DE102010031128A1 - Ultraschall-Partikelmesssystem - Google Patents
Ultraschall-Partikelmesssystem Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010031128A1 DE102010031128A1 DE102010031128A DE102010031128A DE102010031128A1 DE 102010031128 A1 DE102010031128 A1 DE 102010031128A1 DE 102010031128 A DE102010031128 A DE 102010031128A DE 102010031128 A DE102010031128 A DE 102010031128A DE 102010031128 A1 DE102010031128 A1 DE 102010031128A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrical signals
- ultrasonic
- ultrasonic transducer
- signals
- transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/48—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by amplitude comparison
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02408—Solids in gases, e.g. particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02416—Solids in liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Ultraschall-Partikelmesssystem (1) mit einem Ultraschallwandler (2), welcher zumindest ein Ultraschallwandlerelement (4) aufweist, und einem Messumformer, wobei vom Ultraschallwandlerelement (4) im Betrieb akustische Signale aussendbar und empfangbar sind, wobei der Messumformer umfasst:
• eine Sendestufe zur Anregung des Ultraschallwandlers zum Aussenden eines vorgegebenen Ultraschallsignals,
• eine Empfangsstufe zur Detektion von elektrischen Signalen vom Ultraschallwandler, erzeugt aus empfangenen Ultraschallsignalen,
• ein Filter zur Filterung der elektrischen Signale,
• ein Verstärker zum Verstärken der elektrischen Signale,
• ein Offset-Schaltung um einen Offset in den elektrischen Signalen zu eliminieren,
• einen Quadrierer zum Quadrieren der elektrischen Signale,
• einen Vergleicher zum Vergleichen der elektrischen Signale mit einem vorgegebenen Schwellwert,
• einen Zähler zum Zählen der elektrischen Signale, welche in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall, eine Amplitude aufweisen, welche über dem vorgegebenen Schwellwert liegt.
• eine Sendestufe zur Anregung des Ultraschallwandlers zum Aussenden eines vorgegebenen Ultraschallsignals,
• eine Empfangsstufe zur Detektion von elektrischen Signalen vom Ultraschallwandler, erzeugt aus empfangenen Ultraschallsignalen,
• ein Filter zur Filterung der elektrischen Signale,
• ein Verstärker zum Verstärken der elektrischen Signale,
• ein Offset-Schaltung um einen Offset in den elektrischen Signalen zu eliminieren,
• einen Quadrierer zum Quadrieren der elektrischen Signale,
• einen Vergleicher zum Vergleichen der elektrischen Signale mit einem vorgegebenen Schwellwert,
• einen Zähler zum Zählen der elektrischen Signale, welche in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall, eine Amplitude aufweisen, welche über dem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschall-Partikelmesssystem, mit einem Ultraschallwandler, der zumindest ein Ultraschallwandlerelement und zumindest ein Koppelelement aufweist, wobei vom Ultraschallwandlerelement im Betrieb akustische Signale über das Koppelelement aussendbar und empfangbar sind, welcher Ultraschallwandler in einem Messrohr angeordnet ist.
- Die Ultraschallwandler bestehen normalerweise aus einem elektromechanischen Wandlerelement, z. B. ein piezoelektrisches Element, auch kurz Piezo genannt, und einer Koppelschicht, auch Koppelkeil oder seltener Vorlaufkörper genannt. Die Koppelschicht ist dabei meist aus Kunststoff gefertigt, das piezoelektrische Element besteht in der industriellen Prozessmesstechnik üblicherweise aus einer Piezokeramik. Im piezoelektrischen Element werden die Ultraschallwellen erzeugt und über die Koppelschicht zur Rohrwandung geführt und von dort in die Flüssigkeit geleitet.
- Zwischen dem piezoelektrischen Element und der Koppelschicht kann eine weitere Koppelschicht angeordnet sein, eine so genannte Anpassungsschicht. Die Anpassungsschicht übernimmt dabei die Funktion der Transmission des Ultraschallsignals und gleichzeitig die Reduktion einer durch unterschiedliche akustische Impedanzen verursachte Reflektion an Grenzschichten zwischen zwei Materialen.
