DE19944047A1 - Device for measuring concentration/density and particles has ultrasonic transducers operating at different frequencies, whereby the highest frequency is about double the lowest - Google Patents

Device for measuring concentration/density and particles has ultrasonic transducers operating at different frequencies, whereby the highest frequency is about double the lowest

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Abstract

The device has an ultrasonic transducer on a sound transmissive window on a channel carrying the fluid or separate ultrasonic transducers on one or more sound transmissive windows (2,3) on the channel for sending and receiving the ultrasonic signal and a control and evaluation circuit. Each piezoelectric ultrasonic transducer (11,12) operates at a different frequency, whereby the highest frequency is about double the lowest.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Konzen­ trations/Dichte- und Partikelmessung in einem Fluid mit Ul­ traschall nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Fluid werden hier Gas und Flüssigkeiten, aber auch durch verschie­ dene Aggregatszustände herrührende Mischformen, wie z. B. Schäume, verstanden. Ebenfalls werden darunter Suspensionen, also Feststoffpartikel in Gasen oder Flüssigkeiten sowie Flüssigkeitströpfchen in Gas oder Flüssigkeiten ähnlich einer Emulsion oder Dispersion verstanden.The invention relates to a device for concentrating trations / density and particle measurement in a fluid with ul traschall according to the preamble of claim 1. Under fluid gas and liquids, but also by their aggregate states resulting mixed forms, such as. B. Foams, understood. Suspensions, ie solid particles in gases or liquids as well Liquid droplets in gas or liquids similar to one Understanding emulsion or dispersion.

Die Trübungsmessung in Fluiden ist im Grunde eine Partikel­ messung, die bei Gasen wie bei transparenten Fluiden mit op­ tischen oder auch mit akustischen, also physikalischen Mes­ sprinzipien durchgeführt wird. Die Messgeräte sind im allge­ meinen Inline- oder auch Sonden-Geräte, die das Fluid in ei­ nem definierten Messvolumen durchstrahlen oder durchschallen und dann nach der Absorptions- oder Streulichtmethode oder nach der Extinktions- oder Doppler-Methode einzelne Partikel oder bei einer Vielzahl von Partikeln die Konzentration oder für den Fall, dass keine und nur sehr wenige und sehr kleine Partikel in der Flüssigkeit vorhanden sind, die Dichte ermit­ teln.Turbidity measurement in fluids is basically a particle measurement that is used for gases like for transparent fluids with op tables or with acoustic, i.e. physical measurements principles is carried out. The measuring devices are generally my inline or probe devices that the fluid in egg Radiate or scan through a defined measurement volume and then by the absorption or scattered light method or individual particles using the extinction or Doppler method or in the case of a large number of particles, the concentration or in the event that none and very few and very small There are particles in the liquid that determine density teln.

Außerdem kann man auf Grund der konstruktiven Anordnung mit diesem Ultraschall-Messverfahren auch immer quasi gleichzei­ tig die spezifische Schallgeschwindigkeit des Fluids auswer­ ten, die die Messung der frequenzabhängigen Absorption ergän­ zen kann.You can also because of the constructive arrangement this ultrasound measurement method is also almost always the specific speed of sound of the fluid  that complement the measurement of frequency-dependent absorption zen can.

Beim Ultraschall-Absorptionsverfahren sind im allgemeinen auf gegenüberliegenden Seiten eines Messrohres ein Ultraschall­ sender bzw. -empfänger an einem ultraschalldurchlässigen Fen­ ster in der Messrohrwandung vorgesehen. Die Konzentrati­ on/Dichte wird durch die Dämpfung im Fluid in direkter Rich­ tung, aber auch in gestreutem Winkel bestimmt, die der Ultra­ schallstrahl beim Durchgang des Messrohres vom Sender zum Empfänger erfährt. Da ein Schallfenster immer den gleichen inneren Dämpfungswert besitzt, ist dieser Wert normalerweise als Konstante anzusehen. Eine Ausnahme (Schallimpedanz- Veränderung Z) wird weiter unten beschrieben.The ultrasonic absorption process is generally based on opposite sides of a measuring tube an ultrasound transmitter or receiver on an ultrasound-permeable fen provided in the measuring tube wall. The concentrate on / density is directly due to the damping in the fluid tion, but also at a scattered angle, the Ultra sound beam when the measuring tube passes from the transmitter to the Recipient experiences. Because a sound window is always the same has an internal damping value, this value is normally to be regarded as a constant. An exception (sound impedance Change Z) is described below.

Unter ultraschalldurchlässigem Fenster versteht man z. B. ei­ nen schalldurchlässigen Werkstoff aus Kunststoff wie PEEK, PMMA oder Reinstglaskohlenstoff. Es kann darunter aber auch ein sog. Resonanz-Schallfenster verstanden werden, bei wel­ chen die Materialstärke so präzise auf die Frequenz abge­ stimmt wird, so daß Metalle - allerdings in einer sehr schma­ len Bandbreite - fast völlig ultraschalldurchlässig werden, d. h. die übliche Undurchlässigkeit durch Reflexion fast voll­ ständig ausgeschaltet wird. Unter Schallfenster versteht man hier auch die Einleitung des U-Schalles durch einen dünnen oder dickeren Schallleit-Stift, z. B. aus Glaskohlenstoff, ähnlich wie bei einem Lichtleiter. Glaskohlenstoff wird z. B. immer dann verwendet, wenn die Applikation eine völlige Me­ tallionenfreiheit erfordert.Under ultrasonically permeable window one understands z. B. egg a sound-permeable plastic material such as PEEK, PMMA or ultra-pure glass carbon. But it can also a so-called resonance sound window can be understood, at which The material thickness is matched so precisely to the frequency is true, so that metals - but in a very schma bandwidth - become almost completely permeable to ultrasound, d. H. the usual impermeability due to reflection almost full is constantly switched off. Sound window is understood here also the introduction of the U-sound through a thin one or thicker sound guide pin, e.g. B. from glassy carbon, similar to a light guide. Glassy carbon is e.g. B. always used when the application is a complete measurement freedom from metal ions is required.

Das Messergebnis kann aber in bestimmten Messbereichen auch doppeldeutig sein. Ursache hierfür sind die sehr komplexen Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Licht oder, wie hier dargestellt in gleicher Weise von Ultraschall mit dem Fluid. However, the measurement result can also be used in certain measuring ranges be ambiguous. The reason for this is the very complex Connections and interactions between light or how represented here in the same way by ultrasound with the Fluid.  

Die Temperatur des Fluids beeinflußt diese Messwerte immer. Eine Flüssigkeit wie z. B. der wichtige Messstoff Wasser hat ultraschallphysikalisch einen deutlich ausgeprägten Höcker. So ist z. B. bei Wasser die Schallgeschwindigkeit bei 74°C am höchsten, nämlich 1555 m/s. Bei 55°C und bei 100°C ist die Schallgeschwindigkeit für Wasser niedriger, aber gleich, näm­ lich 1548 m/s. Da ähnliche Effekte auch bei anderen Gemischen und organischen Lösungen auftreten, nützt es auch nichts, dass eine allgemeine Messkurve in einem Datenspeicher hinter­ legt wird. Fast jede Flüssigkeit verhält sich etwas anders.The temperature of the fluid always influences these measured values. A liquid such as B. the important medium has water in terms of ultrasound physics, a clearly pronounced hump. So z. B. in water the speed of sound at 74 ° C on highest, namely 1555 m / s. At 55 ° C and at 100 ° C that is Speed of sound for water lower, but the same, näm 1548 m / s. Because similar effects also with other mixtures and organic solutions occur, it’s no use either, that a general trace in a data store behind is laid. Almost every liquid behaves a little differently.

Betrachtet man feinmesstechnische Zusammenhänge in schmalen Messbereichen, so zeigt sich, dass dies auch dort der Fall ist. Man kann bei Verwendung von Licht mit variablen Wellen­ längen wie auch bei Ultraschall mit variablen Wellenlängen feststellen, dass in einer scheinbar stetigen und linear ver­ laufenden Messkurve sich mehrere kleine "Berg- und Talbahnen" befinden, die frequenzabhängig und temperaturabhängig sind.If you consider precision measurement relationships in narrow Measuring ranges, it shows that this is also the case there is. One can use light with variable waves lengths as with ultrasound with variable wavelengths find that in an apparently steady and linear ver several small "mountain and valley railways" located that are frequency dependent and temperature dependent.

Zudem ergibt sich kein linearer bzw. berechenbarer Zusammen­ hang zwischen den verschiedenen Frequenzen. Das gleiche trifft auch für die Bestimmung der Ultraschallgeschwindigkeit im Fluid zu.In addition, there is no linear or predictable combination hang between the different frequencies. The same also applies to the determination of the ultrasound speed in the fluid too.

Man bekommt also in einem kleinen Messbereich mit kleinen Ab­ weichungen ebenso doppeldeutige Messwerte wie in großen Mess­ bereichen, wenn die Kurve einen Höcker hat. Jede Flüssigkeit hat ihre spezifische Messkurve.So you get in a small measuring range with small Ab deviations as well as ambiguous measured values as in large measurements areas if the curve has a hump. Any liquid has its specific measurement curve.

Sowohl bei niedrigeren Konzentrationen bzw. Dichten mit ge­ ringer Dämpfung, z. B. nur 0,01 dB/cm im Vergleich zu Wasser, wie auch bei hohen Konzentrationen und Dichten mit starker Dämpfung, z. B.
< 10 dB/cm im Vergleich zu Wasser kann also mit vorgenannten Messprinzien nicht immer ein gut reproduzierbares, genaues und nicht doppeldeutiges Messsignal erhalten werden. Both at lower concentrations or densities with low damping, e.g. B. only 0.01 dB / cm compared to water, as well as at high concentrations and densities with strong damping, e.g. B.
<10 dB / cm in comparison to water, it is not always possible to obtain a well reproducible, accurate and ambiguous measurement signal with the aforementioned measuring principles.

Aber auch durch die Veränderung der Schallimpedanz Z, die sich z. B. an einer Edelstahl-Schallfenster Oberfläche bei ei­ ner veränderlichen Flüssigkeit ergibt, würde sich durch die unterschiedliche Durchlässigkeit oder Reflexion des Schall­ strahls an der fluidberührten Fläche eine Veränderung des Messwertes ergeben.But also by changing the acoustic impedance Z, the z. B. on a stainless steel sound window surface at egg ner variable liquid would result from the different permeability or reflection of the sound a change in the Result measured value.

Dies gilt jedoch nicht beim Schall-Resonanzfenster.However, this does not apply to the sound resonance window.

Beim Rückstrahl- oder Rückstreuverfahren und beim Ultra­ schall-Doppler-Verfahren wird der Ultraschallstrahl durch einzelne Partikel in dem Fluid reflektiert bzw. gestreut, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind:
In the backscattering or backscattering process and in the ultrasound Doppler process, the ultrasound beam is reflected or scattered by individual particles in the fluid if certain conditions are met:

  • - Die allgemeine Dämpfung für Ultraschallwellen im Träger- Fluid darf nicht zu hoch sein, sonst kommt das Echo icht mehr zum Empfänger- The general attenuation for ultrasonic waves in the carrier Fluid must not be too high, otherwise the echo will not come to the recipient
  • - nur Partikel ab einer bestimmten Größe können detektiert werden, wenn die eingesetzte Schallfrequenz in einem bestimm­ ten Verhältnis zur Partikelgröße steht;- Only particles larger than a certain size can be detected be when the sound frequency used in a certain ratio to particle size;
  • - außerdem muss eine bestimmte Mindestschallimpedanzdiffe­ renz zwischen Reflektor (Streuteilchen) und Trägerfluid ge­ währleistet sein neben bestimmten Oberflächeneigenschaften des kleinen Reflektors.- In addition, a certain minimum sound impedance difference difference between reflector (scattering particles) and carrier fluid ensures besides certain surface properties of the little reflector.
  • - Daneben spielen noch bestimmte Kompressibilitätseigen­ schaften des Reflektors, (damit sind Gasbläschen, Flüssig­ keitströpfchen oder Feststoffe gemeint) eine Rolle, weil es besonders an dieser Stelle zu kleinen, aber messbaren Wech­ selwirkungen zwischen Ultraschall und Messstoff kommt.- In addition, certain compressibility properties play of the reflector, (this means gas bubbles, liquid droplets or solids) is important because it is especially at this point to small but measurable changes interactions between ultrasound and the medium.

