DE112004001360T5 - Akustischer Messwandler - Google Patents

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Abstract

Akustischer Messwandler zur Messung einer Eigenschaft eines Fluids, welcher umfaßt:
einen akustischen Pulsgenerator;
eine Impedanzanpassungsschicht zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid, wobei die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet ist; und ein thermisches Managementsystem, das an der Anpassungsschicht angebracht ist, um von derselben Wärme abzuführen, wobei das Managementsystem aus einem Material mit einer gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft akustische Messwandler, einschließlich solcher, die in Durchflussmessern verwendet werden.
  • Die Übertragung von Pulsen akustischer Energie durch ein Fluid ist zur Messung des Zustands und der Eigenschaften eines Fluids nützlich, speziell der Geschwindigkeit und der Temperatur. In akustischen Messwandlern werden allgemein piezokeramische Elemente zur Erzeugung von ultrasonischen akustischen Pulsen oder kontinuierlichen Wellenfeldern verwendet. Diese Keramiken verlieren jedoch Polarisation, wenn sie Temperaturen ausgesetzt werden, die ihren halben Curiepunkt überschreiten. Für kommerziell verfügbare Keramiken begrenzt dies die Betriebstemperatur der Keramik auf unter 200°C. Um in Fluiden oberhalb dieser Temperatur zu arbeiten, besteht ein Verfahren darin, eine Puffer- oder Verzögerungslinie zwischen dem piezokeramischen Element und dem Fluid (z. B. Abgas oder Auspuffgas) vorzusehen, wie in 1 dargestellt ist. 1 zeigt einen akustischen Messwandler 10. Der Messwandler umfasst ein piezokeramisches Element 12 und einen Puffer 14, der sich durch eine Wand 16 in das Fluid erstreckt, das als Abgas bzw. Auspuffgas dargestellt ist. Im Puffer 14 wird thermische Energie an einer internen konvektiven Grenzschicht 18 und an einer externen konvektiven Grenzschicht 20 abgegeben, wenn Wärme im Puffer 14 aufwärts zum piezokeramischen Element geführt wird. Puffer arbeiten nach Fouriers Gesetz der Wärmeleitung: q''κ = –κVTwobei q'' der Wärmefluss, κ die Wärmeleitfähigkeit und T die Temperatur ist. Detaillierte Lösungen dieser Gleichung erfordern numerische Methoden, aber mit einigen vereinfachenden Annahmen lässt sich ein Puffersystem auf ein konzentriertes Parametermodell reduzieren, das als der in 2 dargestellte Ersatzschaltkreis dargestellt werden kann. 2 illustriert den Auspuff bzw. das Abgas, die Pufferspitze, die Kristall- und Umgebungstemperaturen und die thermischen Widerstände der externen konvektiven Grenzschicht, des Puffers und der internen konvektiven Grenzschicht in einem konzentrierten Parametermodell.
  • Für das in 2 dargestellte konzentrierte Parametermodell ist die Temperatur des Kristalls:
    Figure 00020001
  • Ein mit existierenden Puffersystemen verbundener Nachteil besteht darin, daß ein kurzer Puffer Probleme hat, wenn er mit heißen Fluiden arbeitet, während dann, wenn der Puffer länger gemacht wird, es erforderlich ist, daß der Puffer die Wellenfront in der gewünschten Richtung führt. Feste Puffer scheitern jedoch beim effektiven Führen des akustischen Pulses, was zu einem dispersiven Puffer führt, der den ultrasonischen Puls verzerrt und die Nützlichkeit des Durchflussmessers begrenzt.
  • Zusätzliche Hintergrundinformationen können in den U.S.Patenten Nr. 5 756 360, 4 336 719, 5 217 018, 5 159 838, 6 343 511, 5 241 287, 4 743 870,5 438 999, 4 297 607 und 6 307 302 gefunden werden.
  • Aus den vorgenannten Gründen besteht ein Bedarf an einem verbesserten akustischen Messwandler.
    •
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen akustischen Messwandler zu schaffen, der einen gegen Wärme abgeschirmten akustischen Anpassungskoppler mit integraler Kühlung umfasst.
  • Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein akustischer Messwandler geschaffen. Der Messwandler umfasst einen akustischen Pulsgenerator, eine Impedanzanpassungsschicht und ein thermisches Managementsystem. Der akustische Messwandler dient zur Messung einer Fluideigenschaft. Die Impedanzanpassungsschicht befindet sich zwischen dem Pulsgenerator und dem Fluid. Die Anpassungsschicht ist aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet. Das thermische Managementsystem ist an der Anpassungsschicht angebracht, um Wärme von der Anpassungsschicht zu übertragen. Das thermische Managementsystem ist aus einem Material mit einer gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet. Das thermische Managementsystem ist derart längs der Anpassungsschicht angeordnet, daß von dem thermischen Managementsystem ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird.
  • Der akustische Pulsgenerator ist vorzugsweise ein piezokeramisches Element zur Erzeugung eines ultrasonischen Pulses. Ein Impedanzanpassungsschicht-Typ eines Puffers ist einem traditionellen Puffer ähnlich, besitzt jedoch eine reduzierte Länge bis zu dem Punkt, wo wandernde Wellen nicht länger vorhanden sind und die mit Wellenleitern verbundenen Probleme keine Rolle spielen. Anders ausgedrückt, die Impedanzanpassungsschicht ist von einer Dicke, die klein genug ist, daß sich stehende Wellen bilden. Vorzugsweise ist der Pulsgenerator derart konfiguriert, daß er bei einer bestimmten Frequenz arbeitet, und die Anpassungsschicht besitzt eine Dicke, die einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge (λ/4, 3λ/4, 5λ/4, ...) des Schalls in der Anpassungsschicht für die bestimmte Frequenz des Pulsgenerators näherungsweise gleich ist. Vorzugsweise ist die thermische Leitfähigkeit der Anpassungsschicht kleiner als 15 W/(m.K). Noch bevorzugter ist eine thermische Leitfähigkeit der Anpassungsschicht kleiner als 1W/(m.K). Die Anpassungsschicht kann aus Silika, vorzugsweise aus geschäumter Silika, hergestellt sein. Natürlich können alternativ Keramiken oder andere Materialien als Anpassungsschicht verwendet werden. Bei Herstellung der Anpassungsschicht aus einem leichtgewichtigen Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit, das gegen Korrosion resistenter als der Körper des Messwandlers ist, wird eine metallische Dichtungsschicht nicht benötigt und die Anpassungsschicht kann in direktem Kontakt mit dem Fluid stehen, das gerade gemessen wird, oder eine leichte bzw. dünne anti-reflektive Oberflächenbeschichtung aufweisen.
  • Das thermische Managementsystem kann bezüglich seines Materials und seiner Konfiguration variieren, vorausgesetzt, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge in die Umgebung übertragen wird, und zwar ohne übermäßige Temperaturerhöhung am Pulsgenerator. Vorzugsweise beträgt die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 15 W/(m.K). Noch bevorzugter beträgt die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 100 W/(m.K). Das bevorzugte thermische Managementsystem umfasst eine Mehrzahl von am Halter angebrachten Finnen, um Wärme niedrig auf dem Körper des Anpassers zu verteilen.
  • Während des Betriebs erstrecken sich zumindest ein Teil der Seiten der Anpassungsschicht und die Spitze der Anpassungsschicht in das Fluid hinein, das gerade gemessen wird. Bei einer bevorzugten Ausführung ist das thermische Managementsystem derart angeordnet, dass es den Teil der Seiten der Anpassungsschicht von der Hitze des Fluids isoliert, während die Spitze der Anpassungsschicht in Kontakt mit dem Fluid gelassen wird. Dies kann durch Isolierung des Teils der Seiten der Anpassungsschicht mittels eines Luftspalts erreicht werden, der vom thermischen Managementsystem gebildet wird. Schließlich umfasst bei der bevorzugten Anwendung das thermische Managementsystem eine Hülse über der Anpassungsschicht, um Wärme von der Anpassungsschicht zu übertragen.
  • Ferner wird bei der Ausführung der Erfindung ein akustischer Messwandler in Kombination mit einer Einrichtung geschaffen, die eine Leitung umfaßt, durch die ein Fluid strömt. Die Kombination benutzt verschiedene der oben beschriebenen Merkmale. Die Einrichtung kann eine Vorrichtung zum Probenehmen oder Testen von Abgas bzw. Auspuffgas sein.
