DE102021104576A1 - Method, sensor unit and ultrasonic flow measuring device for determining the flow of a fluid medium through a pipeline using ultrasonic waves - Google Patents

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Peter Breh
Justin Leedy
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Bestimmung des Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt (12) einer Rohrleitung mittels zweier Sensoreinheiten (22, 24), die je einen Ultraschallwandler (26, 28) und ein Kopplungselement (30, 32) zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden (42, 44) des Abschnitts (12) an der Außenseite (40) der Rohrleitung angebracht sind, wobei zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung neben einer Laufzeit Δt1der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (52) ausschließlich durch eine Rohrwandung (16) der Rohrleitung bei der Bestimmung des Durchflusses berücksichtigt wird.Es ist vorgesehen, dass das Kopplungselement (30, 32) der als Transmitter dienenden Sensoreinheit (22; 24) eine vom Ultraschallwandler (26, 28) dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur (56) auf die beiden Ultraschallpfade (48, 52) aufteilt und an die als Empfänger dienende Sensoreinheit (24; 22) übermittelt und dass der Ultraschallwandler (26, 28) der als Empfänger dienenden Sensoreinheit (24; 22) ein entsprechendes Empfangssignal (58) mit zwei Signalstrukturen (60, 62) empfängt, die der auf den beiden Ultraschallpfaden (48, 52) übertragenen gesendeten Signalstruktur (56) mit entsprechenden Laufzeiten Δt1, Δt2entsprechen.The invention relates to determining the flow of a fluid medium through a section (12) of a pipeline using two sensor units (22, 24), each of which has an ultrasonic transducer (26, 28) and a coupling element (30, 32) for coupling/decoupling Have ultrasonic waves and are attached to mutually opposite ends (42, 44) of the section (12) on the outside (40) of the pipeline, in order to determine a variable characterizing the flow by transit time or transit time difference measurement in addition to a transit time Δt1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path ( 48) through the fluid medium, a travel time Δt2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (52) exclusively through a pipe wall (16) of the pipeline is taken into account when determining the flow rate. It is provided that the coupling element (30, 32) of the serving as a transmitter Sensor unit (22; 24) from an ultrasonic transducer (26, 28) of this sensor unit out splits the transmitted signal structure (56) over the two ultrasonic paths (48, 52) and sends it to the sensor unit (24; 22) and that the ultrasonic transducer (26, 28) of the sensor unit (24; 22) serving as a receiver receives a corresponding received signal (58) with two signal structures (60, 62) which are transmitted on the two ultrasonic paths (48, 52). sent signal structure (56) with corresponding propagation times Δt1, Δt2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung mittels zweier Sensoreinheiten, die je einen Ultraschallwandler und ein Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden des Abschnitts an der Außenseite der Rohrleitung angebracht sind, wobei zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung bei der Bestimmung des Durchflusses berücksichtigt wird.The present invention relates to a method for determining a flow of a fluid medium through a section of a pipeline using two sensor units, each having an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves and attached to opposite ends of the section on the outside of the pipeline to determine a variable characterizing the flow by measuring the transit time or difference in transit time, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium, there is also a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path exclusively through a pipe wall of the pipeline when determining the flow is taken into account.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Sensoreinheit für eine Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung, mit einem Ultraschallwandler und einem Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen sowie eine Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung, mit zwei Sensoreinheiten und die je einen Ultraschallwandler und ein Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden des Abschnitts an der Außenseite der Rohrleitung angebracht sind, und einer mit den Ultraschallwandlern signaltechnisch verbundenen Kontroll- und Auswerteeinheit zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung, wobei die Kontroll- und Auswerteeinheit eingerichtet ist, neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung bei der Bestimmung des Durchflusses zu berücksichtigen.The present invention further relates to a sensor unit for an ultrasonic flow measuring device for determining a flow rate of a fluid medium through a section of a pipeline, with an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves, and an ultrasonic flow measuring device for determining a flow rate of a fluid medium through a section of a pipeline, with two sensor units and each having an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling in/out of ultrasonic waves and are attached to opposite ends of the section on the outside of the pipeline, and a control and signaling system connected to the ultrasonic transducers Evaluation unit for determining a variable characterizing the flow by measuring the transit time or transit time difference, the control and evaluation unit being set up, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic wave ellen along an ultrasonic path through the fluid medium, a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path exclusively through a pipe wall of the pipeline when determining the flow rate.

Eine Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung oder kurz ein Ultraschall-Durchflussmesser (USD oder UDM) misst die Geschwindigkeit eines strömenden Mediums, also eines Gases oder einer Flüssigkeit, mit Hilfe akustischer Wellen, genauer gesagt Ultraschallwellen. Diese Durchflussmessvorrichtung weist zwei Sensoreinheiten mit je einem Ultraschallwandler auf. An ultrasonic flow measuring device, or an ultrasonic flow meter (USD or UDM) for short, measures the speed of a flowing medium, i.e. a gas or a liquid, using acoustic waves, more precisely ultrasonic waves. This flow meter has two sensor units, each with an ultrasonic transducer.

Bei der Messung wirkt immer eine Sensoreinheit als Transmitter, die andere als Empfänger. Derartige Ultraschall-Durchflussmessvorrichtungen werden für Durchflussmessungen immer beliebter, da sie einerseits einen großen Bereich von Durchflussraten messen können, andererseits keine beweglichen Teile und keine oder nur geringe Druckabfälle aufweisen. Das Ultraschall-Messprinzip basiert im vorliegenden Fall auf der Messung von Laufzeiten von Ultraschallwellen in fluiden Medien zwischen den Sensoreinheiten mit einer erforderlichen Auflösung von Pikosekunden (ps).During the measurement, one sensor unit always acts as a transmitter and the other as a receiver. Such ultrasonic flow measuring devices are becoming more and more popular for flow measurements, since on the one hand they can measure a wide range of flow rates, on the other hand they have no moving parts and little or no pressure drops. In the present case, the ultrasonic measuring principle is based on the measurement of transit times of ultrasonic waves in fluid media between the sensor units with a required resolution of picoseconds (ps).