- Nun sind auch Verfahren und Messgeräte zu Ermittlung von Konzentration und/oder Größe von Partikeln in einem Fluid als Messmedium bekannt geworden, welche auf einem Ultraschall-Messprinzip beruhen. Die
US 6,481,268 zeigt eben ein solches Messgerät mit zumindest einem Ultraschallwandler. Das vom Ultraschallwandler ausgesandte Ultraschallsignal wird von Partikeln im Messmedium zu dem Wandler reflektiert und dort als Echo registriert. Eine Ausgestaltung zeigt zwei sich gegenüberstehende Ultraschallwandler an einem Messrohr, welche die Ultraschallsignale im Wesentlichen senkrecht zur Messrohrachse senden und/oder empfangen. Eine weitere Ausgestaltung zeigt einen einzelnen Ultraschallwandler mit einem Koppelelement, welches als Linse ausgestaltet ist, um das Ultraschallsignal im Messrohr zu fokussieren. Eine Messung des Durchflusses ist in diesem Dokument nicht vorgesehen. - In einer weiteren Patentschrift des Stands der Technik, der
US 5,251,490 ist ein Ultraschall-Durchflussmessgerät gezeigt, welches den Durchfluss durch ein Messrohr mit dem Doppler-Messprinzip ermittelt. Ultraschallsignale werden in Form von Wellen ausgesandt, von einer akustischen Linse fokussiert und an Partikeln im Messmedium reflektiert. Die Reflektionen sind am größten im direkten Umfeld des Fokus'. Aus der Frequenzverschiebung zwischen den eingekoppelten und reflektierten Wellen wird die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt. - Die
US 5,533,408 offenbart ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einer Kombination aus Laufzeitdifferenz-Prinzip und Doppler-Prinzip. Dazu sind jedoch jeweils dafür ausgestaltete Sensoren bereitgestellt. Zwischen den Sensoren der beiden Messprinzipien wird bei über- bzw. unterschreiten eines vorgegebenen Messwerts umgeschaltet. - In der
WO 03/102512 A1 - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches Ultraschall-Partikelmesssystem bereit zu stellen, mit welchem die Partikelanzahl pro Zeiteinheit und/oder die Partikelgröße, ab einer vorgegebenen Größenordnung, von Partikeln in einem Messmedium ermittelbar sind.
- Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1, des Anspruchs 7 und des Anspruchs 9. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindungen finden sich in den Merkmalen der jeweils abhängigen Ansprüche wider.
- Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ultraschall-Partikelmesssystem, -
2 zeigt einen Ultraschallwandler eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Partikelmesssystems, -
3 zeigt ein Blockschaltbild des Verfahrens zur Partikelmessung. - In
1 ist erfindungsgemäßes Ultraschall-Partikelmesssystem1 schematisch dargestellt. Ein Ultraschallwandler2 , welcher über ein Koppelelement akustische Signale aussendet und/oder empfängt, ist unter einem Winkel von ca. 90° zur Messrohrachse in einem Messrohr8 befestigt. Es handelt sich hierbei um ein so genanntes Inline-Messsystem. Die Mittelachse durch den Ultraschallwandler2 soll hier modellhaft einen Signalpfad kennzeichnen, entlang welchem sich Ultraschallsignale ausbreiten. - Der Ultraschallwandler
2 weist eine akustische Linse10 auf. Durch diese werden Ultraschallsignale im Messrohr8 fokussiert. Der Brennpunkt der akustischen Linse10 des Ultraschallwandlers2 liegt in dem Volumen zur Partikelmessung11 . Dieses Volumen11 ergibt sich aus der Fokussierung der Linse. Es ist hier rotationssymmetrisch um den Signalpfad9 und im dargestellten Querschnitt im Wesentlichen elliptisch gezeichnet. In diesem Volumen werden Partikel durch Reflexionen des akustischen Signals an den Partikeln registriert. - Eine bestimmungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Ultraschall-Partikelmesssystems ist z. B. in einem Rohrleitungssystem stromabwärts eines Filters, also in Strömungsrichtung des Messmediums durch das Rohrleitungssystem nach dem Filter, z. B. zur Funktionsüberwachung des Filters.