  • Ferner wird bei der Ausführung der Erfindung ein Probeentnahmesystem geschaffen. Das System umfaßt einen Fluideinlaß für die Aufnahme eines Fluids, einen Verdünnungseinlaß zur Aufnahme eines Verdünnungsgases, einen Mischabschnitt für die Mischung zumindest eines Teils des Fluids mit dem Verdünnungsgas, und einen Sammelabschnitt für das Sammeln einer Probe der Mischung. Das System umfaßt ferner einen Durchflussmesser zur Messung eines mit dem Probensystem verbundenen Durchflusses. Der Durchflußmesser umfaßt einen akustischen Messwandler zur Messung des Durchflusses. Der Messwandler benutzt verschiedene oben beschriebene Merkmale. Bei einer Anordnung umfaßt der Durchflussmesser ein Paar akustischer Messwandler, die zur Messung des Durchflusses einander gegenüberliegend in einer Leitung angeordnet sind, durch die das Fluid fließt.
  • Ferner wird bei der Ausführung der Erfindung ein Probeentnahmesystem geschaffen. Das System umfaßt eine Probenentnahmelinie zur Entnahme von Proben eines Fluids aus einer Hauptleitung, und einen Durchflussmesser zur Messung eines Durchflusses des Fluids durch die Hauptleitung. Der Durchflussmesser umfaßt einen akustischen Messwandler zur Messung des Durchflusses. Das System umfaßt ferner einen Verdünnungseinlaß zur Aufnahme eines Verdünnungsgases, einen Mischabschnitt für die Mischung des Fluidflusses von der Probenentnahmelinie mit dem Verdünnungsgas in einem generell fixierten Verhältnis, und einen Sammelabschnitt zur Probenkontrolle der Mischung. Die Mischung wird in zeitlichen Abständen bzw. mit einer Geschwindigkeit geprüft, die dem Durchfluß des Fluids durch die Hauptleitung generell proportional ist. Der Messwandler verwendet verschiedene der oben beschriebenen Merkmale. Bei einer Anordnung umfaßt der Durchflußmesser ein Paar akustischer Messwandler, die einander gegenüberliegend in der Hauptleitung angeordnet sind.
  • Die mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorteile sind zahlreich. Beispielsweise schaffen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen akustischen Messwandler, der einen gegen Wärme abgeschirmten akustischen Anpassungskoppler mit integraler Kühlung umfaßt, wobei die Anpassungsschicht ein an ihr angebrachtes thermisches Managementsystem besitzt, derart, daß vom thermischen Managementsystem erhebliche Wärme an die Umgebung übertragen wird, und zwar ohne übermäßige Temperaturerhöhung am Pulsgenerator.
    •
  • Die obige Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Einzelbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offenbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Verwendung eines Puffers nach dem Stand der Technik;
  • 2 zeigt einen elektrischen Ersatzschaltkreis der thermischen Pufferanordnung nach 1;
  • 3 zeigt einen akustischen Messwandler nach der vorliegenden Erfindung;
  • 4 zeigt einen elektrischen Ersatzschaltkreis der in 3 dargestellten akustischen Messwandleranordnung;
  • 5 zeigt ein Taschen-Miniverdünner-Probenentnahmesystem nach der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 zeigt einen Durchflussmesser in dem System nach 5.
  • Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 3 zeigt einen akustischen Messwandler 30 zur Messung einer Eigenschaft eines Fluids. Der Messwandler 30 umfaßt ein piezoelektrisches Element 32 und einen Puffer 34 vom Impedanzanpassungsschicht-Typ der sich durch die Wand 36 einer Leitung erstreckt, durch welche das Fluid strömt. Die Leitung ist Teil einer Vorrichtung, in welcher der akustische Messwandler 30 verwendet wird. Die Impedanzanpassungsschicht 34 ist aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit und geringem Gewicht hergestellt und besteht vorzugsweise aus geschäumter Silica. Die Impedanzanpassungsschicht ist von einer Dicke, die klein genug ist, daß sich stehende Wellen bilden. Die Dicke sollte ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge des Schalls in der Anpassungsschicht für die bestimmte Frequenz des Pulsgenerators sein. Der Messwandler 30 umfaßt auch ein thermisches Managementsystem, das aus einer Metallhülse 37 über der Anpassungsschicht 34 und dem piezoelektrischen Element 32 zusammengesetzt ist.
