DE19548882A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und zum Empfang von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung und zum Empfang von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, 6, 11, 16 und 17.

Zur Erzeugung von Schall werden bekanntermaßen Lautsprecher­ systeme verwendet, die entweder elektromagnetisch, z. B. in Form einer durch einen Elektromagneten betätigten Membran, oder aber durch die Längenausdehnung von piezoelektrischen Werkstoffen im elektrischen Feld betrieben werden.

Diese Systeme haben den Nachteil, daß sie aufgrund der Masse ihrer Schallgeber, d. h. der Membran, bzw. des piezoelektrischen Materials, eine gewisse Trägheit aufweisen, die dazu führt, daß insbesondere kurze, peakförmige Schallpulse nicht oder nur mit sehr hohen Qualitätseinbußen übertragen werden. Wird beispielsweise ein elektrischer Puls sehr kurzer Pulsweite auf den Eingang eines herkömmlichen piezoelektrischen Lautsprechersystems gegeben, so längt sich das piezoelektrische Material des Tonerzeugers beim Anstieg der elektrischen Spannung (ansteigende Flanke des Pulses) mit einer gewissen Verzögerung aus, um sich anschließend beim Abfall der Spannung (abfallende Flanke des Pulses) erneut mit einer gewissen Verzögerung wieder zusammenzuziehen. Da es sich bei dem piezoelektrischen Tonerzeuger um ein Feder-Masse-System mit einer durch die Masse und die innermolekularen Kräfte des Materials festgelegten Eigenfrequenz handelt, schwingt der Tonerzeuger auch nach dem Abfall des elektrischen Spannungspulses auf null mit seiner Eigenfrequenz weiter. Ein kurzer elektrischer Puls mit einer im Verhältnis zur Periodendauer der Eigen­ schwingung des Tonerzeugers kleinen Pulsweite wird daher stets nicht als peakförmiger Schallpuls, sondern als eine verzögerte Folge von Schwingungen mit der Eigenfrequenz des Systems wieder­ gegeben. Die Erzeugung eines einzelnen sehr kurzen Pulses mit einer Pulsbreite von beispielsweise 200 ns ist demnach mit den zuvor beschriebenen Schallerzeugern nicht möglich.

Als Schallempfänger werden heutzutage bekanntermaßen Mikrofone verwendet, die eine schwingende Membran und einen von der Membran betätigten elektromechanischen Signalerzeuger aufweisen, der die durch eine einfallende Schallwelle hervorgerufenen Auslenkungen der Membran in ein entsprechendes elektrisches Signal verwandelt. Aufgrund der Masse der Membran und des Signalerzeugers und der dadurch bedingten Trägheit des Systems führt eine Erregung des Schallempfängers mit einem sehr kurzen Schallpuls zu einer verzögerten Auslenkung der Membran und einem anschließenden Nachschwingen derselben mit der Eigenfrequenz des Systems. Ein Schallpuls mit einer gegenüber der Periodendauer der Eigenschwingung sehr kurzen Pulsweite führt daher nicht zur Erzeugung eines entsprechenden elektrischen Pulses sondern zu einer verzögerten Folge von Schwingungen des Systems, die als entsprechendes elektrisches Signal wiedergegeben werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die Erzeugung und der Empfang von sehr kurzen Schallpulsen möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1, 6, 11, 16 und 17 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen an­ hand bevorzugter Ausführungsformen als Beispiele beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schallerzeugers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Array von erfindungsgemäßen Schallerzeugern,

Fig. 3 eine schematische Querschnitts-Ansicht eines erfindungsgemäßen Schallempfängers.

