KR20160128369A - 유체에서 음향 신호의 음속을 결정하기 위한 디바이스 - Google Patents

유체에서 음향 신호의 음속을 결정하기 위한 디바이스 Download PDF

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KR20160128369A
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클라우스 베버
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 유체 용기(3) 내 유체(1)에서 음속을 결정하기 위한 디바이스에 관한 것으로, 해당 디바이스는 음향 트랜스듀서(5), 유체 공간(11)에 배열된 제1 반사기 소자(7), 상기 유체 공간(11)에 배열된 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15), 및 제어 유닛(19)을 포함하되, 상기 제1 반사기 소자(7)와 상기 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15)는 기준 소자(17)에 일체로 형성되고, 상기 제어 유닛은, 지정된 음향 신호(S)가 생성되는 방식으로 상기 음향 트랜스듀서(5)를 제어하며, 송신 시간과, 상기 제1 반사기 소자(7)에서 상기 음향 신호(S)가 반사한 제1 반사파의 수신 시간 사이에 제1 신호 전파 시간 기간을 결정하고, 상기 송신 시간과, 상기 각 추가적인 반사기 소자(13, 15)에서 상기 음향 신호(S)가 반사한 각 추가적인 반사파의 수신 시간 사이에 각 추가적인 신호 전파 시간 기간을 결정하며, 상기 음향 신호(S)의 상기 제1 신호 전파 시간 기간과 상기 각 추가적인 신호 전파 시간 기간에 기초하여 상기 유체(1)에서 음속을 결정하도록 설계된다.

Description

유체에서 음향 신호의 음속을 결정하기 위한 디바이스{DEVICE FOR DETERMINING A SPEED OF SOUND OF A SOUND SIGNAL IN A FLUID}
본 발명은 유체 용기 내 유체에서 음향 신호(sound signal)의 음속을 결정하기 위한 디바이스에 관한 것이다.
유체 용기 내 유체에서 음향 신호의 음속을 결정하기 위해, 음향 트랜스듀서(sound transducer)는 음향 생성기로 동작되고 또한 음향 수신기로도 동작될 수 있다. 유체에서 음향 신호의 음속을 결정하기 위해, 음향 펄스가 유체 내로 방출되고 음향 트랜스듀서에 의해 측정될 수 있다. 음향 펄스의 진행시간으로부터 유체에서 음향 신호의 음속에 관해 결론을 도출할 수 있다.
문서 US 2009/0158821 A1은 액체 담체에 용해된 입자를 포함하는 현탁액에서 하나 이상의 초음파 파라미터를 측정하는 디바이스를 기술한다. 이 디바이스는, 초음파를 방출하고 수신하는 하나 이상의 초음파 센서와, 적어도 하나의 반사 표면을 구비하고 상기 초음파를 상기 초음파 센서로 반사하도록 배열된 하나 이상의 반사기를 포함한다. 상기 디바이스는 초음파 센서와 반사기를 서로 이격되게 고정하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 현탁액이 초음파 센서와 반사기 사이의 중간 공간으로 흐를 수 있는 개구를 포함한다.
문서 DE 10 2012 207 732 A1은, 제1 기준점과 이 제1 기준점 위에 배열된 제2 기준점을 구비하는 측정 구획을 따라, 초음파 센서의 도움으로, 하우징 내에 위치된 액체에서 초음파의 속력을 확인하는 방법을 기술한다. 충전 레벨이 제2 기준점보다 상당히 더 높은 경우, 초음파의 속력은 2개의 기준점 사이의 거리가 알려진 경우에 2개의 기준점 사이의 진행시간의 차이를 측정하는 것에 의해 확인된다. 충전 레벨이 제2 기준점에 접근함에 따라, 초음파의 속력이 확인되고, 제1 기준점까지의 진행시간이 측정되고, 초음파 센서로부터 제1 기준점까지의 거리가 교정된다. 액체 레벨이 제2 기준점 미만인 경우, 제1 기준점까지의 진행시간이 측정되고, 교정된 거리를 사용하여 초음파의 속력을 계산한다.
문서 US 2012/0118059 A1은 탱크 내 유체의 품질 또는 유체의 양을 결정하는 시스템으로서, 알려진 거리를 갖는 고정된 물체의 방향으로 음향이 배향되도록 음향 트랜스듀서가 탱크의 바텀(bottom) 부근에 배열된, 상기 시스템을 기술한다. 상기 시스템은 유체의 온도를 검출하는 온도 센서, 및 유체의 온도와 음향 신호의 진행시간의 함수로서 유체의 오염(soiling)에 관해 결론을 내리도록 설계된 제어 유닛을 더 포함한다.