  • Die Hülse 37 erstreckt sich durch die Wand 36 und einen Metallschild 38 mit einem kleinen Luftspalt dazwischen und die Anpassungsschicht 34 bildet einen hohen Kontaktwiderstand im Vergleich zur konvektiven thermischen Grenzschicht 40. Der Metallschild 38 schützt den Puffer auch während der Installation und des Betriebs. Die Pufferspitze ist unter Verwendung eines eingebrannten Glaseinsatzes 43 am Metallschild 38 angesiegelt. Die Anpassungsschicht 34 kann mit einem anti-reflektiven Überzug 45 aus einem ultraleichten Material wie einem Aerogel überzogen sein, um die Signalqualität zu erhöhen. An der Hülse 37, die das piezoelektrische Element 32 hält, können Finnen 42 angebracht sein, um von unten am Körper der Anpassungsschicht 34 Wärme abzuführen. Eine Epoxy-Dichtung klebt die Hülse 37 mit minimalem Kontaktwiderstand an den Anpassungsschichtpuffer 34, um Wärme frei durch die Finnen 42 des thermischen Managementsystems fließen zu lassen. Ein Isolationsring 44 verhindert eine direkte Wärmeübertragung vom Schild 38 zur Hülse 37 und hält den Kristall auf der gleichen Temperatur wie die Hülse 37. 4 mit einem elektrischen Ersatzschaltkreis illustriert das Abgas bzw. den Auspuff, die Pufferspitze, den Kristall und die Umgebungstemperaturen, sowie die thermischen Widerstände der konvektiven Grenzschicht 40, des Puffers 34 und der Finnen 42. Der Pufferwiderstand ist gezeigt mit einem Teil des Widerstands vor den Finnen 42 und mit einem Teil des Widerstands hinter den Finnen 42, um die Verteilung der Wärme vom unteren Teil des Körpers der Anpassungsschicht 34 zu gestalten.
  • Es wird gewürdigt, daß die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit und das thermische Managementsystem aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit gebildet werden, wobei die letztere längs der Anpassungsschicht derart angeordnet wird, daß eine erhebliche Wärme von den Finnen 42 in die Umgebung übertragen wird, und zwar ohne eine übermäßige Temperaturerhöhung am piezokeramischen Element. Das bedeutet, daß das Design vielfach variiert werden kann, während immer noch eine geeignete thermische Managementlösung erreicht werden kann, vorausgesetzt, daß der Puffer klein genug bleibt, um als eine Impedanzanpassungsschicht zu wirken, und das thermische Managementsystem niedrig genug am Anpassungssystem angebracht ist. Die Materialien der Anpassungsschicht und deren Eigenschaften können in Abhängigkeit von der Konfiguration und anderen Aspekten des thermischen Managementsystem variieren, z. B. in Abhängigkeit von dem Oberflächenbereich der Finnen.
  • 5 verdeutlicht bei 60 ein Taschen-Miniverdünner-Probenentnahmesystem. Das Probenentnahmesystem umfaßt eine Hauptleitung mit einem Einlass 62 für die Aufnahme des Abgases. Der Durchflussmesser 64 mißt den Fluiddurchfluß durch die Hauptleitung und es wird das Gesamtabgasvolumen akkumuliert. Der Durchflussmesser stellt ein direktes Meßsignal für den Abgasdurchfluß zur Verfügung und besitzt zumindest einen akustischen Messwandler nach der vorliegenden Erfindung. In Abhängigkeit von der Verwirklichung kann ein Gebläse 66 beim Fluiddurchfluß durch die Leitung assistieren.
  • Eine Probenentnahmelinie 68 entnimmt Abgasproben aus der Hauptleitung. Ein Verdünnungseinlaß 70 empfängt ein Verdünnungsgas. Eine stationäre Durchflussüberwachung 72 und eine stationäre Durchflussüberwachung 74 (Massendurchflussüberwachungen oder kritische Durchflussventuris) überwachen jeweils den Durchfluss des Verdünnungsgases und des probeentnommenen bzw. gesampelten Abgases, um ein generell fixiertes Verhältnis im Mischbereich zu schaffen. Eine Pumpe 76 pumpt die Mischung aus Verdünnungsgas und Abgasprobe für ein mögliches Sammeln in Taschen bzw. Beuteln 82. Eine proportionale Durchflusseinrichtung 78 sorgt für einen Zufluss zu den probensammelnden Beuteln 82, der dem Durchfluss durch die Hauptleitung proportional ist. Dementsprechend ist ein Bypass vorgesehen, um es zu ermöglichen, daß etwas von der Mischung an den Sammlern vorbeifließt.