Schallsender

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen, besteht aus einem elektrischen Signalgenerator 2, der ein elektrisches Signal mit einer niedrigen elektrischen Spannung erzeugt. Der Signalgenerator 2 kann vorzugsweise unterschiedliche elektrische Signale erzeugen, z. B. Delta-Pulse, Rechteckpulse, Sinus­ schwingungen etc. mit einer einstellbaren Pulsweite im Bereich zwischen beispielsweise 10 µs und 10 ns, und kann ferner durch einen nicht dargestellten Leitrechner gesteuert werden. Der Signalgenerator 2 ist elektrisch mit einem Hochspannungserzeuger 4 verbunden, der die Signale des Signalgenerators 2 verstärkt. Die verstärkten Signale werden einer durch zwei Elektroden 8a, 8b gebildeten Funkenstrecke 6 zugeführt, die unmittelbar im Schall- Ausbreitungsmedium angeordnet ist. Der Hochspannungserzeuger 4 transformiert die Signale des Signalgenerators 2 auf eine derart hohe Spannung, daß diese zwischen den Elektroden 8a, 8b der Funkenstrecke 6 zu einem Funkenüberschlag oder einer Funken­ entladung führen. Durch den Funkenüberschlag wird eine entspre­ chende Erwärmung sowie eine dadurch herbeigeführte Expansion und anschließende Kompression des sich zwischen den Elektroden 8a, 8b befindenden Schall-Ausbreitungsmediums, z. B. Luft, Stickstoff oder ein anderes Gas, hervorgerufen, die sich als Schallwelle 14 im Schall-Ausbreitungsmedium fortpflanzt. Die Hochspannungs­ verstärkung ist vorzugsweise einstellbar und so gewählt, daß der Funkenüberschlag bereits bei einem im Vergleich zur gesamten Signalhöhe geringen Spannungswert einsetzt und nicht erst dann beginnt, wenn das Hochspannungssignal schon nahezu seinen Maximalwert erreicht hat.

Die durch die Funkenentladung erzeugten Schallsignale bestehen aus einem ersten sehr kurzen deltapeakförmigen positiven Puls mit einer Pulsbreite von beispielsweise 200 ns, welcher durch die Expansion des Schallausbreitungsmedium hervorgerufen wird, sowie einem sich an diesen anschließenden negativen Puls mit einer Pulsweite von ca. 2 µs, welcher einer der Expansion folgenden Kompression des Schallausbreitungsmediums entspricht. Der Schallerzeuger 1 besitzt somit keine lineare Übertragungskennlinie für die Umwandlung der elektrischen Signale in Schallsignale sondern erzeugt beim Überschreiten des Spannungsschwellenwertes für den Funken­ überschlag, d. h. beim Überspringen eines Funken einen sehr kurzen und nur wenig steuerbaren deltapeakförmigen Schallpuls mit vergleichsweise großer Amplitude. Ein erfindungsgemäßer Schall­ puls wird demnach immer nur dann erzeugt, wenn ein Funkenüberschlag stattfindet.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das dem Hochspannungserzeuger 4 zugeführte elektrische Signal eines solche Form, daß die den Elektroden 8a, 8b zugeführte Hochspannung nach dem Einsetzen der Funkenentladung sofort wieder abfällt, bzw. im wesentlichen konstant gehalten wird, so daß die Funkenentladung nicht in einen Lichtbogen übergeht, der zu einer Beschädigung der Elektroden 8a, 8b oder von sonstigen Bauteilen des Schallerzeugers 1 führen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Elektroden 8a, 8b von einem vorzugsweise konstanten Gasstrom umspült, der den Elektroden über Leitungen 10 von einer Gasquelle 12 zugeführt wird. Durch das Spülen der Elektroden 8a, 8b werden bei Gasgemischen mit oxidativen Bestandteilen der Elektro­ denabbrand sowie Ablagerungen auf den Elektroden 8a, 8b reduziert, und es wird sichergestellt, daß die Funkenentladung unter im wesentlichen konstanten äußeren Bedingungen erfolgt, so daß Schwankungen der Schallamplituden infolge einer sich ändernden Gaszusammensetzung vermindert werden. Das Spülgas kann der Funkenstrecke 6, wie z. B. in Fig. 1 gezeigt, mittels einer oder mehrerer unmittelbar in den Elektrodenraum einmündender Düsen zugeführt werden. Die Zufuhr des Spülgases kann bei einer nicht dargestellten Ausführungsform jedoch auch dadurch erfolgen, daß jede der Elektroden 8a, 8b im Zentrum eines vorzugsweise düsenförmigen Endes einer Spülgaszuleitung angeordnet ist.