Die DE 3438976 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung mittels zweier Sensoreinheiten, die je einen Ultraschallwandler und ein Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen in die Rohrleitung aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden des Abschnitts an der Außenseite der Rohrleitung angebracht sind, wobei zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeitdifferenzmessung neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung bei einem Korrekturterm eingeht. Auf diese Weise können Temperatureinflüsse kompensiert werden.the DE 3438976 A1 describes a method for determining the flow of a fluid medium through a section of a pipeline using two sensor units, each of which has an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves into the pipeline and is attached to opposite ends of the section on the outside of the pipeline to determine a variable that characterizes the flow by measuring the transit time difference, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium, a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path exclusively through a pipe wall of the pipeline is included in a correction term. In this way, temperature influences can be compensated.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, durch die eine Ultraschall-Durchflussmessung auf alternative Weise besonders einfach und doch präzise erfolgen kann.It is the object of the invention to specify measures by which an ultrasonic flow measurement can take place in an alternative manner in a particularly simple and yet precise manner.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by the features of the independent claims. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung mittels zweier Sensoreinheiten, die je einen Ultraschallwandler und ein Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden des Abschnitts an der Außenseite der Rohrleitung angebracht sind, wobei zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung bei der Bestimmung des Durchflusses berücksichtigt wird, ist vorgesehen, dass das Kopplungselement der als Transmitter dienenden Sensoreinheit eine vom Ultraschallwandler dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur auf die beiden Ultraschallpfade aufteilt und an die als Empfänger dienende Sensoreinheit übermittelt und dass der Ultraschallwandler der als Empfänger dienenden Sensoreinheit ein entsprechendes Empfangssignal mit zwei Signalstrukturen empfängt, die der auf den beiden Ultraschallpfaden übertragenen gesendeten Signalstruktur mit entsprechenden Laufzeiten Δt1, Δt2 entsprechen. Beide Signalstrukturen werden in einem einzigen Sende-Empfangs-Schritt unmittelbar hintereinander am gleichen Ultraschallwandler empfangen. Anders ausgedrückt liefern ein Startzeitpunkt und ein Datensatz des Empfangssignals alle benötigten Daten für die Laufzeitdifferenzmessung. Dabei bildet die empfangene Signalstruktur, die von den entlang des Ultraschallpfades ausschließlich in der Rohrwandung verlaufenden Wellen herrührt eine durchflussunabhängige Referenzstruktur für eine vom gleichen Ultraschallwandler empfangene Signalstruktur, die von den entlang des Ultraschallpfades in dem fluiden Medium verlaufenden Wellen.In the method according to the invention for determining the flow of a fluid medium through a section of a pipeline by means of two sensor units, each of which has an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves and are attached to opposite ends of the section on the outside of the pipeline, In addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium, a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path exclusively through a pipe wall of the pipeline is also taken into account when determining the flow to determine a variable characterizing the flow by measuring the transit time or difference in transit time , It is provided that the coupling element of the sensor unit serving as a transmitter divides a signal structure emitted by the ultrasonic transducer of this sensor unit into the two ultrasonic paths and transmits it to the a serving as a receiver sensor unit transmitted and that the Ultra sound transducer of the sensor unit serving as a receiver receives a corresponding received signal with two signal structures which correspond to the transmitted signal structure transmitted on the two ultrasonic paths with corresponding propagation times Δt 1 , Δt 2 . Both signal structures are received in a single transmit-receive step immediately one after the other at the same ultrasonic transducer. In other words, a start time and a data set of the received signal provide all the data required for the transit time difference measurement. The received signal structure, which originates from the waves running along the ultrasonic path exclusively in the pipe wall, forms a flow-through-independent reference structure for a signal structure received from the same ultrasonic transducer, from the waves running along the ultrasonic path in the fluid medium.

