CN111307232A - 用于确定流体变量的测量装置 - Google Patents

Abstract

用于确定流体变量的测量装置，其具有控制装置、测量管和布置在测量管处的第一振动换能器，第一振动换能器包括至少一个振动元件，其中，振动元件包括振动体、测量管侧上的电极和背离测量管的电极，其中，测量管侧上的电极在振动体的第一端面上延伸，背离测量管的电极延伸到与第一端面相对的第二端面，其中相应的导电接触元件在第一端面处与测量管侧上的电极并且在第二端面处与背离测量管的电极电接触和机械接触，使得振动元件由接触元件支撑，其中通过经由控制装置的这种电接触，可以改变测量管侧上的电极和背离测量管的电极之间的电压，以通过振动元件在测量管的侧壁中激发导波。

Description

用于确定流体变量的测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定与流体和/或流体的流体流动有关的流体变量的测量装置，其具有控制装置、用来容置和/或引导流体的测量管、以及布置于所述测量管处的第一振动换能器，其中第一振动换能器包括至少一个振动元件。

背景技术

超声波计数器为一种检测流率或与流体有关的其他测量变量的可能的方式。这些超声波计数器使用至少一个超声波换能器，以便将超声波耦合至流动通过所述测量管的流体中，其中该超声波在直接的路径上或者在壁或特殊的反射元件处发生多次反射之后被引导至第二超声波换能器。可以根据超声波在超声波换能器之间的传递时间或者根据当交换发射器和接收器时的传递时间差来确定穿过测量管的流动速度。

从G.Lindner的文章“Sensors and actuators based on surface acousticwaves propagating along solid-liquid interfaces”(J.Phys.D:Appl.Phys.41(2008)123002)获知用来激发导波的所谓的叉指式换能器的使用，其中使用具有梳状的相互啮合的控制线的压电元件来实现对导波的特定激发模式的激发。由于压电元件的剪切模式必定被激发，所以激发通常不能取得高效率。此外，需要相对复杂的、高度精确的光刻，以便足够准确地施加所需的电极结构，然而，通常不能实现激发的足够的模态纯度。

然而，纯模态导波的激发对于在超声波计数器中的使用而言是高度相关的，因为压缩振动被辐射至流体中的角度取决于导波的相位速度，其在相同的激发频率下在不同的激发模式中通常是不同的。如果不同的模式被激发，则在流体中产生压缩振动的不同的传播路径，其最多可以通过复杂的信号评估以计算方式被消除。

发明内容

因此，本发明以提供一种测量装置的目的为基础，所述测量装置使用导波进行测量，其中应当实现所使用的测量装置的低空间要求以及简单的构造。

根据本发明，该目的通过开头所述类型的测量装置来实现，其中，振动元件包括振动体、测量管侧上的电极和背离(averted from)测量管的电极，所述测量管侧上的电极布置在相应的振动体的测量管侧上的侧面上，所述背离测量管的电极布置在振动体的背离测量管的侧面处，所述背离测量管的侧面位于所述测量管侧上的侧面的相反侧上，其中，所述测量管侧上的电极在所述振动体的第一端面上延伸，所述第一端面相对于所述测量管侧上的侧面和所述背离测量管的侧面成一定角度，其中，所述背离测量管的电极延伸至第二端面，所述第二端面与所述第一端面相对，其中，相应的导电接触元件在所述第一端面处与所述测量管侧上的电极、并在所述第二端面处与所述背离测量管的电极电接触和机械接触，使得所述振动元件由所述接触元件支撑，其中，通过所述电接触，通过所述控制装置，能够改变所述测量管侧上的电极和所述背离测量管的电极之间的电压，以为了通过所述振动元件在所述测量管的侧壁中激发导波，所述导波能够通过侧壁直接地或通过流体间接地被引导至布置在所述测量管处的第二振动换能器或被引导回所述第一振动换能器，并能够通过所述控制装置在所述第二振动换能器或所述第一振动换能器处被检测以确定测量数据，其中，流体变量可以由所述控制装置根据所述测量数据确定。