Als Spülgas kann entweder ein inertes Gas, z. B. Wasserstoff, Stickstoff etc. oder aber das Schallausbreitungsmedium selbst verwendet werden, sofern sich letzteres hierfür hinsichtlich seiner Zusammen­ setzung eignet. Weiterhin ist es möglich, daß Spülgas im Bereich der Funkenstrecke 6 abzusaugen, aufzubereiten und wiederzuverwenden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden eine größere Anzahl von Schallerzeugern 1 matrixförmig in nebenein­ anderliegenden Reihen angeordnet, so daß diese ein in Fig. 2 gezeigtes Schallerzeuger-Array 20 bilden. Die einzelnen Schaller­ zeuger 1 des Arrays 20 sind auf einer ebenen Platte 22 aus Isolatormaterial befestigt und werden über in Fig. 2 nicht dargestellte Leiterbahnen gleichzeitig im Parallelbetrieb von vorzugsweise nur einem elektrischen Hochspannungserzeuger 4 gespeist.

Die Platte 22 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt das der thermischen Belastung sowie der Einwirkung der in der Funkenentladung erzeugten Elektronen und Ionen, bzw. des Plasmas, standhält und sich nicht zersetzt. Die Elektroden 8a, 8b bestehen vorzugsweise aus einem Material, z. B. Kupfer, welches sich durch die Einwirkung der Elektronen, Ionen, bzw. des entstehenden Plasmas ebenfalls nicht zersetzt und welches darüber hinaus bei einer Oxidation seine elektrische Leitfähigkeit beibehält, d. h. welches im oxidierten Zustand nicht hochohmig wird.

Der mittlere Abstand zwischen zwei benachbarten Schallerzeugern 1 des Arrays 20 kann beispielsweise zwischen 0,5 und 5 mm betragen. Die Kantenlänge des in Fig. 2 gezeigten quadratischen Arrays 20 mit 96 einzelnen Schallerzeugern 1 beträgt beispielsweise 20 mm. Durch die Verwendung einer größeren Zahl von Schallerzeugern 1 in einem Array 20 wird eine im wesentlichen ebene Schallwellenfront mit einer großen Schallamplitude erhalten. Weiterhin werden Unsta­ bilitäten in den Funkenentladungen einzelner Schallerzeuger 1, die z. B. durch Strömungswirbel, lokale Schwankungen der Dichte und/oder der Zusammensetzung des Schallausbreitungsmediums oder durch Elektrodenabbrand hervorgerufen werden, in hohem Maße reduziert, so daß sie insgesamt nicht mehr störend sind. Aus darstellungstechnischen Gründen wurden bei den Schallerzeugern 1 in Fig. 2 die Spülgasleitungen, Peripheriegeräte und elektrischen Leitungen der Schallerzeuger nicht mit eingezeichnet.

Die Anordnung der Schallerzeuger 1 in einem Array 20 hat insbe­ sondere den Vorteil, daß die Effizienz der Schallerzeugung, die bei einer Erhöhung der dem Schallerzeuger 1 zugeführten elektrischen Leistung stark abnimmt, gesteigert wird.

Schallempfänger

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 50 zum Empfang von Schall­ signalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen mit einer Pulsweite von z. B. 200 ns, besteht aus einer im Schallausbreitungsmedium angeordneten Kathode 52 und einer Anode 54, die über elektrische Leitungen sowie einen elektrischen Arbeitswiderstand 58 an eine Gleichstromquelle 56 angeschlossen sind. Die vorzugsweise einstell­ bare elektrische Gleichspannung der Gleichstromquelle 56 ist derart gewählt, daß zwischen der Kathode 52 und der Anode 54 eine elektrische Glimmentladung mit einem im wesentlichen konstanten Ruhestrom von beispielsweise 1 mA erzeugt wird. Die zwischen der Kathode 52 und der Anode 54 anliegende Spannung kann bei einem Abstand zwischen Anode und Kathode von beispielsweise 1,5 mm in Luft im Bereich von 700 V liegen. Die Kathode 52 und Anode 54 sind weiterhin mit einer Einrichtung 60 zur Abnahme und Umsetzung der zwischen ihnen anliegenden Spannung verbunden, die aus der Spannung und/oder den zeitlichen Spannungsänderungen zwischen Kathode 52 und Anode 54 ein entsprechendes elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung erzeugt.