Aufgrund einer gezielt eingesetzten Impedanzfehlanpassung zwischen Medium und Rohrwand bleibt ein Teil der vom Transmitter ausgesandten Ultraschallwellen nach dem Austritt aus dem Kopplungselement in der Rohrwandung eingeschlossen und läuft durch die Rohrwandung zum Empfänger. Diese eingeschlossene Wellenform wird manchmal auch als Oberflächenwelle bezeichnet, wobei sich der Begriff Oberfläche auf die Wandung als Oberfläche der vom fluiden Medium durchströmten Rohrleitung bezieht. Aufgrund des kürzeren Abstands und der höheren Schallgeschwindigkeit in der Rohrwandung erreichen die durch die Rohrwandung laufende Wellen (kurz: Oberflächenwelle) den Empfänger schneller als die Welle, die sich im Gesamtsystem Rohrleitung inklusive strömendem Medium ausbreitet. Für die entsprechende Messung muss der prinzipielle Messaufbau - verglichen mit dem sonst üblichen Aufbau - gar nicht oder nur wenig verändert werden. Lediglich das Kopplungselement muss für die Impedanzfehlanpassung an die Rohrleitung und dessen Rohrwandung im Abschnitt angepasst/adaptiert werden.Due to a targeted impedance mismatch between the medium and the pipe wall, part of the ultrasonic waves emitted by the transmitter remains enclosed in the pipe wall after exiting the coupling element and runs through the pipe wall to the receiver. This enclosed wave form is sometimes also referred to as a surface wave, the term surface referring to the wall as the surface of the pipeline through which the fluid medium flows. Due to the shorter distance and the higher speed of sound in the pipe wall, the waves running through the pipe wall (in short: surface waves) reach the receiver faster than the waves that propagate through the entire pipeline system including the flowing medium. For the corresponding measurement, the basic measurement setup - compared to the usual setup - does not have to be changed at all or only slightly. Only the coupling element has to be adapted/adapted to the pipeline and its pipe wall in the section for the impedance mismatch.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die den Durchfluss charakterisierenden Größe (i) per Laufzeitprinzip bestimmt wird, bei dem die Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in oder gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht, oder (ii) per Laufzeitdifferenzprinzip bestimmt wird, bei dem die Laufzeitdifferenz Δt1 - Δt1' der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in und gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht. Das Laufzeitprinzip und das Laufzeitdifferenzprinzip sind gängige Messprinzipien bei der Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Rohrleitungssysteme.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the variable characterizing the flow (i) is determined using the transit time principle, in which the transit time Δt 1 of the ultrasonic waves arrives along an ultrasonic path through the fluid medium in or against the direction of flow of the fluid medium, or ( ii) is determined by the transit time difference principle, in which the transit time difference Δt 1 - Δt 1 ′ of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium is received in and against the direction of flow of the fluid medium. The transit time principle and the transit time difference principle are common measuring principles when determining the flow of a fluid medium through a pipeline system.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gehen bei der Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe weiterhin die Rohrwandungsstärke und/oder die Materialeigenschaften der Rohrwandung im Abschnitt ein. Um die Durchflussrate des Mediums genau zu überwachen, ist es sehr wichtig, die Rohrwandungsstärke und die Materialeigenschaften zu kennen. Im Allgemeinen erfordern Durchflussmessgeräte, dass der Benutzer die Informationen über die Rohrwandungsdicke und das Material während des Kalibrierungsprozesses eingibt. Da sich die Oberflächenwelle nur innerhalb der Rohrwandung ausbreitet, hängen die Zeit und damit die Zeit, die die Oberflächenwelle bis zum Empfänger benötigt, nur vom Rohrmaterial ab. Daher können Informationen über das Rohrmaterial durch Berechnung der Delta-Laufzeit aus dieser Oberflächenwelle abgeleitet werden (d.h. die Schallgeschwindigkeit in der Rohrwandung ist eine Funktion des Rohrmaterials (z.B. Schallgeschwindigkeit in Stahl (C-Stahl = 5960m/s, C-Kupfer = 5010m/s, CA-Aluminium = 6420m/s und CB-Messing = 4700m/s).According to a further preferred embodiment of the invention, the pipe wall thickness and/or the material properties of the pipe wall in the section are also included in the determination of the variable characterizing the flow. In order to accurately monitor the medium flow rate, it is very important to know the pipe wall thickness and the material properties. In general, flowmeters require the user to enter the pipe wall thickness and material information during the calibration process. Since the surface wave propagates only within the pipe wall, the time and thus the time that the surface wave needs to reach the receiver depend only on the pipe material. Therefore, information about the pipe material can be derived from this surface wave by calculating the delta transit time (i.e. the speed of sound in the pipe wall is a function of the pipe material (e.g. speed of sound in steel (C-steel = 5960m/s, C-copper = 5010m/s , CA aluminum = 6420m/s and CB brass = 4700m/s).

Darüber hinaus variiert die Geschwindigkeit der Schallwelle in einem Material mit der Temperaturänderung. Daher kann die Temperatur des Mediums aus der Zeit berechnet werden, die die in der Rohrwandung verlaufende Welle benötigt, um vom Sender zum Empfänger zu gelangen.In addition, the speed of the sound wave in a material varies with temperature change. Therefore, the temperature of the medium can be calculated from the time that the wave running in the pipe wall needs to get from the transmitter to the receiver.

Dementsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass über die Berücksichtigung der Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang des Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung Temperatureinflüsse auf die Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe kompensiert oder auf andere Weise berücksichtigt werden. Eine Korrektur kann beispielsweise analog zum Korrekturterm der DE 3438976 A1 erfolgen.Accordingly, provision is preferably made for temperature influences on the determination of the variable characterizing the flow to be compensated or taken into account in some other way by taking into account the propagation time Δt 2 of the ultrasonic waves along the ultrasonic path exclusively through a pipe wall. A correction can, for example, analogous to the correction term DE 3438976 A1 take place.

Da die Oberflächenwelle von der Rohrwandung zurückreflektiert wird, kann die Information über die Rohrwandungsdicke zusätzlich aus der Phasenänderung am Empfängerende berechnet werden. Für jede Reflexion an der Rohrwandung gibt es eine Phasenverschiebung von 180 Grad. Die Anzahl der Wellenlängen in einer Wellenform für diese Wellen, die in der Rohrwandung gefangen bleiben, hängt von der Stärke der Rohrwandung ab. Zum Beispiel: 2,5-MHz-Wellen in einem Edelstahlrohr haben eine Wellenlänge von 2,35 mm. Bei einer Rohrwandungsstärke von 1,0 mm erfolgt die Phasenverschiebung nach jeweils 0,4 * der Wellenlänge.Since the surface wave is reflected back from the pipe wall, the information about the pipe wall thickness can also be calculated from the phase change at the receiver end. There is a 180 degree phase shift for each reflection at the pipe wall. The number of wavelengths in a waveform for these waves that remain trapped in the pipe wall depends on the thickness of the pipe wall. For example: 2.5MHz waves in a stainless steel tube have a wavelength of 2.35mm. With a tube wall thickness of 1.0 mm, the phase shift occurs every 0.4 * of the wavelength.

Die den Durchfluss charakterisierende Größe ist eine der im Folgenden aufgeführten Größen:

  1. (a) ein Massedurchfluss des fluiden Mediums,
  2. (b) ein Volumendurchfluss des fluiden Mediums und
  3. (c) eine Geschwindigkeit des fluiden Mediums im Abschnitt.
The variable that characterizes the flow is one of the variables listed below:
  1. (a) a mass flow rate of the fluid medium,
  2. (b) a volumetric flow rate of the fluid medium and
  3. (c) a velocity of the fluid medium in the section.

