DE102012224096A1

DE102012224096A1 - Arrangement for determining concentration of component of fluid mixture, has auxiliary chamber communicated with fluid mixture in thermal contact and filled with calibration fluid as function of propagation velocity of ultrasonic wave

Info

Publication number: DE102012224096A1
Application number: DE201210224096
Authority: DE
Inventors: Philippe Grass; Denny Schädlich
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-26

Abstract

The arrangement (1) has an ultrasonic transducer (2) and a main chamber (4). The main chamber comprises ultrasonic transducer at one end and an ultrasonic wave reflector (5) at the other end. An auxiliary chamber is communicated with the fluid mixture (3) in thermal contact and is filled with a calibration fluid as a known function of the propagation velocity of an ultrasonic wave (11) in the calibration fluid from the temperature of the calibration fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches mit einem Ultraschallwandler und einer Hauptkammer, welche an ihrem ersten Ende den Ultraschallwandler aufweist und an ihrem zweiten Ende einen ersten Ultraschallwellenreflektor aufweist. The invention relates to an arrangement for determining a concentration of a component of a fluid mixture with an ultrasonic transducer and a main chamber which has the ultrasonic transducer at its first end and at its second end has a first ultrasonic wave reflector.

Mit Hilfe von Ultraschallwellen ist es möglich, Flüssigkeiten anhand ihrer charakteristischen Schallgeschwindigkeit zu identifizieren (Impuls-Echo-Verfahren). Dazu wird die Laufzeit gemessen, die die Ultraschallwelle für einen vorgegebenen Laufweg benötigt. Zur Unterscheidung von verschiedenen Konzentrationen eines Flüssigkeitsgemisches oder von verschiedenen Flüssigkeiten wird der Unterschied in der Laufzeit ausgewertet. Dieser Unterschied in der Laufzeit liegt im Mikrosekundenbereich. Je länger die Laufzeit desto größer ist der Unterschied in der Laufzeitdifferenz bei gleichen Konzentrationen. With the help of ultrasonic waves, it is possible to identify liquids by their characteristic speed of sound (impulse-echo method). For this purpose, the transit time is measured, which requires the ultrasonic wave for a given path. To distinguish between different concentrations of a liquid mixture or of different liquids, the difference in the transit time is evaluated. This difference in runtime is in the microsecond range. The longer the runtime, the greater the difference in the transit time difference for the same concentrations.

In Kraftfahrzeugen wird das Impuls-Echo-Verfahren beispielsweise zur Füllstandsmessung zur Ermittlung einer Menge eines Fluids in einem Tank verwendet. Weiterhin wird das Impuls-Echo-Verfahren verwendet um die Konzentration von Fluidgemischen, insbesondere Zwei-Komponenten-Gemischen, zu ermitteln. In motor vehicles, the pulse echo method is used, for example, for level measurement for determining an amount of a fluid in a tank. Furthermore, the pulse-echo method is used to determine the concentration of fluid mixtures, in particular two-component mixtures.

Allerdings ist die Laufzeit der Ultraschallwelle im flüssigen Medium nicht nur eine Funktion der Konzentration einer Flüssigkeitskomponente des Fluidgemisches sondern auch einen Funktion der Temperatur des Fluidgemisches. Daher ist es bei bekannten Anordnungen zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches notwendig die Temperatur mit einem zusätzlichen Temperatursensor zu bestimmen. Dieser Temperatursensor ist im Tank angeordnet und er wird von dem Fluidgemisch umströmt, um dessen Temperatur zu bestimmen. Der Temperatursensor muss in den Tank integriert werden und es muss eine Durchführung geschaffen werden, um die Signale des Temperatursensors an eine nachfolgende elektronische Auswerteeinheit weiterzuleiten. Solche Durchführungen sind aufwendig, da sie sehr lange dicht sein müssen und den anspruchsvollen Anforderungen zum Beispiel beim Einsatz im Kraftfahrzeug genügen müssen. However, the duration of the ultrasonic wave in the liquid medium is not only a function of the concentration of a liquid component of the fluid mixture but also a function of the temperature of the fluid mixture. Therefore, in known arrangements for determining a concentration of a component of a fluid mixture, it is necessary to determine the temperature with an additional temperature sensor. This temperature sensor is arranged in the tank and it is flowed around by the fluid mixture to determine its temperature. The temperature sensor has to be integrated in the tank and a feedthrough has to be provided to pass the signals from the temperature sensor to a subsequent electronic evaluation unit. Such feedthroughs are expensive, since they must be tight for a very long time and must meet the demanding requirements, for example when used in motor vehicles.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches anzugeben, die kostengünstig Herstellbar ist und bei der die Abdichtung des Tanks möglichst einfach und dauerhaft ausgebildet ist. It is an object of the invention to provide an arrangement for determining a concentration of a component of a fluid mixture, which is inexpensive to produce and in which the sealing of the tank is formed as simple and durable as possible.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. The object is achieved by an arrangement for determining a concentration of a component of a fluid mixture according to the independent claim.