  • 6 verdeutlicht den Durchflussmesser 64 detaillierter und zeigt ein Paar akustischer Messwandler 30, die einander gegenüberliegend quer über die Leitung angeordnet sind.
  • Während Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, daß diese Ausführungsbeispiele alle möglichen Formen der Erfindung verdeutlichen und beschreiben sollen. Vielmehr sind die in den vorliegenden Unterlagen verwendeten Worte solche der Beschreibung und nicht solche der Beschränkung und es versteht sich, daß vielfache Änderungen vorgenommen werden können, ohne sich vom Geist und vom Schutzbereich der Erfindung zu entfernen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein akustischer Messwandler (30) umfaßt einen akustischen Pulsgenerator (32), eine Impedanzanpassungsschicht (34) und ein thermisches Managementsystem (37, 42). Das thermische Managementsystem ist an der Anpassungsschicht angebracht, um von derselben Wärme abzuführen und ist aus einem Material mit einer gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet. Das thermische Managementsystem ist derart längs der Anpassungsschicht angeordnet, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.

Claims (27)

  1. Akustischer Messwandler zur Messung einer Eigenschaft eines Fluids, welcher umfaßt: einen akustischen Pulsgenerator; eine Impedanzanpassungsschicht zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid, wobei die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet ist; und ein thermisches Managementsystem, das an der Anpassungsschicht angebracht ist, um von derselben Wärme abzuführen, wobei das Managementsystem aus einem Material mit einer gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.
  2. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die thermische Leitfähigkeit der Anpassungsschicht kleiner als 15 W/(m.K) ist.
  3. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die thermische Leitfähigkeit der Anpassungsschicht kleiner als 1 W/(m.K) ist.
  4. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die Anpassungsschicht aus geschäumter Silika hergestellt ist.
  5. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die Anpassungsschicht aus Silika hergestellt ist.
  6. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 15 W/(m.K) beträgt.
  7. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 100 W/(m.K) beträgt.
  8. Pulsgenerator, der derart konfiguriert ist, daß er bei einer Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem der bestimmten Frequenz arbeitet, und die Anpassungsschicht eine Dicke besitzt, die einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge des Schalls in der Anpassungsschicht für die bestimmte Frequenz des Pulsgenerators näherungsweise gleich ist.
  9. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem das thermische Managementsystem eine Mehrzahl von Finnen aufweist.
  10. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem der akustische Generator ein piezoelektrisches Element zur Erzeugung eines ultrasonischen Pulses ist.
  11. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem die Anpassungsschicht eine Oberflächenbeschichtung aufweist, die sich in Kontakt mit dem Fluid befindet, das gemessen wird.
  12. Akustischer Messwandler nach Anspruch 1, bei welchem während des Betriebs sich zumindest ein Teil der Seiten und die Spitze der Anpassungsschicht in das Fluid erstrecken, das gerade gemessen wird, und bei welchem das thermische Managementsystem derart angeordnet ist, daß es den Teil der Seiten der Anpassungsschicht von der Wärme des Fluids isoliert, während es die Spitze der Anpassungsschicht in Kontakt mit dem Fluid belässt.
  13. Akustischer Messwandler nach Anspruch 12, bei welchem die isolierten Teile der Seiten der Anpassungsschicht mittels eines Luftspalts isoliert werden, der vom thermischen Managementsystem gebildet wird.
  14. Akustischer Messwandler zur Messung einer Eigenschaft eines Fluids, welcher umfaßt: einen akustischen Pulsgenerator; eine Impedanzanpassungsschicht zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid, wobei die Anpassungsschicht aus einem Material mit einer thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, die kleiner ist als 1 W/(m.K); und ein thermisches Managementsystem, das eine Hülse über der Anpassungsschicht aufweist, um Wärme von der Anpassungsschicht abzuführen, wobei das thermische Managementsystem aus einem Material mit einer gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.
  15. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 15 W/(m.K) beträgt.
  16. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem die thermische Leitfähigkeit des thermischen Managementsystems zumindest 100 W/(m.K) beträgt.
  17. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem der Pulsgenerator derart konfiguriert ist, daß er bei einer bestimmten Frequenz arbeitet, und die Anpassungsschicht eine Dicke besitzt, die einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge des Schalls in der Anpassungsschicht für die bestimmte Frequenz des Pulsgenerators näherungsweise gleich ist.