Bei der erfindungsgemäßen Sensoreinheit für eine Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung, die einen Ultraschallwandler und ein Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweist, ist vorgesehen, dass das Kopplungselement eingerichtet ist, eine vom Ultraschallwandler dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur auf zwei Ultraschallpfade aufzuteilen, wobei der eine Ultraschallpfade ein durch das fluide Medium verlaufender Ultraschallpfad und der andere Ultraschallpfad ein ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung verlaufender Ultraschallpfad ist.In the sensor unit according to the invention for an ultrasonic flow measuring device for determining a flow of a fluid medium through a section of a pipeline, which has an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves, it is provided that the coupling element is set up to have one of the ultrasonic transducers Divide the signal structure emitted by the sensor unit into two ultrasonic paths, one ultrasonic path being an ultrasonic path running through the fluid medium and the other ultrasonic path being an ultrasonic path running exclusively through a pipe wall of the pipeline.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit weist das Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen einen Kopplungskeil und je eine Kopplungseinheit zum Ankoppeln des Kopplungselements an den Ultraschallwandler und zum Ankoppeln des Kopplungselements an die Außenseite der Rohrleitung auf. Die Kopplungseinheit zum Ankoppeln des Kopplungselements an die Außenseite der Rohrleitung ist dabei bevorzugt eine Gummi- Kopplungseinheit. Die Kopplungseinheit kann mit Hilfe eines gelartigen Materials (z.B. Kleber, Fett usw.) auch direkt am Rohr montiert werden.According to a preferred development of the sensor unit according to the invention, the coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves has a coupling wedge and a coupling unit for coupling the coupling element to the ultrasonic transducer and for coupling the coupling element to the outside of the pipeline. The coupling unit for coupling the coupling element to the outside of the pipeline is preferably a rubber coupling unit. The coupling unit can also be mounted directly on the pipe using a gel-like material (e.g. glue, grease, etc.).

Bei der erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung, welche zwei Sensoreinheiten mit je einem Ultraschallwandler und einem Kopplungselement zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweist, die an einander gegenüberliegenden Enden des Abschnitts an der Außenseite der Rohrleitung angebracht sind, und weiterhin eine mit den Ultraschallwandlern signaltechnisch verbundene Kontroll- und Auswerteeinheit zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung aufweist, die eingerichtet ist, neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades ausschließlich durch eine Rohrwandung der Rohrleitung bei der Bestimmung des Durchflusses zu berücksichtigen, ist vorgesehen, dass das Kopplungselement jeder der Sensoreinheiten eingerichtet ist, eine vom Ultraschallwandler dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur auf die beiden Ultraschallpfade aufzuteilen und an die andere Sensoreinheit zu übermitteln und dass der Ultraschallwandler jeder der Sensoreinheiten eingerichtet ist, ein entsprechendes Empfangssignal mit zwei Signalstrukturen zu empfangen, die der auf den beiden Ultraschallpfaden übertragenen gesendeten Signalstruktur mit entsprechenden Laufzeiten Δt1, Δt2 entsprechen.In the ultrasonic flow measuring device according to the invention for determining a flow of a fluid medium through a section of a pipeline, which has two sensor units, each with an ultrasonic transducer and a coupling element for coupling/decoupling ultrasonic waves, which are located at opposite ends of the section on the outside of the pipeline are attached, and furthermore has a control and evaluation unit, which is connected to the ultrasonic transducers in terms of signals, for determining a variable that characterizes the flow by measuring the transit time or transit time difference, which is set up, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium, also a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path exclusively through a pipe wall of the pipeline when determining the flow rate, it is provided that the coupling element of each of the sensors units is set up to split a signal structure emitted by the ultrasonic transducer of this sensor unit over the two ultrasonic paths and to transmit it to the other sensor unit, and that the ultrasonic transducer of each of the sensor units is set up to receive a corresponding received signal with two signal structures, the one transmitted on the two ultrasonic paths Correspond signal structure with corresponding maturities .DELTA.t 1 , .DELTA.t 2 .

Die für das Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt einer Rohrleitung offenbarten Ausgestaltungsmöglichkeiten gelten äquivalent auch für die Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung.The configuration options disclosed for the method for determining a flow of a fluid medium through a section of a pipeline also apply equivalently to the ultrasonic flow measuring device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung ist die Kontroll- und Auswerteeinheit eingerichtet, die den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeitprinzip zu bestimmen, bei dem die Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in oder gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht, oder per Laufzeitdifferenzprinzip zu bestimmen, bei dem die Laufzeitdifferenz Δt1 - Δt1' der Laufzeiten Δt1, Δt1' der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in und gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht.According to a preferred embodiment of the ultrasonic flow measuring device according to the invention, the control and evaluation unit is set up to determine the variable characterizing the flow using the transit time principle, in which the transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium in or against the flow direction of the fluid medium is received, or to be determined by the transit time difference principle, in which the transit time difference Δt 1 - Δt 1 ′ of the transit times Δt 1 , Δt 1 ′ of the ultrasonic waves is received along an ultrasonic path through the fluid medium in and against the direction of flow of the fluid medium.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung die Kontroll- und Auswerteeinheit eingerichtet, bei der Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe weiterhin die Rohrwandungsstärke und/oder die Materialeigenschaften der Rohrwandung im Abschnitt eingehen zu lassen.Furthermore, according to a preferred development of the ultrasonic flow measuring device according to the invention, the control and evaluation unit is set up to include the pipe wall thickness and/or the material properties of the pipe wall in the section when determining the variable characterizing the flow.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung weist diese einen in die Rohrleitung integrierbaren Rohrleitungsteil auf, der den Abschnitt der Rohrleitung bildet, an dessen Enden die Sensoreinheiten angebracht sind. Die entsprechenden Eigenschaften im besagten Abschnitt der Rohrleitung sind also vorgegeben, sodass die Impedanzfehlanpassung gezielt vorgenommen sein kann.According to a further preferred embodiment of the ultrasonic flow measuring device according to the invention, it has a pipeline part that can be integrated into the pipeline and that forms the section of the pipeline at the ends of which the sensor units are attached. The corresponding properties in said section of the pipeline are therefore specified, so that the impedance mismatch can be carried out in a targeted manner.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail beschrieben. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine zeitabhängige Darstellung des vom Transmitter ausgesandten Signals und
  • 3 eine zeitabgängige Darstellung des vom Empfänger empfangenen Signals.
The invention is described in more detail below using preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings. It shows:
  • 1 a schematic representation of an ultrasonic flow measuring device according to a preferred embodiment of the invention,
  • 2 a time-dependent representation of the signal emitted by the transmitter and
  • 3 a time-dependent representation of the signal received by the receiver.