Dadurch, dass die Anordnung zusätzlich eine Hilfskammer aufweist, die mit dem Fluidgemisch in thermischem Kontakt steht und die mit einem Eichmedium oder einem Eichfluid mit bekannter Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit einer Ultraschallwelle in dem Eichfluid von der Temperatur des Eichfluides gefüllt ist, kann mit Hilfe des Ultraschallwandlers die in dem Fluidgemisch herrschende Temperatur festgestellt werden. Es ist kein separater Temperatursensor notwenden, der in den Tank eingebaut werden müsste und eine Durchführung für seine Signalleitungen benötigen würde. Damit entfällt ein weiteres Bauteil und es werden keine Dichtungen benötigt, womit auch Leckagen des Flüssigkeitstanks ausgeschlossen werden. Characterized in that the arrangement additionally has an auxiliary chamber, which is in thermal contact with the fluid mixture and which is filled with a calibration medium or a calibration fluid with a known dependence of the speed of sound of an ultrasonic wave in the calibration fluid on the temperature of the calibration fluid, with the aid of the ultrasonic transducer be found in the fluid mixture prevailing temperature. There is no need for a separate temperature sensor that would need to be installed in the tank and would require a feedthrough for its signal lines. This eliminates another component and there are no seals needed, which also leaks of the liquid tank are excluded.

Wenn die Hilfskammer an ihrem ersten Ende mit dem Ultraschallwandler in akustischem Kontakt steht, kann die vom Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallwelle problemlos in das Eichfluid in der Hilfskammer eingekoppelt werden. Wenn die Hilfskammer an ihrem zweiten Ende zweiten Ultraschallwellenreflektor aufweist, kann die Ultraschallwelle durch die Hilfskammer zurück zum Ultraschallwandler gelenkt werden. Die von dem zweiten Ultraschallwellenreflektor zurückgeworfene Ultraschallwelle kann dann aus der Hilfskammer problemlos an den Ultraschallwandler übertragen werden. When the auxiliary chamber is in acoustic contact with the ultrasonic transducer at its first end, the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer can be easily coupled into the calibration fluid in the auxiliary chamber. If the auxiliary chamber has a second ultrasonic wave reflector at its second end, the ultrasonic wave can be directed through the auxiliary chamber back to the ultrasonic transducer. The reflected back from the second ultrasonic wave reflector ultrasonic wave can then be easily transferred from the auxiliary chamber to the ultrasonic transducer.

In Ausführungsformen weist die Hauptkammer in ihren Wandungen Öffnungen auf, durch die das Fluidgemisch in die Hauptkammer einströmen kann. Dadurch ist auf einfache Weise sichergestellt, dass das Fluidgemisch zur Konzentrationsbestimmung von der Ultraschallwelle durchstrahlt werden kann. In embodiments, the main chamber has in its walls openings through which the fluid mixture can flow into the main chamber. This ensures in a simple manner that the fluid mixture for determining the concentration can be irradiated by the ultrasonic wave.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus dem nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Further advantages, features and developments emerge from the following examples explained in conjunction with the figures.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches, 1 a schematic representation of an arrangement for determining a concentration of a component of a fluid mixture,

2 einen Tank zur Aufnahme einer Flüssigkeit bzw. eines Fluidgemisches, 2 a tank for holding a liquid or a fluid mixture,

3 den aus 2 bekannten Aufbau, wobei in 3 kein Temperatursensor im Tank angeordnet ist, 3 the out 2 known structure, wherein in 3 no temperature sensor is arranged in the tank,