-
2 veranschaulicht den Aufbau eines erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers2 . Dieser weist ein Ultraschallwandlerelement4 auf, z. B. eine Hochfrequenz-Piezokeramik. Alternativ ist auch eine PVDF-Scheibe als Ultraschallwandlerelement verwendbar. Dieses Ultraschallwandlerelement4 kann sowohl elektrische Signale, insbesondere aus elektrische Spannungssignale, in mechanische Schwingungen und damit in akustische Signale wandeln, als auch akustische Signale in elektrische. Es fungiert somit als Sensor und als Aktor. Das Ultraschallwandlerelement4 sendet und empfängt akustische Signale über ein Koppelelement, welches als akustische Linse10 ausgestaltet ist. Das Koppelelement bzw. die akustische Linse10 weist mehrere Oberflächen auf, eine erste Kontaktfläche6 , welche im Betrieb das Messmedium im Messrohr berührt und eine zweite Kontaktfläche7 , welche in Kontakt mit dem Ultraschallwandlerelement4 steht. Das Ultraschallwandlerelement4 ist beispielsweise direkt auf die zweite Kontaktfläche7 der akustischen Linse10 geklebt, ohne eine weitere Anpassungsschicht dazwischen. Dies soll hier jedoch nicht ausgeschlossen werden. - Das Ultraschallwandlerelement
4 ist über zwei Kabel13 und einen Steckanschluss14 mit einem nichtdargestellten Messumformer verbunden. In dem Anschlussraum12 im Ultraschallwandler2 hinter dem Ultraschallwandlerelement4 kann ein so genanntes Backing vorgesehen sein, ein Schwingungsdämpfer, welcher direkt mit dem Ultraschallwandlerelement4 verbunden ist. Der Anschlussraum12 wird in diesem Beispiel durch das Gehäuse3 um das Ultraschallwandlerelement4 begrenzt. - Die Linse
10 ist hier als plankonkave Linse, mit einer ersten Kontaktfläche6 , welche einen vorgegebenen Krümmungsradius, hier z. B. 14 mm aufweist, und einer ebenen zweiten Kontaktfläche7 ausgestaltet. Gleichermaßen könnte die Linse10 als Fresnel-Linse ausgestaltet sein, mit einer, eine Kontur aufweisende, also einer konturierten ersten Kontaktfläche6 , welche einen gleichartig akustisch wirksamen Krümmungsradius aufweist. Eine Fresnel-Linse ist in mehrere Segmente bzw. Abschnitte unterteilt, welche zusammen diese Kontur mit dem akustisch wirksamen Krümmungsradius bilden. - Die akustisch wirksamen Krümmungsradien und die Brennweiten der Linsen sind über die Brechzahlen miteinander verknüpft, wobei diese von den Schallgeschwindigkeiten im Messmedium bzw. im Koppelelement abhängen. Die Stufenhöhe einer Fresnel-Linse ist beispielsweise gegeben durch n·λ/2, mit λ der Wellenlänge des akustischen Signals im Koppelelement und n einer natürlichen Zahl.
- Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung von Partikeln in einem Messmedium weist folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Anregen eines Ultraschallwandlers zum Aussenden vorgegebener Ultraschallsignale, z. B. Burst-Signale, in das Messmedium, z. B. mittels elektrischer Signale, z. B. Spannungsimpulsen,
- – Empfangen von Ultraschallsignalen mit einem Ultraschallwandler und wandeln der Ultraschallsignale in elektrische Signale,
- – Filtern der elektrischen Signale, z. B. mit einem Bandpass,
- – Verstärken der elektrischen Signale,
- – Eliminieren eines Offests in den elektrischen Signalen,
- – Potenzieren der elektrischen Signale mit einem Exponenten größer oder gleich zwei,
- – Zählen und Ausgeben der Anzahl der elektrischen Signale, welche in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall nach dem Anregen des Ultraschallwandlers eine Amplitude aufweisen, welche über einem vorgegebenen Schwellwert liegen. Dazu werden die Amplituden der elektrischen Signale mit dem vorgegebenen Schwellwert verglichen.