在开发本发明的过程中已经确定，在特定情况下，也可以通过基本上平坦地靠在测量管的侧壁上的振动元件来激发纯模态的导波，该振动元件包括在相对的侧面上的电极。例如，这可以通过以下方式实现：通过适当选择振动元件的尺寸，可以使振动元件的自然模式与期望的激发振动的波长匹配，或者可以使用多个振动元件，由此，通过适当的驱动，可以通过相消干涉基本上完全消除不需要的振动模式。但是，这里必须使振动元件的自然振动尽可能地小，或者使振动元件以限定的几何形状附接在测量管上。振动元件，即例如压电晶体，通常被胶合或焊接到相对于测量管的期望位置。然而，结果是，振动元件的自然振动会以难以预测的方式受到干扰，并且制造具有多个具有足够精度的振动元件的振动换能器是相对复杂的。另外，由于不同的热膨胀，通常的紧固方式可能导致张力，并且需要附加的工作步骤以接触振动元件。

通过将在电极组合拉出至两个端面上，并通过本发明提供的导电接触元件将振动元件支撑在这些端面上，可以在单个工作步骤中实现振动元件的机械固定及其接触。另外，在简单的工作步骤中以高精度实现了振动元件相对于例如接触元件设置在其上的壳体的定位。由于不使用黏聚结合，因此进一步避免了由部件的不同的热膨胀和类似问题所引起的张力。此外，由于通过垂直于振动方向的力提供了支撑，所提出的支撑一方面致使振动至壳体或测量装置的支撑一个或多个振动元件的其他部件中的显著降低的耦合，并且另一方面，与通常的紧固方法相比，振动元件的自然振动受到的影响要小得多。

接触元件可以设计成单件，并且例如由适当切割或冲压的金属板构成。第一端面和第二端面优选地彼此平行，或相对于彼此以小于10°的角度、优选以小于5°的角度定位。由此可以实现接触元件的特别可靠的支撑。振动体可以是矩形的。特别地，振动体可以具有长形的矩形形状。优选地，通过在这种矩形振动体的纵向方向上彼此相对的端面来实现支撑。振动体可以由压电材料、尤其是压电陶瓷构成。

为了确定不同的流体变量，可以以各种方式捕获测量数据。为了例如为了实现在开始时提到的流率测量，可以在侧壁中激发导波，所述导波适合于激发流体中的压缩振动，例如兰姆波。压缩波直接地或者在至少一个在侧壁处的进一步反射之后耦合到流体中，并且可以被第二振动换能器检测到。另一方面，例如可以测量侧壁中的导波的传输时间，因为可以激发其中基本上只有测量管的侧壁的外侧振动的瑞利波、由于流体中的声速而不能被耦合到所述流体中的兰姆波或类似的波，其中，波基本上仅由侧壁传输。这可以例如用于测量流体的压力，因为这种压力可以使侧壁变形或受力，从而影响侧壁中的声速。在此可以捕获波到第二振动换能器或沿着某个传播路径回到第一振动换能器的传输时间。

在现有技术中已知借助于被引导通过流体的波、特别是超声波来确定流体或流体流动的流体变量的许多其他的方法。通过根据本发明的测量装置的适当配置或编程，可以调整所记录的测量数据以及所确定的流体变量。

振动元件优选地由接触元件通过摩擦锁合支撑。接触元件的基本上平面的接触部分通过接触元件的弹性产生的压缩力优选地在对应的电极处靠在对应的端面上。作为替代方案，振动元件也可以通过适当形成的电极和/或接触部分以形锁合(positive lock)方式安装。优选地，应避免粘结。振动元件尤其优选地既不粘接也不焊接在接触元件上。