4 eine weitere Ausführungsform der Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteiles eines Fluidgemisches. 4 a further embodiment of the arrangement for determining a concentration of a component of a fluid mixture.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1 zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches. Die Anordnung 1 umfasst einen Ultraschallwandler 2. Die Anordnung 1 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 12 zum Betreiben des Ultraschallwandlers 2. 1 shows a schematic representation of an arrangement 1 for determining a concentration of a component of a fluid mixture. The order 1 includes an ultrasonic transducer 2 , The order 1 further comprises a control unit 12 for operating the ultrasonic transducer 2 ,

Der Ultraschallwandler 2 ist eine Ultraschallquelle, die auch als Ultraschallempfänger dient. Es ist auch möglich, dass die Ultraschallquelle und der Ultraschallempfänger getrennte Bauelemente sind. The ultrasonic transducer 2 is an ultrasound source that also serves as an ultrasound receiver. It is also possible that the ultrasound source and the ultrasound receiver are separate components.

Die Steuereinheit 12 ist mit dem Ultraschallwandler 2 elektrisch gekoppelt. Die Steuereinheit 12 stellt elektrische Signale 15 zum Betreiben des Ultraschallwandlers 2 bereit, so dass der Ultraschallwandler 2 in Abhängigkeit von diesen Signalen 15 eine Ultraschallwelle 11 aussendet. Weiterhin dient die Steuereinheit 12 zum Empfang von Ultraschallwellen 11, die zum Beispiel von einem ersten oder einem zweiten Ultraschallwellenreflektor 5, 8 zurück zum Ultraschallwandler 2 geworfen werden. The control unit 12 is with the ultrasonic transducer 2 electrically coupled. The control unit 12 provides electrical signals 15 for operating the ultrasonic transducer 2 ready so that the ultrasonic transducer 2 depending on these signals 15 an ultrasonic wave 11 sending out. Furthermore, the control unit is used 12 for receiving ultrasonic waves 11 , for example, from a first or a second ultrasonic wave reflector 5 . 8th back to the ultrasonic transducer 2 to be thrown.

Der Ultraschallwandler 2 ist in oder an einer Hauptkammer 4 angeordnet. Die Hauptkammer 4 ist von Wandungen 10 umgeben. Die Hauptkammer 4 ist zumindest teilweise mit einem Fluidgemisch 3 gefüllt. The ultrasonic transducer 2 is in or at a main chamber 4 arranged. The main chamber 4 is from walls 10 surround. The main chamber 4 is at least partially with a fluid mixture 3 filled.

Das Fluidgemisch 3 umfasst beispielsweise zwei Bestandteile. Die Konzentration eines Bestandteils der zwei Bestandteile wird ermittelt. Beispielsweise ist das Fluidgemisch eine Mischung aus Harnstoff und Wasser, die zur Nachbehandlung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs in einem SCR-Katalysator verwendet wird (SCR: Selektive Katalytische Reduktion, englisch: selective catalytic reduction). Der Bestandteil des Fluidgemisches 3 ist in diesem Beispiel der Harnstoff. The fluid mixture 3 includes, for example, two components. The concentration of a component of the two components is determined. For example, the fluid mixture is a mixture of urea and water, which is used for after-treatment of exhaust gases of a motor vehicle in an SCR catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction, English: selective catalytic reduction). The component of the fluid mixture 3 is urea in this example.

Der Ultraschallwandler 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an einer der Wandungen 10 angeordnet und sendet die Ultraschallwelle 11 durch die Wandung 10 in das Fluidgemisch 3. Es ist auch möglich, dass der Ultraschallwandler 2 in der Hauptkammer 4 angeordnet ist, so dass er mit dem Fluidgemisch 3 in direktem Kontakt steht. Weiterhin ist es möglich, den Ultraschallwandler 2 an oder in einer Leitung, durch die das Fluidgemisch 3 strömt, zu montieren, wobei der Ultraschallwandler 2 zum Beispiel so montiert wird, dass die Ultraschallwelle 11 quer zur Strömungsrichtung des Fluidgemisches ausgesendet wird. The ultrasonic transducer 2 is in the illustrated embodiment on one of the walls 10 arranged and sends the ultrasonic wave 11 through the wall 10 in the fluid mixture 3 , It is also possible that the ultrasonic transducer 2 in the main chamber 4 is arranged so that he mixed with the fluid 3 is in direct contact. Furthermore, it is possible to use the ultrasonic transducer 2 on or in a conduit through which the fluid mixture 3 flows, to assemble, the ultrasonic transducer 2 For example, it is mounted so that the ultrasonic wave 11 is emitted transversely to the flow direction of the fluid mixture.