  18. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem das thermische Managementsystem eine Mehrzahl von Finnen aufweist, die sich von der Hülse nach außen erstrecken.
  19. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem der akustische Generator ein piezoelektrisches Element zur Erzeugung eines ultrasonischen Pulses ist.
  20. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem die Anpassungsschicht eine Oberflächenbeschichtung aufweist, die sich in Kontakt mit dem Fluid befindet, das gemessen wird.
  21. Akustischer Messwandler nach Anspruch 14, bei welchem während des Betriebs sich zumindest ein Teil der Seiten und die Spitze der Anpassungsschicht in das Fluid erstrecken, das gerade gemessen wird, und bei welchem das thermische Managementsystem derart angeordnet ist, daß es den Teil der Seiten der Anpassungsschicht von der Wärme des Fluids isoliert, während es die Spitze der Anpassungsschicht in Kontakt mit dem Fluid belässt.
  22. Akustischer Messwandler nach Anspruch 21, bei welchem die isolierten Teile der Seiten der Anpassungsschicht mittels eines Luftspalts isoliert werden, der vom thermischen Managementsystem gebildet wird.
  23. In Kombination mit einer Vorrichtung, die eine Leitung besitzt, in der ein Fluid strömt, die Verbesserung, welche umfaßt: einen akustischen Messwandler zur Messung einer Eigenschaft eines Fluids, welcher besitzt einen akustischen Pulsgenerator, eine Impedanzanpassungsschicht und ein thermisches Managementsystem, wobei die Impedanzanpassungsschicht sich zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid befindet, die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, und das thermische Managementsystem an der Anpassungsschicht angebracht ist, um von derselben Wärme abzuführen, und wobei das Managementsystem aus einem Material mit einem gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.
  24. Probenentnahmesystem mit einem Fluideinlass für die Aufnahme eines Fluids; einem Verdünnungseinlass für die Aufnahme eines Verdünnungsgases; einem Mischabschnitt für das Mischen zumindest eines Teils des Fluids mit dem Verdünnungsgas; einem Sammelabschnitt für das Sammeln einer Probe der Mischung; und einem Durchflussmesser zur Messung des Durchflusses bezüglich des Probenentnahmesystems, wobei der Durchflussmesser umfaßt einen akustischen Messwandler zur Messung des Durchflusses, welcher aufweist einen akustischen Pulsgenerator, eine Impedanzanpassungsschicht und ein thermisches Managementsystem, wobei die Impedanzanpassungsschicht sich zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid befindet, die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, und das thermische Managementsystem an der Anpassungsschicht angebracht ist, um von derselben Wärme abzuführen, und wobei das Managementsystem aus einem Material mit einem gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.
  25. Probenentnahmesystem nach Anspruch 24, bei welchem der Durchflußmesser ein Paar akustischer Messwandler aufweist, die zur Messung des Durchflusses einander gegenüberliegend in einer Leitung angeordnet sind, durch die das Fluid fließt.
  26. Probenentnahmesystem mit: einer Probenentnahmelinie zur Entnahme von Proben eines Fluids aus einer Hauptleitung; einem Durchflussmesser zur Messung eines Durchflusses eines Fluids durch die Hauptleitung, wobei der Durchflußmesser umfaßt einen akustischer Messwandler zur Messung des Durchflusses, welcher wiederum aufweist einen akustischen Pulsgenerator, eine Impedanzanpassungsschicht und ein thermisches Managementsystem, wobei die Impedanzanpassungsschicht sich zwischen dem Impulsgenerator und dem Fluid befindet, die Anpassungsschicht aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, und das thermische Managementsystem an der Anpassungsschicht angebracht ist, um von derselben Wärme abzuführen, und wobei das Managementsystem aus einem Material mit einem gegenüber der Anpassungsschicht hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet und derart längs der Anpassungsschicht angeordnet ist, daß von dem thermischen Managementsystem eine erhebliche Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird, und zwar ohne einen übermäßigen Temperaturanstieg am Pulsgenerator.
  27. Probenentnahmesystem nach Anspruch 26, bei welchem der Durchflussmesser ein Paar akustischer Messwandler aufweist, die zur Messung des Durchflusses einander gegenüberliegend in einer Leitung angeordnet sind, durch die das Fluid fließt.
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