接触元件中的至少一个可以通过与振动元件的机械接触而弹性变形。可以选择接触元件的弹性，使得施加的夹紧力基本上不会引起振动元件的变形，或者仅导致很小的变形。

接触元件中的至少一个可以是板或包括板，该板基本平行于由接触元件接触的端面延伸，其中该板通过与振动元件的接触而弹性弯曲。由此实现了测量装置的非常简单的构造，同时实现了对振动元件的可靠的支撑。由于板的弹性弯曲，板与端面之间的角度不是恒定的，但是所述角度优选在板的整个长度上小于10°、特别是小于5°。

第一振动换能器可以包括多个振动元件，这些振动元件直接地或经由联接元件振动地联接到侧壁的相应的激发区域，其中，控制装置构造成以这样的方式驱动振动元件：在每个激发区域中，激发在侧壁中被引导的分波，其中所述分波重叠以形成导波，其中，通过分波的相消干涉至少部分地消除了待要衰减的振动模式。优选地，使用恰好两个振动元件，因为以这种方式通常可以进行足够纯模态的激发。但是，可以使用额外的振动元件来进一步提高模态纯度。

对于被引导的振动的纯模态激发是一个挑战，例如在激发兰姆波的情况下，可以在每个激发频率上激发至少两个不同的振动模式，所述至少两个不同的振动模式如开头所述，在测量管的侧壁中的不同相位速度。通过适当选择激发频率，可以使得仅恰好地激发两个振动模式，即反对称振动模式和对称振动模式。现在可以实现模态选择性的激发或基本上纯模态的激发，因为这些振动模式中不希望有的振动模式、即要衰减的振动模式可以通过分波的相消干涉而至少部分地被消除。如果两个振动元件以相同的激发频率工作，则第一振动换能器的振动和第二振动换能器所激发的进入第一振动换能器的激发区域的振动模式的相对相位取决于振动元件之间的、以及因此振动元件的激发区域之间的距离，以及取决于相应的模式的波长，由于不同的相位速度，该波长对于两种模式来说不同。因此，可以选择振动元件的振动的相对相位关系，使得在给定的间隔下，对于待要衰减的振动模式产生相消干涉。下面将详细说明两种可能形式。

一种在技术上特别容易实现相消干涉的可能形式是，以这样的方式选择激发频率和振动元件的间距，使得激发区域的中心之间的距离对应于待要被衰减的振动模式的波长的一半。如果现在振动元件以相同的极性振动，则对于待要被衰减的振动模式产生相消干涉。作为替代方案，也可以将距离选择为使其与待要被衰减的振动模式的波长相对应，并以相反的极性操作振动元件，例如，用于两个振动元件的激发信号对于振动元件之一被反向(invert)，或者振动元件中的一个以反向的极性安装。可以特别优选地选择激发频率，使得可以激发恰好一个长波振动模式和恰好一个短波振动模式，其中，长波振动模式的波长是短波振动模式的波长的两倍。结果是，使用上述步骤不仅对待要被衰减的振动模式产生了相消干涉，而且还对余下的振动模式产生了最佳的相长干涉，由此能够实现在激发中的特别高的信噪比。另外，如果激发区域的中心之间的距离被选择为以使其对应于短波振动模式的波长，则可以通过切换振动元件之一的激发极性来选择应该以基本上纯模态的形式激发哪种模式。

所说明的过程已经实现了非常高的模态纯度，而如果在两个振动元件上将相同的包络曲线用于激发脉冲，则通常在激发脉冲的开始和结束处都不会获得最佳的相消干涉。因此，有利的是，第一振动换能器和第二振动换能器被驱动以激发导波，使得第二振动元件的振动幅度的时间曲线与第一振动元件的振动幅度的延迟了延迟时间段的时间曲线相对应。优选地，延迟时间段对应于待要被衰减的振动模式的从第一振动元件到第二振动元件的传输时间。对此的一种可能形式是对第一振动元件和第二振动元件使用共同的驱动信号，其中，通过例如可以设置在控制装置中的延迟单元，将馈送至第二振动元件的信号延迟所述延迟时间段。如果现在以反向的极性操作第二振动元件，例如通过另外反向控制信号，则对于待要被衰减的模式产生基本上完全的相消干涉，并因此以高水平的模态纯度进行激发。另外，使用这种延迟单元也是有利的，因为如果待要被衰减的振动模式的波长发生变化，例如由于要衰减不同的模式或者因为激发频率发生变化，则仅必须更改延迟时间。

