射的表面波OW1’沿相反的方向+x传播至发射器-接收器-单元SE。因此，借助于唯一的发射器-接收器-单元SE可检测不同的表面波OW2和OW1。通过在此表面波OW2源自穿过介质M传播的体积声波VW1的方式，由此能够确定介质M的物理的和/或化学的和/或生物的特性。
在内部空间30的与连接块31c相对置的侧上，所述连接块通过封闭件5封闭。封闭件5为此具有杆部段50，所述杆部段固定在壳体部件2的敞开的侧上。经由杆部段50的突出的连接头51，封闭件5插入壳体部件2中并且经由杆部段50的封闭部段520插入内部空间30中。经由封闭件5的插入的连接头51(所述连接头限定壳体封闭部段)封闭壳体部件2的敞开的侧，经由插入内部空间30中的(内部空间)封闭部段520还将内部空间30封闭并且向外密封。
在封闭件5上，在与杆部段50连接的保持件52上设置有评估装置AS，借助于评估装置评估在接收表面波OW2、OW1’时所产生的接收信号，以确定介质M的物理的和/或化学的和/或生物的特性。在封闭件5上也设置有温度传感装置T，借助于温度传感装置确定介质M的温度和/或包围波导3的外部空间的温度。在此，评估装置AS的和温度传感装置T的设置在封闭件5上的电子部件容纳在浇注料中。
第一和第二壁部段31a、31b与连接块31c共同地形成弯曲的板，所述板优选由金属或陶瓷或弱减震的塑料构成，所述板至少在小的区域中环绕要表证的介质M，例如流体。通过发射器-接收器-单元SE的压电陶瓷(叉指换能器或楔形换能器)在板上在第一壁部段31a上激发兰姆波。所述兰姆波通过在导波的板上的有针对性地引入的沟槽4作为反射再回到初始发射的元件，即发射器-接收器-单元SE。附加地，波的一部分作为泄漏波穿过围住的流体体积到达板的相对置的第二壁部段31b上，在此所述波重新耦合输入并且越过连接块31c作为反射的兰姆波随后经过沟槽4，时间上错开地同样达到发射器-接收器-单元SE。因此，在将发射元件切换到互反接收模式中之后能探测两个信号组，其中运行时间和运行时间差主要用于声速确定声速，幅度比例用于计算材料密度，而第一波组(一次反射)的运行时间用于测量温度。
沟槽4刚好深和宽至，使得在全部条件下达到在板波透射和反射之间的均匀的比例。当前，沟槽4在横截面中楔形地构成。代替沟槽4然而也能够设有替选地设计的留空部作为反射元件。例如，能够设有圆柱形的留空部。这种圆柱形的留空部的圆柱轴线在此能够平行于或垂直于表面波OW1、OW1’的传播方向+/-x伸展。
当前，沟槽在第一壁部段31a上构成，在所述第一壁部段上设置有用于发射的发射器-接收器-单元SE。沟槽4在此在背离介质M的外面311上构成，更确切地说与发射器-接收器-单元SE间隔开地在连接块31c附近的区域中构成。所述沟槽构成为壁部段31a的局部的变细部，使得壁部段31a(或板)的壁厚度d局部地减小，所述沟槽4在用图1B示出的变型方案中尤其沿着第二传播方向+x在如下区域中延伸，在该区域中连接块31c的凸形的、外部的拱起部过渡到第一壁部段31a的直线伸展的外面311中。
沟槽4(或替选的反射元件)距用于发射的发射器-接收器-单元SE的间距a还选择为，使得满足下述条件：
Figure GDA0002891973420000081
在此，cPh是在壁部段31a、31b上的相波速度，cF,max是要测量的最大流体声速，cF,min是要测量的最小流体声速，b是当前平坦的、彼此相对置的壁部段31a和31b之间的净间距；以及Tmin表示在两个依次跟随的信号回声之间的最短时间，该最短时间是使得在评估电子装置AS中能够对接收到的信号在时间上分辨所必须经历的时间。
如前面已经说明的那样，沟槽4在一个改进方案中能够为了有针对性地影响反射也部分地或完全地用(填充)材料填充。填充材料在此能够是特别高或低的声阻抗的材料，例如具有钨填充物、碳化钨填充物或玻璃空心球填充物的塑料材料。
代替沟槽4也能够设有替选地构成的反射元件，例如在第一或第二壁部段31a、31b上的和/或在连接块31c上的局部的增厚部4*。反射元件呈增厚部4*形式的可行的变型方案在图1B中虚线示出。经由在沟槽4的位置上设置的所述增厚部4*提高第一壁部段31a靠近连接块31c的壁厚度d，在此至少提高至两倍。增厚部4*在此平行于表面波OW1、OW1’的传播方向+/-x以如下长度延伸，所述长度仅共计占壁部段31a的总长度的一小部分。在此，所述长度至少应当对应于波长的一半。例如，增厚部4*的长度位于＞1d且≤4d的范围中。
弯曲的板通过壳体部件2和封闭件5保护，使得在声传播的区域中空气或非常小声阻抗的介质环绕弯曲的板的后侧(也就是说不朝向介质M的外面311)。此外，另外的元件(封闭件5的阴影区域)，尤其杆部段50用于：在引导声音的元件没有损坏的情况下能够浇注电子装置和压电陶瓷。
附图标记列表
1 (测量)设备
2 壳体部件
20 空腔
3 波导
30 内部空间
310 内面
311 外面
31a、31b 板部段/壁部段
31c 拱起的连接块
4 沟槽(反射元件)
4* 增厚部(反射元件)
5 封闭件
50 杆部段
51 连接头
52 保持件
520 闭锁部段
A 出口
a、b 间距
AS 评估装置(具有评估/控制电子装置)
d 壁厚度
E 入口
M 介质
OW1、OW2 表面波
SE 换能器(发射器-接收器-单元)
T 温度传感装置
VW1 体积声波

Claims (47)

1.一种用于借助于至少一个声波确定位于波导(3)的内部空间(30)中的介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性的方法，所述声波至少部分地穿过所述介质(M)传播，其中