Die 1 zeigt einen Rohrleitungsteil 10 einer Rohrleitung und eine in einem Abschnitt 12 dieser Rohrleitung 10 an dem Rohrleitungsteil 10 montierte Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung 14 in einer schematischen Darstellung, bei der die Rohrleitung teilweise geschnitten dargestellt ist. Ein von einer Rohrwandung 16 begrenzte Innenraum 18 der Rohrleitung kann von einem fluiden Medium durchströmt werden (Pfeil 20).the 1 shows a pipeline part 10 of a pipeline and an ultrasonic flow measuring device 14 mounted on the pipeline part 10 in a section 12 of this pipeline 10 in a schematic illustration, in which the pipeline is shown partially in section. A fluid medium can flow through an interior space 18 of the pipeline, which is delimited by a pipe wall 16 (arrow 20).

Die Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung 14 zur Bestimmung eines Durchflusses des fluiden Mediums durch den Abschnitt 12 der Rohrleitung umfasst zwei Sensoreinheiten 22, 24 mit je einem Ultraschallwandler 26, 28 und einem Kopplungselement 30, 32. Jedes der Kopplungselemente 30, 32 zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen weist einen Kopplungskeil 34 und je eine Kopplungseinheit 36, 38 zum Ankoppeln des jeweiligen Kopplungselements 30, 32 an den entsprechenden Ultraschallwandler 26, 28 und die Außenseite 40 der Rohrleitung 10 auf. Die Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung 14 kann auch direkt am Rohr befestigt werden, zusätzlich kann die Keilstruktur auch innerhalb des Rohrs hergestellt werden. Über diese beiden Sensoreinheiten 22, 24 sind die Ultraschallwandler 26, 28 an einander gegenüberliegenden Enden 42, 44 des Abschnitts 12 an der Außenseite der Rohrleitung so angebracht, dass die entsprechenden Ultraschallwellen in das System aus Rohrleitung und darin befindlichem fluiden Medium ein- und ausgekoppelt werden können.The ultrasonic flow measuring device 14 for determining a flow of the fluid medium through the section 12 of the pipeline comprises two sensor units 22, 24, each with an ultrasonic transducer 26, 28 and a coupling element 30, 32. Each of the coupling elements 30, 32 for coupling/decoupling Ultrasonic waves has a coupling wedge 34 and a coupling unit 36, 38 for coupling the respective coupling element 30, 32 to the corresponding ultrasonic transducer 26, 28 and the outside 40 of the pipeline 10. The ultrasonic flow measuring device 14 can also be attached directly to the pipe, in addition, the wedge structure can also be made inside the pipe. Via these two sensor units 22, 24, the ultrasonic transducers 26, 28 are attached to opposite ends 42, 44 of the section 12 on the outside of the pipeline in such a way that the corresponding ultrasonic waves are coupled into and out of the system made up of the pipeline and the fluid medium located therein be able.

Weiterhin weist die Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung 14 eine mit den Ultraschallwandlern 26, 28 signaltechnisch verbundene Kontroll- und Auswerteeinheit 46 zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeitdifferenzmessung auf.Furthermore, the ultrasonic flow measuring device 14 has a control and evaluation unit 46, which is connected to the ultrasonic transducers 26, 28 in terms of signals, for determining a variable characterizing the flow by measuring the transit time difference.

Die 1 zeigt weiterhin einen Ultraschallpfad 48 der Ultraschallwellen von der als Transmitter dienenden Sensoreinheit 22 durch das fluide Medium zu dem als Empfänger dienenden anderen Sensoreinheit 24. Da die beiden Sensoreinheiten 22, 24 auf einer Seite der Rohrleitung 10 parallel zu dieser angeordnet sind, ergibt sich eine Reflexion der Ultraschallwellen, die sich entlang des durch das fluide Medium verlaufenden Ultraschallpfades 48 bewegen, nämlich auf der den Sensoreinheiten 22, 24 bzw. Ultraschallwandlern 26, 28 gegenüberliegenden Innenseite der Rohrwandung 16. Neben diesem Ultraschallpfad 48 durch das fluide Medium ergibt sich ein weiterer Ultraschallpfad 52 von Ultraschallwellen, die von der als Transmitter dienenden Sensoreinheit 22 ausschließlich durch die Rohrwandung 16 der Rohrleitung zu der als Empfänger dienenden anderen Sensoreinheit 24 verlaufen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass selbstverständlich auch die andere Sensoreinheit 24 als Transmitter und die eine Sensoreinheit 22 als Empfänger dienenden kann. Die Pfade 48, 52 sind dabei die gleichen, es ändert sich nur die Richtung der Wellenbewegung.the 1 12 also shows an ultrasonic path 48 of the ultrasonic waves from the sensor unit 22 serving as a transmitter through the fluid medium to the other sensor unit 24 serving as a receiver. Since the two sensor units 22, 24 are arranged on one side of the pipeline 10 parallel to it, there is a reflection of the ultrasonic waves that move along the ultrasonic path 48 running through the fluid medium, namely on the inside of the pipe wall 16 opposite the sensor units 22, 24 or ultrasonic transducers 26, 28. In addition to this ultrasonic path 48 through the fluid medium, there is another ultrasonic path 52 of ultrasonic waves, which run from the sensor unit 22 serving as a transmitter exclusively through the pipe wall 16 of the pipeline to the other sensor unit 24 serving as a receiver. At this point it should be noted that, of course, the other sensor unit 24 can also serve as a transmitter and one sensor unit 22 can serve as a receiver. The paths 48, 52 are the same, only the direction of the wave movement changes.