- Die ausgesandten Ultraschallsignale werden von den Partikeln im Messmedium zurück zum Ultraschallwandler reflektiert, wo sie wiederum zu elektrischen Signalen gewandelt werden. Nach dem Filtern und Verstärken werden die elektrischen Signale potenziert, insbesondere quadriert. Werden die elektrischen Signale da bei so verstärkt und/oder werden mögliche Offsets der elektrischen Signale so eliminiert, dass der vorgegebene Schwellwert, welcher eine vorgegebene Partikelgröße im Messmedium repräsentiert, den Wert eins annimmt, wird der Abstand von Amplitudenwerten kleiner eins und denen größer eins vergrößert. Damit wird das Signal-Rausch-Verhältnis wesentlich verbessert. Beim Eliminieren eines Offsets wird meist das zu verarbeitende Signal mittelwertfrei gemacht. Hier handelt es sich insbesondere um eine Translation des Funktionsgraphen des Signals parallel zur Amplitudenachse nach einer vorgegeben Vorschrift, beispielsweise wird der kleinste Amplitudenwert des Signals gleich Null gesetzt oder ein Offset wird eliminiert durch Rauschintegration. Offsets werden beispielsweise hervorgerufen durch Rauschen, z. B. durch Rohrwellen, Temperaturrauschen etc.
- Somit werden nur die eine vorgegebene Mindest-Größe aufweisenden Partikel im Messmedium registriert, da nur von diesen ein Ultraschallsignal mit ausreichender Amplitude reflektiert wird.
- Alternativ zur obigen Ausführung wird der Schwellwert festgelegt während einer Messung mit Reinstwasser, wo es nur einen Rauschteppich in dem gemessenen Signal gibt.
- Die entsprechende Schaltung des Messumformers zum Betreiben des Ultraschallwandlers
2 des Ultraschall-Partikelmesssystems1 umfasst dann beispielsweise - – eine Sendestufe zur Anregung des Ultraschallwandlers mit einem vorgegebenen elektrischen Signal zum Aussenden eines vorgegebenen Ultraschallsignals,
- – eine Empfangsstufe zur Detektion von elektrischen Signalen vom Ultraschallwandler, erzeugt aus empfangenen Ultraschallsignalen,
- – ein Filter zur Filterung der elektrischen Signale,
- – ein Verstärker zum Verstärken der elektrischen Signale,
- – ein Offset-Schaltung um einen Offset in den elektrischen Signalen zu eliminieren,
- – einen Potenzierer zum Potenzieren der elektrischen Signale, insbesondere einen Quadrierer zum Quadrieren der elektrischen Signale,
- – einen Vergleicher zum Vergleichen der elektrischen Signale mit einem vorgegebenen Schwellwert,
- – einen Zähler zum Zählen der elektrischen Signale, welche in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall, eine Amplitude aufweisen, welche über dem vorgegebenen Schwellwert liegt,
- – eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Anzahl der elektrischen Signale.