Die Kathode 52 und die Anode 54 können beispielsweise durch zwei aus einem Grundkörper herausstehende abgewinkelte Drähte mit einander gegenüberliegenden punktförmigen Spitzen gebildet sein.

In diesem Falle besitzt der erfindungsgemäße Schallempfänger eine vergleichsweise lineare Übertragungskennlinie.

Um ein besonders vorteilhaftes Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten, kann der erfindungsgemäße Schallempfänger jedoch ebenfalls eine solche geometrische Form besitzen, daß die Übertragungskennlinie stark nicht-linear wird. Hierdurch ergibt sich insbesondere beim Empfang von sehr kurzen, beispielsweise von mit einem erfindungsgemäßen Schallsender 1 erzeugten deltapeakförmigen Schallpulsen 14 eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber einge­ streuten akustischen Störsignalen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die zuvor beschriebenen punktförmigen Spitzen durch einander gegenüberliegende rechteckige, ovale und/oder kreisförmige Flächen ersetzt werden.

Die Kathode 52 und die Anode 54 können jedoch ebenfalls als eine ebene Ringkathode sowie eine im Zentrum der Ringkathode gelegene kreisförmige Anode ausgebildet sein, die vorzugsweise in einen Grundkörper eingelassen sind, so daß die Elektrodenflächen innerhalb einer Ebene auf der Oberfläche des Grundkörpers liegen. Die Glimmentladung verläuft in diesem Falle entlang der Oberfläche des Grundkörpers.

In gleicher Weise können sich die ebene kreisringförmige Kathode sowie die ebene kreisförmige Anode aus der Oberfläche der Isolatorplatte herauserstrecken und zusammen eine Elektroden­ anordnung bilden, die die Form eines Koaxialleiterabschnitts besitzt.

Schallwellen 61, die über das Schallausbreitungsmedium auf den Schallempfänger 50 auftreffen, führen im Bereich der Glimm­ entladungsstrecke 53 zwischen der Kathode 52 und der Anode 54 zu lokalen Druckschwankungen. Die Druckschwankungen erzeugen infolge des starken Anstiegs des Glimmentladungsstromes bei einer Zunahme des Drucks, d. h. aufgrund der Abhängigkeit des Glimmentladungsstromes vom Umgebungsdruck, eine entspre­ chende Änderung der zwischen der Kathode 52 und der Anode 54 anliegenden, bzw. über dem Arbeitswiderstand 58 abfallenden Spannung, welche von der Einrichtung 60 abgenommen und z. B. einem in Fig. 3 nicht dargestellten Leitrechner zugeführt wird.

In gleicher Weise wie die Spannung über dem Arbeitswiderstand 58 kann bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung der Glimmentladungsstrom direkt zur Weiterverarbeitung durch eine entsprechend angepaßte Einrichtung 60 verwendet werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schallempfängers 50 ist die Kathode als konusförmige Hohlkathode 52 und die Anode 54 als eine im wesentlichen kegelförmige Spitze ausgebildet, welch letztere sich bis an den oberen Rand der konusförmigen Kathodenvertiefung heran- oder sich sogar bis in diese hineinerstrecken kann. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ferner um die Anode 54 herum eine zur Glimmentladungsstrecke 53 hin trichterförmig zulaufende Schall-Leiteinrichtung 62 vorgesehen, die für eine Konzentration der einfallenden Schallwellen 61 im Bereich der Glimmentladungsstrecke 53 sorgt. Die Schall-Leiteinrichtung 62 ist vorzugsweise aus elektrisch isolierendem temperaturbeständigen und gegen die erzeugten Elektronen und Ionen resistenten Material gebildet und trägt über nicht dargestellte Halteelemente die kegelförmige Anode 54.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schall­ empfängers 50 wird das einfallende Schallsignal 61 dadurch in ein entsprechendes elektrisches Signal überführt, daß das von der Glimmentladung emittierte Licht einer Umwandlungseinrichtung 64 zugeführt wird, die daraus ein der Lichtintensität und/oder den zeitlichen Änderungen der Lichtintensität entsprechendes elektri­ sches Signal zur Weiterverarbeitung erzeugt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist hierzu in der Kathode 52 eine Bohrung vorgesehen, durch welche hindurch ein optischer Lichtleiter, z. B. eine Glasfaser 66, bis an die Glimmentladungsstrecke 53 herangeführt ist, der das Licht der Glimmentladung einem Fotodetektor 64, z. B. einer Fotozelle, einem CCD-Wandler oder einem Photomultiplier zur Weiterverarbeitung zuführt.