Entscheidend ist, dass sich die beiden Pfade 48, 52 nur in einem jeweiligen Mittelabschnitt unterscheiden, bei dem die Ultraschallwellen des ersten Pfades 48 durch das strömende Medium laufen und die Ultraschallwellen des zweiten Pfades 52 durch die Rohrwandung 16 laufen. Während es bei dem ersten Pfad 48 nur zu einer einzigen Reflexion an der Innenseite 50 der Rohrwandung 16 kommt, werden (hier im Beispiel) die Ultraschallwellen auf dem zweiten Pfad 52 zwischen Innenseite 50 und Außenseite 40 immer hin und her reflektiert.It is crucial that the two paths 48 , 52 differ only in a respective middle section, in which the ultrasonic waves of the first path 48 run through the flowing medium and the ultrasonic waves of the second path 52 run through the pipe wall 16 . While there is only a single reflection on the inside 50 of the pipe wall 16 in the first path 48 , the ultrasonic waves are always reflected back and forth on the second path 52 between the inside 50 and the outside 40 (here in the example).

Die 2 zeigt eine Darstellung des vom Transmitter ausgesandten zeitabhängigen Signals 54. Dieses Signal 54 ist durch eine einzige impulsartige Struktur 56 bestimmt, die einen Startzeitpunkt der Messung festlegt.the 2 shows a representation of the time-dependent signal 54 emitted by the transmitter. This signal 54 is determined by a single pulse-like structure 56, which defines a starting point in time for the measurement.

Die 3 zeigt eine Darstellung des vom Sensor empfangenen zeitabhängigen Signals 58 als Resultat des vom Transmitter ausgesandten zeitabhängigen Signals 54. Dieses Signal 58 ist durch zwei Strukturen 60, 62 bestimmt, die jeweils von der impulsartigen Struktur 56 herrühren, jedoch um eine Laufzeitdifferenz Δt = Δt1-Δt2 zeitversetzt auftreten, wobei Δt1 die Laufzeit entlang des durch das fluide Medium verlaufenden Ultraschallpfades 48 und Δt2 die Laufzeit entlang des ausschließlich durch die Rohrwandung verlaufenden Ultraschallpfades 52 ist. Die zeitlich frühere Struktur 60 im empfangenen Signal 58 rührt von den alleinig über die Rohrwandung 16 (entlang des zweiten Ultraschallpfades 52) übertragenen Ultraschallwellen her, während die um die Zeitdifferenz Δt später im Sensor registrierte Struktur 62 von den über das Medium (entlang des ersten Ultraschallpfades 48) übertragenen Ultraschallwellen herrührt. Der Nummerierung der Ultraschallpfade 48, 52 folgend soll daher die frühere Struktur als zweite Signalstruktur 60 und die zeitlich folgende Struktur als erste Signalstruktur 62 bezeichnet werden.the 3 shows a representation of the time-dependent signal 58 received by the sensor as a result of the time-dependent signal 54 emitted by the transmitter. This signal 58 is determined by two structures 60, 62, each of which originates from the pulse-like structure 56, but by a transit time difference Δt=Δt 1 - Δt 2 occur with a time delay, Δt 1 being the transit time along the ultrasonic path 48 running through the fluid medium and Δt 2 being the transit time along the ultrasonic path 52 running exclusively through the pipe wall. The earlier structure 60 in the received signal 58 is due to the ultrasonic waves transmitted solely via the pipe wall 16 (along the second ultrasonic path 52), while the structure 62 registered later in the sensor by the time difference Δt is due to the ultrasonic waves transmitted via the medium (along the first ultrasonic path 48) transmitted ultrasonic waves. Following the numbering of the ultrasound paths 48, 52, the earlier structure should therefore be referred to as the second signal structure 60 and the structure following in time as the first signal structure 62.