Von dem Ultraschallwandler 2 wird die Ultraschallwelle 11 hin zum ersten und/oder zweiten Ultraschallwellenreflektor 5, 8 ausgesendet. Anhand der Laufzeit der Ultraschallwelle 11 vom Ultraschallwandler 2 durch das Fluidgemisch hin zum Ultraschallwellenreflektor 5, 8 und zurück, kann auf die Eigenschaften des Fluidgemisches 3 geschlossen werden. Die Laufzeit der Ultraschallwelle 11 ist abhängig von der Konzentration des zweiten Bestandteils im Fluidgemisch und von der Temperatur des Fluidgemisches. Um also die Konzentration des Fluidgemisches 3 sicher bestimmen zu können, ist es notwendig die Temperatur des Fluidgemisches 3 zu kennen. Dazu kann man einen Temperatursensor 16 einsetzen, der in einem Tank 13, in dem sich das Fluidgemisch 3 befindet, angeordnet ist. Als Temperatursensor 16 würde sich zum Beispiel ein Widerstand mit negativer (NTC) oder positiver (PTC) Temperaturcharakteristik eignen. From the ultrasonic transducer 2 becomes the ultrasonic wave 11 towards the first and / or second ultrasonic wave reflector 5 . 8th sent out. Based on the duration of the ultrasonic wave 11 from the ultrasonic transducer 2 through the fluid mixture towards the ultrasonic wave reflector 5 . 8th and back, can affect the properties of the fluid mixture 3 getting closed. The duration of the ultrasonic wave 11 is dependent on the concentration of the second constituent in the fluid mixture and on the temperature of the fluid mixture. So the concentration of the fluid mixture 3 It is necessary to be able to reliably determine the temperature of the fluid mixture 3 to know. You can do this with a temperature sensor 16 put in a tank 13 in which the fluid mixture 3 is located. As a temperature sensor 16 For example, a resistor with negative (NTC) or positive (PTC) temperature characteristic would be suitable.