Hier liegen u. a. die Ursachen für die kleinen Berg- und Tal­ bahnen in einer ansonsten relativ stetig verlaufenden Mess­ kurve.Here are u. a. the causes of the small mountain and valley orbits in an otherwise relatively steady measurement Curve.

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl für die Partikel- wie für die Konzentrations- und Dichtemessung von Fluiden mit Ul­ traschall eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht, in welchem das Messergebnis stets verwertbar, reproduzierbar und eindeutig ist. The object of the invention is both for the particle as for concentration and density measurement of fluids with Ul Traschall provide a device that is high Measurement accuracy allows in which the measurement result always usable, reproducible and clear.  

Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekenn­ zeichnete Vorrichtung erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.This is according to the invention characterized by the in claim 1 recorded device reached. In the subclaims are reproduced advantageous embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Konzentrations- und Dichtemessung durch Ultraschallabsorption eingesetzt werden sowie in Kombination zur Partikelmessung nach dem Ultra­ schall-Doppler-Prinzip oder mittels Ultraschallrück- oder Streustrahlung eingesetzt werden.The device according to the invention can be used for concentration and Density measurement by ultrasound absorption can be used as well as in combination for particle measurement after the Ultra sound Doppler principle or by means of ultrasonic back or Scattered radiation can be used.

Quasi gleichzeitig kann auch mit der Ultraschallabsorptions- Messung die Schallgeschwindigkeit in der Messkammer, d. h. in einem entsprechend ausgebildeten Messrohr, bestimmt werden.Quasi at the same time, the ultrasonic absorption Measuring the speed of sound in the measuring chamber, d. H. in an appropriately trained measuring tube.

Während zur Konzentrationsmessung durch Ultraschallabsorption zwei getrennte Ultraschallwandler notwendig sind, nämlich ein Sender und ein Empfänger, kann zur Partikelmessung durch Ul­ traschallrückstrahlung nur ein Ultraschallwandler vorgesehen sein, der sendet und nach einer bestimmten Laufzeit auf Emp­ fang umschaltet.While for concentration measurement through ultrasonic absorption two separate ultrasonic transducers are necessary, namely one Transmitter and a receiver can be used for particle measurement by Ul only one ultrasonic transducer is provided be who sends and after a certain term on Emp start switches.

Bei der Streuempfangsmethode können auch mehrere Empfänger eingesetzt werden.With the spreading reception method, several receivers can also be used be used.

Demgegenüber kann die Partikelmessung nach dem Ultraschall- Doppler-Prinzip entweder mit zwei oder auch drei getrennten, als Sender bzw. Empfänger ausgebildeten Ultraschallwandlern erfolgen oder mit nur einem Ultraschallwandler, der wie im Fall der Ultraschallrückstrahlung vom Senden nach einer be­ stimmten Laufzeit auf Empfang umschaltbar ist.In contrast, particle measurement after ultrasonic Doppler principle with either two or three separate, ultrasonic transducers designed as transmitters or receivers done or with only one ultrasonic transducer, which as in Case of ultrasound retroreflection from sending after a be agreed runtime on reception is switchable.

Setzt man dazu noch das Schallgeschwindigkeits-Messverfahren ein, kann dieses sowohl bei der Absorptions-Methode wie bei der Ultraschall-Doppler-Methode verwendet werden.If you add the speed of sound measurement method one, this can be done both with the absorption method and with the ultrasonic Doppler method can be used.

Im Falle der Absorption verändert sich typisch die Schallge­ schwindigkeit entsprechend der Konzentration oder Dichte. In the case of absorption, the sound level typically changes speed according to concentration or density.  

Im Falle des Doppler-Echos kann bei einer schnellen Impuls­ folge bezüglich der Absorption zwischen dem Reflektor und dem Trägerfluid unterschieden werden. Dies ist dadurch möglich, weil bei schneller Impulsfolge der Reflektor noch im Schall­ fenster vorhanden ist und seine Geschwindigkeit sich aufgrund der verlängerten oder verkürzten Laufzeit ergibt. Rechnet man von einer Impulsfolge zur nächsten die Relativbewegung und Signalamplitude des Reflektors heraus, verbleibt die Schall­ geschwindigkeit im Trägerfluid. Dieses Messverfahren ist für sehr niedrige Partikelkonzentrationen einsetzbar. Erhöht sich die Partikelkonzentration so stark, dass praktisch das Mess­ fenster bzw. das Schallvolumen mit mehreren Partikeln ständig gesättigt ist, kann eine Einzelunterscheidung nicht mehr ge­ troffen werden. Dann gilt der integrale Wert der Absorption bzw. der Schallgeschwindigkeit, ausgegeben als Hüllkurve.In the case of the Doppler echo, a quick pulse can follow the absorption between the reflector and the Carrier fluid can be distinguished. This is possible because with a fast pulse train the reflector is still in the sound window is present and its speed is due to the extended or shortened term. You do the math from one pulse train to the next the relative movement and Signal amplitude of the reflector out, the sound remains velocity in the carrier fluid. This measurement method is for very low particle concentrations can be used. Increases the particle concentration so strong that practically the measurement window or the sound volume with several particles constantly is saturated, an individual distinction can no longer ge be hit. Then the integral value of the absorption applies or the speed of sound, output as an envelope.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der eine Ultraschallwandler, der z. B. für die Partikel­ messung durch Ultraschallrückstrahlung den Sender und Empfän­ ger bildet, oder bei Verwendung getrennter Ultraschallwandler zum Senden und Empfangen jeder der Ultraschallwandler so aus­ gelegt ist, dass er Ultraschallsignale mit unterschiedlichen Frequenzen senden oder empfangen kann.The device according to the invention is characterized in that that the one ultrasonic transducer, the z. B. for the particles measurement by ultrasonic retroreflection of the transmitter and receiver ger forms, or when using separate ultrasonic transducers to send and receive each of the ultrasonic transducers like this is laid that it has ultrasonic signals with different Can send or receive frequencies.

Dies bedeutet, unterschiedliche Wellenlängen und gleicherma­ ßen unterschiedliche Energien, insbesondere solche, wie sie sich aus transversalen und longitudinalen Wellen durch den sog. Modenwandel bilden.This means different wavelengths and alike eat different energies, especially those like them from transverse and longitudinal waves through the Form so-called fashion change.

In einer Flüssigkeit gibt es nur longitudinale Wellen, in Feststoffen jedoch beide Wellenarten, allerdings mit dem Un­ terschied, dass die transversale Welle nur etwa 60% der Wel­ lenlänge der longitudinalen Welle aufweist, aber durch den Modenwandel an der Grenzfläche Schallfenster zum Fluid in ei­ ne ebenso langsame, aber longitudinale Welle umgewandelt wird. Es muss sich also nicht unbedingt um zwei oder mehrere unterschiedliche Frequenzen, die von einem Signalgenerator stammen, handeln. Bei entsprechend richtiger konstruktiver Auslegung können mit einer durch einen Signalgenerator er­ zeugten Frequenz zwei unterschiedliche Frequenzen erzeugt werden, die auch zum Messung herangezogen werden können. Um diesen Effekt zu erzeugen, genügt es, schräg z. B. in Stahl einzuschallen. Dabei werden immer 2 Wellenarten erzeugt.There are only longitudinal waves in a liquid, in Solids, however, both types of waves, but with the Un differed that the transverse wave only about 60% of the world lenlength of the longitudinal wave, but by the Mode change at the interface between sound window and fluid in egg ne equally slow but longitudinal wave converted becomes. So it doesn't necessarily have to be two or more different frequencies by a signal generator  originate, act. With a correspondingly correct constructive Interpretation can be made using a signal generator generated frequency generated two different frequencies that can also be used for measurement. Around to produce this effect, it is sufficient to slant z. B. in steel to sound. Two types of waves are always generated.

Der Vorteil der Mehrfrequenztechnik liegt in einem breiten Messbereich, der zugleich die nicht selten unbekannte Dämp­ fung des Fluids beherrscht und im verbesserten Signal- Rauschverhältnis des Empfangssignals. Die Frequenzabhängig­ keit in einem Fluid kann nämlich so stark unterschiedlich sein, dass mit einer Frequenz von z. B. 8 MHz überhaupt kein Messsignal mehr empfangen werden kann, während bei 1 MHz das Messignal tadellos auswertbar ist.The advantage of multi-frequency technology is a broad one Measuring range, which is also the often unknown damper control of the fluid and improved signal Noise ratio of the received signal. The frequency dependent speed in a fluid can vary so much be that with a frequency of z. B. 8 MHz none at all Measurement signal can be received more, while at 1 MHz Measurement signal can be evaluated perfectly.

Auch kann mit dem Einsatz unterschiedlicher Frequenzen, d. h. Wellenlängen, eine selektive Einzelpartikelmessung von micronkleinen Reflektoren durchgeführt werden, da jede Fre­ quenz ihre unterste Detektionsfähigkeit besitzt. Dies bedeu­ tet, dass durch die Frequenz eine Ausblendung einer bestimm­ ten Größenverteilung nach unten möglich wird. Niedrige Fre­ quenzen bzw. lange Wellenlängen erfassen nur größere Parti­ kel, während hohe Frequenzen auch sehr kleine Partikel erken­ nen.Also, with the use of different frequencies, i.e. H. Wavelengths, a selective single particle measurement of micron-sized reflectors can be carried out because every Fre quenz has its lowest detection capability. This means tet that the frequency hides a certain downward size distribution is possible. Low Fre sequences or long wavelengths only capture larger parts kel, while high frequencies also detect very small particles nen.

Auch kann der Übergang bestimmt werden, der sich dadurch aus­ zeichnet, dass sich Partikelkollektive vereinzeln oder ver­ binden. Darüber hinaus können höhere Partikelkonzentrationen bestimmt werden, also beispielsweise Partikelkonzentrationen bis zu 80 Gew.-% Feststoff in der Trägerflüssigkeit.The transition that results from this can also be determined records that particle collectives separate or ver tie. They can also have higher particle concentrations be determined, for example particle concentrations up to 80% by weight solids in the carrier liquid.

Ebenso wird das Gebiet der Kunststoffschaumtechnik durch die Erfindung erschließbar. Zum Zweck der Gewichts- und Kostener­ sparnis werden z. B. Siloxane, gemischt, die durch innere Ga­ sentwicklung, z. B. Wasserstoffgas, feinstporig aufschäumen und hart werden. Mit der erfindungsgemäßen Mehrfrequenztech­ nik lässt sich das Polymer zuverlässig in den bestimmten An­ teilen mischen, aber auch die Schaumentwicklung kontrollie­ ren. In dieser Phase muss auf besonders niedrige Frequenzen umgeschaltet werden. Nicht selten ist man bei diesen neuen Kunststoffen an einer ganz bestimmten Elastizität bzw. Härte interessiert. Bisher ist dies mit keinem Messverfahren je realisiert worden. Erst am fertig aufgeschäumten und ausge­ härteten Produkt konnte durch die Messung der Verformungs­ kräfte erkannt werden, ob die Mischung stimmt.The field of plastic foam technology is also covered by the Invention accessible. For the purpose of weight and cost be saving z. B. siloxanes, mixed by internal Ga  development, e.g. B. hydrogen gas, foam fine pores and get tough. With the multi-frequency tech The polymer can be reliably ned in the specified type mix parts, but also control foam development ren. In this phase, particularly low frequencies must be used can be switched. It is not uncommon to be with these new ones Plastics with a specific elasticity or hardness Interested. So far, this has never been done with any measuring method been realized. Only on the fully foamed and finished Cured product could be measured by measuring the deformation forces are recognized whether the mixture is correct.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Inline-Messverfahren oder mit einer Sonde in einem sog. T-Stück in der Leitung durchgeführt werden. Beim Inline- Messverfahren sind an dem fluiddurchströmten Messrohr oder am vier- oder sechseckigen Messkanal die Fenster mit den Ultra­ schallwandlern in der Rohrwand vorgesehen.The method according to the invention can be used as an inline measuring method or with a probe in a so-called T-piece can be carried out in the line. With inline Measuring methods are on the fluid-flow measuring tube or on square or hexagonal measuring channel the windows with the Ultra sound transducers provided in the pipe wall.