Die Kontroll- und Auswerteeinheit ist nun eingerichtet, neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzprinzip auch die Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang des Ultraschallpfades 52 ausschließlich durch eine Rohrwandung 16 der bei der Bestimmung des Durchflusses zu berücksichtigen. Mit anderen Worten ist die die Kontroll- und Auswerteeinheit 46 eingerichtet ist, die den Durchfluss charakterisierenden Größe entweder per Laufzeitprinzip zu bestimmen, bei dem zumindest die Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in oder gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht, oder per Laufzeitdifferenzprinzip zu bestimmen, bei dem die Laufzeitdifferenz Δt1 - Δt1' der Laufzeiten Δt1, Δt1' der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades durch das fluide Medium in und gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums (Pfeil 20) eingeht. Darüber hinaus ist die Kontroll- und Auswerteeinheit 46 eingerichtet über die Berücksichtigung der Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang des Ultraschallpfades 52 ausschließlich durch eine Rohrwandung 16 Temperatureinflüsse auf die Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe zu kompensieren oder auf andere Weise zu berücksichtigen.The control and evaluation unit is now set up, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium using the transit time or transit time difference principle, and the transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along the ultrasonic path 52 exclusively through a pipe wall 16 when determining the flow to consider. In other words, the control and evaluation unit 46 is set up to determine the variable characterizing the flow either using the transit time principle, in which at least the transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path the fluid medium enters in or against the flow direction of the fluid medium, or to determine the transit time difference principle, in which the transit time difference Δt 1 - Δt 1 'of the transit times Δt 1 , Δt 1 ' of the ultrasonic waves along an ultrasonic path through the fluid medium in and against the Direction of flow of the fluid medium (arrow 20) is received. In addition, the control and evaluation unit 46 is set up to compensate for temperature influences on the determination of the variable characterizing the flow rate by taking into account the propagation time Δt 2 of the ultrasonic waves along the ultrasonic path 52 exclusively through a pipe wall 16 or to take them into account in some other way.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Rohrleitungpipeline
1212
Abschnittsection
1414
Ultraschall-DurchflussmessvorrichtungUltrasonic Flow Meter
1616
Rohrwandungpipe wall
1818
Innenrauminner space
2020
Pfeil (Strömungsrichtung)arrow (flow direction)
2222
Sensoreinheitsensor unit
2424
Sensoreinheitsensor unit
2626
Ultraschallwandlerultrasonic transducer
2828
Ultraschallwandlerultrasonic transducer
3030
Kopplungselementcoupling element
3232
Kopplungselementcoupling element
3434
Kopplungskeilcoupling wedge
3636
Kopplungseinheitcoupling unit
3838
Kopplungseinheitcoupling unit
4040
Außenseite der Rohrleitungoutside of the pipeline
4242
erstes Ende des Abschnittsfirst end of section
4444
zweites Ende des Abschnittssecond end of section
4646
Kontroll- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
4848
Ultraschallpfad durch das fluide MediumUltrasonic path through the fluid medium
5050
Innenseite (Rohrwandung)Inside (pipe wall)
5252
Ultraschallpfad durch die RohrwandungUltrasonic path through the pipe wall
5454
Sendesignaltransmission signal
5656
Signal struktur, gesendetsignal structure, sent
5858
Empfangssignalreceiving signal
6060
erste Signalstruktur, empfangenfirst signal structure received
6262
zweite Signalstruktur, empfangensecond signal structure received
Δt1Δt1
Laufzeit (entlang Ultraschallpfad durch das fluide Medium)Transit time (along the ultrasonic path through the fluid medium)
Δt2Δt2
Laufzeit (entlang Ultraschallpfad durch die Rohrwandung)Transit time (along the ultrasonic path through the pipe wall)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 3438976 A1 [0005, 0013]DE 3438976 A1 [0005, 0013]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt (12) einer Rohrleitung mittels zweier Sensoreinheiten (22, 24), die je einen Ultraschallwandler (26, 28) und ein Kopplungselement (30, 32) zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden (42, 44) des Abschnitts (12) an der Außenseite (40) der Rohrleitung angebracht sind, wobei zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (52) ausschließlich durch eine Rohrwandung (16) der Rohrleitung (10) bei der Bestimmung des Durchflusses berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (30, 32) der als Transmitter dienenden Sensoreinheit (22; 24) eine vom Ultraschallwandler (26, 28) dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur (56) auf die beiden Ultraschallpfade (48, 52) aufteilt und an die als Empfänger dienende Sensoreinheit (24; 22) übermittelt und dass der Ultraschallwandler (26, 28) der als Empfänger dienenden Sensoreinheit (24; 22) ein entsprechendes Empfangssignal (58) mit zwei Signalstrukturen (60, 62) empfängt, die der auf den beiden Ultraschallpfaden (48, 52) übertragenen gesendeten Signalstruktur (56) mit entsprechenden Laufzeiten Δt1, Δt2 entsprechen.Method for determining the flow of a fluid medium through a section (12) of a pipeline using two sensor units (22, 24), each having an ultrasonic transducer (26, 28) and a coupling element (30, 32) for coupling/decoupling ultrasonic waves and are attached to mutually opposite ends (42, 44) of the section (12) on the outside (40) of the pipeline, in order to determine a variable characterizing the flow rate by measuring the transit time or transit time difference in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path ( 48) through the fluid medium, a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (52) exclusively through a pipe wall (16) of the pipeline (10) is taken into account when determining the flow, characterized in that the coupling element (30, 32) the sensor unit (22; 24) serving as a transmitter one of the ultrasonic transducers (26, 28) of this sensor unit splits the transmitted signal structure (56) over the two ultrasonic paths (48, 52) and sends it to the sensor unit (24; 22) and that the ultrasonic transducer (26, 28) of the sensor unit (24; 22) serving as a receiver receives a corresponding received signal (58) with two signal structures (60, 62) which are transmitted on the two ultrasonic paths (48, 52). sent signal structure (56) with corresponding transit times .DELTA.t 1 , .DELTA.t 2 correspond. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Durchfluss charakterisierenden Größe - per Laufzeitprinzip bestimmt wird, bei dem die Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium in oder gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht, oder - per Laufzeitdifferenzprinzip bestimmt wird, bei dem die Laufzeitdifferenz Δt1 - Δt1' der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium in und gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht.procedure after claim 1 , characterized in that the variable characterizing the flow - is determined using the transit time principle, in which the transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (48) through the fluid medium arrives in or against the direction of flow of the fluid medium, or - is determined using the transit time difference principle , in which the transit time difference .DELTA.t 1 - .DELTA.t 1 'of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (48) through the fluid medium in and against the direction of flow of the fluid medium. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe weiterhin die Stärke der Rohrwandung (16) und/oder Materialeigenschaften der Rohrwandung (16) im Abschnitt (12) eingehen.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the thickness of the pipe wall (16) and/or material properties of the pipe wall (16) in the section (12) are also included in the determination of the variable characterizing the flow. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Berücksichtigung der Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang des Ultraschallpfades (52) ausschließlich durch eine Rohrwandung (16) Temperatureinflüsse auf die Bestimmung der den Durchfluss charakterisierenden Größe kompensiert oder auf andere Weise berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by taking into account the transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along the ultrasonic path (52) exclusively through a pipe wall (16), temperature influences on the determination of the variable characterizing the flow are compensated or taken into account in some other way. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Durchfluss charakterisierenden Größe eine der im Folgenden aufgeführten Größen ist: - ein Massedurchfluss des fluiden Mediums, - ein Volumendurchfluss des fluiden Mediums und - eine Geschwindigkeit des fluiden Mediums im Abschnitt (12).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable characterizing the flow is one of the following variables: - a mass flow of the fluid medium, - a volume flow of the fluid medium and - a speed of the fluid medium in section (12). Sensoreinheit für eine Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung (14) zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt (12) einer Rohrleitung, mit einem Ultraschallwandler (26, 28) und einem Kopplungselement (30, 32) zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (30, 32) eingerichtet ist, eine vom Ultraschallwandler (26, 28) dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur (56) auf zwei Ultraschallpfade (48, 52) aufzuteilen, wobei der eine Ultraschallpfade (48) ein durch das fluide Medium verlaufender Ultraschallpfad (48) und der andere Ultraschallpfad (52) ein ausschließlich durch eine Rohrwandung (16) der Rohrleitung (10) verlaufender Ultraschallpfad (52) ist.Sensor unit for an ultrasonic flow measuring device (14) for determining a flow of a fluid medium through a section (12) of a pipeline, with an ultrasonic transducer (26, 28) and a coupling element (30, 32) for coupling/decoupling ultrasonic waves, thereby characterized in that the coupling element (30, 32) is set up to split a signal structure (56) emitted by the ultrasonic transducer (26, 28) of this sensor unit into two ultrasonic paths (48, 52), one ultrasonic path (48) passing through the fluid medium running ultrasound path (48) and the other ultrasound path (52) is an ultrasound path (52) running exclusively through a pipe wall (16) of the pipeline (10). Sensoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (30, 32) zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen einen Kopplungskeil (34) und je eine Kopplungseinheit (36, 38) zum Ankoppeln des Kopplungselements (30, 32) an den Ultraschallwandler (26, 28) und zum Ankoppeln des Kopplungselements (30, 32) an die Außenseite (40) der Rohrleitung aufweist.sensor unit claim 6 , characterized in that the coupling element (30, 32) for coupling/decoupling ultrasonic waves has a coupling wedge (34) and one coupling unit (36, 38) each for coupling the coupling element (30, 32) to the ultrasonic transducer (26, 28) and for coupling the coupling element (30, 32) to the outside (40) of the pipeline. Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung (14) zur Bestimmung eines Durchflusses eines fluiden Mediums durch einen Abschnitt (12) einer Rohrleitung, mit - zwei Sensoreinheiten (22, 24), die insbesondere jeweils nach Anspruch 6 oder 7 ausgebildet sind, und die je einen Ultraschallwandler (26, 28) und ein Kopplungselement (30, 32) zum Ein-/Auskoppeln von Ultraschallwellen aufweisen und an einander gegenüberliegenden Enden (42, 44) des Abschnitts (12) an der Außenseite (40) der Rohrleitung angebracht sind, und - einer mit den Ultraschallwandlern (26, 28) signaltechnisch verbundenen Kontroll- und Auswerteeinheit (46) zur Bestimmung einer den Durchfluss charakterisierenden Größe per Laufzeit- oder Laufzeitdifferenzmessung, wobei die Kontroll- und Auswerteeinheit (46) eingerichtet ist, neben einer Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium auch eine Laufzeit Δt2 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (52) ausschließlich durch eine Rohrwandung (16) der Rohrleitung (10) bei der Bestimmung des Durchflusses zu berücksichtigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (30, 32) jeder der Sensoreinheit (22; 24) eingerichtet ist, eine vom Ultraschallwandler (26, 28) dieser Sensoreinheit ausgesandte Signalstruktur (56) auf die beiden Ultraschallpfade (48, 52) aufzuteilen und an die andere Sensoreinheit (24; 22) zu übermitteln und dass der Ultraschallwandler (26, 28) jeder der Sensoreinheiten (22; 24) eingerichtet ist, ein entsprechendes Empfangssignal (58) mit zwei Signalstrukturen (60, 62) zu empfangen, die der auf den beiden Ultraschallpfaden (48, 52) übertragenen gesendeten Signalstruktur (56) mit entsprechenden Laufzeiten Δt1, Δt2 entsprechen.Ultrasonic flow measuring device (14) for determining a flow of a fluid medium through a section (12) of a pipeline, with - two sensor units (22, 24), which in particular each according to claim 6 or 7 are formed, and each having an ultrasonic transducer (26, 28) and a coupling element (30, 32) for coupling/decoupling ultrasonic waves and on opposite ends (42, 44) of the section (12) on the outside (40) are attached to the pipeline, and - a control and evaluation unit (46) connected to the ultrasonic transducers (26, 28) for the determination of a variable characterizing the flow by measuring the transit time or difference in transit times, the control and evaluation unit (46) being set up, in addition to a transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (48) through the fluid medium, there is also a transit time Δt 2 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (52) exclusively through a pipe wall (16) of the pipeline (10) to be taken into account when determining the flow, characterized in that the coupling element (30, 32) of each of the sensor units (22; 24) is set up one from the ultrasonic transducer (26, 28) of this sensor unit split the emitted signal structure (56) over the two ultrasonic paths (48, 52) and transmit it to the other sensor unit (24; 22) and that the ultrasonic transducer (26, 28) of each of the sensor units (22; 24) is set up to receive a corresponding signal (58) with two signal structures (60, 62) which correspond to the transmitted signal structure (56) transmitted on the two ultrasonic paths (48, 52) with corresponding propagation times Δt 1 , Δt 2 . Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontroll- und Auswerteeinheit (46) eingerichtet ist, die den Durchfluss charakterisierenden Größe - per Laufzeitprinzip zu bestimmen, bei dem die Laufzeit Δt1 der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium in oder gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht, oder - per Laufzeitdifferenzprinzip zu bestimmen, bei dem die Laufzeitdifferenz Δt1 - Δt1' der Laufzeiten Δt1, Δt1' der Ultraschallwellen entlang eines Ultraschallpfades (48) durch das fluide Medium in und gegen die Strömungsrichtung des fluiden Mediums eingeht.Ultrasonic flow meter claim 8 , characterized in that the control and evaluation unit (46) is set up to determine the variable characterizing the flow - using the transit time principle, in which the transit time Δt 1 of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (48) through the fluid medium in or against the direction of flow of the fluid medium, or - to be determined using the transit time difference principle, in which the transit time difference Δt 1 - Δt 1 'of the transit times Δt 1 , Δt 1 ' of the ultrasonic waves along an ultrasonic path (48) through the fluid medium in and against the direction of flow of the fluid medium enters Ultraschall-Durchflussmessvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen in die Rohrleitung integrierbaren Rohrleitungsteil (10), der den Abschnitt (12) der Rohrleitung bildet, an dessen Enden (42, 44) die Sensoreinheiten (22, 24) angebracht sind.Ultrasonic flow meter claim 8 or 9 , characterized by a pipeline part (10) which can be integrated into the pipeline and forms the section (12) of the pipeline at the ends (42, 44) of which the sensor units (22, 24) are fitted.
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