2 zeigt einen Tank 13 zur Aufnahme einer Flüssigkeit bzw. eines Fluidgemisches 3. In dem Tank 13 ist eine Anordnung 1 zur Ermittlung der Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 angeordnet. Die Anordnung 1 eines zur Ermittlung der Konzentration des Fluidgemisches 3 umfasst einen Ultraschallwandler 2, der an der äußeren Wand des Tanks 13 angebracht ist und der mit einer Steuereinheit 12 elektrisch verbunden ist. Weiterhin weist die Anordnung 1 zur Ermittlung der Konzentration des Bestandteils des Fluidgemisches 3 eine Hauptkammer 4 auf, an deren ersten Ende der Ultraschallwandler 2 akustisch angekoppelt ist und an deren zweiten Ende ein erster Ultraschallwellenreflektor 5 zu erkennen ist. Die Hauptkammer 4 zeigt in ihren Wandungen 10 Öffnungen 9, durch die das Fluidgemisch 3 aus dem Tank 13 in die Anordnung 1 zur Ermittlung der Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 eindringen kann. Die Steuereinheit 12 erzeugt ein elektrisches Signal 15, das an den Ultraschallwandler 2 gesendet wird, wobei der Ultraschallwandler 2 in Schwingung versetzt wird und eine Ultraschallwelle 11 erzeugt die durch die Wandung des Tanks 13 in das Fluidgemisch 3 abgestrahlt wird und dieses durchdringt, bis die Ultraschallwelle 11 an dem ersten Ultraschallreflektor 5 umgelenkt wird und durch das Fluidgemisch 3 hindurch zurück zum Ultraschallwandler 2 läuft. Der Ultraschallwandler 2 kann nun als Ultraschallempfänger betrieben werden und auf diese Art und Weise kann die Laufzeit der Ultraschallwelle 11 im Fluidgemisch 3 festgestellt werden. Da der Weg vom Ultraschallwandler 2 bis zum ersten Ultraschallwellenreflektor 5 und zurück bekannt ist, kann anhand der ermittelten Laufzeit der Ultraschallwelle 11 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 im Fluidgemisch 3 berechnet werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 im Fluidgemisch 3 ist eine Funktion, die von der Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 abhängt und auch von der Temperatur des Fluidgemisches 3 abhängt. Wenn man nun die Temperatur des Fluidgemisches 3 kennt, kann anhand der Laufzeit der Ultraschallwelle 11 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 in dem Fluidgemisch ermittelt werden und damit die Konzentration eines Bestandteiles im Fluidgemisch 3 bestimmt werden. Zur Feststellung der Temperatur des Fluidgemisches 3 ist ein Temperatursensor 16 vorgesehen, der in dem Tank 13 angeordnet ist und der mit der Steuereinheit 12 elektrisch verbunden ist. Diese elektrische Verbindung des in dem Tank 13 angeordneten Temperatursensors 16 erfordert zumindest einen Durchgang durch die Wandung des Tanks 13. Derartige Durchgänge durch Tankwandungen müssen dauerhaft abgedichtet werden, was technologisch relativ aufwändig und somit teuer ist. 2 shows a tank 13 for receiving a liquid or a fluid mixture 3 , In the tank 13 is an arrangement 1 for determining the concentration of a component of the fluid mixture 3 arranged. The order 1 one for determining the concentration of the fluid mixture 3 includes an ultrasonic transducer 2 standing at the outer wall of the tank 13 is attached and with a control unit 12 electrically connected. Furthermore, the arrangement 1 for determining the concentration of the constituent of the fluid mixture 3 a main chamber 4 on, at the first end of the ultrasonic transducer 2 is acoustically coupled and at the second end of a first ultrasonic wave reflector 5 can be seen. The main chamber 4 shows in their walls 10 openings 9 through which the fluid mixture 3 from the tank 13 in the arrangement 1 for determining the concentration of a component of the fluid mixture 3 can penetrate. The control unit 12 generates an electrical signal 15 connected to the ultrasonic transducer 2 is sent, the ultrasonic transducer 2 is vibrated and an ultrasonic wave 11 creates the through the wall of the tank 13 in the fluid mixture 3 is emitted and penetrates this until the ultrasonic wave 11 on the first ultrasonic reflector 5 is deflected and through the fluid mixture 3 through back to the ultrasonic transducer 2 running. The ultrasonic transducer 2 can now be operated as an ultrasonic receiver and in this way, the duration of the ultrasonic wave 11 in the fluid mixture 3 be determined. Because the way from the ultrasonic transducer 2 until the first ultrasonic wave reflector 5 and back is known, based on the determined transit time of the ultrasonic wave 11 the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 in the fluid mixture 3 be calculated. The propagation velocity of the ultrasonic wave 11 in the fluid mixture 3 is a function of the concentration of a component of the fluid mixture 3 depends also on the temperature of the fluid mixture 3 depends. If you now the temperature of the fluid mixture 3 knows, based on the duration of the ultrasonic wave 11 the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 be determined in the fluid mixture and thus the concentration of a component in the fluid mixture 3 be determined. To determine the temperature of the fluid mixture 3 is a temperature sensor 16 provided in the tank 13 is arranged and with the control unit 12 electrically connected. This electrical connection of the in the tank 13 arranged temperature sensor 16 requires at least one passage through the wall of the tank 13 , Such passages through tank walls must be permanently sealed, which is technologically relatively complex and therefore expensive.