振动元件的恰好一个的电极的恰好一个可以由至少一个接触元件电接触和机械接触。以这种方式，可以通过控制装置以不同的方式驱动振动元件。例如，可以提供具有反向和/或延迟的激发信号的驱动装置，以便实现模态选择性激发、尤其是针对可选择模式的模态选择性激发。

还可能的是，至少一个公共接触元件与振动元件的至少两个的相应电极进行电接触和机械接触。在此可能的是，例如仅使用一个这样的公共接触元件，以便为相应的一个电极提供参考电位，而相对地，相应的振动元件由控制装置施加控制电压。然而，也可能是两个相应的电极被相应的公共接触元件接触。这使得测量装置的结构特别简单。

公共接触元件可以包括两个单独的、尤其是板状的接触部分，所述接触部分仅通过与振动元件分开布置的、特别是板形的连接部分连接。接触部分尤其可以仅由连接部分机械地支撑。优选地，接触部分和连接部分实施为单件，例如由一块金属板切割、冲压或以相似的方式形成在一起。公共接触元件可以例如具有Y形或音叉的形状。

振动换能器可以包括壳体，振动元件在壳体中由接触元件支撑。一方面，壳体可用于将振动元件相对于彼此支撑在限定的位置。另一方面，壳体可以保护振动元件不受环境影响。壳体可以例如与测量管一起在所有侧上包围振动元件，并且因此被保护性地密封以防止灰尘和水溅入，或者甚至是水密的或气密的。

如果振动换能器作为密封单元存在，即，即使在将振动换能器附接至测量管之前，也将振动元件封装，则可以简化测量装置的制造和/或维修。这例如在壳体由振动膜或振动板密封的情况下是可能的，如下所述。

联接元件可以是振动膜或振动板，其在第一振动换能器的振动元件的激发区域上延伸并延伸超过所述激发区域。如果设有壳体，则该振动膜或振动板可以固定在壳体上，例如焊接在壳体上或以类似的方式固定。振动膜可以例如是箔片。然而，原则上也可以在没有额外壳体的情况下(即振动元件为暴露的)使用这种振动膜或振动板。

振动换能器可以包括壳体，该壳体包括壳体壁，该壳体壁在背离测量管的振动元件的侧面上延伸并延伸超过所述侧面，其中，接触元件延伸穿过壳体壁。这在如上所述保护振动元件应被保护不受环境影响的情况下是特别有利的。振动元件可以被封装在壳体中，其中仍然可以经由设置成穿过壳体壁的接触元件进行容易的接触。

接触元件中的至少一个可以由金属板或导电的弹性体组成，该金属板或导电的弹性体特别是被喷涂到振动换能器的壳体上。例如，由金属板构成的接触元件可以由金属板切割或冲压，因此非常容易制造。将导电弹性体喷涂到壳体上还允许容易地制造测量装置。在此，弹性体可以额外地位于振动元件的背离测量管的侧面与壳体之间的区域的至少一部分中，以便为振动元件提供进一步的支撑。为了避免接触元件通过背离测量管的电极发生短路和/或严重影响振动元件的振动性能，如下所述，电极以被拉出在振动体的相应的相反侧上的形式被用在振动元件中是有利的。

在根据本发明的测量装置中，或者：测量管侧上的电极可以仅布置在测量管侧的侧面上并且恰好布置在端面中的一个上，而背离测量管的电极仅布置在背离测量管的侧面上并且恰好布置在端面中的另一个上；或者：测量管侧上的电极和背离测量管的电极可以被布置在相应的端面上以及测量管侧的侧面和背离测量管的侧面上。因此提出了电极的至少近似对称的结构，由此可以避免由于机械特性的不对称影响或不对称场的存在而引起的对振动元件的自然振动的干扰。