Weiterhin kann die Erzeugung eines entsprechenden elektrischen Signals zur Weiterverarbeitung ebenfalls durch eine Kombination aus optischer Detektion der Glimmentladung und der Messung und Umwandlung der zwischen Kathode 52 und Anode 54 anliegenden, bzw. über dem Arbeitswiderstand 58 abfallenden Spannung bzw. des Glimmentladungsstromes erfolgen.

In gleicher Weise wie beim erfindungsgemäßen Schallerzeuger 1 kann auch beim Schallempfänger 50 eine Spülung der Kathode 52 und/oder Anode 54 durch ein Spülgas, wie z. B. Stickstoff, Wasserstoff, Edelgas etc. oder das Schallausbreitungsmedium selbst erfolgen, welches der Glimmentladungsstrecke 53 über in Fig. 3 gezeigte Spülkanäle 68 von einer Gasquelle 70 zugeführt wird.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit können eine größere Anzahl von Schallempfängern 50 in gleicher Weise wie die Schallsender 1 matrixförmig in nebeneinanderliegenden Reihen zu einem Array zusammengefaßt werden.

Weiterhin können der Schallsender 1 und der Schallempfänger 50 gleichzeitig in einer einzigen Vorrichtung vereint sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß bei einem in Fig. 3 dargestellten Schallempfänger 50 für eine gewisse Zeitdauer die zwischen der Anode 54 und der Kathode 52 anliegende Spannung sprunghaft erhöht wird, so daß die Glimmentladung in eine Funkenentladung überführt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Glimmentladung durch Herunterfahren der Spannung zwischen Kathode 52 und Anode 54 zuerst zum Erlöschen zu bringen, um dann anschließend durch sprunghaftes Erhöhen der Spannung eine Funkenentladung zu erzeugen.

Die erfindungsgemäßen Schallsender 1 und Schallempfänger 50 eignen sich insbesondere für den Einsatz und die Verwendung in einer Vorrichtung und einem Verfahren zur zeitlich hochauflösenden Messung des Volumenstromes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einem von diesem Medium durchströmten Rohr. Hierin werden der Schallsender 1 und der Schallempfänger 60 paarweise einander gegenüberliegend in einer Richtung im Winkel zu dem zu untersuchenden Gasstrom, beispielsweise dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, angeordnet und die Laufzeit der vom ersten Sender zum zugeordneten ersten Empfänger in einer ersten Richtung sowie die zugehörige Laufzeit von einem neben dem ersten Empfänger angeordneten zweiten Sender in im wesentlichen entgegengesetzter Richtung zurück zu einem zweiten, neben dem ersten Sender angeordneten Empfänger gemessen. Aus den Laufzeitdifferenzen, dem Winkel und den Abständen zwischen Sender und Empfänger wird anschließend die mittlere Strömungs­ geschwindigkeit des Volumenstromes und daraus bei bekanntem Durchmesser des Stromes, z. B. dem Durchmesser eines durchström­ ten Rohres, der Volumenstrom pro Zeiteinheit bestimmt.

Eine derartige Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren sind in der Diplomarbeit von Herrn Andreas Hess, Langstr. 18, 7526 Weiher, Deutschland, mit dem Thema "Sensor zur dynamischen Volumen­ strombestimmung im verdünnten Autoabgas", in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule für Technik Mannheim, Fachbereich Nachrich­ tentechnik, aus dem Jahre 1993 beschrieben.

Der Inhalt der Diplomarbeit, insbesondere das darin auf den Seiten 9 bis 15 beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zur Volumenstrommessung, wird an dieser Stelle ausdrücklich als externer Stand der Technik eingeführt und zu einem Bestandteil dieser Beschreibung gemacht.

Als besonders vorteilhaft hat es sich bei der Verwendung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schallsender 1 und Schallem­ pfänger 50 anstelle der herkömmlichen piezoelektrischen Schall­ sender und Schallempfänger in der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Diplomarbeit erwiesen, wenn deltapeakförmige Signale mit einer Breite von beispielsweise 200 ns verwendet werden. Hierdurch kann die Auflösung der Volumenstrommessung erheblich verbessert werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die nebeneinander angeordneten Schallsender und Schallempfänger bei der Verwendung in einer Vorrichtung zur Volumenstrommessung, wie zuvor beschrieben, als kombinierte Sender-Empfänger-Einheit auszubilden, und zur Erzeugung einer großen Schallamplitude und einer erhöhten Effizienz der Schallerzeugung Arrays von Schallsendern und/oder Empfängern zu verwenden, wobei Empfänger und Sender mit unterschiedlichen Elektrodenformen auch gemischt in einem Array enthalten sein können.

Alle Kombinationen von in der Diplomarbeit beschriebenen Merk­ malen mit den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrich­ tungen und Verfahren zur Erzeugung und zum Empfang von Schallsignalen, bzw. deren Merkmalen, sind als erfindungswesentlich anzusehen.

Claims (26)

1. Verfahren zur Erzeugung von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallsignal als elektrisches Niederspannungssignal erzeugt wird, daß das elektrisches Niederspannungssignal einem Hoch­ spannungserzeuger zugeführt wird, welcher aus dem Nieder­ spannungssignal ein Signal hoher elektrische Spannung erzeugt und daß das elektrische Hochspannungssignal anschließend einer in einem Schallausbreitungsmedium angeordneten, aus Elektroden gebildeten elektrischen Funkenstrecke zugeführt wird, auf welcher es eine elektrische Funkenentladung erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Funkenstrecke vom Schallausbreitungs­ medium und/oder einem weiteren Spülmedium, vorzugsweise einem inerten Gas, umströmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium im Bereich der Elektroden abgesaugt und wiederverwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Niederspannungssignale eine Pulsweite kleiner 200 µs haben.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Funkenstrecken in einem Array zusammengefaßt sind und elektrisch parallel zueinander über einen Hochspannungs­ erzeuger betrieben werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen elektrischen Signalgenerator (2) zur Erzeugung von elektrischen Niederspannungssignalen, einen dem Niederspan­ nungs-Signalgenerator (2) nachgeschalteten elektrischen Hoch­ spannungserzeuger (4) zur Umwandlung der elektrischen Nie­ derspannungssignale in Signale hoher elektrischer Spannung sowie eine mit dem Hochspannungserzeuger (4) verbundene und in einem Schallausbreitungsmedium angeordnete, durch min­ destens zwei Elektroden (8a, 8b) gebildete Funkenstrecke (6) zur Erzeugung einer elektrischen Funkenentladung aus den elektrischen Hochspannungssignalen des Hochspannungs­ erzeugers (4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (8a, 8b) der Funkenstrecke (6) vom Schall- Ausbreitungsmedium und/oder einem weiteren Spülmedium, vorzugsweise einem inerten Gas, umströmt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbreitungs- und/oder Spülmedium im Bereich der Elek­ troden (8a, 8b) abgesaugt, einer Aufbereitungseinrichtung zugeführt und anschließend erneut zum Spülen der Elektroden (8a, 8b) verwendet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Niederspannungssignale eine Pulsweite kleiner 200 µs haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Funkenstrecken (6) matrixförmig nebeneinanderlie­ gend in einem Array (20) angeordnet sind und elektrisch parallel über einen Hochspannungserzeuger (4) betrieben werden.