Falls beim Inline-Messverfahren nur ein Ultraschallwandler zur Anwendung kommt, beispielsweise bei der Partikelmessung durch Ultraschallrückstrahlung oder nach dem Ultraschall- Doppler-Prinzip, kann auch nur ein (1) Fenster in dem Messka­ nal mit dem Ultraschallwandler vorgesehen sein. Wenn ein sol­ ches Fenster erforderlich ist, kann es vorteilhafterweise in einem T-Stück der Rohrleitung angeordnet sein.If only one ultrasonic transducer is used in the inline measuring method, for example for particle measurement by ultrasonic back radiation or according to the ultrasonic Doppler principle, only one ( 1 ) window can be provided in the measuring channel with the ultrasonic transducer. If such a window is required, it can advantageously be arranged in a T-piece of the pipeline.

Eine wechselnd geschaltete Doppler-Sendefrequenz von z. B. 2 MHz und 8 MHz ermöglicht außerdem eine selektive Partikel- Größenbestimmung der untersten Größe im statistischen Sinne, weil, wie oben geschildert, die Frequenz die Mindestgröße be­ stimmt. Gleich große Partikel stellen sich dann messtechnisch bei beiden Frequenzen gleich groß dar und erhöhen somit die Prozessicherheit.An alternately switched Doppler transmission frequency of z. B. 2 MHz and 8 MHz also enables selective particle Size determination of the lowest size in the statistical sense, because, as described above, the frequency is the minimum size Right. Particles of the same size are then measured are the same size at both frequencies and thus increase the Process security.

Soweit es sich um sehr niedrige Konzentrationen handelt, kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine zeitgleiche Klas­ sifizierung sowohl bezüglich des Durchmessers der Partikel, als auch der Menge von Einzelpartikel vorgenommen werden. Idealerweise sollte sich aber regelmäßig nicht mehr als ein Partikel im Messvolumen befinden. Werden es mehrere, kann es zu Störungen durch Interferenzen, z. B. durch Überschneidungen und unterschiedliche Größen, kommen. Die Größe der Einzelpar­ tikel kann dabei beispielsweise zwischen 1 µm bis 1.000 µm schwanken. Die Menge, also die Anzahl der Partikel pro Sekun­ de, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessen werden kann, beträgt beispielsweise bis zu 100.000 Partikel pro Se­ kunde, je nach Größe des eingestellten Messvolumens im Mess­ kanal.As far as very low concentrations are concerned, can a simultaneous class with the device according to the invention  sification with regard to the diameter of the particles, as well as the amount of individual particles. Ideally, however, should not be more than one regularly Particles are in the measuring volume. If there are several, it can interference due to interference, e.g. B. by overlaps and different sizes, come. The size of the single par The particle can be, for example, between 1 µm and 1,000 µm vary. The amount, i.e. the number of particles per second de, which are measured with the device according to the invention can, for example, is up to 100,000 particles per se customer, depending on the size of the set measurement volume in the measurement channel.

Dabei ist es möglich, Partikel in verschiedene Größenbänder aufzuteilen, also beispielsweise 4.500 Partikel mit einer Größe von 5 bis 10 µm und 3.000 Partikel mit einer Größe von 11 bis 25 µm usw. Beispielsweise kann durch Aufteilung der gemessenen Partikel pro Sekunde auf mindenstens fünf solche Größenbänder eine Gauss'sche Größenverteilung der Einzelpar­ tikel dargestellt werden. Eine Verfeinerung ist beliebig mög­ lich.It is possible to have particles in different size bands to divide, for example 4,500 particles with one Size from 5 to 10 µm and 3,000 particles with a size of 11 to 25 µm, etc. For example, by dividing the measured particles per second to at least five such Size bands a Gaussian size distribution of the individual par be represented. Refinement is possible Lich.

Aus der Menge der Teilchen pro Zeiteinheit läßt sich das je­ weilige Partikelvolumen pro Liter Fluid bzw. bei Kenntnis des spezifischen Gewichts die Konzentration in Gramm/Liter erhal­ ten.That can be done from the amount of particles per unit of time because of the particle volume per liter of fluid or if you know the specific weight, the concentration in grams / liter ten.

Die Strömungsgeschwindigkeit kann ebenso durch die Ultra­ schall-Doppler-Messung erhalten werden, die mit wenigen, das Messvolumen durchströmenden Partikel durchgeführt werden kann.The flow rate can also be controlled by the Ultra Sound Doppler measurement can be obtained with just a few Particles flowing through the measurement volume are carried out can.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei der Partikel­ messung nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip die Ultraschall­ wellenlänge oder -frequenz auf die gesuchten Teilchengrößen, die extrem schwanken können, abgestimmt werden, da die zur Detektion erforderliche Wellenlänge stark vom zu detektieren­ den Teilchendurchmesser abhängt, sowie, wie schon oben ge­ schildert, von den Reflektorqualität der Oberfläche auf dem Partikel und der akustischen Impedanzdifferenz.With the device according to the invention, the particle measurement based on the ultrasound Doppler principle wavelength or frequency to the particle sizes sought, which can fluctuate extremely, can be tuned because the  Detection required wavelength strongly to be detected the particle diameter depends, and, as already ge above describes the reflector quality of the surface on the Particles and the acoustic impedance difference.

Während aber nach den aus der Optik stammenden Erkenntnissen nur Teilchen erfasst werden können, deren Teilchengröße min­ destens ca. 1/10 der Wellenlänge in der transparenten Träger­ flüssigkeit beträgt, konnte nunmehr experimentell nachgewie­ sen werden, dass dieser Zusammenhang nicht in gleicher Weise für die Ultraschallpartikelmessung gilt. Hier sind die Wech­ selwirkungen, insbesondere durch die Kompressibilität des Re­ flektors anders gestaltet. Vielmehr lassen sich durch Ultra­ schallrückstrahlung und nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip Teilchen mit einer Größe bis herab zu 1/50 der Wellenlänge des Ultraschalls nachweisen.But while based on the knowledge that comes from optics only particles whose particle size is min at least about 1/10 of the wavelength in the transparent support was now experimentally verified that this connection is not the same applies to ultrasonic particle measurement. Here are the changes interactions, especially through the compressibility of the Re designed differently. Rather, Ultra sound reflection and according to the ultrasonic Doppler principle Particles with a size down to 1/50 of the wavelength of ultrasound.

Werden nun noch zwei oder drei verschiedene Messfrequenzen mit verschiedenen Energien eingesetzt, erhöht sich die Zuver­ lässigkeit und Messbereichsbreite für eine Partikelklassifi­ zierung erheblich.Are now two or three different measuring frequencies used with different energies, the confidence increases Reliability and measuring range width for a particle classification ornament considerably.

Unter zeitgleicher Messung wird hier verstanden, dass sich während der Anwendung verschiedener Messfrequenzen praktisch das gleiche Fluid oder das gleiche partikelhaltige Fluid fast genau an der gleichen Stelle im Messvolumen des Messkanals befindet. Nur dann kann ein Inline-Verfahren bei strömenden Fluiden zuverlässig funktionieren, wenn die Wiederholfrequenz hoch genug ist.Here, simultaneous measurement is understood to mean that practical while using different measuring frequencies the same fluid or the same particle-containing fluid almost exactly at the same point in the measuring volume of the measuring channel located. Only then can an inline process be used for flowing Fluids work reliably when the repetition rate high enough.

Ermöglicht wird diese hohe Auflösung insbesondere auch dann, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuer- und Aus­ werteschaltung mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) um­ fasst, der eine extrem schnelle Berechnung in Echtzeit zu­ lässt. Die Berechnungsgeschwindigkeit und die Messwiederho­ lung muss umso schneller sein, je höher die Strömungsge­ schwindigkeit im Messkanal ist.This high resolution is made possible in particular if the device according to the invention a control and off evaluation circuit with a digital signal processor (DSP) that allows an extremely fast calculation in real time leaves. The calculation speed and the measurement repetition  The higher the flow rate, the faster the flow must be speed in the measuring channel.

Eine DSP-Hard- und Software sollte insbesondere bei der Ein­ zelpartikelbestimmung oder bei der Niedrigstkonzentrations­ messung im ppm-Bereich folgende zeitkritische Berechnungen durchführen:
DSP hardware and software should perform the following time-critical calculations, particularly when determining individual particles or when measuring the lowest concentration in the ppm range:

  • - Erkennung der jeweiligen Empfangsfrequenz und Auswertung des Amplitudenverlaufs von einem Reflektor, der sich als sog. Burst mit vielen Einzelschwingungen abbildet und- Detection of the respective reception frequency and evaluation of the amplitude profile of a reflector, which is known as a Depicts burst with many individual vibrations and
  • - Zuordnung bzw. Vergleich mit der Sendefrequenz als sog. Plausibilitätsprüfung. Dies muss insbesondere z. B. dafür er­ folgen, um Unstetigkeiten des empfangenen Messignals zu er­ kennen, die durch die physikalischen Eigenarten des Reflek­ tors und durch die verwendete Messfrequenz herrühren können.- Assignment or comparison with the transmission frequency as a so-called Plausibility check. This must in particular e.g. B. for it follow in order to detect discontinuities in the received measurement signal know through the physical characteristics of the Reflek tors and the measurement frequency used.
  • - Ermittlung und Berechnung des mindest erforderlichen Nutz­ signals/Rauschabstandes Sigma für Reflektoren mit der Folge einer Aussonderung ungenügender Reflektorsignale, die entste­ hen, wenn z. B. nur die Randzone des Messvolumens gestreift wurde oder die akustischen Impedanzunterschiede zu gering für eine deutliche Signalbildung waren.- Determination and calculation of the minimum required benefit signals / noise ratio sigma for reflectors with the consequence a rejection of insufficient reflector signals, which arises hen when z. B. only striped the edge zone of the measurement volume or the acoustic impedance differences are too small for were a clear signal formation.
  • - Bestimmung der Zahl und Amplitude der einzelnen Schwingun­ gen eines Bursts, den ein Reflektor beim Durchströmen des Messvolumens erzeugt.- Determination of the number and amplitude of the individual vibrations against a burst that a reflector flows through the Measurement volume generated.

Im Einzelnen:
In detail:

  • - Ermittlung des
    • a) stetigen Anstieges der einzelnen Schwinger,
    • b) Ermittlung der Plateauphase der Schwingung und
    • c) Ermittlung des Abfalles der Schwingungsamplitude, die ein jeder Reflektor erzeugt, wenn er aus dem Messfenster heraus­ strömt; damit kann die Klassifizierung vorgenommen werden.
    - Determination of the
    • a) steady increase in the individual transducers,
    • b) determining the plateau phase of the vibration and
    • c) determining the drop in the oscillation amplitude which each reflector generates when it flows out of the measurement window; the classification can thus be carried out.

Damit können im Sinne einer Mustererkennung verschiedene Re­ flektorsorten unterschieden werden, z. B. Gasbläschen von Feststoffen. Auch hier gibt es das Problem der Doppeldeutig­ keit eines Messignales, weil ein sehr kleines Gasbläschen ebensoviel Energie reflektieren kann, wie ein größeres aber diffuses, d. h. oberflächenrauhes Feststoffteilchen oder eine organische Zelle.This means that different Re different types of reflectors are distinguished, e.g. B. gas bubbles from Solids. Here too there is the problem of ambiguity  measurement signal because a very small gas bubble can reflect as much energy as a larger one diffuse, d. H. surface-rough solid particles or a organic cell.