3 zeigt den aus 2 bekannten Aufbau, wobei in 3 kein Temperatursensor 16 im Tank 13 angeordnet ist. Zur Feststellung der Temperatur des Fluidgemisches 3 im Tank 13 weist die Anordnung 1 zur Ermittlung der Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 eine zusätzliche Hilfskammer 6 auf. Diese Hilfskammer 6 ist mit einem Eichmedium oder einem Eichfluid 7 gefüllt, das in dem thermischen Kontakt mit dem Fluidgemisch 3 steht und somit dieselbe Temperatur wie das Fluidgemisch 3 aufweist. Für das Eichfluid 7 ist die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 von der Temperatur bekannt. Die Konzentration der Komponenten des Eichfluides verändert sich nicht, da das Eichfluid 7 in der Hilfskammer 6 hermetisch eingeschlossen ist. Mit der bekannten Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 in dem Eichfluid 7 von der Temperatur des Eichfluides 7 kann anhand einer Laufzeitmessung der Ultraschallwelle 11 im Eichfluid 7 von dem Ultraschallwandler 2 hin zum zweiten Ultraschallwellenreflektor 8 und zurück zum Ultraschallwandler 2 die Temperatur des Eichfluides 7 und damit die Temperatur des Fluidgemisches 3 bestimmt werden. Mit der so bestimmten Temperatur des Fluidgemisches 3 kann anhand einer Laufzeitmessung der Ultraschallwelle 11 vom Ultraschallwandler 2 durch das Fluidgemisch 3 zu dem ersten Ultraschallwellenreflektor 5 und zurück durch das Fluidgemisch 3 zum Ultraschallwandler 2 die Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 festgestellt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteils eines Fluidgemisches 3 kann auf einen separaten Temperatursensor 16 verzichtet werden und damit werden Dichtungsprobleme im Bereich eines Durchbruches durch die Wandung des Tankes 13 vermieden. 3 shows that off 2 known structure, wherein in 3 no temperature sensor 16 in the tank 13 is arranged. To determine the temperature of the fluid mixture 3 in the tank 13 has the arrangement 1 for determining the concentration of a component of the fluid mixture 3 an additional auxiliary chamber 6 on. This auxiliary chamber 6 is with a calibration medium or a calibration fluid 7 filled, in thermal contact with the fluid mixture 3 and thus the same temperature as the fluid mixture 3 having. For the calibration fluid 7 is the dependence of the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 known by the temperature. The concentration of the components of the calibration fluid does not change as the calibration fluid 7 in the auxiliary chamber 6 hermetically enclosed. With the known dependence of the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 in the calibration fluid 7 from the temperature of the calibration fluid 7 can be based on a transit time measurement of the ultrasonic wave 11 in calibration fluid 7 from the ultrasonic transducer 2 towards the second ultrasonic wave reflector 8th and back to the ultrasonic transducer 2 the temperature of the calibration fluid 7 and thus the temperature of the fluid mixture 3 be determined. With the thus determined temperature of the fluid mixture 3 can be based on a transit time measurement of the ultrasonic wave 11 from the ultrasonic transducer 2 through the fluid mixture 3 to the first ultrasonic wave reflector 5 and back through the fluid mixture 3 to the ultrasonic transducer 2 the concentration of a component of the fluid mixture 3 be determined. By the arrangement according to the invention 1 for determining a concentration of a component of a fluid mixture 3 can be on a separate temperature sensor 16 be omitted and thus sealing problems in the area of a breakthrough through the wall of the tank 13 avoided.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung 1 zur Ermittlung einer Konzentration eines Bestandteiles eines Fluidgemisches 3. Auch hier ist der Ultraschallwandler 2 zu erkennen, der Bestandteil der Anordnung 1 zur Ermittlung der Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 ist. Der Ultraschallwandler 2 erzeugt eine Ultraschallwelle 11, die ihren Weg vom Boden des Tanks 13 durch die Hauptkammer 4, die mit dem Fluidgemisch 3 gefüllt ist und durch die Hilfskammer 6, die mit dem Eichfluid 7 gefüllt ist, aufnimmt. Die Ultraschallwelle 11 erreicht zum Einen den ersten Ultraschallwellenreflektor 5 und zum anderen den zweiten Ultraschallwellenreflektor 8. Die Ultraschallwellenreflektoren 5 und 8 lenken die Ultraschallwelle zurück zum Ultraschallwandler 2. Da die Ultraschallwelle 11 in der Hilfskammer 6 durch das Eichfluid 7 gestrahlt wurde, wobei die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 in dem Eichfluid 7 von der Temperatur des Eichfluides 7 bekannt ist, kann anhand der Laufzeitmessung der Ultraschallwelle 11 durch das Eichfluid 7 die Temperatur des Eichfluides 7 und damit die Temperatur des Fluidgemisches 3 bestimmt werden. Mit dieser bekannten Temperatur des Fluidgemisches 3 kann anhand der Laufzeitmessung der Ultraschallwelle 11 durch das Fluidgemisch 3 die Konzentration eines Bestandteils des Fluidgemisches 3 bestimmt werden. Auch in 4 ist zu erkennen, dass vollständig auf einen separaten Temperatursensor 16 verzichtet wird. Das Eichmedium kann im Rahmen der Erfindung als Eichfluid ausgebildet sein, es ist aber auch denkbar zum Beispiel einen Festkörper als Eichmedium zu verwenden, bei dem die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle 11 in dem Festkörper 7 von der Temperatur des Festkörpers 7 bekannt und zeitlich unveränderlich ist. Der Festkörper 7 könnte dann sowohl die Funktion des Eichmediums als auch die Funktion der Hilfskammer 6 in sich vereinigen. Der Festkörper wäre dann gleichzeitig Eichmedium 7 und Hilfskammer 6. Der erste Ultraschallwellenreflektor 5 kann auch durch die Oberfläche des Fluidgemisches 3 im Tank 13 gebildet werden. 4 shows a further embodiment of the arrangement 1 for determining a concentration of a component of a fluid mixture 3 , Again, the ultrasonic transducer 2 to recognize the part of the arrangement 1 for determining the concentration of a component of the fluid mixture 3 is. The ultrasonic transducer 2 generates an ultrasonic wave 11 making their way from the bottom of the tank 13 through the main chamber 4 that with the fluid mixture 3 is filled and through the auxiliary chamber 6 that with the calibration fluid 7 filled, absorbs. The ultrasonic wave 11 on the one hand reaches the first ultrasonic wave reflector 5 and second, the second ultrasonic wave reflector 8th , The ultrasonic wave reflectors 5 and 8th direct the ultrasonic wave back to the ultrasonic transducer 2 , Because the ultrasonic wave 11 in the auxiliary chamber 6 through the calibration fluid 7 was blasted, the dependence of the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 in the calibration fluid 7 from the temperature of the calibration fluid 7 is known, based on the transit time measurement of the ultrasonic wave 11 through the calibration fluid 7 the temperature of the calibration fluid 7 and thus the temperature of the fluid mixture 3 be determined. With this known temperature of the fluid mixture 3 can be based on the transit time measurement of the ultrasonic wave 11 through the fluid mixture 3 the concentration of a component of the fluid mixture 3 be determined. Also in 4 It can be seen that completely on a separate temperature sensor 16 is waived. The calibration medium may be formed in the context of the invention as a calibration fluid, but it is also conceivable, for example, to use a solid as a calibration medium, in which the dependence of the propagation velocity of the ultrasonic wave 11 in the solid state 7 from the temperature of the solid 7 known and unchanging in time. The solid 7 could then both the function of the calibration medium and the function of the auxiliary chamber 6 to unify. The solid would then be simultaneously calibration medium 7 and auxiliary chamber 6 , The first ultrasonic wave reflector 5 can also be through the surface of the fluid mixture 3 in the tank 13 be formed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Anordnung zur Ermittlung einer Konzentration Arrangement for determining a concentration
2 2: Ultraschallwandler ultrasound transducer
3 3: Fluidgemisch fluid mixture
4 4: Hauptkammer main chamber
5 5: erster Ultraschallwellenreflektor first ultrasonic wave reflector
6 6: Hilfskammer auxiliary chamber
7 7: Eichfluid calibration fluid
8 8th: zweiter Ultraschallwellenreflektor second ultrasonic wave reflector
9 9: Öffnung opening
10 10: Wandung wall
11 11: Ultraschallwelle ultrasonic wave
12 12: Steuereinheit control unit
13 13: Tank tank
14 14: Tankdeckel filler cap
15 15: elektrisches Signal electrical signal
16 16: Temperatursensor temperature sensor