문서 US 4,679,175 A는, 음향 트랜스듀서가 타깃 물체 쪽 음향 경로를 따라 음향 에너지의 번들(bundle) 쌍을 주기적으로 송신하고, 각 번들 쌍 중 제1 음향 번들의 에코(echo)를 사용하여 피크 기준 레벨을 확인하고, 그 레벨이 피크 기준 레벨의 미리 한정된 비율을 초과하는 경우, 각 번들 쌍 중 제2 번들의 에코를 사용하여 타깃 물체까지의 거리를 결정하는, 초음파 거리 측정 방법 및 디바이스를 기술한다.
문서 US 5,604,301 A는, 액체를 분리하는 방법, 및 송신기, 수신기, 및 액체 내에 침지된 반사기를 구비하는 초음파 입자 검출 디바이스를 기술한다.
문서 US 6,330,831 B1은, 유체의 물리적 특성을 결정하는 측정 시스템으로서, 상기 시스템은, 유체를 통해 유체 내 반사기 쪽으로 전파되며 적어도 하나의 반사파 측정을 포함하는 초음파 신호의 측정을 수행하고, 상기 초음파 신호는 반사기에서 국부적으로 유체 임피던스의 값을 결정하기에 적절한 유체 내 차동 경로(differential path)를 따라 전파되는, 측정 시스템을 기술한다.
본 발명의 목적은 고정밀도로 음속을 결정할 수 있는 유체 내 음속을 결정하는 비용-효과적이고 신뢰성 있는 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립 특허 청구항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 개선은 종속 청구항에서 특징지어진다.
본 발명은, 음향을 송신하고 수신하도록 설계된 음향 트랜스듀서를 포함하고 유체 용기 내 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스를 특징으로 한다.
나아가, 상기 디바이스는 상기 유체 용기의 유체 챔버에서 상기 음향 트랜스듀서까지 제1 거리에 배열된 제1 반사기 소자를 포함한다. 나아가, 상기 디바이스는 상기 유체 용기의 상기 유체 챔버에서 상기 제1 반사기 소자까지 각 미리 한정된 추가적인 거리에 배열된 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자를 포함한다.
상기 제1 반사기 소자와 상기 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자는 기준 소자에 일체로 형성된다.
상기 제1 반사기 소자와 상기 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자는 상기 음향 트랜스듀서에 의해 생성된 음향을 다시 상기 음향 트랜스듀서로 반사하도록 설계된다.
나아가, 상기 디바이스는 상기 유체 용기의 바텀 부분과 평행하게 연장되는 음향 신호의 주 복사 방향을 갖는 미리 한정된 음향 신호를 생성하도록 상기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함한다. 나아가, 상기 제어 유닛은, 상기 음향 신호의 송신 시간과, 상기 제1 반사기 소자에서 상기 음향 신호가 반사한 제1 반사파의 수신 시간 사이에 제1 신호 진행시간을 확인하도록 설계된다. 나아가, 상기 제어 유닛은, 상기 음향 신호의 송신 시간과, 상기 각 추가적인 반사기 소자에서 상기 음향 신호가 반사한 각 추가적인 반사파의 수신 시간 사이에 각 추가적인 신호 진행시간을 확인하도록 설계된다. 나아가, 상기 제어 유닛은 상기 제1 신호 진행시간과 상기 각 추가적인 신호 진행시간의 함수로서 상기 유체 내 음향 신호의 음속을 확인하도록 설계된다.
상기 유체 챔버에 적어도 2개의 반사기 소자를 배열하는 경우, 상기 제1 반사기 소자와 상기 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자 사이의 거리만을 알면, 상기 유체 내 음향 신호의 음속을 결정할 수 있다는 장점이 있다.
상기 반사기 소자들을 일체로 형성하면 상기 반사기 소자들을 간단히 설치할 수 있다. 나아가, 상기 반사기 소자들을 일체로 형성하면, 각 미리 한정된 추가적인 거리가 설치, 에이징, 및 온도와 본질적으로 독립적으로 되게 하는데 기여한다. 나아가, 그리하여, 예를 들어, 상기 디바이스를 교정하는 것이 단지 선택적인 것이 된다.