- Der Messumformer ist somit geeignet zur Amplitudenanalyse von Reflexionssignalen der von Partikeln zum Ultraschallwandler
2 reflektierten akustischen Signale und zur Zählung der Anzahl der Amplituden der Reflexionssignale in dem vorgegebenen zeitlichen Intervall, welche größer sind, als der vorgegebene Schwellwert. - Das Blockschaltbild in
3 veranschaulicht das Verfahren zur Erfassung der Partikel im Messmedium. Es skizziert die Komponenten eines erfindungsgemäßen Messumformers und deren Funktionen. Eine Sendestufe erzeugt ein beispielsweise ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 10 MHz, mit welchem der Ultraschallwandler zum Senden eines Ultraschallsignal angeregt wird. Das Signal besteht beispielsweise auf fünf aufeinander folgenden Impulsen, den so genannten Bursts. Als Ultraschallwandlerelement dient beispielsweise ein piezoelektrisches Element mit einem Durchmesser von 10 mm. In diesem Beispiel würde eine Bandbreite der Empfangsstufe von ca. 20 MHz ausreichen, um das elektrische Signal vom Ultraschallwandlerelement ausreichend weiterzuverarbeiten. - Das elektrische Signal wird anschließend mit einem Bandpass gefiltert, welcher beispielsweise eine Bandbreite von 8 bis 15 Mhz aufweist. Nach der Verstärkung mit einem Verstärkungsfaktor von beispielsweise 40 bis 60 dB wird ein mögliches Offset des elektrischen Signals eliminiert. Der Verstärkungsfaktor ist dabei beispielsweise so gewählt, dass ein Schwellwert, mit welchem das elektrische Signal verglichen wird, nach dem Eliminieren des Offsets bei eins liegt. Das offsetfreie elektrische Signal wird anschließend potenziert, insbesondere quadriert. Das Potenzieren hat den Vorteil, dass der Abstand von Amplitudenwerte vor dem Potenzieren kleiner eins und von Amplitudenwerte vor dem Potenzieren größer eins sich vergrößert.
- Ein Komparator vergleicht anschließend die Amplitude des elektrischen Signals mit einem vorher eingestellten Schwellwert. Der Schwellwert ist wiederum an den Verstärkungsfaktor angepasst. Ein Zähler zählt anschließend, wie viele Amplitudenspitzen des Signals über dem Schwellwert innerhalb eines vorgegebenen zeitlichen Intervalls liegen. Das zeitliche Intervall beginnt beispielsweise 30 μs nach der Anregung des Ultraschallwandlerelements zum Aussenden des Ultraschallsignals. Die Länge des zeitlichen Intervalls beträgt in diesem Beispiel 20 μs. Der Startzeitpunkt und die Länge des zeitlichen Intervalls sind abhängig von der Einbausituation des Ultraschallwandlers und des Durchmessers des Messrohrs. Das Ergebnis wird beispielsweise über einen Stromausgang ausgegeben.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ultraschall-Partikelmesssystem
- 2
- Ultraschallwandler
- 3
- Ultraschallwandlergehäuse
- 4
- Ultraschallwandlerelement
- 5
- Koppelelement
- 6
- Erste Kontaktfläche des Koppelelements
- 7
- Zweite Kontaktfläche des Koppelelements
- 8
- Messrohr
- 9
- Signalpfad
- 10
- Akustische Linse
- 11
- Volumen zur Partikelmessung
- 12
- Anschlussraum im Ultraschallwandler
- 13
- Kabel
- 14
- Steckanschluss
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 6481268 [0004]
- US 5251490 [0005]
- US 5533408 [0006]
- WO 03/102512 A1 [0007]
Claims (10)
- Verfahren zur Erfassung von Partikeln in einem Messmedium, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: • Anregen eines Ultraschallwandlers zum Aussenden vorgegebener Ultraschallsignale in das Messmedium, • Empfangen von Ultraschallsignalen mit einem Ultraschallwandler und wandeln der Ultraschallsignale in elektrische Signale, • Eliminieren eines Offests in den elektrischen Signalen, • Potenzieren der elektrischen Signale mit einem Exponenten größer oder gleich zwei, • Zählen und Ausgeben der Anzahl der elektrischen Signale, welche eine Amplitude in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall nach dem Anregen des Ultraschallwandlers aufweisen, welche über einem vorgegebenen Schwellwert liegen.
- Verfahren zur Erfassung von Partikeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Signale verstärkt werden, insbesondere vor dem Eliminieren der Offsets.
- Verfahren zur Erfassung von Partikeln nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Signale mit einem Bandpass gefiltert werden, insbesondere vor dem Verstärken der elektrischen Signale.
- Verfahren zur Erfassung von Partikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal so parallel zur Amplitudenachse verschoben und/oder so verstärkt wird, dass der Schwellwert bei einer vorgegebenen Partikelgröße des Partikels im Messmedium den Wert eins annimmt.