11. Verfahren zum Empfang von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß im Schallausbreitungsmedium zwischen zwei Elektroden eine elektrische Glimmentladung mit einem im wesentlichen kon­ stanten elektrischen Ruhestrom erzeugt wird und die Schallsignale als zeitliche Änderung der zwischen den Elektroden der Glimmentladungsstrecke anliegenden elektrischen Spannung und/oder des Stromes abgenommen werden.

12. Verfahren zum Empfang von Schallsignalen, insbesondere von kurzen Schallpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß im Schallausbreitungsmedium zwischen zwei Elektroden eine elektrische Glimmentladung mit einem im wesentlichen kon­ stanten elektrischen Strom erzeugt wird und die zeitlichen Helligkeitsänderungen der Glimmentladung durch ein Photo­ element in eine entsprechende elektrische Spannung überführt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Glimmentladungsstrecke vom Schall- Ausbreitungsmedium und/oder einem weiteren Spülmedium, vorzugsweise einem inerten Gas, umströmt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium im Bereich der Elektroden abgesaugt und wiederverwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glimmentladungsstrecken in einem Array zusammengefaßt sind und elektrisch parallel zueinander betrieben werden.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11, 13, 14 und 15, gekennzeichnet durch eine elektrische Gleichstromquelle (56) und eine mit der Gleichstromquelle (56) verbundene, im Schallausbreitungsme­ dium angeordnete, mindestens eine Kathode (52) und eine Anode (54) aufweisende Glimmentladungsstrecke (53) sowie durch mit der Kathode (52) und der Anode (54) der Glimm­ entladungsstrecke (53) elektrisch verbundene Mittel (58, 60) zur Umsetzung der zwischen der Kathode (52) und der Anode (54) anliegenden elektrischen Spannung.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch eine elektrische Gleichstromquelle (56) und eine mit der Gleichstromquelle (56) verbundene, im Schallausbreitungsme­ dium angeordnete, mindestens eine Kathode (52) und eine Anode (54) aufweisende Glimmentladungsstrecke (53) sowie durch Mittel (64, 66) zur Messung und Umwandlung des von der Glimmentladungsstrecke (53) ausgesandten Lichts in eine weiterverarbeitbare elektrische Spannung.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (52) der Glimmentladungsstrecke (53) als konusförmige Hohlkathode ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (52) kreisringförmig und die Anode (54) als inner­ halb des Kreisrings liegender flächiger Kreis ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (52) und/oder die Anode (54) der Glimment­ ladungsstrecke (53) vom Schall- Ausbreitungsmedium und/oder einem weiteren Spülmedium, vorzugsweise einem inerten Gas, umströmt werden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium im Bereich der Kathode (52) und/oder Anode (54) abgesaugt, aufbereitet und als Spülmedium wiederverwen­ det wird.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glimmentladungsstrecken (53) zu einem Array zusammengefaßt sind und elektrisch parallel zueinander betrieben werden.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß diese sowohl als Schallsender (1), als auch als Schallempfänger (50) betrieben wird, wobei das Senden und das Empfangen von Schallsignalen zeitlich nacheinander durchgeführt wird.

24. Vorrichtung zur zeitlich hochauflösenden Messung des Volumenstromes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einem von diesem Medium durchströmten Rohr durch Bestimmung der Geschwindigkeit des Mediums aus der Differenz der gemessenen Laufzeiten von im Winkel zum Volumenstrom von einem ersten Schallsender zu einem ersten Schallempfänger laufenden ersten Schallsignalen und einem in entgegengesetzter Richtung über im wesentlichen dieselbe Strecke von einem zweiten Schallsender zu einem zweiten Schallempfänger laufenden zweiten Schallsignalen, wobei der erste und/oder der zweite Schallsender nach einem der Ansprüche 6 bis 10 gebildet ist und/oder der erste und/oder zweite Schallempfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 22 gebildet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallsignale die Form von kurzen, im wesentlichen deltapeakförmigen Schallpulsen mit einer Länge im Bereich von 200 ns besitzen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten und vom zweiten Schallsender abgestrahlten ersten und zweiten Schallsignale im wesentlichen gleichzeitig ausgesandt werden.