나아가, 상기 반사기 소자들을 일체로 형성하면, 예를 들어, 적용 또는 결함으로 인해, 반사기 소자를 교체하거나 변경하는 것이, 상기 유체 용기, 상기 제어 유닛, 및 상기 음향 트랜스듀서와 본질적으로 독립적으로 되게 하는데 기여한다.
하나의 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자는 상기 기준 소자의 결합 구역에서 유체 용기에 고정되게 결합된다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자는 상기 기준 소자의 결합 구역에서 유체 용기의 바텀 부분에 고정되게 결합된다.
이에 의해 상기 유체 용기의 충전 레벨이 낮은 경우에도 음속을 결정할 수 있다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자의 결합 구역은 적어도 하나의 리세스(recess)를 구비한다.
이에 의해 상기 기준 소자를 상기 유체 용기에 형상 맞춤 연결(formfitting connection)할 수 있다. 나아가, 상기 기준 소자의 표면이 확대되어 높은 신뢰성을 갖는 물질 접합이 가능하다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자의 결합 구역은 적어도 하나의 보어홀(borehole)을 구비한다.
이에 의해 상기 기준 소자를 상기 유체 용기에 형상 맞춤 연결하거나 및/또는 마찰 고정 연결할 수 있다. 나아가, 상기 기준 소자의 표면이 확대되어 높은 신뢰성을 갖는 물질 접합이 가능하다.
예를 들어, 상기 유체 용기의 바텀 부분은 이 상황에서 적어도 하나의 고정 핀을 구비하고, 이 고정 핀은 상기 기준 소자의 결합 구역과 결합을 형성하는 범위에서 상기 기준 소자의 결합 구역에 연결되도록 설계된다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자의 결합 구역은 플라스틱을 사용하여 압출-코팅된다. 이에 의해 상기 기준 소자를 상기 유체 용기에 기계적으로 결합하는 것이 비용-효과적이면서 강인하게 된다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자는 음향 트랜스듀서 쪽을 향하는 제1 반사기 소자 측으로부터 상기 음향 트랜스듀서와는 반대쪽을 향하는 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자 측 쪽으로 상기 음향 신호의 주 복사 방향으로 진행하면서 상기 유체 챔버 안으로 단조적으로(monotonously) 돌출하는 상승부로 설계된다.
이러한 배열은 상기 음향 신호의 주 복사 방향으로 연속적으로 2개의 반사기 소자의 상기 음향 트랜스듀서 쪽을 향하는 측과 상기 음향 트랜스듀서와는 반대쪽을 향하는 측 사이에 본질적으로 반사파들이 간섭하는 일이 없이 디바이스가 동작하는데 기여한다.
나아가, 상기 배열은, 유체가 온도로 인해 팽창하는 경우, 특히 동결된 경우에, 예를 들어, 음향 신호의 주 복사 방향으로 2개의 연속적인 반사기 소자 중 음향 트랜스듀서에 더 가까이 위치된 반사기 소자에는, 상기 음향 트랜스듀서로부터 더 원격에 배열된 반사기 소자의 음향 트랜스듀서 쪽을 향하는 측에 인가되는 팽창 유체의 힘과 반대방향인, 팽창 유체의 상기 음향 트랜스듀서와는 반대쪽을 향하는 측에 인가되는 힘이 실질적으로 없어서, 2개의 반사기 소자 사이에 각 미리 한정된 추가적인 거리가 변함없이 유지되는데 기여한다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 유체 챔버 안으로 돌출하는 상기 기준 소자의 서브구역은 상기 음향 신호의 주 복사 방향으로 2개의 연속적인 반사기 소자 사이에서 음향 신호의 주 복사 방향과 평행한 평면으로 형성된다.
이러한 배열은 상기 음향 신호의 주 복사 방향으로 2개의 연속적인 반사기 소자 사이에서 유체 챔버 안으로 돌출하는 기준 소자의 서브구역에서 본질적으로 반사함이 없이 디바이스가 동작하여, 디바이스의 효율을 높이는데 기여한다.
추가적인 유리한 실시예에서, 상기 기준 소자는 금속으로 형성된다.
이에 따라 상기 기준 소자의 반사기 소자들에서 음향 신호가 신뢰성 있게 반사될 수 있다.
나아가, 상기 기준 소자는 힘의 작용에 대해 강인하여, 각 미리 한정된 추가적인 거리가 에이징과 온도 변화에 본질적으로 독립적으로 변함없이 유지되게 한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 개략 도면에 기초하여 이후 설명된다.