  • - Aussonderung von Messignalen, die z. B. durch Interfe­ renzeinbrüche gestört, teilgelöscht, gespalten oder verlän­ gert worden sind. Dahinter liegt ebenfalls eine sog. spezifi­ sche Mustererkennung, die es erlaubt, die Eindeutigkeit der Partikelerkennung zu gewährleisten. Nicht jeder Schwinger im Messsignal ist ein Burst oder Teil eines Bursts. Dann muss er verworfen werden.- Separation of measurement signals, the z. B. by Interfe Burglaries disrupted, partially deleted, split or extended have been replaced. Behind this is also a so-called specifi cal pattern recognition, which allows the uniqueness of the To ensure particle detection. Not every transducer in the Measurement signal is a burst or part of a burst. Then he has to be discarded.
  • - Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit mit dem Doppler- Verfahren und gegebenenfalls Hochrechnung auf den gesamten Volumenstrom im Messrohr.- Calculation of the flow velocity with the Doppler Procedure and, if necessary, extrapolation to the whole Volume flow in the measuring tube.
  • - Angabe der jeweiligen Statistik und Fehlerbreite, die ein Volumenstrom mit Reflektoren, d. h. mit Streuteilchen usw. mit sich bringt.- Specification of the respective statistics and range of errors, the one Volume flow with reflectors, d. H. with scattering particles etc. with brings itself.
  • - Setzen von Grenzwerten für bestimmte Partikelgrößen (z. B. < 60 µm) oder Mengen (z. B. < 1000 Stück einer bestimmten Grö­ ße pro Sekunde oder umgerechnet mg/Liter), aber auch ver­ schiedene Phasenzustände und Arten (Gasbläschen, flüssige Tröpfchen und Feststoffe, org. Zellen usw.).- Setting limit values for certain particle sizes (e.g. <60 µm) or quantities (e.g. <1000 pieces of a certain size ß per second or converted mg / liter), but also ver different phase states and types (gas bubbles, liquid Droplets and solids, org. Cells, etc.).

Demgegenüber wird bei der Ultraschallabsorption die Schwä­ chung des vom Ultraschallsendewandlers ausgesendeten Mess­ signals am Empfangsschallwandler gemessen. Werden verschiede­ ne Messfrequenzen verwendet, muss die jeweilige Plausibilität der Messung, die sich zeitgleich aus dem gleichen Messstoff ergibt, berechnet werden, damit die Eindeutigkeit einer Mes­ sung auch bei diversen frequenzabhängigen Effekten - wie oben geschildert - gewährleistet ist.In contrast, the Schwä the measurement emitted by the ultrasound transducer signals measured at the receiving sound converter. Are different ne measuring frequencies used, the respective plausibility the measurement, which is simultaneously from the same medium results are calculated so that the uniqueness of a measurement solution for various frequency-dependent effects - as above described - is guaranteed.

Bei der Ultraschallabsorption wird erfindungsgemäß eine Vor­ richtung verwendet, deren Ultraschallwandler zum Senden bzw. Empfangen von Ultraschallsignalen mit unterschiedlichen Fre­ quenzen ausgelegt sind. Durch die verschiedenen Wellenlängen können damit Schwankungen oder Einbrüche einer Messkurve, die bei einer diskreten Frequenz im Vergleich zu einer anderen Frequenz arbeitet, ermittelt werden. Da sich die Dichte des zu messenden Fluids ändert, kann bei Verwendung von nur einer (1) Frequenz nicht festgestellt werden, ob sich die Dichte verändert hat oder die fluid-spezifische Messkurve eine Del­ le/Höcker hat.In the case of ultrasound absorption, a device is used according to the invention, the ultrasound transducers of which are designed to transmit or receive ultrasound signals with different frequencies. The different wavelengths can be used to determine fluctuations or dips in a measurement curve that works at a discrete frequency compared to another frequency. Since the density of the fluid to be measured changes, when using only one ( 1 ) frequency it cannot be determined whether the density has changed or whether the fluid-specific measurement curve has a del le / bump.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Übergang von der Einzelpartikelmessung zur Konzentrationsmessung aufgrund der Verwendung von Ultraschallwandlern, die auf Ultraschall­ signale unterschiedlicher Frequenzen ausgelegt sind und den wahlweisen Einsatz der Ultraschallabsorption, des Ultra­ schall-Doppler-Prinzips und/oder der Ultraschallrückstrahlung beherrscht werden.With the device according to the invention, the transition from the single particle measurement for concentration measurement based on the use of ultrasound transducers based on ultrasound signals of different frequencies are designed and the optional use of ultrasound absorption, the Ultra sound Doppler principle and / or ultrasound reflection be mastered.

Stets ist auch bei Aussenden eines einzigen Ultraschallimpul­ ses die Messung der Schallgeschwindigkeit im Fluid möglich. Die Aussendung einer Ultraschallfrequenz als sog. Continuous- Wave-Schallwelle oder umgeschaltet als kurzer Schallimpuls, z. B. als eine einzelne herausgeschnittene Sinuswelle als Puls, ist hier vorgesehen.There is always a single ultrasonic pulse It is possible to measure the speed of sound in the fluid. The transmission of an ultrasound frequency as a so-called continuous Wave sound wave or switched as a short sound pulse, e.g. B. as a single cut out sine wave Pulse is provided here.

Bei der Konzentrationsmessung durch Ultraschallabsorption können im übrigen nicht nur partikelhaltige Flüssigkeiten, also Suspensionen, Emulsionen bzw. Gasbläschen und dgl. be­ stimmt werden, sondern auch die Dichte von homogenen Phasen eines Fluids, also auch reine Lösungen (z. B. wässrige disso­ ziierte Flüssigkeiten). Gerade bei den wässrigen Flüssigkei­ ten zeigt sich aber, dass die Veränderung der Dichte nicht proportional mit der Absorption und der Schallgeschwindigkeit einhergeht. Dabei spielt die Temperatur ein wichtige Rolle, die aber nicht immer zeitgleich und genau zur Verfügung steht. (Z. B. wegen Trägheit des Sensors). Concentration measurement using ultrasound absorption Incidentally, not only liquids containing particles, that is, suspensions, emulsions or gas bubbles and the like be correct, but also the density of homogeneous phases of a fluid, i.e. also pure solutions (e.g. aqueous disso graced liquids). Especially with the aqueous liquids However, it turns out that the change in density does not proportional to the absorption and the speed of sound goes along. The temperature plays an important role but they are not always available at the same time and exactly stands. (E.g. due to sensor inertia).  

Das oder die Schallfenster der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen in dem Bereich, durch den der Ultraschallstrahl hin­ durchtritt, aus einem schallleitenden Material, das vorzugs­ weise eine Schallimpedanz aufweist, die höchstens das 15fache, vorzugsweise höchstens das 10fache, der Schallimpe­ danz des Fluids bzw. der Trägerflüssigkeit beträgt. Ein sol­ ches Material stellen insbesondere Glaskohlenstoff und Polye­ theretherketon (PEEK) dar. Jedoch kann das schallleitende Ma­ terial auch aus Glaskeramik oder ähnlichen Werkstoffen beste­ hen.The sound window or windows of the device according to the invention exist in the area through which the ultrasound beam passes penetrates from a sound-conducting material, the preferred example has a sound impedance that is at most that 15 times, preferably at most 10 times, the sound vaccine danz of the fluid or the carrier liquid. A sol The material in particular is glassy carbon and polyes theretherketon (PEEK). However, the sound conducting Ma best of glass ceramic or similar materials hen.

Verwendet man zwei verschiedene Werkstoffarten für die Schallfenster, so läßt sich mit der Auswertung der Signalam­ plituden entsprechender Frequenz außerdem aus dem zu ermit­ telnden Verhältnis zwischen Schalldurchlässigkeit und Schall­ reflexion, also im Ergebnis die akustische Schallimpedanz Z, ein weiterer Parameter bestimmen, der eine Aussagekraft für die Eindeutigkeit einer Messung eines Fluids besitzt.If you use two different types of material for the Sound window, so can with the evaluation of the Signalam plitudes of corresponding frequency can also be determined from the telecommunication ratio between sound permeability and sound reflection, so the result is the acoustic sound impedance Z, determine another parameter that is meaningful for has the uniqueness of a measurement of a fluid.

Schließlich kann der Schalldurchtritt auch aus einem sog. Schall-Resonanzfenster bestehen. Hier wird die Fensterdicke, d. h. die Werkstoffstärke hochgenau auf die verwendete Sende­ frequenz abgestimmt. Bei der Berechnung muss hochgenau auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere auf die Schallge­ schwindigkeit des Werkstoffes eingegangen werden.Finally, the passage of sound from a so-called Sound resonance windows exist. Here is the window thickness, d. H. the material thickness is very precise to the transmission used frequency tuned. The calculation must be highly precise the material properties, especially the sound speed of the material.

Erreicht man den optimalen λ/2-Resonanzpunkt, so ändert sich fast schlagartig das ansonsten stark reflektierende also un­ durchlässige Verhalten der Werkstoffoberfläche. (Dieser Zu­ sammenhang gilt insbesondere für metallische Werkstoffe, wie Stahl).If one reaches the optimal λ / 2 resonance point, then changes almost suddenly the otherwise highly reflective so un permeable behavior of the material surface. (This too connection applies in particular to metallic materials such as Steel).

Ein solches Schallresonanzfenster wird fast schlagartig für Ultraschall voll durchlässig für die abgestrahlte Frequenz und Energie. Dies trifft genauso auch für die Empfängerseite zu.Such a sound resonance window becomes almost abrupt for Ultrasound fully permeable to the emitted frequency and energy. This also applies to the recipient side to.

Verbunden mit diesem Effekt ist außerdem, dass die akustische Impedanzdifferenz zwischen Fluid und Messkanalinnenwand, die normalerweise ein zumeist noch temperaturabhängiges Problem darstellt, keinen Einfluss mehr auf den Messwert hat. Im Hin­ blick auf die in der Industrie meist gewünschte hohe Wider­ standsfähigkeit gegen Drücke, die Beständigkeit gegen chemi­ sche Angriffe und Abrasionsfestigkeiten sowie aus konstrukti­ ven Gründen für Geräte, die in explosionsgefährdeten Berei­ chen betrieben werden sollen, ist das Schallresonanzfenster für mehrere Frequenzen insbesondere aus Stahl die Konstruk­ tion der Wahl.Associated with this effect is also that the acoustic Impedance difference between fluid and measuring channel inner wall, the  usually a mostly temperature dependent problem represents no longer has an influence on the measured value. In the way view of the high cons most desired in industry Resistance to pressure, resistance to chemi attacks and abrasion resistance as well as from construction reasons for devices used in hazardous areas Chen should be operated is the sound resonance window for several frequencies, especially steel, the construct tion of choice.

Bei der Absorption können bei der so stark herabgesetzten Re­ flexionseigenschaften die Flächen von Sender und Empfänger selbstverständlich parallel gegenüberstehen.In the case of absorption, the Re the surfaces of the transmitter and receiver of course face each other in parallel.

Dieses Schallresonanzfenster-Prinzip kann auch für das Dopp­ ler-Prinzip eingesetzt werden. Dies ist erst recht dann mög­ lich, wenn die Sendefrequenz hoch liegt, z. B. 4 MHz, und die Strömungsgeschwindigkeit im Fluid niedrig liegt, also nur bis zu wenigen Metern pro Minute.This sound resonance window principle can also be used for double principle. This is even more possible then Lich when the transmission frequency is high, e.g. B. 4 MHz, and the Flow velocity in the fluid is low, i.e. only up to to a few meters per minute.

Schließlich kann das Messfenster in den Bereich des Ultra­ schallstrahls mit einem Ultraschallleitkörper aus einem sol­ chen schallleitenden Material durchsetzt sein und im übrigen aus einem optisch durchlässigen Material, wie Quarz- oder Sa­ phirglas, bestehen. Falls ein Fenster verwendet wird, das au­ ßerhalb der Schallleitkörper aus einem optisch durchlässigen Material besteht, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit einem optischen Sensor zur Partikel- bzw. Konzentrations­ bestimmung kombiniert werden.Finally, the measurement window can be in the range of the Ultra sound beam with an ultrasound guide from a sol Chen sound-permeable material and interspersed made of an optically transparent material, such as quartz or Sa phirglas, exist. If a window is used that is also outside the sound guide made of an optically transparent The device according to the invention can also be made of material with an optical sensor for particle or concentration determination can be combined.

In einem Messgerät sind also folgende technische Variationen realisierbar:
The following technical variations can therefore be implemented in a measuring device:

  • - Mehrere Schallpfade für die Absorptionsbestimmung mit un­ terschiedlichen Frequenzen und Auswertungskanälen. Sender und Empfänger werden zwischen Absorptions- und Schallgeschwindig­ keitsbestimmung umgeschaltet. - Several sound paths for the absorption determination with un different frequencies and evaluation channels. Transmitter and Receivers become slow between absorption and sound toggled.  
  • - Mehrere Schallpfade (mindestens 2) können gleiche oder un­ terschiedliche Schallfensterwerkstoffe für gleiche oder un­ terschiedliche Messfrequenzen besitzen.- Several sound paths (at least 2) can be the same or different Different sound window materials for the same or different have different measuring frequencies.
  • - Bei gleichen Schallfensterwerkstoffen ist insbesondere die konstruktive Auslegung nach dem Resonanzverfahren λ/2 vorge­ sehen. Stets sind die zugehörigen elektronischen Auswerteka­ näle mit der Umschaltung zur Bestimmung der Schalleschwindig­ keit im Einzelimpulsverfahren vorhanden.- With the same sound window materials, in particular constructive design according to the resonance method λ / 2 see. The associated electronic evaluations are always channels with the switchover to determine the sound speed available in single-pulse mode.
  • - Ist nur ein Schallpfad vorgesehen, also ein Schallfenster, kann dies ebenfalls mit mehreren Frequenzen betrieben werden, wenn Piezo-Schallwandler, die ein Ultraschallspektrum abgeben oder Kombinationsschallwandler, das sind Piezoelemente mit unterschiedlicher Dicke, zusammengeschaltet werden.- If only one sound path is provided, i.e. a sound window, this can also be operated with several frequencies, when piezo transducers that emit an ultrasonic spectrum or combination sound transducers, these are piezo elements with different thickness, can be interconnected.
  • - Außerdem ist durch die Ankopplung von zwei gleichen Schallwandlern mit nur einer (1) oder zwei (2) Frequenzen durch die konstruktive Anordnung, nämlich eine Direktein­ schaltung und eine Brechung nach Snelliusgesetz die Erzeugung einer zweifachen Wellenlänge, d. h. Frequenz, nämlich der longitudinalen Welle und der transversalen Schallwelle, mög­ lich. Durch Modenwandel an der Oberfläche vom Fenster zum Fluid wird die langsamere Transversalwelle im Fluid wiederum zur langsameren Longitudinalwelle, so dass dadurch zwei oder vier verschiedene Wellenlängen zur Messung ausgewertet werden können, obwohl nur ein oder zwei Schallwandler zur Verfügung stehen.- In addition, by coupling two identical sound transducers with only one ( 1 ) or two ( 2 ) frequencies through the constructive arrangement, namely direct switching and refraction according to the Snellius law, the generation of a double wavelength, ie frequency, namely the longitudinal wave and the transverse sound wave, possible. Due to mode changes on the surface from the window to the fluid, the slower transverse wave in the fluid in turn becomes the slower longitudinal wave, so that two or four different wavelengths can be evaluated for measurement, although only one or two transducers are available.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vielseitig einsetzbar, beispielsweise kann sie in Produktionsverfahren zum Einsatz kommen, bei denen die Flüssigkeit von sehr sauber bis hochge­ sättigt oder trüb schwankt, etwa bei der Papierherstellung, bei der Farbpastenherstellung in einer Pigmentmühle oder beim Reinigungsvorgang am Ende der Farbpastenherstellung oder in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie. Bei der Erzeugung, Konservierung und Aufbereitung von Nahrungs- und Genußmitteln kann auf diese Weise sehr gut die Hygiene des Rohrleitungssy­ stems kontrolliert werden, weil sich weder im Leitwert noch im pH-Wert von Spülwasser (oder VE-Wasser) feststellen lässt, dass dies noch partikelhaltig ist.The device according to the invention is versatile, for example, it can be used in production processes come in which the liquid from very clean to hochge saturates or fluctuates cloudy, for example in papermaking, in color paste production in a pigment mill or in Cleaning process at the end of the color paste production or in the food and luxury food industry. When generating,  Preservation and preparation of food and beverages can very well the hygiene of the Rohrleitungssy stems are checked because neither the conductance nor can be determined in the pH value of rinsing water (or demineralized water), that this still contains particles.

Die Vorrichtung kann auch für die Klassifizierung von klein­ sten Gasbläschen in Beschichtungsflüssigkeiten dienen, die den Auftrag oder das Gießen von dünnen Schichten oder Filmen stören können. Ebenso kann eine Entgasungsqualität einer Be­ schichtungsflüssigkeit kontrolliert werden.The device can also be used for the classification of small serve gas bubbles in coating liquids that the application or casting of thin layers or films can disturb. A degassing quality of a Be coating fluid can be checked.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Klassifizierung von or­ ganischen Zellen in der Biotechnologie oder in der Medizin­ technik lassen sich z. B. Blutkörperchen nach Unverträglich­ keitsreaktionen, z. B. Allergien, mit Hilfe des hochauflösen­ den Doppler-Effekts erkennen.Another area of application is the classification of or ganic cells in biotechnology or medicine technology can be B. Incompatible blood cells reactions, e.g. B. Allergies, with the help of high-resolution recognize the Doppler effect.

Die konstruktive Gestaltung der Ultraschallwandler kann aus einem oder mehreren Piezoplättchen unterschiedlicher Dicke bestehen. Die Mindestdifferenz der Frequenz sollte diejenige zwischen einer longitudinalen und einer transversalen Schall­ wellenlänge liegen. Ist die longitudinale Schallgeschwindig­ keit relativiert 100% schnell, so beträgt typischerweise die transversale Schallgeschwindigkeit nur etwa 60% von der Lon­ gitudinalen. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von knapp 1 : 2. D. h., die höchste Frequenz, die der Ultraschallsender sendet bzw. empfängt, sollte mindestens 1,5 mal höher als die nied­ rigste Frequenz sein. Damit die Vorteile der Erfindung in der Praxis zum Tragen kommen, sollte gegenüber der niedrigsten Frequenz die höchste Frequenz im System, z. B. auch 1 : 3 oder 1 : 4 betragen können.The design of the ultrasonic transducers can be done one or more piezoplates of different thickness consist. The minimum difference in frequency should be the one between a longitudinal and a transverse sound wavelength. Is the longitudinal sound velocity speed relativizes 100% quickly, so is typically transverse speed of sound only about 60% of the lon gitudinalen. This results in a ratio of just under 1: 2. That is, the highest frequency that the ultrasound transmitter sends or receives, should be at least 1.5 times higher than the nied rigorous frequency. So that the advantages of the invention in the Practice should come to bear on the lowest Frequency is the highest frequency in the system, e.g. B. also 1: 3 or Can be 1: 4.

Normalerweise wird je Frequenz ein Schallpfad mit einem Pie­ zoelement mit einer konkreten Frequenz aufgebaut. Zum Einsatz können aber auch Schallwandler kommen, die ein breites Spek­ trum abgeben oder durch entsprechende Anregung und Konstruk­ tion mehrere diskrete Frequenzen.Usually, a sound path with a pie is created for each frequency zoelement built with a specific frequency. For use can also come transducers that have a wide spec  submit or by appropriate suggestion and construct tion several discrete frequencies.

Es können z. B. nach dem Resonanzprinzipien drei Piezoschwin­ ger im Stapel arbeiten. Jeder Piezoschwinger kann einzeln oder entsprechend den gegebenen Resonanzverhältnissen gleich­ zeitig mit unterschiedlichen selektierten Frequenzen ange­ steuert werden. Daraus ergibt sich dann ein Frequenzgemisch. Auf der Empfängerseite muss gleichermassen ein solches Piezo­ system aufgebaut werden. Die Auswertung ist dann allerdings nur noch mit einem DSP und nach Fourier möglich.It can e.g. B. three resonance principles according to the resonance principles work in the stack. Each piezo oscillator can work individually or the same according to the given resonance conditions timely with different selected frequencies be controlled. This results in a frequency mix. Such a piezo must also be on the receiver side system. The evaluation is then, however only possible with a DSP and according to Fourier.

Schließlich kann statt mehrerer Piezoschwinger auch jeder Schallwandler nur aus einem einzigen besonders geformten Pie­ zoschwingerplättchen bestehen, also im Querschnitt beispiels­ weise keil- oder stufenförmig ausgebildet ist. Ein solches Piezoschwingerplättchen kann so angesteuert werden, dass es ein Ultraschallsignal sendet bzw. empfängt, das seine Fre­ quenz in einem Sweep ändert, also beispielsweise beim Durch­ lauf von 1 auf 10 MHz oder umgekehrt.After all, instead of several piezo oscillators, everyone can Sound transducer only from a single specially shaped pie zoschwinger platelets exist, so for example in cross section is wedge-shaped or stepped. Such one Piezo transducer plate can be controlled so that it sends or receives an ultrasonic signal that its Fre frequency in a sweep changes, for example when passing through run from 1 to 10 MHz or vice versa.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Absorptionsmessung können sich beispielsweise drei Piezoschwinger exakt gegen­ überstehen, d. h. sie haben eine Strahlungsachse von 90° zur Strömungsrichtung. Gemessen wird nacheinander durch Umschal­ ten auf den jeweiligen Frequenzkanal.For the device for absorption measurement according to the invention For example, three piezo oscillators can counteract each other exactly survive, d. H. they have a radiation axis of 90 ° to Flow direction. Measurements are made one after the other by switching the formwork on the respective frequency channel.

Wenn Empfänger und Sender in einem bestimmten Einstrahlwinkel zur Strömungsachse zueinander angeordnet sind, entsteht der Doppler-Effekt.If the receiver and transmitter are at a certain angle of incidence are arranged to the flow axis to each other, the Doppler effect.

Für ein Mehrfrequenzverfahren bei Anwendung des Doppler- Effekktes spricht auch, dass größere Partikel bei hohen Sen­ defrequenzen, d. h. kurzen Wellenlängen in der Trägerflüs­ sigkeit nicht mehr so genau bestimmt werden können, da das Verhältnis der Teilchengröße bzw. die Größe der reflektieren­ den kleinen Oberfläche nicht mehr zur eingesetzten Wellenlän­ ge paßt. Man muss dies so verstehen, dass es bei einem gebün­ delten, feinen Ultraschallstrahl ab einer gewissen Größe kei­ ne Rolle mehr spielt, ob die reflektierende Fläche z. B. 5 mm2 oder 1 cm2 groß ist. Die reflektierte und vom Empfänger aufge­ nommene Schallenergie bleibt dann fast immer die Gleiche.Another argument for a multi-frequency method when using the Doppler effect is that larger particles cannot be determined so precisely at high frequency frequencies, ie short wavelengths in the carrier liquid, since the ratio of the particle size or the size of the small surface does not reflect fits more to the wavelength used. You have to understand this in such a way that with a bundled, fine ultrasound beam from a certain size, it no longer matters whether the reflecting surface is e.g. B. 5 mm 2 or 1 cm 2 is large. The reflected sound energy received by the receiver then almost always remains the same.

Im Prinzip ergibt sich der gleiche Effekt auch bei der Ultra­ schallrückstrahlung. Ist die Strahlungsrichtung 90° zur Strömungsachse gerichtet, ergibt sich kein Doppler-Effekt. Das Echo eines erfassten Partikels wird aber hinsichtlich seiner Amplitude messbar. Dieses Echo weicht, weil das Parti­ kel im meist mittigen Messvolumen liegt, deutlich vom sog. Hinterwandsignal ab. Sind keine Reflektoren in der Flüssig­ keit vorhanden, entsteht ein diffuses elektronisch klar ab­ grenzbares Hinterwandsignal, welches herausgerechnet werden kann. Durch Fokussierung, wie man sie auch bei Ultraschall einsetzen kann, lässt sich die Energie im Messvolumen deut­ lich erhöhen, allerdings verkleinert sich dann das Messvolu­ men dementsprechend. Dies bedeutet, dass der Detektionsgrad höher, aber die Statistik schlechter wird, d. h. man muss län­ ger warten, bis man zu einem aussagekräftigen Messwert kommt.In principle, the same effect occurs with the Ultra sound reflection. Is the radiation direction 90 ° to Directional flow axis, there is no Doppler effect. The echo of a captured particle is however regarding its amplitude measurable. This echo gives way because the parti kel in the mostly central measurement volume, clearly from the so-called Back wall signal. There are no reflectors in the liquid available, a diffuse electronically clear Limitable rear wall signal, which are calculated out can. By focusing as you would with ultrasound energy can be used in the measuring volume increase, but then the measurement volume will decrease accordingly. This means that the degree of detection higher but the statistics get worse, d. H. you have to go wait until you get a meaningful measurement.

Die oben beschriebene Vorrichtung erlaubt es, in einem Mess­ kanal nahe beieinanderliegend einen Schallpfad für die Ab­ sorption und für die Doppler-Messung anzuordnen. Dies können auch zwei oder drei Schallpfade für die Absorption, und dies in Kombination mit einem Doppler-Schallpfad sein.The device described above allows one measurement a sound path for the Ab sorption and to arrange for the Doppler measurement. You can also two or three sound paths for absorption, and this in combination with a Doppler sound path.

Zusammengefasst bedeutet dies, dass erfindungsgemäß die Kon­ zentration durch die Absorption oder die Schallgeschwindig­ keit, aber vorzugsweise durch die Anwendung beider Messver­ fahren vorzugsweise mit unterschiedlichen Frequenzen und dann durch die Korrelation von beiden Messwerten bestimmt wird. In summary, this means that the con concentration by absorption or the speed of sound speed, but preferably by using both measuring ver preferably drive at different frequencies and then is determined by the correlation of both measured values.  

Die Partikelmessung nach dem Doppler-Prinzip kann mit wenig­ stens einem Sender und wenigstens einem Empfänger mit jeweils mindestens zwei Frequenzen erfolgen, wobei Sender und Empfän­ ger im Winkel zueinander angeordnet sind. Der Doppler-Effekt tritt nur bei Fluiden auf, in welchen Partikel durch die Strömung mitgeführt werden.Particle measurement based on the Doppler principle can be done with little least one transmitter and at least one receiver each at least two frequencies take place, with transmitter and receiver ger are arranged at an angle to each other. The Doppler effect occurs only in fluids in which particles by the Be carried along.

Die zwei Frequenzen können entweder durch zwei einzelne Pie­ zoschallwandler, die entsprechend konstruktiv angeordnet sind, erzeugt werden oder durch einen Piezoschallwandler, der unterschiedlich seitens des Senders angesteuert wird bzw. seitens des Empfängers in einem Resonanzbereich abgefragt wird.The two frequencies can either be by two single pie zo sound transducer, which is arranged accordingly constructively are generated or by a piezo transducer that is controlled differently by the transmitter or queried by the receiver in a resonance range becomes.

Die Partikelmessung kann auch durch Rückstrahlung mit einem Ultraschallwandler, der zugleich Sender und Empfänger bildet, bei senkrechter Einstrahlung zur Strömungsrichtung der Flüs­ sigkeit und die Partikelmessung nach dem Dopplerprinzip durch Rückstrahlung mit einem Ultraschallwandler, der zugleich den Sender und Empfänger bildet, bei schräger Einstrahlung zur Strömungsrichtung miteinander kombiniert werden.The particle measurement can also be done by retroreflection with a Ultrasonic transducer, which forms both transmitter and receiver, with perpendicular radiation to the flow direction of the rivers liquid and particle measurement based on the Doppler principle Retroreflection with an ultrasound transducer, which is also the Transmitter and receiver form, in case of oblique radiation Flow direction can be combined.

Es kann ein rundes Messrohr verwendet werden, aber auch eine im Querschnitt vier- oder sechseckige Messkammer. Letztere bietet bessere, d. h. reflexionsfreiere Messmöglichkeiten. Das Messrohr kann in den Bereichen der Schallpfade auch eine Ausbuchtung haben, um die planparallele Gegenüberstellung der Schallwandler zu ermöglichen.A round measuring tube can be used, but also one Cross-sectional hexagonal or hexagonal measuring chamber. Latter offers better, d. H. non-reflective measurement options. The measuring tube can also be used in the areas of the sound paths Bulge to make the plane-parallel comparison of the To enable sound transducers.

Die Schallfenster bestehen aus ausgewählten Werkstoffen. Ins­ besondere wird das Schallresonanzfenster bevorzugt. Alterna­ tiv dazu kann der Schalleitstift, der direkt in das Fluid in das Messrohrinnere eintaucht, eingesetzt werden. Die Strah­ lungsrichtung und die Ausbildung der Schallkeule ist vom Schallfenster und dessen Durchlässigkeit unabhängig. The sound windows are made of selected materials. Ins the sound resonance window is particularly preferred. Alterna In addition, the sound guide pin, which is directly in the fluid immerses the inside of the measuring tube. The beam direction and the formation of the sound beam is from Sound window and its permeability independent.  

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigen:The invention is based on the attached drawing tion explained in more detail. In it show:

Fig. 1 a, b, c schematisch einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch ein Messrohr bzw. die Draufsicht auf eines der beiden Ultraschallwandlerfenster des Messrohres zur Konzentrationsmessung durch Absorption mit zwei Pie­ zoschwingerplättchen pro Fenster und zur Ultraschall­ dopplerfrequenzmessung mit einem Piezoschwingerplätt­ chen pro Fenster; Fig. 1 a, b, c schematically shows a longitudinal section and a cross section through a measuring tube or the top view of one of the two ultrasonic transducer windows of the measuring tube for concentration measurement by absorption with two piezo oscillator plates per window and for ultrasonic doppler frequency measurement with one piezo oscillator plate per window;

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch ein Messrohr zur Veranschaulichung der Randunschärfe bei der Ultra­ schalldopplerfrequenzmessung; Figure 2 shows schematically a longitudinal section through a measuring tube to illustrate the edge blur in the ultrasonic Doppler frequency measurement.

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch ein Messrohr, das die Fokusierung bei der Ultraschalldopplerfre­ quenzmessung zeigt; Fig. 3 schematically shows a longitudinal section through a measuring tube, which shows the focus in the ultrasonic Dopplerfre frequency measurement;

Fig. 4 a, b, c schematisch einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch ein Messrohr bzw. die Draufsicht auf eines der beiden Ultraschallwandlerfenster des Messrohres zur Konzentrationsmessung durch Absorption mit drei Pie­ zoschwingerplättchen pro Fenster; Fig. 4 a, b, c schematically shows a longitudinal section and a cross section through a measuring tube and the top view of one of the two ultrasonic transducers window of the measuring tube to measure the concentration by absorption with three Pie zoschwingerplättchen per window;

Fig. 5 eine Messkurve, das die Abhängigkeit der Größe des Messwerts von der Teilchengröße bei der Ultraschall­ dopplerfrequenzmessung in Wasser zeigt; Fig. 5 is a measurement curve showing the dependence of the size of the measured value on the particle size in the ultrasonic Doppler frequency measurement in water;

Fig. 6 eine Darstellung typischer Ultraschalldopplerfre­ quenzsignale; Fig. 6 is an illustration of typical ultrasonic Dopplerfre frequency signals;

Fig. 7 eine Messkurve, die die Abhängigkeit der Größe des Messwerts von der Konzentration einer Suspension von Kieselgur in Wasser zeigt; Fig. 7 is a plot showing the dependence of the measured value of the concentration of a suspension of kieselguhr in water;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Messkopfes; und Fig. 8 is a side view of a measuring head; and

Fig. 9 eine Ansicht des Messkopfes nach Fig. 8 von vorne. FIG. 9 shows a view of the measuring head according to FIG. 8 from the front.

Gemäß Fig. 1 ist an einem Messrohr oder Messkanal 1 auf ge­ genüberliegenden Seiten in der Rohrwand jeweils ein Fenster 2 und 3 vorgesehen. Jedes Fenster 2, 3 besteht aus einer Schei­ be, die von drei Schallleitkörpern 4, 5, 6 bzw. 7, 8, 9 durchragt wird, die zylindrisch ausgebildet sind und zur Zy­ linderachse senkrechte Stirnflächen besitzen.According to Fig. 1 is a window 2 and 3 is provided on a measuring tube or measuring channel 1 to ge opposite sides in the pipe wall, respectively. Each window 2 , 3 consists of a Schei be, which is penetrated by three sound guiding bodies 4 , 5 , 6 and 7 , 8 , 9 , which are cylindrical and have cylindrical faces perpendicular to the cylinder axis.

Jeder Schallleitkörper 4, 5, 6 sowie 7, 8, 9 ist an seiner äußeren Stirnfläche mit einem Piezoschwingerplättchen 11, 12, 13 bzw. 14, 15, 16 versehen.Each sound guide body 4 , 5 , 6 and 7 , 8 , 9 is provided on its outer end face with a piezo oscillator plate 11 , 12 , 13 and 14 , 15 , 16 , respectively.

Die Piezoschwingerplättchen 11, 12 bilden den Ultraschallsen­ der S und die Piezoschwingerplättchen 14, 15 den Ultraschal­ lempfänger E für die Konzentrationsmessung durch Ultraschall­ absorption. Dazu sind die beiden Piezoschwingerplättchen 11, 12 auf der einen Rohrseite und die beiden Piezoschwinger­ plättchen 14, 15 auf der anderen Rohrseite mit ihren Schall­ leitkörpern 4, 5 bzw. 7, 8 aufeinander ausgerichtet, sodass zwei senkrecht zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit (Pfeil 19) verlaufende Strahlen 17, 18 gebildet werden. Die Pie­ zoschwingerplättchen 11 und 12 senden Ultraschallsignale un­ terschiedlicher Piezofrequenz, welche von den Piezoschwinger­ plättchen 14, 15 auf der anderen Rohrseite empfangen werden.The piezo oscillator plates 11 , 12 form the ultrasound of the S and the piezo oscillator plates 14 , 15 form the ultrasound receiver E for the concentration measurement by ultrasound absorption. For this purpose, the two piezo oscillator plates 11 , 12 on one tube side and the two piezo oscillator plates 14 , 15 on the other tube side with their sound conducting bodies 4 , 5 and 7 , 8 are aligned with one another, so that two are perpendicular to the direction of flow of the liquid (arrow 19 ) extending beams 17 , 18 are formed. The piezo oscillator plates 11 and 12 send ultrasonic signals of different piezo frequency, which are received by the piezo oscillator plates 14 , 15 on the other side of the tube.

Die Piezoschwingerplättchen 13 und 14 mit ihren Schallleit­ körpern 6, 9 sind demgegenüber schräg in Strömungsrichtung 19 ausgerichtet. Das Piezoschwingerplättchen 13 bildet den Ul­ traschallsender S und das Piezoschwingerplättchen 16 den Ul­ traschallempfänger E. Im Messbereich 21 wird der Ultraschall­ strahl 22 durch Partikel reflektiert und die reflektierte Strahlung 23, die aufgrund des Dopplereffekts durch die Bewe­ gung der Partikel in Richtung des Pfeiles 19 frequenzverscho­ ben ist, wird vom Piezoschwingerplättchen 16 erfasst.The piezoelectric vibrating plates 13 and 14 with their sound conducting bodies 6 , 9 , on the other hand, are oriented obliquely in the direction of flow 19 . The piezo oscillator plate 13 forms the ultrasound transmitter S and the piezo oscillator plate 16 the ultrasound receiver E. In the measuring range 21 , the ultrasound beam 22 is reflected by particles and the reflected radiation 23 , which is frequency-shifted due to the Doppler effect due to the movement of the particles in the direction of arrow 19 ben is captured by the piezoelectric oscillation plate 16 .

Die Piezoschwingerplättchen 11 und 14 können beispielsweise mit einer Piezofrequenz von 1 MHz senden bzw. empfangen, und die Piezoschwingerplättchen 12, 15 mit einer Piezofrequenz von 4 MHz, während die Piezoschwingerplättchen 13, und 16 mit einer Piezofrequenz von beispielsweise 8 MHz senden und emp­ fangen können. Damit kann mit den Piezoschwingerplättchen 11, 12 sowie 14, 15 die Konzentration gemessen werden, während mit den Piezoschwingerplättchen 13 und 16 kleinste Partikel und zugleich die Strömungsgeschwindigkeit 19 aufgrund des Dopplereffekts gemessen werden kann. Das Dopplerfrequenzsi­ gnal ist im übrigen bis hin zur höchsten Konzentrationen messbar, sodass auch die Strömungsgeschwindigkeit bei höch­ sten Konzentrationen bestimmt werden kann.The piezo oscillator plates 11 and 14 can transmit or receive, for example, with a piezo frequency of 1 MHz, and the piezo oscillator plates 12 , 15 with a piezo frequency of 4 MHz, while the piezo oscillator plates 13 , and 16 can transmit and receive with a piezo frequency of, for example, 8 MHz . This means that the concentration can be measured with the piezo oscillator plates 11 , 12 and 14 , 15 , while the smallest particles and at the same time the flow rate 19 can be measured with the piezo oscillator plates 13 and 16 due to the Doppler effect. The Doppler frequency signal can also be measured up to the highest concentrations, so that the flow velocity can also be determined at the highest concentrations.

Gemäß Fig. 2 tritt bei der Ultraschalldopplerfrequenzmessung sowohl am Rand des Ultraschallstrahls 22 wie am Rand der vom Messbereich 21 reflektierten Ultraschallstrahlung 23 eine Randunschärfe auf, die durch eine Auswerteschaltung mit einem digitalen Signalprozessor durch sog. Mustererkennung beim Durchqueren eines Reflektors berücksichtigt wird. Die Ab­ strahlzone des Ultraschallstrahls 22 wird dabei durch die Stirnfläche des Schallleitkörpers 6 be­ stimmt, und die Empfangszone der reflektierten Strahlung 23 durch die Stirnfläche des Schallleitkörpers 9.According to FIG. 2, an edge blur occurs in the ultrasound Doppler frequency measurement both at the edge of the ultrasound beam 22 and at the edge of the ultrasound radiation 23 reflected by the measuring area 21 , which is taken into account by an evaluation circuit with a digital signal processor by so-called pattern recognition when crossing a reflector. From the radiation zone of the ultrasonic beam 22 is determined by the end face of the sound guide body 6 , and the receiving zone of the reflected radiation 23 through the end face of the sound guide body 9 .

In Fig. 3 ist die Veränderung des Ultraschallstrahls 22 bzw. der reflektierten Strahlung 23 dargestellt, wenn im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 2 die innere Stirnfläche 25 bzw. 26 der Schallleitkörper 6, 9 als konkave Linse ausgebil­ det wird. Dies führt zu einer Fokusierung mit der Folge, dass die Energie im Messfeld 21 wesentlich ansteigt, sodass das Ultraschalldopplerecho wesentlich stärker ausfällt. Dadurch kann bei der Partikelmessung nach dem Ultraschalldopplerprin­ zip die Empfindlichkeit wesentlich erhöht werden.In Fig. 3, the change in the ultrasound beam 22 or the reflected radiation 23 is shown when, in contrast to the embodiment of FIG. 2, the inner end face 25 or 26 of the sound guide 6 , 9 is ausgebil det as a concave lens. This leads to focusing, with the result that the energy in the measuring field 21 increases significantly, so that the ultrasound Doppler echo turns out to be significantly stronger. This allows the sensitivity to be significantly increased when measuring particles according to the ultrasonic Doppler principle.

In gleicher Weise kann durch Ausbildung der Schallabstrahl­ flächen der Schallleitkörper 4, 5 sowie 7, 8 als konkave Lin­ sen die Empfindlichkeit bei der Konzentrationsmessung durch Ultraschallabsorption wesentlich erhöht werden, wie im übri­ gen auch bei der Partikelmessung durch Ultraschallrückstrah­ lung.In the same way, by forming the sound radiation surfaces of the sound guide bodies 4 , 5 and 7 , 8 as concave Lin sen, the sensitivity in the concentration measurement by ultrasound absorption can be significantly increased, as is also the case in particle measurement by ultrasound reflection.

Die konkave Linse 25, 26 an den Schallleitkörpern ist dabei frequenzangepasst gestaltet, da sich der Krümmungsradius mit der Schallfrequenz ändert. Statt einer konkaven Linse können ggf. auch konvexe Linsen verwendet werden.The concave lens 25 , 26 on the sound guide bodies is designed to be frequency-matched since the radius of curvature changes with the sound frequency. Convex lenses can also be used instead of a concave lens.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass sie ausschließlich zur Konzentrationsmessung durch Ultraschallabsorption ausge­ legt und dazu mit einem dritten Piezoschwingerpaar 28, 29 an Schallleitkörpern 30 bzw. 31 versehen ist, wobei durch das Piezoschwingerplättchen 28 ein dritter Schallstrahl 32 mit einer dritten Piezofrequenz erzeugt wird, der von dem Pie­ zoschwingerplättchen 29 empfangen wird.The embodiment according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 essentially in that it lays out exclusively for concentration measurement by ultrasound absorption and is additionally provided with a third pair of piezo oscillators 28 , 29 on sound conducting bodies 30 and 31 , respectively, with the piezo oscillator plate 28 A third sound beam 32 is generated with a third piezo frequency, which is received by the piezo oscillation plate 29 .

In Fig. 5 ist die Größe des Messwerts in 200 elektronische Schwellenwerte oder Schritte (z. B. in mV) auf der Abzisse mit gleichen Abständen dargestellt, also linear eingeteilt. Die bei der Ultraschalldopplerfrequenzmessung auftretende Abhän­ gigkeit der Teilchengröße von der Größe des Messwerts wird dabei durch eine Exponentialfunktion wiedergegeben, die asym­ ptotisch einem Endwert zustrebt, sodass bei einer Teilchen­ größe von beispielsweise 100 µm die Amplitude des Ultra­ schallfrequenzechos nicht mehr aussagekräftig ist. In FIG. 5, the magnitude of the measurement value is 200 in electronic thresholds or steps (. B. mV z) shown on the abscissa at equal intervals, that is divided linear. The dependency of the particle size on the size of the measured value that occurs in the ultrasonic Doppler frequency measurement is represented by an exponential function that asymptotically strives for a final value, so that with a particle size of 100 μm, for example, the amplitude of the ultrasonic frequency echo is no longer meaningful.

Weiterhin zeigt Fig. 5 einen Anstieg der Exponentialfunktion mit der zweiten Wurzel, und nicht mit der dritten Wurzel, al­ so nicht entsprechend dem Zuwachs des Kugelvolumens. Das heißt, entscheidend ist die wirksame Reflektorfläche eines Teilchens für eine bestimmte Ultraschallfrequenz.Furthermore, FIG. 5 shows an increase in the exponential function with the second root and not with the third root, so not in accordance with the increase in the spherical volume. That means the decisive factor is the effective reflector surface of a particle for a certain ultrasound frequency.

Die Abnahme der Größe des Messwerts lediglich mit der zweiten Wurzel, und nicht, wie bisher angenommen mit der dritten Wur­ zel, stellt einen wesentlichen vorteilhaften Grund für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ultraschallsi­ gnalen unterschiedlicher Frequenz dar.The decrease in the size of the measured value only with the second Root, and not, as previously assumed, with the third Wur zel, represents a major beneficial reason for the Use of the device according to the invention with ultrasound imaging signals of different frequencies.

In Fig. 6 sind typische Dopplersignale von verschiedenen gro­ ßen Reflektoren (Partikeln) dargestellt, wobei fünf einstell­ bare Schwellen eingezeichnet sind. Dies wird als Scan der Größenverteilung bezeichnet, d. h., die Klassifizierung nach der Teilchengröße (µm) und der Anzahl der Teilchen pro Sekun­ de.In FIG. 6 typical Doppler signals from various large SEN reflectors (particles) are shown, with five bare setting thresholds are located. This is called a scan of the size distribution, ie the classification according to the particle size (µm) and the number of particles per second.

Bei der Messkurve nach Fig. 7 ist die Größe der Messwerte wie in Fig. 5 durch elektronische Schwellen aufgeteilt, aller­ dings auf der Ordinate und in 900 Schritten. Ein Messwert bzw. eine Zahl von mehr als 900 bedeutet, dass keine Dämpfung des Ultraschallstrahls in der Flüssigkeit erfolgt, während der Messwert bzw. die Zahl 0 eine 100%ige Dämpfung wieder­ gibt, bei der kein Messsignal mehr erhalten wird.When the trace of FIG. 7, the magnitude of the measured values is divided as in Fig. 5 by electronic thresholds of all recently on the ordinate and in 900 steps. A measured value or a number of more than 900 means that there is no damping of the ultrasound beam in the liquid, while the measured value or the number 0 represents 100% damping in which no more measurement signal is obtained.

Die Kurve verläuft exponentiell nach unten, hat aber den größten Abfall gerade im niedrigsten Konzentrationsbereich. Je höher die Konzentration, umso flacher wird die Messkurve, was bedeutet, dass eine Zunahme der Konzentration von bei­ spielsweise 28% auf 30% zu einer kaum messbaren Schwächung des Empfangssignals führt. Ändert man nun die Ultraschall­ messfrequenz, so kommt man aus dieser Problematik sofort her­ aus, weil die Dämpfung typisch mit der zweiten bis dritten Potenz ansteigt. Ganz niedrige Ultraschallmessfrequenzen er­ möglichen somit, den gewünschten Messbereich in den stark ab­ fallenden Ast dieser Kurve zu verlegen. Die Kurve nach Fig. 7 verdeutlicht damit einen wesentlichen Vorteil der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, bei der die Ultraschallwandler Ultra­ schallsignale unterschiedlicher Frequenz senden bzw. empfan­ gen.The curve runs exponentially downwards, but has the greatest drop in the lowest concentration range. The higher the concentration, the flatter the measurement curve, which means that an increase in the concentration from, for example, 28% to 30% leads to a hardly measurable weakening of the received signal. If you now change the ultrasound measurement frequency, you can get out of this problem immediately because the damping typically increases with the second to third power. Very low ultrasonic measuring frequencies make it possible to move the desired measuring range into the steeply falling branch of this curve. The curve according to FIG. 7 thus illustrates a significant advantage of the device according to the invention, in which the ultrasound transducers send or receive ultrasonic signals of different frequencies.

Die in Fig. 7 dargestellte Absorptionskurve gilt im Prinzip für jede Art der Dämpfung eines Ultraschallmesssignales, also auch für die Messung nach dem Ultraschalldopplerprinzip. Dem­ gemäß kann die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung beispiels­ weise auch dahingehend variert werden, dass statt eines Pie­ zoschwingerpaares für die Ultraschalldopplerfrequenzmessung zwei Piezoschwingerpaare beispielsweise mit 4 MHz und 8 MHz verwendet werden, und zur Konzentrationsmessung durch Ultra­ schallabsorption nur ein Piezoschwingerpaar als Sender und Empfänger mit einer Piezofrequenz von beispielsweise 2 MHz.The absorption curve shown in FIG. 7 applies in principle to any type of damping of an ultrasound measurement signal, that is to say also to measurements based on the ultrasound Doppler principle. Accordingly, the device shown in FIG. 1 can also be varied, for example, so that instead of a pair of piezo oscillators, two piezo oscillator pairs are used for ultrasonic Doppler frequency measurement, for example at 4 MHz and 8 MHz, and only one piezo oscillator pair is used as a transmitter and receiver for concentration measurement by ultrasound absorption with a piezo frequency of, for example, 2 MHz.

Bemerkt sei noch, dass die im Zusammenhang mit Fig. 3 be­ schriebene Fokusierung auch zur Partikelmessung durch Ultra­ schallrückstrahlung vorteilhaft eingesetzt werden kann, ins­ besondere dann, wenn nur ein Piezoschwingerplättchen verwen­ det wird, das vom Senden auf Empfang umgeschaltet wird. Das Rückstrahlverfahren ist dabei insbesondere bei Leitungen mit einem T-Stück geeignet, bei denen nicht ohne weiteres ein ge­ genüberliegender Schallwandler angebracht werden kann. Auch beim Rückstrahlverfahren kann wie anhand der Fig. 3 erläu­ tert, eine Fokusierung des Schallstrahles erfolgen, um mehr Energie in das Messvolumen und damit auf die zurückstrahlen­ den Partikel zu bringen. Dies gilt vor allem bei einer hohen Absorption der Flüssigkeit.It should also be noted that the focusing described in connection with FIG. 3 can also advantageously be used for particle measurement by ultrasound reflection, in particular when only one piezoelectric oscillation plate is used, which is switched from transmission to reception. The retroreflective method is particularly suitable for lines with a T-piece, in which a ge opposite transducer can not be easily attached. And during return-beam method can as with reference to FIG. 3 erläu tert take place a focusing of the acoustic beam to provide more energy in the measurement volume, and thus bring the re-radiate the particles. This is especially true when there is a high absorption of the liquid.

Gemäß Fig. 8 und 9 besteht der Messkopf 40 aus drei Schei­ ben 41, 42, 43, beispielsweise aus Edelstahl, welche in der Mitte mit einer Öffnung versehen sind, um einen rechteckigen Meßkanal 44 zu bilden. Die Scheiben 41, 42, 43 werden durch Endplatten 45, 66, die gegeneinander durch Schrauben 47 ver­ spannt sind, dicht gegeneinander gepreßt.According to Fig. 8 and 9 is 40, the measuring head of three discs have a 41, 42, 43, for example of stainless steel, which are provided in the middle with an opening to form a rectangular measuring channel 44th The disks 41 , 42 , 43 are pressed tightly against each other by end plates 45 , 66 which are clamped against one another by screws 47 .

Jede Scheibe 41, 42, 43 weist zwei diametral gegenüberliegen­ de Schalleitkörper 4, 5, 6 sowie 7, 8, 9 auf. Die sich gegen­ überliegenden Schalleitkörper 4, 7 bzw. 5, 8 bzw. 6, 9 jeder Scheibe 41, 42, 43 sind als unterschiedlich dicke Resonanz­ fenster für drei unterschiedliche Frequenzen, z. B. für die Frequenzen 1, 2 und 4 Hz ausgebildet. Damit können mit dem Messkopf 40 sechs Messwerte erhalten werden.Each disc 41 , 42 , 43 has two diametrically opposite sound guide bodies 4 , 5 , 6 and 7 , 8 , 9 . The opposite Schalleitkörper 4 , 7 or 5 , 8 or 6 , 9 of each disc 41 , 42 , 43 are as different thickness resonance window for three different frequencies, for. B. for the frequencies 1, 2 and 4 Hz. Six measuring values can thus be obtained with the measuring head 40 .

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Partikel- und Konzentrations- oder Dich­ temessung in einem Fluid durch Ultraschall mit einem Ul­ traschallwandler an einem schalldurchlässigen Fenster an dem von dem Fluid durchströmten Kanal oder getrennten Ul­ traschallwandlern an je einem oder mehreren schalldurch­ lässigen Fenstern an dem Kanal zum Senden und Empfangen des Ultraschallsignals sowie mit einer Steuer- und Aus­ werteschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ultra­ schallwandler zum Senden bzw. Empfangen von Ultraschall­ signalen unterschiedlicher Frequenzen ausgelegt ist.1. Device for particle and concentration or you tem measurement in a fluid by ultrasound with an ultrasonic transducer on a sound-permeable window on the channel flowed through by the fluid or separate ultrasonic transducers on one or more sound-permeable windows on the channel for transmission and Receiving the ultrasound signal and with a control and evaluation circuit, characterized in that each ultrasound transducer is designed to transmit or receive ultrasound signals of different frequencies. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die höchste Frequenz, die der Ultraschallwandler sendet bzw. empfängt, etwa doppelt so hoch ist wie die niedrig­ ste Frequenz.2. Device according to claim 1, characterized in that the highest frequency that the ultrasound transducer sends or receives, is about twice as high as the low frequency. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass zum Senden bzw. Empfangen unterschiedlicher Frequenzen an jedem Fenster (2, 3) ein Ultraschallwandler vorgesehen ist, der durch mehrere Piezoschwingerplättchen (11, 12, 28; 14, 15, 29) unterschiedlicher Dicke an dem jeweiligen Fenster (2, 3) gebildet wird.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that an ultrasonic transducer is provided for sending or receiving different frequencies at each window ( 2 , 3 ), which by several piezo oscillator plates ( 11 , 12 , 28 ; 14 , 15 , 29 ) different thickness is formed on the respective window ( 2 , 3 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezoschwingerplättchen (11, 12, 28; 14, 15, 29) un­ terschiedlicher Dicke durch die Steuerschaltung nachein­ ander angesteuert werden. 4. The device according to claim 3, characterized in that the piezo oscillator plates ( 11 , 12 , 28 ; 14 , 15 , 29 ) un different thicknesses are controlled one after the other by the control circuit. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass an jedem Fenster (2, 3) ein im Querschnitt keil- oder stufenförmiges Piezoschwingerplättchen vorge­ sehen ist, das durch die Steuerschaltung derart angesteu­ ert wird, dass ein Ultraschallsignal mit sich ändernder Frequenz gebildet wird.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at each window ( 2 , 3 ) a cross-sectionally wedge-shaped or step-shaped piezo oscillator plate is provided, which is controlled by the control circuit such that an ultrasonic signal with a changing frequency is formed. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fenster (2, 3) eine so auf die Ultraschallfrequenz abgestimmte Materialstärke auf­ weist, daß durch Resonanz Ultraschalldurchlässigkeit auf­ tritt.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the window ( 2 , 3 ) has a material thickness so matched to the ultrasound frequency that ultrasound transmission occurs due to resonance. 7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Fenster (2, 3) zumindest im Bereich des Ultraschallstrahls (17, 18, 32) aus einem schallleitendem Material mit einer Schallimpedanz be­ steht, die höchstens das 15-fache der Schallimpedanz des Fluids aufweist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the window ( 2 , 3 ) at least in the region of the ultrasonic beam ( 17 , 18 , 32 ) is made of a sound-conducting material with a sound impedance that is at most 15 times that Has sound impedance of the fluid. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (2, 3) im Bereich des Ultraschallstrahls (17, 18, 32) von einem Schallleitkörper (4, 5, 30; 3, 7, 31) aus dem schallleitendem Material durchsetzt ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the window ( 2 , 3 ) in the region of the ultrasound beam ( 17 , 18 , 32 ) of a sound guide body ( 4 , 5 , 30 ; 3 , 7 , 31 ) of the sound-conducting material passes through is. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (2, 3) außerhalb des Bereichs der Schallleit­ körper (4, 5, 30; 3, 7, 31) aus einem optisch durchlässi­ gen Material besteht und einen optischen Sensor zur Par­ tikel- und/oder Konzentrations- oder Dichtebestimmung aufweist.9. The device according to claim 8, characterized in that the window ( 2 , 3 ) outside the area of the sound guide body ( 4 , 5 , 30 ; 3 , 7 , 31 ) consists of an optically permeable material and an optical sensor for par has particle and / or concentration or density determination. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallleitkörper (6, 9) an seiner Grenzfläche (25, 26) mit dem Fluid als konkave oder konvexe Ultraschall­ linse ausgebildet ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the sound guide body ( 6 , 9 ) is formed at its interface ( 25 , 26 ) with the fluid as a concave or convex ultrasound lens. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeich­ net, dass jedem Piezoschwingerplättchen (13, 16) des Fen­ sters (2, 3) ein Schallleitkörper (6, 9) zugeordnet ist, wobei die Krümmung der Ultraschalllinse der Frequenz des jeweiligen Piezoschwingers (13, 16) angepaßt ist.11. The device according to claim 8 and 10, characterized in that each piezo oscillator plate ( 13 , 16 ) of the fen sters ( 2 , 3 ) is associated with a sound guide ( 6 , 9 ), the curvature of the ultrasonic lens of the frequency of the respective piezo oscillator ( 13 , 16 ) is adapted. 12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zur Konzentrations- oder Dich­ temessung durch Ultraschallabsorption der Ultraschallsen­ dewandler (S) und der Ultraschallempfangswandler (E) auf­ einander ausgerichtet angeordnet sind.12. Device according to one of the preceding claims, there characterized by that for concentration or you measurement by ultrasound absorption of the ultrasound dewandler (S) and the ultrasonic receiving transducer (E) are aligned with each other. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Partikelmessung nach dem Ultra­ schalldopplerprinzip zu wenigstens einem Ultraschallsen­ dewandler (S) wenigstens ein Ultraschallempfangswandler (E) im Winkel zur Messung der von den Partikeln reflek­ tierten, frequenzverschobenen Strahlung (23) angeordnet ist.13. The device according to one of claims 1 to 11, characterized in that for particle measurement according to the ultrasonic Doppler principle to at least one ultrasonic transducer (S) at least one ultrasonic receiving transducer (E) at an angle to measure the frequency-shifted radiation reflected by the particles ( 23 ) is arranged. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Partikelmessung durch Ultra­ schallrückstrahlung ein Ultraschallwandler vorgesehen ist, der durch die Steuerschaltung nach dem Senden nach einer bestimmten Laufzeit auf Empfang umschaltbar ist.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized characterized that for particle measurement by Ultra an ultrasonic transducer is provided is that by the control circuit after sending to can be switched to reception after a certain runtime. 15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Schallgeschwindigkeitsmes­ sung ein Ultraschallwandler zum Aussenden einzelner Ul­ traschallimpulse vorgesehen ist.15. Device according to one of the preceding claims, there characterized in that to the speed of sound solution an ultrasonic transducer for sending individual ul sonic pulses is provided. 16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegen­ den Fenster (2, 3) zur Konzentrations- oder Dichtemessung durch Absorption mit jeweils wenigstens zwei aufeinander ausgerichteten Piezoschwingerplättchen (11, 14; 12, 15), die mit unterschiedlichen Frequenzen senden und empfangen und zur Partikelmessung nach dem Ultraschalldopplerprin­ zip mit jeweils wenigstens einem Piezoschwingerplättchen (13, 16) versehen sind, welche in einem Winkel zur Mes­ sung der von den Partikeln reflektierten, frequenzver­ schobenen Strahlung (23) angeordnet sind.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that two opposite windows ( 2 , 3 ) for concentration or density measurement by absorption with at least two mutually aligned piezo oscillator plates ( 11 , 14 ; 12 , 15 ) with transmit and receive different frequencies and are provided for particle measurement according to the ultrasonic Doppler principle with at least one piezoelectric oscillation plate ( 13 , 16 ), which are arranged at an angle to the measurement of the reflected by the particles, frequency shifted radiation ( 23 ). 17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteschal­ tung einen digitalen Signalprozessor umfasst.17. Device according to one of the preceding claims, there characterized by that the control and evaluation scarf device includes a digital signal processor. 18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch ein von dem Fluid durchströmtes Rohr (1), bei dem das oder die Fenster (2, 3) mit dem Ultra­ schallwandler in der Rohrwand angeordnet sind.18. Device according to one of the preceding claims, characterized by a fluid flow through the tube ( 1 ), in which the window or windows ( 2 , 3 ) are arranged with the ultrasonic transducer in the tube wall. 19. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 17, dadurch gekennzeich­ net, dass das Fenster mit dem Ultraschallwandler im T-Stück als Sonde in einer Rohrleitung angeordnet ist.19. The apparatus of claim 15 and 17, characterized net that the window with the ultrasonic transducer in the T-piece is arranged as a probe in a pipeline. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Fenster mit dem Ultra­ schallwandler an einer in das Fluid getauchten Sonde an­ geordnet ist bzw. sind.20. Device according to one of claims 1 to 16, characterized marked that the one or more windows with the Ultra transducer to a probe immersed in the fluid is or are ordered.
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