Claims

Arrangement ( 1 ) for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture ( 3 ) with at least one ultrasonic transducer ( 2 ) and a main chamber ( 4 ), which at its first end the ultrasonic transducer ( 2 ) and at its second end a first ultrasonic wave reflector ( 5 ) (may also be reflection surface, for example, the surface of the urine), characterized in that the arrangement additionally an auxiliary chamber ( 6 ) which is mixed with the fluid mixture ( 3 ) is in thermal contact and that with a calibration medium ( 7 ) with known dependence of the propagation velocity of an ultrasonic wave ( 11 ) in the calibration fluid from the temperature of the calibration fluid ( 7 ) is filled.

Arrangement ( 1 ) for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the auxiliary chamber ( 6 ) at its first end with the ultrasonic transducer ( 2 ) is in acoustic contact.

Arrangement ( 1 ) for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture ( 3 ) according to claim 2, characterized in that the auxiliary chamber at its second end second ultrasonic wave reflector ( 8th ) having.

Arrangement ( 1 ) for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the main chamber ( 4 ) in their walls ( 10 ) Openings ( 9 ), through which the fluid mixture ( 3 ) into the main chamber ( 4 ) can flow.

Arrangement ( 1 ) for determining a concentration of a constituent of a fluid mixture ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration medium ( 7 ) is formed as calibration fluid.