- Verfahren zur Erfassung von Partikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsignale mittels eines als Linse ausgestalteten Koppelelements (
5 ) fokussiert werden. - Verfahren zur Erfassung von Partikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (
2 ) in einem Messrohr (8 ) angeordnet ist. - Messumformer eines Ultraschall-Partikelmesssystems (
1 ) mit zumindest einem Ultraschallwandler (2 ), welcher Messumformer umfasst: • eine Sendestufe zur Anregung des Ultraschallwandlers zum Aussenden eines vorgegebenen Ultraschallsignals, • eine Empfangsstufe zur Detektion von elektrischen Signalen vom Ultraschallwandler, erzeugt aus empfangenen Ultraschallsignalen, • ein Filter zur Filterung der elektrischen Signale, • ein Verstärker zum Verstärken der elektrischen Signale, • ein Offset-Schaltung um einen Offset in den elektrischen Signalen zu eliminieren, • einen Potenzierer zum Potenzieren der elektrischen Signale mit einem Exponenten größer oder gleich zwei, • einen Vergleicher zum Vergleichen der elektrischen Signale mit einem vorgegebenen Schwellwert, • einen Zähler zum Zählen der elektrischen Signale, welche in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall, eine Amplitude aufweisen, welche über dem vorgegebenen Schwellwert liegt. - Messumformer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer einen Signalausgang aufweist, um den Wert des Zählers oder einen Alarm auszugeben, beim Überschreiten eines vorgegebenen Werts des Zählers.
- Ultraschall-Partikelmesssystem (
1 ), mit einem Ultraschallwandler (2 ), welcher zumindest ein Ultraschallwandlerelement (4 ) aufweist, und einem Messumformer, wobei vom Ultraschallwandlerelement (4 ) im Betrieb akustische Signale aussendbar und empfangbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer ein Messumformer gemäß den Ansprüchen 7 bis 8 ist. - Ultraschall-Partikelmesssystem (
1 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (2 ) zumindest ein Koppelelement (5 ) aufweist, welches (5 ) als akustische Linse ausgestaltet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010031128A DE102010031128A1 (de) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Ultraschall-Partikelmesssystem |
PCT/EP2011/060186 WO2012004113A1 (de) | 2010-07-08 | 2011-06-20 | Ultraschall-partikelmesssystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010031128A DE102010031128A1 (de) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Ultraschall-Partikelmesssystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010031128A1 true DE102010031128A1 (de) | 2012-01-12 |
Family
ID=44317724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010031128A Withdrawn DE102010031128A1 (de) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | Ultraschall-Partikelmesssystem |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010031128A1 (de) |
WO (1) | WO2012004113A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107561157B (zh) * | 2016-06-30 | 2023-08-04 | 重庆医科大学 | 水质检测仪及其方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5251490A (en) | 1992-02-07 | 1993-10-12 | Kronberg James W | Ultrasonic fluid flow measurement method and apparatus |
US5533408A (en) | 1993-12-23 | 1996-07-09 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Clamp-on ultrasonic volumetric flowmeter |
US6029507A (en) * | 1996-04-10 | 2000-02-29 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Method and equipment for the characterization of suspensions |
US6481268B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-11-19 | Baker Hughes, Inc. | Particle measurement by acoustic speckle |
WO2003102512A1 (de) | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Systec Controls Mess Und Regeltechnik Gmbh | Ultraschall-laufzeit-mengenmessung zum ermitteln der konzentration von partikeln in einem strömenden fluid |
US7010979B2 (en) * | 2000-12-18 | 2006-03-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for ultrasonic sizing of particles in suspensions |
US20100031735A1 (en) * | 2004-11-15 | 2010-02-11 | Africk Steve A | System and method for ultrasonic measuring of particle properties |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3269172A (en) * | 1963-02-28 | 1966-08-30 | Automation Ind Inc | Apparatus for measuring particles in liquids |
GB1482350A (en) * | 1973-09-17 | 1977-08-10 | Atomic Energy Authority Uk | Ultra sonic testing |