a.借助于发射器(SE)在所述波导(3)的包围所述内部空间(30)的第一壁部段(31a)的外面(311)上激发至少一个第一表面波(OW1)，所述第一表面波在所述第一壁部段(31a)上沿着第一传播方向(-x)传播；
b.至少一个所述第一表面波(OW1)在所述第一壁部段(31a)的朝向所述介质(M)的内面(310)上激发在所述介质(M)中传播的声波(VW1)，所述声波的传播方向包括指向远离所述第一壁部段(31a)的方向分量；
c.在所述介质(M)中传播的所述声波(VW1)在所述波导(3)的与所述第一壁部段(31a)相对置的第二壁部段(31b)的内面(310)上至少部分地作为第二表面波(OW2)耦合输入，所述第二表面波在所述第二壁部段(31b)上沿着第二传播方向(-x)传播；并且
d.根据接收到的表面波(OW1’，OW2)，确定所述介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性，其中所述接收到的表面波至少部分地源于在所述介质(M)中传播的声波(VW1)，
其特征在于，
-所述第一壁部段(31a)和所述第二壁部段(31b)经由所述波导(3)的连接块(31c)彼此连接，使得第二表面波(OW2)至少按比例越过所述连接块(31c)传播至所述第一壁部段(31a)，
-在所述第一壁部段(31a)和所述第二壁部段(31b)中的一个壁部段上和/或在所述连接块(31c)上设有至少一个反射元件(4)，在所述反射元件上将至少一个第一表面波(OW1)的至少一部分作为第三表面波(OW1’)反射，以及
-借助于接收器(SE)在所述第一壁部段(31a)上接收第二表面波(OW2)和第三表面波(OW1’)，根据所述第二表面波和第三表面波确定所述介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性，
在与所述连接块(31c)相对置的侧上通过单独的封闭件(5)闭合所述内部空间(30)，和/或将所述波导(3)设置在用于确定介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性的设备(1)的壳体部件(2)的空腔(20)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)构成为平面的板部段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)与所述连接块(31c)一件式地构成。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述连接块(31c)关于容纳所述介质(M)的内部空间(30)凸形地向外拱起。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接块(31c)的拱起半径大致对应于所述第一壁部段和/或第二壁部段的壁厚度的1.5倍。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和所述连接块(31c)共同地在所述内部空间(30)的至少一个区域中限定所述波导(3)的U形横截面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单独的封闭件(5)的至少一个部段(520)插入所述内部空间(30)中。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在所述封闭件(5)上设置所述发射器和/或所述接收器(SE)。
9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，评估装置(AS)至少部分设置在所述封闭件(5)上，借助于所述评估装置评估由所述接收器(SE)在接收表面波(OW2，OW1’)时所产生的接收信号，以确定所述介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性。
10.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在所述封闭件(5)上设置温度传感装置(T)的至少一部分，借助于所述温度传感装置确定所述介质(M)的温度和/或包围所述波导(3)的外部空间的温度。
11.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在所述封闭件(5)上将至少一个电子部件(AS，T)至少部分地容纳在浇注料中。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反射元件在所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和/或在所述连接块(31c)中包括敞开的或填充有填充材料的留空部。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述留空部是沟槽。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反射元件(4)在所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)之一上设置在所述连接块(31c)附近。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述反射元件(4)设置在如下区域中，在所述区域中所述连接块(31c)的凸形的、外部的拱起部过渡到第一壁部段(31a)或第二壁部段(31b)的直线伸展的外面(311)。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反射元件(4)以距所述发射器(SE)为间距a设置，使得对于所述间距a适用：
Figure FDA0002891973410000031
其中cPh是在第一壁部段(31a)或第二壁部段(31b)上的相波速度，cF,max是在所述介质(M)中的能测量的最大声速，cF,min表示在所述介质(M)中的能测量的最小声速，b是彼此相对置的第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)之间的净间距；以及Tmin是由电子评估单元(AS)预设的、在两个依次跟随的信号回声之间的最短时间，该最短时间是使得在所述评估电子装置(AS)中能够对在所述接收器(SE)上接收到的信号在时间上分辨所必须经历的时间。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述介质(M)在所述内部空间(30)中能够沿着流动方向(+y)从所述波导(3)的入口(E)流动至所述波导(3)的出口(A)，并且所述第一传播方向(-x)相对于所述流动方向(+y)成角度地伸展。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一传播方向(-x)相对于所述流动方向(+y)垂直地伸展。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发射器和所述接收器通过唯一的发射器-接收器-单元(SE)提供，所述发射器-接收器-单元能够选择性地运行为发射器或接收器。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空腔(20)用低声阻抗的材料填充或浇注。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述低声阻抗小于150000瑞利，以MKS单位制，其中1瑞利＝1kg/m2s。
22.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由金属，塑料材料或陶瓷制造所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和/或所述连接块(31c)。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述塑料材料是弱减震的。
24.一种用于确定介质的物理的、化学的和/或生物的特性的设备，所述设备用于执行根据权利要求1至23中任一项所述的方法，所述设备具有：
-声波导，所述声波导具有要用所述介质(M)填充的内部空间(30)；
-发射器(SE)，借助于所述发射器在所述波导(3)的包围所述内部空间(30)的第一壁部段(31a)的外面(311)上激发至少一个第一表面波(OW1)，所述第一表面波在所述第一壁部段(31a)上沿着第一传播方向(-x)传播，并且所述第一表面波在所述第一壁部段(31a)的朝向所述介质(M)的内面(310)上激发在所述介质(M)中传播的声波(VW1)，所述声波的传播方向包括指向远离所述第一壁部段(31a)的方向分量，其中所述波导(3)设计和设置为，使得在所述介质(M)中传播的声波(VW1)在所述波导(3)的与所述第一壁部段(31a)相对置的第二壁部段(31b)的内面(310)上至少部分地作为第二表面波(OW2)耦合输入，所述第二表面波在所述第二壁部段(31b)上沿着第二传播方向(-x和之后x)传播；和
-电子评估单元(AS)，借助于所述电子评估单元根据接收到的表面波(OW1’，OW2)，确定所述介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性，其中所述接收到的表面波至少部分地源自在所述介质(M)中传播的声波(VW1)，
其特征在于，
-所述第一壁部段(31a)和所述第二壁部段(31b)经由所述波导(3)的连接块(31c)彼此连接，使得第二表面波(OW2)至少按比例越过所述连接块(31c)传播至所述第一壁部段(31a)，
-在所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)中的一个壁部段上和/或在所述连接块(31c)上设有至少一个反射元件(4)，在所述反射元件上将至少一个所述第一表面波(OW1)的至少一部分作为第三表面波(OW1’)反射，以及
-借助于接收器(SE)在所述第一壁部段(31a)上接收第二表面波和第三表面波(OW2，OW1’)，根据所述第二表面波和第三表面波借助于与所述接收器(SE)耦合的评估装置(AS)确定所述介质(M)的物理的、化学的和/或生物的特性，
所述内部空间(30)在与所述连接块(31c)相对置的侧上由单独的封闭件(5)闭合，和/或将所述波导(3)设置在所述设备的壳体部件(2)的空腔(20)中。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)构成为平面的板部段。
26.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)与所述连接块(31c)一件式地构成。
27.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述连接块(31c)关于容纳所述介质(M)的内部空间(30)凸形地向外拱起。
28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述连接块(31c)的拱起部半径大致对应于所述第一壁部段和/或第二壁部段的壁厚度的1.5倍。
29.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和所述连接块(31c)共同地在所述内部空间(30)的至少一个区域中限定所述波导(3)的U形横截面。
30.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述单独的封闭件(5)的至少一个部段(520)插入所述内部空间(30)中。
31.根据权利要求24或30所述的设备，其特征在于，在所述封闭件(5)上设置有所述发射器和/或所述接收器(SE)。
32.根据权利要求24或30所述的设备，其特征在于，所述评估装置(AS)至少部分设置在所述封闭件(5)上。
33.根据权利要求24或30所述的设备，其特征在于，在所述封闭件(5)上设置有温度传感装置(T)的至少一部分，借助于所述温度传感装置确定所述介质(M)的温度和/或包围所述波导(3)的外部空间的温度。
34.根据权利要求24或30所述的设备，其特征在于，在所述封闭件(5)上将至少一个电子部件(AS，T)至少部分地容纳在浇注料中。
35.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述反射元件在所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和/或在所述连接块(31c)中包括留空部。
36.根据权利要求35所述的设备，其特征在于，所述留空部是沟槽。
37.根据权利要求36所述的设备，其特征在于，所述沟槽填充有与所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)的材料不同的材料。
38.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述反射元件(4)在所述第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)之一上设置在所述连接块(31c)附近。
39.根据权利要求38所述的设备，其特征在于，所述反射元件(4)设置在如下区域中，在所述区域中所述连接块(31c)的凸形的、外部的拱起部过渡到第一壁部段(31a)或第二壁部段(31b)的直线伸展的外面(311)。
40.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述反射元件(4)以距所述发射器(SE)以间距a设置，使得对于间距a适用：
Figure FDA0002891973410000071
其中cPh是在第一壁部段(31a)或第二壁部段(31b)上的相波速度，cF,max是在所述介质(M)中的能测量的最大声速，cF,min表示在所述介质(M)中的能测量的最小声速，b是彼此相对置的第一壁部段(31a)和第二壁部段(31b)之间的净间距；以及Tmin是由电子评估单元(AS)预设的、在两个依次跟随的信号回声之间的最短时间，该最短时间是使得在所述评估电子装置(AS)中能够对在所述接收器(SE)上接收到的信号在时间上分辨所必须经历的时间。
41.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述内部空间(30)具有入口(E)和出口(A)，使得所述介质(M)在所述内部空间(30)中能够沿着流动方向(+y)从入口(E)流动至所述出口(A)，并且所述发射器(SE)设计和设置为，使得借助于所述发射器(SE)激发的第一表面波(OW1)的所述第一传播方向(-x)相对于所述流动方向(+y)成角度地伸展。
42.根据权利要求41所述的设备，其特征在于，所述发射器(SE)设计和设置为，使得借助于所述发射器(SE)激发的第一表面波(OW1)的所述第一传播方向(-x)相对于所述流动方向(+y)垂直地伸展。
43.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述发射器和所述接收器通过唯一的发射器-接收器-单元(SE)提供，所述发射器-接收器-单元能够选择性地运行为发射器或接收器。
44.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，所述第一壁部段(31a)、所述第二壁部段(31b)和/或所述连接块(31c)由金属，塑料材料或陶瓷制成。
45.根据权利要求44所述的设备，其特征在于，所述塑料材料是弱减震的。
46.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，发射器和/或接收器通过换能器形成。
47.根据权利要求24或25所述的设备，其特征在于，发射器和/或接收器通过叉指换能器或楔形换能器形成。
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