도 1은 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스의 제1 예시적인 실시예를 도시하는 도면;
도 2는 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스의 제2 예시적인 실시예를 도시하는 도면; 및
도 3은 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스의 제3 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
동일한 설계 또는 기능을 갖는 소자에는 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호가 제공된다.
도 1은, 유체(1)에서 음속을 결정하기 위한 디바이스로서, 바텀 구획(9), 및 유체(1)로 충전된 유체 챔버(11)를 구비하는 유체 용기(3)를 포함하는 디바이스를 도시한다. 유체(1)는, 예를 들어, 배출 가스에 있는 오염물을 감소시키는 액체 매체이고, 이 액체는 바람직하게는 환원제 및/또는 환원제 전구체, 예를 들어, 수성 요소 용액(aqueous urea solution)을 포함한다.
예를 들어, 음향에 의해 유체 챔버(11) 내 유체(1)의 충전 레벨을 결정하기 위해, 유체(1)에서 미리 한정된 음향 신호(S)의 음속이 알려질 것이 요구된다. 이를 위해, 예를 들어, 음향을 송신하고 수신하도록 설계된 음향 트랜스듀서(5)가 유체 챔버(11) 내에 배열된다. 나아가 음향 트랜스듀서(5)는, 예를 들어, 유체 챔버(11)에서 유체 용기(3)의 하우징 벽을 통해 결합될 수 있다.
음향 트랜스듀서(5)는 제어 유닛(19)에 의해 미리 한정된 음향 신호(S)를 생성하도록 제어된다.
유체(1)에서 음향 신호(S)의 음속을 결정하기 위해, 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)으로, 제1 반사기 소자(7)가 유체 용기(3)의 유체 챔버(11)에서 음향 트랜스듀서(5)까지 제1 거리(D1)에 배열되고, 이 제1 반사기 소자는 음향 트랜스듀서(5)에 의해 생성된 음향을 다시 음향 트랜스듀서(5)로 반사하도록 설계된다.
제어 유닛(19)은, 음향 신호(S)의 송신 시간과, 제1 반사기 소자(7)에서 음향 신호(S)가 반사한 제1 반사파의 수신 시간 사이에 제1 신호 진행시간을 확인하도록 설계된다. 제1 거리(D1)가, 예를 들어, 낮은 제조 공차에 기초하여 또는 교정에 의해 충분히 정밀하게 알려진 경우, 유체(1) 내 음향 신호(S)의 음속은 이에 따라 이미 제1 신호 진행시간의 함수로서 확인될 수 있다.
유체(1) 내 음향 신호(S)의 음속을 결정할 때, 제1 거리(D1)가 온도와-관련하여 변동하는 것으로 인해, 예를 들어, 음향 트랜스듀서(5)와 유체(1) 사이의 중간 층에서 온도에-의존하는 신호 진행시간으로 인해, 또는 에이징 효과로 인해, 예를 들어, 탄성 부품의 안정화 또는 수축으로 인해 에러가 발생할 수 있다.
이 때문에, 추가적인 반사기 소자(13)가 제1 반사기 소자(7)까지 각 미리 한정된 추가적인 거리(D2)에서 유체 용기(3)의 유체 챔버(11) 내에 배열되고, 이 추가적인 반사기 소자는 음향 트랜스듀서(5)에 의해 생성된 음향을 다시 음향 트랜스듀서(5)로 반사하도록 설계된다. 예를 들어, 반사기 소자(7, 13)는 유체 용기(3)의 바텀 부분(9)에 고정되게 결합되고, 여기서 제1 반사기 소자(7)는 바텀 부분(9)에 대해 제1 높이(H1)를 구비하고, 이 H1 높이만큼 제1 반사기 소자(7)는 유체 챔버(11) 안으로 돌출하고, 추가적인 반사기 소자(13)는 추가적인 높이(H2)를 구비하고, 이 H2 높이만큼 추가적인 반사기 소자는 유체 챔버(11) 안으로 돌출한다. 제1 높이(H1)는, 예를 들어, 추가적인 높이(H2) 미만이어서, 유체 용기(3)의 바텀 부분(9)과 평행하게 연장되는 주 복사 방향(HSR)을 갖는 미리 한정된 음향 신호(S)는, 예를 들어, 제1 반사기 소자(7)에서 반사되고 또한 추가적인 반사기 소자(13)에서도 반사된다.
제어 유닛(19)은, 음향 신호(S)의 송신 시간과, 추가적인 반사기 소자(13)에서 음향 신호(S)가 반사한 추가적인 반사파의 수신 시간 사이에 추가적인 신호 진행시간을 확인하도록 설계된다. 유체(1)에서 음향 신호(S)의 음속을 결정하기 위해, 예를 들어, 제1 신호 진행시간과 추가적인 신호 진행시간 사이의 차이가 이제 확인될 수 있고, 이에 음향 신호(S)의 음속이 추가적인 거리(D2)의 함수로서 확인될 수 있다.
이것은 제1 반사기 소자(7)와 추가적인 반사기 소자(13) 사이에 미리 한정된 추가적인 거리(D2)만을 알면 되는 장점을 제공한다. 이에 따라, 예를 들어, 제1 거리(D1)의 온도와-관련된 변동이 보상된다.
그러나, 제1 반사기 소자(7)와 추가적인 반사기 소자(13) 사이의 추가적인 거리(D2)는 이 경우에도 여전히 고정밀도로 알려지거나 또는 교정되어야 한다. 에이징, 설치, 또는 온도로 인해, 이 조건이 항상 충족되는 것이 보장되는 것은 아니다.
제2 예시적인 실시예(도 2)는, 2개의 반사기 소자(7, 13)가 기준 소자(17)에 일체로 형성된다는 점에서 제1 예시적인 실시예와 상이하다.
이에 따라 제1 반사기 소자(7)와 추가적인 반사기 소자(13) 사이의 추가적인 거리(D2)는 온도, 설치, 및 에이징과 독립적으로 실질적으로 일정하게 유지되는 것이 보장될 수 있다. 추가적인 거리(D2)와 또한 반사기 소자(7, 13)들을 서로 정렬하는 것은 이 경우에 기준 소자(17)의 제조에만 의존한다.
이 경우에, 예를 들어, 기준 소자(17)의 제조 공차에 기초하여 또는 측정에 의하여 디바이스를 설치하기 전에 추가적인 거리(D2)는 이미 충분히 알려져 있기 때문에, 디바이스를 교정하는 것은 단지 선택적인 것이다.
나아가, 기준 소자(17)에 반사기 소자(7, 13)들을 일체로 형성하면 단일 부품만이 설치되면 되기 때문에 제1 예시적인 실시예에 비하여 반사기 소자(7, 13)의 설치를 간략하게 하는데 기여한다. 이것은 추가적으로, 예를 들어, 기준 소자(17)를 적용하거나 또는 이 기준 소자에 결함이 있는 것에 의해 야기되는 변화가 유체 용기(3), 음향 트랜스듀서(5), 및 제어 유닛(19)과 실질적으로 독립적으로 수행될 수 있게 한다.
기준 소자(17)를 설치하기 위해, 이 기준 소자는, 예를 들어, 결합 구역에 적어도 하나의 리세스(19)를 구비한다. 이것은, 예를 들어, 기준 소자(17)를 유체 용기(3)에 형상 맞춤 연결할 수 있게 한다. 나아가, 기준 소자(17)의 표면이 확대되어 높은 신뢰성을 갖는 물질 접합이 가능하다. 예를 들어, 기준 소자(17)의 결합 구역은 이를 위해 플라스틱을 사용하여 압출-코팅된다.
예를 들어, 기준 소자(17)는 음향 트랜스듀서(5) 쪽을 향하는 제1 반사기 소자(7) 측으로부터 음향 트랜스듀서(5)와는 반대쪽을 향하는 추가적인 반사기 소자(13) 측 쪽으로 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)으로 진행하면서 유체 챔버(11) 안으로 단조적으로 돌출하여 상승하는 것으로 형성된다. 특히 이 경우에 제1 반사기 소자(7)와 추가적인 반사기 소자(13) 사이에서 유체 챔버(11) 안으로 돌출하는 기준 소자(17)의 서브구역이 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)과 평행한 평면으로 형성된다.
이것은 추가적인 반사기 소자(13)에서 음향 신호(S)가 추가적으로 반사된 반사파가 제1 반사기 소자(7)와 실질적으로 독립적으로 다시 음향 트랜스듀서(5)로 반사되는 장점을 제공한다. 2개의 반사기 소자(7, 13) 사이에 실질적으로 반사파들이 간섭하는 일이 없어서, 이것은, 예를 들어, 디바이스의 효율에 기여한다.
유체(1)가 온도로 인해 팽창하는 경우, 예를 들어, 특히 동결된 경우에, 예를 들어, 팽창 유체의 제1 힘은 음향 트랜스듀서(5) 쪽을 향하는 추가적인 반사기 소자(13) 측에 인가된다. 그러나 제1 예시적인 실시예와 달리, 기준 소자(17)가 단조적으로 상승하는 형상으로 형성된 것으로 인해, 팽창 유체의 제1 힘과 대향하여 배향된 힘이 음향 트랜스듀서와는 반대쪽을 향하는 제1 반사기 소자(7) 측에 인가되지 않아서, 제1 반사기 소자(7)와 추가적인 반사기 소자(13) 사이에 추가적인 거리(D2)가 본질적으로 일정하게 유지되게 된다.
제3 예시적인 실시예(도 3)는 기준 소자(17)가 결합 구역에서 적어도 하나의 보어홀(21)을 구비한다는 점에서 제2 예시적인 실시예와 상이하다. 예를 들어, 유체 용기(3)의 바텀 부분(9)은 적어도 하나의 고정 핀을 구비하고, 이 고정 핀은 기준 소자의 결합 구역과 결합을 형성하는 범위에서 결합 구역에 연결되도록 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기준 소자(17)의 결합 구역은, 예를 들어, 플라스틱을 사용하여 압출-코팅된다.
나아가, 기준 소자(17)는, 음향 트랜스듀서(5)까지 제1 거리(D1)에 배열되고 유체 챔버(11) 안으로 제1 높이(H1)만큼 돌출하는 제1 반사기 소자(7), 및 제1 반사기 소자(7)까지 각 추가적인 거리(D2, D3)에 배열되고 유체 챔버 안으로 각 추가적인 높이(H2, H3)만큼 돌출하는 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15)를 구비하여, 음향 트랜스듀서(5)에 의해 생성된 음향은 각 경우에 반사기 소자(7, 13, 15)에 의해 음향 트랜스듀서(5)로 다시 반사된다.
예를 들어, 기준 소자(17)는 금속으로 제조되어서, 적어도 하나의 반사기 소자(13, 15)와 제1 반사기 소자(7) 사이의 각 추가적인 거리(D2, D3)가 온도 및 에이징과 독립적으로 실질적으로 일정하게 유지된다.

Claims (7)

  1. 유체 용기(3) 내 유체(1)에서 음속을 결정하기 위한 디바이스로서,
    - 음향을 송신하고 수신하도록 설계된 음향 트랜스듀서(5),
    - 상기 유체 용기(3)의 유체 챔버(11)에서 상기 음향 트랜스듀서(5)까지 제1 거리(D1)에 배열된 제1 반사기 소자(7),
    - 상기 유체 용기(3)의 상기 유체 챔버(11)에서 상기 제1 반사기 소자(7)까지 각 미리 한정된 추가적인 거리(D2, D3)에 배열된 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15), 및
    - 제어 유닛(19)을 포함하되,
    상기 제1 반사기 소자(7)와 상기 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15)는 기준 소자(17)에 일체로 형성되고, 상기 음향 트랜스듀서(5)에 의해 생성된 음향을 다시 상기 음향 트랜스듀서(5)로 반사하도록 설계되며, 상기 기준 소자(17)는 상기 기준 소자(17)의 결합 구역에서 상기 유체 용기(3)의 바텀 부분(9)에 고정되게 결합되고,
    상기 제어 유닛은,
    -- 상기 유체 용기(3)의 상기 바텀 부분(9)과 평행하게 연장되는 주 복사 방향(HSR)으로 미리 한정된 음향 신호(S)가 생성되도록 상기 음향 트랜스듀서(5)를 제어하고,
    -- 상기 음향 신호(S)의 송신 시간과, 상기 제1 반사기 소자(7)에서 상기 음향 신호(S)가 반사한 제1 반사파의 수신 시간 사이에 제1 신호 진행시간을 확인하고,
    -- 상기 음향 신호(S)의 송신 시간과, 상기 각 추가적인 반사기 소자(13, 15)에서 상기 음향 신호(S)가 반사한 각 추가적인 반사파의 수신 시간 사이에 각 추가적인 신호 진행시간을 확인하고,
    -- 상기 제1 신호 진행시간과 상기 각 추가적인 신호 진행시간의 함수로서 상기 유체(1)에서 상기 음향 신호(S)의 음속을 확인하도록 설계된, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 소자(17)의 결합 구역은 적어도 하나의 리세스(19)를 구비하는, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 소자(17)의 결합 구역은 적어도 하나의 보어홀(21)을 구비하는, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 소자(17)의 결합 구역은 플라스틱을 사용하여 압출-코팅된, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 소자(17)는 상기 음향 트랜스듀서(5) 쪽을 향하는 상기 제1 반사기 소자(7)의 측으로부터 상기 음향 트랜스듀서(5)와는 반대쪽을 향하는 적어도 하나의 추가적인 반사기 소자(13, 15) 측으로 상기 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)으로 진행하면서 상기 유체 챔버(11) 안으로 단조적으로 돌출하는 상승부로 설계된, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유체 챔버(11) 안으로 돌출하는 상기 기준 소자(17)의 서브구역은 상기 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)으로 2개의 연속적인 반사기 소자(7, 13, 15) 사이에서 상기 음향 신호(S)의 주 복사 방향(HSR)과 평행한 평면으로 형성된, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 소자(17)는 금속으로 형성된, 유체에서 음속을 결정하기 위한 디바이스.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202017105769U1 (de) * 2016-09-23 2017-12-21 Trane International Inc. System zum Detektieren einer Verunreinigung von Kältemittelgas in einem HLKK-System
DE102018202587A1 (de) * 2018-02-21 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Qualitätsbestimmung, Tankvorrichtung
DE102018206360A1 (de) * 2018-04-25 2019-10-31 Conti Temic Microelectronic Gmbh Sensorvorrichtung zum Bestimmen der elektrischen Leitfähigkeit eines Fluids und der Schallgeschwindigkeit im Fluid
DE102018208899A1 (de) * 2018-06-06 2019-12-12 Kardion Gmbh Verfahren zum Ermitteln der Schallgeschwindigkeit in einem Fluid im Bereich eines implantierten, vaskulären Unterstützungssystems
DE102019220344A1 (de) * 2019-12-20 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Konzentration einer Flüssigkeit
CN111473854A (zh) * 2020-03-17 2020-07-31 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种水中高精度声速测量装置
DE102020212219A1 (de) 2020-09-28 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung, Sensoreinrichtung
DE102020212220A1 (de) 2020-09-28 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensoreinrichtung zur Bestimmung einer Stoffeigenschaft, Medientank

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4679175A (en) * 1984-12-13 1987-07-07 Honeywell Inc. Ultrasonic distance sensor with dual burst noise rejection
GB8800773D0 (en) * 1988-01-14 1988-02-17 Friesen P Building panel
EP0634961A1 (en) * 1992-04-06 1995-01-25 MOUNTFORD, Norman Duncan Gerard Ultrasonic treatment of liquids in particular metal melts
US6330831B1 (en) * 1998-10-20 2001-12-18 Panametrics, Inc. Stream-cleaned differential reflection coefficient sensor
US6823716B2 (en) * 2002-11-18 2004-11-30 Southwest Research Institute Device for precision measurement of speed of sound in a gas
DE102004028547B4 (de) * 2004-06-12 2008-02-14 Werner Turck Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes in einem Tank
EP2010872B1 (de) * 2006-04-12 2015-07-29 Seuffer GmbH & Co. KG Ultraschallvorrichtung zur messung des füllstandes einer flüssigkeit in einem behälter
US20090158821A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 General Electric Company Devices, methods and systems for measuring one or more characteristics of a suspension
GB2472081B (en) * 2009-07-24 2014-03-05 Bios Developments Ltd A method for determining speed of a signal species in a medium and associated apparatus
EP2638368B1 (en) * 2010-11-11 2021-01-06 SSI Technologies, LLC. Systems of determining a quality and/or depth of diesel exhaust fluid
US9046458B2 (en) * 2012-03-21 2015-06-02 Matec Instrument Companies, Inc. Device for use in industrial process on-line determination of particle size distribution, and methods of use
DE102012207732A1 (de) * 2012-05-09 2013-11-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Ultraschallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit
JP5814886B2 (ja) * 2012-08-13 2015-11-17 株式会社Adeka 液体用容器及びこれを用いた液面レベルの測定方法
US9744707B2 (en) * 2013-10-18 2017-08-29 Eastman Chemical Company Extrusion-coated structural members having extruded profile members

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