FR2796155B1 (fr) * | 1999-07-09 | 2001-09-07 | Pechiney Rhenalu | Procede et dispositif ameliores de comptage des inclusions dans un bain de metal liquide par ultrasons |
NL1024984C2 (nl) * | 2003-12-10 | 2005-06-13 | Tno | Werkwijze en inrichting voor het verkrijgen van informatie over de grootteverdeling van macroscopische deeltjes in een vloeistof. |
DE102009046159A1 (de) * | 2009-10-29 | 2011-05-05 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchfluss- und Partikelmesssystem |
-
2010
- 2010-07-08 DE DE102010031128A patent/DE102010031128A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-06-20 WO PCT/EP2011/060186 patent/WO2012004113A1/de active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5251490A (en) | 1992-02-07 | 1993-10-12 | Kronberg James W | Ultrasonic fluid flow measurement method and apparatus |
US5533408A (en) | 1993-12-23 | 1996-07-09 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Clamp-on ultrasonic volumetric flowmeter |
US6029507A (en) * | 1996-04-10 | 2000-02-29 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Method and equipment for the characterization of suspensions |
US6481268B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-11-19 | Baker Hughes, Inc. | Particle measurement by acoustic speckle |
US7010979B2 (en) * | 2000-12-18 | 2006-03-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for ultrasonic sizing of particles in suspensions |
WO2003102512A1 (de) | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Systec Controls Mess Und Regeltechnik Gmbh | Ultraschall-laufzeit-mengenmessung zum ermitteln der konzentration von partikeln in einem strömenden fluid |
US20100031735A1 (en) * | 2004-11-15 | 2010-02-11 | Africk Steve A | System and method for ultrasonic measuring of particle properties |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012004113A1 (de) | 2012-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010031129A1 (de) | Ultraschall-Partikelmesssystem | |
EP3529567A1 (de) | Clamp-on-ultraschallsensor zur verwendung bei einem ultraschall-durchflussmessgerät und ein ultraschall-durchflussmessgerät | |
DE102014106706A1 (de) | Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums | |
DE102008044366A1 (de) | Erfassungsvorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Umfeldes eines Fahrzeugs | |
DE19924755A1 (de) | Abstandserfassungsvorrichtung | |
EP2440888B1 (de) | Verfahren zum messen einer messgrösse | |
DE102009046159A1 (de) | Ultraschall-Durchfluss- und Partikelmesssystem | |
DE102011089685B4 (de) | Messanordnung zur Bestimmung eines Füllstands und/oder einer Konzentration einer Flüssigkeit | |
DE102018133066A1 (de) | Ultraschall-Messgerät | |
DE102012022376A1 (de) | Druck- und Durchflussmessung mittels akustischer Wellen | |
WO2012084391A1 (de) | Koppelelement eines ultraschallwandlers für ein ultraschall-durchflussmessgerät | |
EP3343185B1 (de) | Ultraschalldurchflussmessgerät und verfahren zur messung des durchflusses | |
EP1554548A1 (de) | Ultraschall-laufzeit-mengenmessung zum ermitteln der konzentration von partikeln in einem strömenden fluid | |
DE102017111624A1 (de) | Ultraschallwandler | |
EP3637098B1 (de) | Messverfahren und messanordnung zur messung der partikelgrössenverteilung und partikelkonzentration in einer liquiddurchflossenen leitung | |
WO2014001027A1 (de) | Ultraschall-durchflussmessgerät | |
DE102008041894A1 (de) | Ultraschallsensor und Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors | |
DE102017104145A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit unterschiedlicher Anregung einer Membran, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug | |
DE102010018349A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion eines Objektes in der Umgebung eines Fahrzeugs | |
DE202008012801U1 (de) | Messarmatur | |
DE102013006825A1 (de) | Messvorrichtung basierend auf akustischen Strömungsmessverfahren in einem Pumpensystem und Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung | |
DE102010031128A1 (de) | Ultraschall-Partikelmesssystem | |
DE202015106040U1 (de) | System zur Durchflussmessung | |
DE10106308C1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Messung der Laufzeit eines akustischen Signals | |
DE102018205296A1 (de) | Vorrichtung zur Ultraschallmessung des Durchflusses eine Fluids in einem Messkanal, die eine Abschwächung der parasitären Signale erreicht |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |