DE2461264A1

DE2461264A1 - Vorrichtung fuer die messung des volumenstroms stroemender medien

Info

Publication number: DE2461264A1
Application number: DE19742461264
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1976-06-24
Also published as: NL7512723A; AT345957B; FR2296165B1; DE2461264C3; FR2296165A1; JPS5189463A; GB1516870A; US3977247A; DE2461264B2; ATA804875A; JPS5833485B2

Description

Vorrichtung für die Messung des Volumenstroms strömender Medien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Messung des Volumenstroms strömender Medien., insb. von Blut in seinen Gefäßen, nach der Ultraschall-Doppler-Methode, unter Verwendung von wenigstens zwei Ultraschall-Sendern/Empfängern zur vollständigen bzw. teilweisen Durchschallung eines zu untersuchenden Mediumvolumenabschnitte, eines Dopplergerätes zur Ermittlung der Leistung der bei Gesamt- bzw. Teildurchschallung anfallenden Dopplersignale sowie eines Verhältnisbildners für die Leistungen.

Der Volumenstrom Q strömender Medien ergibt sich bei beliebig ausgebildetem Geschwindigkeitsprofil zu Q₁ = F . v, *.vobei P die Querschnittsfläche der Strömung und v* einen gewichteten Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit darstellen. Der Mittelwert ν läßt sich nach der Ultraschall-Doppler-Methode mit einer Vorrichtung z.B. gemäß DT-AS 1 791 I9I ermitteln. Zur Bestimmung

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der Querschnittsfläche F nach der Doppler-Methode bot sich bisher eine Vorrichtung gemäß der DT-OS 1 812 017 an.

Die Vorrichtung nach der DT-OS 1 812 017 dient primär zur Ermittlung der Innenabmessung (Radius) von Gefäßen, insb. Blutgefäßen. Sie umfaßt zwei in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnete Ultraschall-Sender/Empfanger, die zu gleicher Zeit Ultraschall auf das untersuchende Gefäß, z.B. Blutgefäß, abstrahlen, wobei sich die Sende/Empfangskeule jedes Senders/ Empfängers in Richtung auf das Gefäß stark verbreitert. Der Abstand zwischen den beiden Sendern/Empfängern ist dabei so gewählt, daß sich deren Sende/Empfangskeulen im Bereich des angezielten Gefäßes etwas überlappen, wobei die Sende/Empfangskeule des einen Senders/Empfängers mit der einen seitlichen Begrenzung das vorausgesetzt kreisrunde Gefäß gerade tangiert und ansonsten das Gefäß ganz durchsetzt, während die Sende/Empfangskeule des anderen Senders/Empfängers das Gefäß mit der·entsprechenden· -Keule-nbeg-ren^ung sehneidet., · a-lso.-' das·- Gefäß·.-nur- zum -TJeIl- ■·- ·-· durchschallt. Aufgrund dieser unterschiedlich starken Beschallung ergeben sich an den Ausgängen eines Dopplergerätes, das den beiden Sender/Empfängern nachgeschaltet ist, entsprechend unterschiedliche Dopplersignalleistungen. Aus dem Verhältnis der unterschiedlich starken Dopplersignalleistungen, das beispielsweise mittels eines dem Dopplergerät nachgeschalteten Dividiergliedes ermittelt wird, läßt sich dann mit Hilfe eines Rechners in Verbindung mit weiteren Verrechnungsgrößen, wie dem Abstand der beiden Sender/Empfänger sowie dem öffnungswinkel deren Sende/ Empfangskeulen, der Radius des Gefäßes an der durchschallten Stelle nach einer Barechnungsformel, z.B. gemäß Anspruch 9 der DT-OS 1 812 017, errecnnen. Aus dem Radius kann dann die Kreisquerschnittsfläche P des Gefäßes ermittelt werden.

Die Vorrichtung nach der DT-OS 1 812 017 hat einerseits den Nachteil, daß sie technisch sehr aufwendig ist, da zur Durch-

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führung der relativ komplizierten Rechenoperationen entsprechend komplizierte und teuere Rechenglieder notwendig sind. Sie ist andererseits speziell hinsichtlich Volumenstrommessungen auch im Meßergebnis -recht unsicher, da zum einen die Verifizierung der geometrischen Voraussetzungen, wie z.B. kreisrunder Gefäßquerschnitt, tangentiale Berührung der Gefäßwandung durch die Keulenbegrenzung der Schallkeule eines Senders/Empfängers etc., in der Praxis oft nicht gegeben bzw. schwer einzuhalten ist und zum anderen bei sich stark verbreiterndem Schallfeld kein Zielvorgang und damit auch keine Ausblendung störender Effekte, die z.B. auch von miterfaßten benachbarten Gefäßen herrühren, möglich ist. Damit ergeben sich unvermeidlich Meßfehler bereits bei der Querschnittsbestimmung noch vor Ermittlung des eigentlichen Volumenstromesj die den Volumenstrommeßwert bereits an dieser Stelle verfälschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art. aufzubauen,. die mit geringstem, technischen Aufwand... ein sehr viel exakteres Maß für den Volumenstrom strömender Medien liefert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch goiöst, daß der einen Volumenabschnitt nur teilweise durchschallende erste Ultraschall-Sender/Empfänger zum Empfang von lediglich solchen Dopplersignalen ausgebildet ist, die aus einem in seinen Abmessungen vorgebbaren Testvolumen des strömenden Mediums stammen, welches Testvolumen völlig innerhalb, vorzugsweise im Mittenbereich, jenes Volumenabschnittes liegt, der vom weiteren Sender/Empfänger ganz durchschallt wird und daß der Verhältnisbildner zur Bildung des Verhältnisses der Leistungen von Dopplersignalen aus dem Gesaratvolumenabschnitt und dem Testvolumen ausgebildet ist.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei homogen durchschalltem Strömungsvolumen die Leistung des doppler-

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verschobenen Signals jeweils proportional zur Lumengröße ist. Bei bekanntem Testvolumen V und meßbaren Dopplerleistungen P aus dem Testvolumen V sowie P aus dem Gesamtvolumenabschnitt V ergibt sich demnach für letzteren die Beziehung

P
^Vm - ^v ' JE· Da V = F · b, mit F als unbekannte Fläche und

^PP

b als durch die Abmessungen der Sende/Empfangskeule des zweiten Senders/Empfängers vorgegeben, also bekannte Breite des Gesamt volumenabschnittes V ergibt sich somit für den Volumenstrom Q im Gesamtvolumenabschnitt

— V P Q = V F_m = ν ρ . m .

» ~ p^ ■

Die Erfindung ermöglicht demnach die Erfassung des Volumenstromes ohne vorhergehende Querschnittsbestimmung. Meßfehler, die sich aufgrund ungenauer Querschnittsmessung ergeben würden, sind damit 'von vornherein ausgeschaltet.'Bei geringstem technischen Aufwand.ergibt sich demnach ein Maß für den Volumenstrom, das - wie erwünscht - weitgehend von Meßunsicherheiten befreit ist.

Der Volumenstrom läßt sich aus den gemessenen Leistungswerten

P bzw. P sowie dem bekannten Testvolumen V und den sonstigen m ρ Ρ

Werten ν und b von Hand mittels Rechenschieber od.dgl. errechnen. Zweokmäßigerweise sollte jedoch eine elektronische Rechenschaltung vorgesehen sein, deren Rechenglieder den Volumenstrom kontinuierlich elektrisch nach der obigen Beziehung ermitteln.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sollte zur Abgrenzung des Testvolumens der erste Sender/Empfänger eine scharf gebündelte Sende/Empfangskeule aufweisen, die gegenüber der vorzugsweise ebenfalls scharf gebündelten Sende/Empfangskeule des zweiten Senders/Empfängers einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweist und mit diesem Querschnitt die Querabmessung des Testvolumens festgelegt und zur Vorgabe der Längs-

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abmessung des Testvolumens sollte dem ersten Sender/Empfänger ein elektronisches Signaltor zugeordnet werden, das über Steuerglieder auf Empfang von Dopplersignalen lediglich aus einem bestimmten Tiefenbereich des Mediumvolumenabschnittes einstellbar ist. Ferner sollte in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der erste Sender/Empfänger innerhalb der Grenzen der Sende/Empfangskeule des zweiten Senders/Empfängers angeordnet sein so, daß die Hauptsende/Empfangsrichtungen beider Sender/ Empfänger im wesentlichen koinzidleren. Im Gegensatz zur Vorrichtung nach der DT-OS 1 8l2 017, wo die Hauptsende/Empfangsrichtungen der dortigen Sender/Empfänger auf Abstand parallel zueinander verlaufen, ergibt sich hierdurch ein wesentlich enger und damit schärfer eingegrenztes Ultraschall-Einzugsgebiet mit entsprechend geringerem Störeinfluß auf die Dopplersignale. Da der Ultraschall beider Sender/Empfänger im wesentlichen denselben Hin- und Rückweg zum bzw. vom Medium zu durchlaufen hat, ergeben sich auch gleiche Dämpfungsverhältnisse und damit Proportionalität in der Leistungsanzeige mit demselben Proportionalitätsfaktor. Zusätzliche Meßfehler, die sich aufgrund unterschiedlicher Proportionalitäten ergeben können, sind damit von vornherein ebenfalls ausgeschlossen.

Die Koinzidenz läßt sich am vorteilhaftesten dadurch erreichen, daß der erste Sender/Empfänger als relativ kleinflächiger Ultraschalls chwinger in ein Flächenfenster, vorzugsweise in der·.Mitte, eines weiteren Ultraschallschwingers mit wesentlich größerer Fläche eingesetzt ist, wobei zweckmäßigerweise der kleinflächige Schwinger sowie der ihn umgebende großflächige Schwinger betriebsmäßig zusammenschaltbar sind und im zusammengeschalteten Zustand in der Gesamtfläche den zweiten Sender/Empfänger bilüen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

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In der Fig. 1 ist mit 1 ein Ultraschall-Doppler-Applikator bezeichnet, der ein Trägerteil 2, z.B. aus Kunststoff, umfaßt, an dessen Applikationsfläche zwei Ultraschallschwinger 3, 4 (dünne piezoelektrische Kristallplättchen) mit unterschiedlichen Flächen angeordnet sind. Der kleinflächigere Schwinger 3 ist dabei in einem Flächenfenster in der Mitte des großflächigeren Schwingers eingesetzt so, daß die jeweiligen Abstrahlfächen beider Schwinger in einer Ebene liegen. Die Flächenform beider Schwinger ist quadratisch, wobei die Seitenabmessungen der Quadrate so gewählt sind, daß der kleinere Schwinger 3 eine Fläche F₁ im Bereich von 4 bis 20 mm , der den kleineren Schwinger 3 umgebende größere Schwinger 4 zusammen mit ersterem hingegen eine Fläche F„ im

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Bereich von 50 bis 200 mm aufweist.

Der Applikator 1 ist auf der Haut 5 eines Probanden so aufgesetzt, daß im Betriebszustand des kleinflächigen Schwingers 3 dessen schmale Sende/Empfangskeule β den Blutstrom eines unter der Haut _;im. Gew.ebe .pnsicht.bar. verlauf.ende η B.lutgefjäße.s .7_t nu.r .in. eip.e.m. _t _.. ^_-. sehr kleinen Teilabschnitt, der das Testvolurcen V enthält, durchsetzt. Die Sende/Empfangskeule 8 der betriebsmäßig zusammengeschalteten Schwinger 3 und 4 erfaßt hingegen das gesamte Gefäß 7 in einem Gesamtvolumenabschnitt V von der Länge b. Das in den Abmessungen kleine Testvolumen V liegt genau in der Mitte des Gesamtvolumenabschnittes V . Während die Querschnittsabmossungen des Testvolumens V durch den Querschnitt F " der scharfgebündelten Sende/Empfangskeule 6 des kleinflächigen Schwingers 3 vorgegeben sind, dient zur Längenabgrenzung a ein Signaltor 18 im elektrischen Ansteuer- bzw. Verarbeitungsteil des Applikators, das auf Empfang von Dopplersignalen lediglich aus dem Tiefenbereich a des Gesamtvolumenabschnittes V einstellbar ist.

Die elektrische Steuer- bzw. Verarbeitungseinrichtung des Applikators 1 beinhaltet einen Hochfrequenz-Sendeoszillator 9> eier im Takt eines Taktgebers 10 den Schwingern 3 bzw. 3 und 4 über

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die Leitungen 11 bzw. 11 und 12 Hochfrequenz-Erregungsimpulse zuleitet. Die wahlweise Anschaltung des Schwingers 3 bzw. beider Schwinger 3 ^und 4 an den Sendeoszillator 9 geschieht mittels Steuerschaltern IJ bzw. 14 einer Schalteinrichtung I5.

Mit l6 ist ein Empfangsverstärker für die von den Schwingern 3 bzw. 3 ^und ^ ^aus dem strömenden Medium des Gefäßes 7 empfangenen Echosignale bezeichnet. Der Ausgang des Empfangsverstärkers l6 ist über einen weiteren Schalter I7 der Schalteinrichtung 15 über ein elektronisches Tor 18 indirekt oder über eine Torüberbrückungsleitung 19 direkt mit einem Dopplergerät 20, 21 verbindbar. Das Dopplergerät umfaßt dabei im wesentlichen einen Demodulator 20 zur Demodulation der empfangenen elektrischen Ultraschallsignale sowie einen Leistungsmesser 21 zur Messung der Leistung der Dopplersignale. Dem elektronischen Tor l8 sind zwei monostabile Kippstufen 22 und 23 zugeordnet. Die Kippstufe 23 erzeugt dabei im Sendetakt der Ultraschall-Sendeimpulse des kleinfläehigen Schwingers 3 Ausgangsimpulse, deren Dauer den Tiefenabstand des Testvolumens V vchm Schwinger 3 festlegt. Die

sr

Kippstufe 22, die jeweils mit dem Ende eines Ausgangsimpulses der Kippstufe 23 angestoßen wird, erzeugt hingegen einen demgegenüber sehr viel kürzeren Ausgangsimpuls, dessen Dauer den abzutastenden Tiefenbereich, d.h. die Länge a des Testvolumens V , festlegt. Während der Dauer des letzteren Impulses ist das elektronische Signaletor 38 jeweils für anfallende Dopplersignale geöffnet, Zur Änderung des Tiefenabstandes sowie ebenfalls auch zur Änderung der Länge a des abzutastenden Tiefenbereiches ist den monostabilen Kippstufen 22, 23 außerdem noch ein Einstellglied 24 zugeordnet, mittels dessen die Ausgangsimpulse der Kippstufen auf unterschiedliche Längen einstellbar sind. Die Kennziffer 25 steht schließlich für ein Betätigungsglied zur Betätigung der einzelnen Schalter I3, 14, 17 der Schalfeinrichtung

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Mit 26 ist ein Ausgangsschalter des Dopplergerätes 20, 21 bezeichnet, der bei der Testvolumen-Messung gemessene Leistungssignale über ein Speicherglied 27 an ein Dividierglied 28 legt, während die bei- der Gesamtvolumenabschnittmessung anfallenden Leistungssignale dem Dividierglied 28 unmittelbar zugeführt werden. Das Dividierglied 28 bildet jeweils das Verhältnis P /P der Leistungen der Dopplersignale aus dem Gesamtvolumenabschnitt V und dem Testvolumen V . Zur Ermittlung des jeweiligen Volumenstromes Q dient dann schließlich eine Rechenschaltung 29 32. Das Rechenglied 29 ist hierbei ein Multiplizierglied (Proportionalitätsglied), das das Leistungsverhältnissignal des Dividiergliedes 28 mit dem Quotienten V /b aus dem bekannten Testvolumen V und der Länge b des Gesamtvolumenabschnittes V multipliziert. Das Glied J>0 umfaßt eine Einrichtung zur Ermittlung eines gewichteten Mittelwertes (v sin Oi ) der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Gesamtvcb.lumenabschnitt V , wobei « den Ultraschall-Einstrahlwinkel in das Medium darstellt. Die Einrichtung 30 kann beispielsweise jener der .DT-AS 1 791 I9I entsprechen oder falls winkelunabhängig gemessen werden soll auch jener der deutschen Patentanmeldung P 2) 4l 476. Werden der Mittelwert V der Geschwindigkeit ν sowie der Einstrahlwinkel tx unabhängig voneinander gemessen, so muß wie in der Pig. I beispielsweise angedeutet, in der Einrichtung 30 aus dem Mittelwertsignal der Geschwindigkeit und dem Winkel (Glied Jl) entsprechend das Signal ν sin 0^ ermittelt werden. Die Ausgangssignale der des Gliedes und der Einrichtung 30 werden schließlich in einem Multiplizierglied 32 miteinander multipliziert. Es ergibt sich somit das

Maß für den Volumenstrom Q, im Gesamtvolumenabschnitt V des Gern

fäßes 7 nach der Beziehung

V P Q = (ν sin oc ) · ρ · m .

b" P~ P

Der jeweils ermittelte Volumenstromwert Q, wird an einem Anzeigeoder Registriergerät 33 angezeigt bzw. registriert.

609826/0881 . " ⁹ "

Zum Aufsuchen des jeweiligen Gefäßes 7 bzw. zur korrekten Einschiebung des Testvolumens V in das Gefäß dient ein Dopplersignalanzeigegerät y\, dem vorzugsweise auch ein Tongeber 35 (Lautsprecher) zugeordnet ist.

Die Funktionsweise der Vorrichtung nach der Fig. 1 ergibt sich wie folgt:

Vor Beginn der eigentlichen Volumenstrommessung muß erst das für die Messung vorgesehene Blutgefäß 7 geortet und das Testvolumen V in der richtigen Lage im Gefäß eingestellt \\/erden. Hierzu wird durch Betätigung des Schalters 13 der kleinflächigen Schwinger 3 in Betrieb gesetzt. Bei an die Leitung 19 geschaltetem Schalter 17.» d.h. kurzgeschlossenem elektronischen Signaltor 18, wird der Applikator 1 auf der Haut 5 über dem Blutgefäß 7 so lange verschoben., bis die mittels des Anzeigegerätes Jk- angezeigten Dopplersignale höchste Intensität bzw. die mittels des Lautsprechers 35 hörbar gemachten Dopplersignale maximale Lautstärke aufweisen. Die Sende/Empfangskeule 6 des kleinflächigen Schwingers 3 durchdringt in diesem Augenblick das Gefäß 7 exakt in dessen Querschnittsmitte.

Anschließend wird durch Rückschaltung des Schalters 17 in die gezeichnete Lage das elektronische Signaltor 18 zwischem Empfangsverstärker l6 und Dopplergerät 20., 21 geschaltet. Bei vorab eingestellter Impulsbreite des Aupgangsimpulses der monostabilen Kippstufe 22 wird nun die Impulsbreite des Ausgangsimpulses der Kippstufe 23 über das Einstellglied 24 so lange verstellt, bis am Anzeigeglied 32 bzw. Lautsprecher 35 erneut maximale Intensität der Dopplersignale angezeigt wird. Das Testvolumen V ist damit auf einen Bereich unmittelbar um die Mittenachse des Gefäßes 7 eingegrenzt.

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Nach erfolgter Gefäßortung und Einstellung des Testvolumens V wird der Schalter 26 am-Ausgang des Dopplergerätes 20, 21 aus der Nullstellung an den Eingang des Speichergliedes 27 gelegt, welches die vom-Dopplergerät gemessene Leistung der Dopplersignale aus den Testvolumen V speichert. Anschließend erfolgt Leistungsmessung im Gesamtvolumenabschnitt V . Hierzu wird der Schalter 14 geschlossen, der Umschalter IJ wieder an die Überbrückungsleitung 19 gelegt und ferner über den Schalter 26 der Ausgang des Dopplergerätes direkt mit dem Dividierglied 28 verbunden. Da nunmehr beide Schwinger 3 und 4 gemeinsam in Betrieb sind, fallen Dopplersignale aus dem Gesamtvolumenabschnitt V des Gefäßes 7 an, deren Leistung wiederum vom Dopplergerät 20, erfaßtu.zusammen mit dem gespeicherten Leistungssignal aus der Testvolumenmessung auf das Dividierglied 28 gegeben wird. Das Dividierglied 28 bildet nun den Quotienten aus der Leistung P der Dopplersignale aus dem Gesamtvolumenabschnitt V sowie der Leistung P der Dopplersignale lediglich aus dem Testvolumen V . Durch sofortige elektronische Verrechnung des ^erhältnissignales P /P mit den an den Rechnungsgliedern 29, 30 und gegebenenfalls 31 anstehenden Verrechnungswerten ergibt sich dann am Anzeigegerät 33 unmittelbar der Volumenstrom des Blutes im Gesamtvolumenabschnitt V des Gefäßes 7.
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Die Vorrichtung nach der Fig. 1 eignet sich zur Volumenstrommessung sowohl an geradlinig als auch gekrümmt verlaufenden Cbfäßen. Bei Messungen an gekrümmt verlaufenden Gefäßen, dJo wie z.B. der Aortenbogen vom Sternum aus,lediglich eine Ultraschall-Einstrahlrichtung in Bogenlängsrichtung zulassen, empfiehlt es sich, wie in Fig. 2 beispielsweise angedeutet, sowohl die Te.stvolumen-Messung als auch die Gesamtvolumen-Messung bei eingeschaltetem Tor durchzuführen. Die Toröffnungszeit sollte hierbei zweckmäßigerweise für beide Messungen gleich und lediglich im Gegensatz zur Messung an geradlinigen Gefäßen.zur Erreichung breiterer VoIu-

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- li -

menabschnitte etwas verlängert seih. Da der Einstrahlwinkel 'bezüglich der Strömungsrichtung des Blutes nahezu Null ist und Testvolumen V sowie Gesamtvolumenabschnitt V die gleiche Länge, z.B. die Länge h gemäß Fig. 2, aufweisen, ergibt sich für den Volumenstrom Q, im Krümmungsgebiet die vereinfachte Beziehung

wobei P die Querschnittsfläche des Testvolumens V darstellt.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung für die Messung des Volumenstroms strömender Medien, insb. von Blut in seinen Gefäßen, nach der Ultraschall-Dcppler-Methode, unter Verwendung von wenigstens zwei Ultraschall-Sendern/Empfängern zur vollständigen bzw. teilweisen Durchschallung eines zu untersuchenden Mediumvolumenabschnittes, eines Dopplergerätes zur Ermittlung der Leistung der bei Gesamtbzw. Teildurchschallung anfallenden Dopplersignale sowie eines Verhältnisbildners für die Leistungen, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Volumenabschnitt nur teilweise durchschallende erste Ultraschall-Sender/Empfänger (3) zum Empfang von lediglich selchen Doppiersignalen ausgebildet ist, die aus einem in seinen Abmessungen vorgebbaren Testvolumen (V ) des strömenden Mediums (7) stammen, welches Testvolumen völlig innerhalb, vorzugsweise im Mittenbereich, jenes Volumenabschnittes (V ) liegt, der vom weiteren Sender/Empfänger (3 und 4) ganz durchschallt wird und daß der Verhältnisbildner (28) zur Bildung des Verhältnisses der Leistungen von Dopplersignalen aus dem Gesamtv¹
bildet ist.

dem Gesamtvolumenabschnitt (V ) und dem Testvolumen (V ) ausge-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgrenzung des Testvolumens (V ) der erste Sender/Empfänger (3) eine scharf gebündelte Sende/Empfangskeule (6) aufweist, die gegenüber der vorzugsweise ebenfalls scharf gebündelten Sende/ Empfangskeule (8) des zweiten Senders/Empfängers (3 und 4) einen wesentlichen geringeren Querschnitt aufweist und mit diesem Querschnitt die Querabmessungen des Testvolumens festlegt und daß zur Vorgabe der Längsabmessung (a) des Testvolumens dem ersten Sender/Empfänger (3) ein elektronisches Signaltor 08) zuge-

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ordnet ist, das über Steuerglieder (22 bis 24) auf Empfang von Dopplersignalen lediglich aus einem bestimmten Tiefenbereich des Mediumvolumenabschnittes (V ) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sender/Empfänger (3) innerhalb der Grenzen der Sende/ Empfangskeule (8) des zweiten Senders/Empfängers (3 und 4) angeordnet ist so, daß die Hauptsende/Empfangsrichtungen beider Sender/Empfänger im wesentlichen koinzidieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sender/Empfänger als relativ kleinflächiger Ultraschallschwinger (3) in ein Flächenfenster., vorzugsweise in der Mitte, eines weiteren Ultraschallschwingers (4) mit wesentlich größerer Fläche eingesetzt ist, welcher weitere Schwinger Bestandteil des zweiten Sender/Empfängers ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinflächige Schwinger (3) sowie der ihn umgebende großflächige Schwinger (4) betriebsmäßig zusammenschaltbar sind und im zusammengeschalteten Zustand in der Gesamtfläche den zweiten Sender/Empfänger (3 und 4) bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis (F,/F ) der Schwinger (3, 4) in der Größenordnung von 1:10 gewählt ist, vorzugsweise der kleinere Schwinger (3) eine Fläche von etwa 4 bis 20 mm und der größere Schwinger (4) eine Fläche von etwa 50 bis 250 mm aufweist,

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinger (3, 4) rechteckige, vorzugsweise quadratische, Flächenform aufweisen.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Leistung von Dopplersignalen lediglich aus dem Testvolumen (V ) eine Schalteinrichtung

(15) vorgesehen ist mit einem ersten Schalter (lj5) zur separaten Anschaltung des kleinflächigen Schwingers (3) an einen gemeinsamen Hochfrequenz-Sendeoszillator (9) einerseits sowie einen Empfangsverstärker (ΐβ) andererseits und mit einem zweiten Schalter (I7) zur Einschaltung des elektronischen Tores (l8) für die Tiefenaustastung zwischen Empfangsverstärker (l6) und Dopplergerät (20., 21).

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der Leistung von Dopplersignalen aus dem Gesamtvolumenabschnitt (V ) der den kleinflächigen Schwinger (3) umgebende großflächige Schwinger (4) über einen dritten Schalter (l4) der Schalteinrichtung (I5) zusätzlich zum kleinflächigen Schwinger (3) an Sendeoszillator (9) und Empfangsverstärker

(16) anschaltbar und der zweite Schalter (17) auf kurzschlußmäßige Überbrückung des elektronischen Tores (l8) durch Direktverbindung von Empfangsverstärker (ΐβ) und Dopplergerät (20, 21) umschaltbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des elektronischen Signaltores (18) bei Testvolurnen-Messung zwei monostabile Kippstufen (22, 23) vorgesehen sind, vor· denen die eine (23) im Sendetakt der Ultraschall-Sendeimpulse des kleinflächigen Schwingers (3) Ausgangsimpulse erzeugt, deren Dauer den Tiefenabstand des Testvolumens (V ) vom Schwingel· (3) festlegt, und die andere (22) mit dein Ende jedes solchen Ausgangsimpulses angestoßen wird und einen demgegenüber sehr viel kürzeren Ausgangsimpuls erzeugt, dessen Dauer den abzutastenden Tiefenbereich und damit die Länge (a) des Testvolumens (V ) festlegt und dieser Ausgangsimpuls der Öffnungsimpuls für das elektronische Tor (l8) ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Tiefenabstandes sowie gegebenenfalls auch zur Änderung der Länge (a) des abzutastenden Tiefenbereiches den monostabilen Kippstufen (22, 23) ein Einstellglied (24) zur Einstellung unterschiedlicher Ausgangsimpulslängen zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Einrichtung zur Ermittlung eines gewichteten Mittelwertes (v sin &< ) der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Gesamtvolumenabschnitt (V ), wobei c< den Ultraschall-Einstrahlwinkel in das Medium darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Einrichtung (30) sowie dem Dopplersignal-Leistungsverhältnisbildner (28) Multiplizierglieder (29, 32) nachgeschaltet sind, die aus dem Geschwindigkeitsmittelwert-Signal (v sin c< ) und dem Leistungsverhältnis-Signal (P /P_n) sowie dem bekannten Testvolumen (V_) und der sich aus der Breite der Sende/Empfangskeule (8) des zweiten Senders/Empfängers (3j ^) ergebenden Länge (b) des Gesamtvolumenabschnittes (V) die Strömungsgeschwindigkeit (Q) nach der Beziehung

Q = (v. sin cK ) ·

errechnen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auch b.ei Gesamtvolumenmessung der zweite Sender/Empfänger (3 und 4) durch das elektronische Signaltor (l8) auf den Empfang von Dopplersignalen.aus einen vorgebbaren Tiefenbereich einstellbar ist.

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