在电极中的每一个均在测量管侧的侧面和背离测量管的侧面两者上延伸的情况下，产生了其中同一个电极出现在测量管侧的侧面和背离测量管的侧面两者上的区域，尤其是邻近于端面的边缘区域。因此，即使当在两个电极之间施加电压时，在振动体的边缘区域中也仅产生非常小的场，并且因此这些边缘区域在振动元件被激发振动时也以非常低的幅度振动。因此，进一步减少了振动元件和接触元件之间的振动耦合，因此一方面减少了在振动元件的自然模式上的接触的影响，在另一方面减少了振动通过接触元件至壳体中的耦合。此外，可以布置成使得，同一电极总是在振动元件的背离测量管的侧的端面附近以及端面处出现，由此，如上所述，可以使用这样的接触元件：该接触元件除了在端面处进行接触以外，还在背离测量管的侧面上支撑振动元件。

附图说明

本发明的其他优点和细节从下面的实施例和附图中得出，在附图中：

图1和图2示意性地示出了根据本发明的测量装置的示例性实施例的各种视图，并且

图3和图4示意性地示出了根据本发明的测量装置的其他示例性实施例的详细视图。

具体实施方式

图1示出用于确定与流体和/或流体流动有关的流体变量的测量装置1。在这里，流体沿箭头7所示的方向被引导通过测量管3的内部空间4。为了确定流体变量、特别是体积流率，可以通过控制装置2确定从第一振动换能器5至第二振动换能器6和从第二振动换能器6至第一振动换能器5的传递时间之间的传递时间差。在这里，利用以下事实：该传递时间取决于流体的平行于超声波束8的穿过流体的传播的方向的速度分量。可以根据该传递时间确定沿相应的超声波束8的方向的在相应的超声波束8的路径之上平均的流体速度，以及因此大致确定超声波束8所穿过的体积中的平均流动速度。

在一方面为了使得能够将振动换能器5、6布置于测量管3外部，在另一方面为了减小关于在流动剖面的不同位置处的不同流动速度的敏感性，第一振动换能器5并不直接地将超声波束8(亦即压力波)引入至流体中。而是，通过振动换能器5在测量管3的侧壁9中激发导波。所述激发在一定的频率下进行，该频率被选择成使得在侧壁9中激发兰姆波。如果侧壁9的厚度10与固体中的横波的波长相当，则可以激发这样的波，根据在固体中的声速和横波与激发频率之比给出所述波长。

通过箭头11示意性地示出振动换能器5在侧壁9中激发的导波。通过导波激发流体的压缩振动，其在导波的整个传播路径中被辐射至流体中。这通过超声波束8示意性地示出，所述超声波束8沿流动方向相对于彼此偏置。被辐射的超声波束8在相对的侧壁12处发生反射并且被穿过流体引导返回至侧壁9。入射的超声波束8再次在侧壁9中激发通过箭头13示意性地示出的导波，该导波可以通过振动换能器6检测，以便确定传递时间。替代地或另外地，可以通过布置于侧壁12处的振动换能器15检测辐射的超声波。在所示示例中，超声波束8在其至振动换能器6、15的路径上在侧壁9、12处不发生反射或仅仅发生一次反射。当然，可以使用其中超声波束8在侧壁9、12处发生多次反射的更长的测量段。

在所概述的过程中可能出现的问题是，兰姆波在侧壁9中的弥散关系具有多个分支。通过以控制装置2所确定的一定的频率进行激发，因此可以激发兰姆波的具有不同的相位速度的不同的振动模式。这样做的结果是，压缩波根据这些相位速度被以不同的瑞利角14辐射。由此，产生通常具有不同的传递时间的不同的路径，所述路径用于将超声波从振动换能器5引导至振动换能器6，以及将超声波从振动换能器6引导至振动换能器5。因此，必须由控制装置2通过复杂的信号处理来分离针对这些不同的传播路径的接收的信号，以便能够确定流体变量。一方面，该过程需要复杂的控制装置，另一方面，其不能在所有应用中都为可靠的。因此，应在振动换能器5中以最大可能的模态纯度激发导波。

为了在侧壁9中实现对大致纯模态的全导波的激发，使用了振动换能器5，该振动换能器包括布置在隔开的激发区域21、22中的多个隔开的振动元件17、18。布置应以这样的方式进行，即，激发区域21、22的中心24、25具有限定的间隔23，如稍后将更详细地解释的，该限定的间隔对于纯模态激发是重要的。为了能够同时且不费力地使振动元件17、18精确地定位和接触，这些振动元件没有单独布置在侧壁9上，而是由相应的接触元件28、29如在图2中详细示出的那样被支撑在壳体26的凹部27中，从而使得具有通过接触元件28、29保持在其上的振动元件17、18的壳体26可以随后作为一个模块布置在侧壁9上。

如图1所示，在此有利的是，使用联接元件16，例如薄的箔或振动板，其布置在振动元件17、18与侧壁9的相应的激发区域21、22之间。通过将这种联接元件16安装在壳体26上，振动换能器5被设置为紧凑的模块。一方面，这使得在测量设备1的组装中对振动元件17、18的操作更容易，另一方面，起到了封装振动元件17、18以抵抗环境影响的作用。

如图2中详细示出的，振动元件17、18分别包括振动体30、位于测量管侧的电极33和背离测量管的电极32。在此，位于测量管侧的电极33布置在面对测量管的侧面33上，并延伸至第一端面34，在该第一端面34处，电极33由接触元件28电接触。相应地，面朝测量管的电极32一方面在背离测量管的侧面35上延伸，另一方面一直延伸到第二端面36，在该第二端面36处，电极32由接触元件29电接触。接触元件28、29固定在壳体26上，并一起相应的接触元件17、18夹紧以使其分别受到机械支撑。

接触元件28、29分别由金属片制成，例如通过切割或冲压而成，并具有一定的弹性，从而当相应的振动元件17、18插入相应的接触元件28、29之间时，所述接触元件发生弹性变形，从而对振动元件17、18施加一定的压缩力，并通过摩擦锁合来支撑所述振动元件。在此，振动元件17、18中的每一个与分开的接触元件28、29接触。这使得可以向振动元件17、18提供不同的控制信号或不同极性的控制信号，从而例如可以根据控制装置2的驱动模态选择性地激发不同的振动模式。接触元件28、29的不位于振动元件17、18上的端部37分别穿过壳体26的壳体壁38，该壳体壁在背离测量管的侧上与凹部27邻接。由此使得从壳体的后侧的对振动元件17、18的简单接触成为可能，其中，同时，振动元件17、18可以被封装在壳体中，以保护振动元件免受环境影响并提高其可操纵性。

并非在所有应用中都要求必须能够将不同的信号提供给两个振动元件17、18的测量管侧的电极33和背离测量管的电极32。例如，可以将测量管侧的两个电极33、或背离测量管的两个电极32、或测量管侧的和背离测量管的中的每种情况下的一个电极放置在特定的参考电势上，并且应仅能够对振动元件17、18的所剩余的电极进行单独的驱动。在这种情况下，测量装置1的结构可以进一步简化，例如通过使用图3所示的公共接触元件39代替接触元件28或29。该公共接触元件包括两个分开的板状接触部分40、41，每一个所述板状接触部分都用于接触或支撑在图3中仅示意性表示的振动元件17、18。两个接触部分40、41仅通过板形连接部分42结合，其中所述板形连接部分可以使得接触元件39被固定在壳体26上，或者可以用来使接触元件39穿过壳体壁38，以便能够在后侧上接触。

通过图3所示的Y形结构，两个振动元件17、18可以轻而易举地被接触，而与此同时，通过使用分离的接触部分40、41在很大程度上避免了振动元件17、18之间的振动耦合。接触元件39可以例如由金属板制成，例如由金属板冲压或切割而成。

图4示出了设计接触元件43、44的另一种可能性，该接触元件一方面在端面34、36处与电极31、32接触，另一方面，通过以这种方式施加的机械力夹紧振动元件17、18，从而将所述振动元件支撑在固定位置。在图4所示的示例性实施例中，接触元件43、44由导电聚合物形成，该导电聚合物例如被发泡或喷涂到壳体26上。接触元件43、44在此以这样的方式确定尺寸：当插入相应的振动元件17、18时，所述接触元件沿图4中的横向方向被一起推动，结果，在插入振动元件17、18之后，所述接触元件在端面34、36上施加夹紧力，从而通过摩擦锁合支撑振动元件17、18。在所示的示例性实施例中，壳体26还具有也填充有导电聚合物的开口19，因此在该示例性实施例中，接触元件43、44也穿过壳体壁38到达壳体26的后侧20，在该后侧20处，即使在将壳体26以及因此将振动元件17、18施加到测量管3上之后，也可以通过该后侧无困难地接触所述接触元件。

即使使用导电聚合物，如上所述，原则上也可以使接触元件43、44仅在端面34、36处机械地和电地接触振动元件17、18。然而，如果接触元件43、44如图4所示地额外地在背离测量管的侧面35处支撑振动元件17、18，则是有利的。

为了在此额外地改善对测量管侧上的电极31的接触，将电极31在边缘区域45中拉出直至振动体30的背离测量管的侧面35。由于电极31、32的不对称布置会导致反对称振动模式，这有可能与导波的纯模态激发发生冲突，因此，背离测量管的电极32额外地在边缘区域46中被拉出直至振动体30的面向测量管的侧面33。电极31、32的这种布置也可以是有利的，因为在边缘区域45、46中，由于相同的相应电极31、32被布置在两个侧面33、35上，即使将电压施加到振动元件17、18，也仅产生非常低的场强，因此边缘区域45、46中的振动幅度也很小。一方面，这消除了来自用于支撑振动元件17、18的机械接触点的应力，另一方面，减小了至壳体26中的振动耦合。通过这种过程也可以减少由于与壳体的耦合而导致的对振动元件17、18的自然模式的扰动。因此，如以上关于图2和图3所解释的，使用这样的电极31、32仅通过端面36、37接触的电极布置也是有利的。

附图标记列表

1测量装置

2控制装置

3测量管

4内部

5第一振动换能器

6第二振动换能器

7箭头

8超声波束

9侧壁

10厚度

11箭头

12侧壁

13箭头

14角度

15振动换能器

16联接元件

17振动元件

18振动元件

19开口

20后侧

21激发区域

22激发区域

23距离

24中心

25中心

26壳体

27凹部

28导电接触元件

29导电接触元件

30振动体

31测量管侧上的电极

32背离测量管的电极

33测量管上的侧面

34第一端面

35背离测量管的侧面

36第二端面

37端面

38壳体壁

39导电接触元件

40接触部分

41接触部分

42连接部分

43导电接触元件

44导电接触元件

45边缘区域

46边缘区域

Claims (12)

1.一种用于确定与流体和/或流体的流体流动有关的流体变量的测量装置，所述测量装置具有控制装置(2)、用于容纳和/或引导流体的测量管(3)以及布置在所述测量管(3)处的第一振动换能器(5)，其中，所述第一振动换能器(5)包括至少一个振动元件(17、18)，其中，所述振动元件(17、18)包括振动体(30)、测量管侧上的电极(31)和背离测量管的电极(32)，所述测量管侧上的电极布置在相应的振动体(30)的测量管侧上的侧面(33)上，所述背离测量管的电极布置在振动体(30)的背离测量管的侧面(35)处，所述背离测量管的侧面位于所述测量管侧上的侧面(33)的相反侧上，其中，所述测量管侧上的电极(31)在所述振动体(30)的第一端面(34)上延伸，所述第一端面相对于所述测量管侧上的侧面(33)和所述背离测量管的侧面(35)成一定角度，其中，所述背离测量管的电极(32)延伸至第二端面(36)，所述第二端面与所述第一端面(34)相对，其中，相应的导电接触元件(28、29、39、43、44)在所述第一端面(34)处与所述测量管侧上的电极(31)、并在所述第二端面(36)处与所述背离测量管的电极(32)电接触和机械接触，使得所述振动元件(17、18)由所述接触元件(28、29、39、43、44)支撑，其中，通过所述电接触，通过所述控制装置(2)，能够改变所述测量管侧上的电极(31)和所述背离测量管的电极(32)之间的电压，以为了通过所述振动元件(17、18)在所述测量管(3)的侧壁(9)中激发导波，所述导波能够通过所述侧壁(9)直接地或通过流体间接地被引导至布置在所述测量管(3)处的第二振动换能器(6)或被引导回所述第一振动换能器(5)，并能够通过所述控制装置(2)在所述第二振动换能器或所述第一振动换能器处被检测以确定测量数据，其中，流体变量可以由所述控制装置(2)根据所述测量数据确定。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述振动元件(17、18)通过接触元件(28、29、39、43、44)以摩擦锁合而被支撑。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述接触元件(28、29、39、43、44)中的至少一个通过与所述振动元件(17、18)的机械接触而弹性变形。

4.根据前述权利要求中的一项所述的测量装置，其特征在于，所述接触元件(28、29、39)中的至少一个能够是板或包括板，所述板基本上平行于由所述接触元件(28、29、39、43、44)接触的端面(34、36)延伸，其中，所述板通过与所述振动元件(17、18)的接触而弹性弯曲。

5.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述第一振动换能器(5)能够包括多个振动元件(17、18)，所述多个振动元件直接地或经由联接元件(16)振动地耦合到所述侧壁(9)的相应的激发区域(21、22)，其中，所述控制装置(2)构造成以在所述激发区域(21、22)的每一个中激发在所述侧壁(9)中被引导的分波的方式驱动所述振动元件(17、18)，其中，所述分波重叠以形成导波，其中，通过所述分波的相消干涉至少部分地消除了待要被衰减的振动模式。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述接触元件(28、29、43、44)中的至少一个与所述振动元件(17、18)中的恰好一个的电极(31、32)中的恰好一个电接触和机械接触。

7.根据权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于，至少一个公共接触元件(39)与所述振动元件(17、18)中的至少两个的相应的电极(31、32)电接触和机械接触。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述公共接触元件(39)包括两个单独的接触部分(40、41)，所述两个单独的接触部分尤其是板状的，并且仅通过与所述振动元件分离地布置的连接部分(42)相连接，所述连接部分尤其是板形的。

9.根据权利要求5至8中的一项所述的测量装置，其特征在于，所述联接元件(16)是振动膜或振动板，所述振动膜或振动板在所述第一振动换能器(5)的振动元件(17、18)的激发区域(21、22)上延伸并延伸超过所述激发区域。

10.根据权利要求5至9中的一项所述的测量装置，其特征在于，所述第一振动换能器(5)包括壳体(26)，所述壳体包括壳体壁(38)，所述壳体壁在所述振动元件(17、18)的背离振动管的侧面(35)上延伸并延伸超过所述背离振动管的侧面，其中，所述接触元件(28、29、39、43、44)延伸穿过所述壳体壁(38)。

11.根据前述权利要求中的一项所述的测量装置，其特征在于，所述接触元件(28、29、39、43、44)中的至少一个由金属板或导电弹性体构成，所述金属板或导电弹性体尤其是被喷涂到振动换能器的壳体(26)上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量管侧上的电极(31)仅布置在所述测量管侧上的侧面(33)以及恰好一个端面(34)上，并且所述背离测量管的电极(32)仅布置在所述背离测量管的侧面(35)以及另一个端面(36)上；或者：所述测量管侧上的电极(31)和所述背离测量管的电极(32)布置在相应的端面(34、36)以及所述测量管侧上的侧面(33)和所述背离测量管的侧面(35)处。

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