WO2011039311A2

WO2011039311A2 - Verfahren zur bestimmung der strömungsgeschwindigkeit eines mediums und vorrichtung zur bestimmung der strömungsgeschwindigkeit eines mediums

Info

Publication number: WO2011039311A2
Application number: PCT/EP2010/064567
Authority: WO
Inventors: Hendrik Faustmann; Michael Münch
Original assignee: Sensaction Ag
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-07
Also published as: DE102009048646A1; WO2011039311A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums (M) mittels mindestens eines Senders (S, SE1; SE2; SE3) zum Erzeugen akustischer Wellen und mindestens eines vom Sender (S, SE1; SE2; SE3) beabstandeten Empfängers (E, SE2; SE1; SE3) zum Empfangen akustischer Wellen. Dabei werden akustischer Oberflächenwellen (OW1, OW2, OW3) durch den Sender (S, SE1; SE2; SE3) auf einem Substrat (1,1'), das eine dem Medium (M) zugewandte Oberfläche (11,12) aufweist, angeregt, die wiederum sich im Medium (M) ausbreitende akustische Wellen (VW1, VW2,...) anregen werden, sodass sich mehrere Wellenzüge zwischen dem Sender (S, SE1; SE2; SE3) und dem Empfänger (E, SE2; SE1, SE3) auf zumindest teilweise durch das Medium (M) verlaufenden Ausbreitungspfaden (P1, P2,..) ausbreiten, die von dem mindestens einen Empfänger (E, SE2; SE1; SE3) empfangen werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) Eigenschaften der Ausbreitung mindestens eines sich zwischen Sender (S, SE1; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1; SE3) ausbreitenden ersten Wellenzuges ermittelt werden, der eine Welle (VW1, VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1, PA2,...) ihres Ausbreitungspfades (P1, P2,...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums (M) aufweist, und Eigenschaften der Ausbreitung mindestens eines sich zwischen Sender (S, SE1; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1; SE3) ausbreitenden zweiten Wellenzuges ermittelt werden, der eine Welle (VW1, VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1, PA2,..., PA1',PA2',...) ihres Ausbreitungspfades (P1, P2,...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums (M) aufweist.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums und Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums

Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 39. Ein gattungsbildendes Verfahren ist in der WO 2008/034878 A2 beschrieben. Danach wird zur Bestimmung von Eigenschaften des Mediums ein Sender zum Erzeugen akustischer Wellen und ein Empfänger zum Empfang akustischer Wellen bereitgestellt, wobei akustische Oberflächenwellen durch den Sender auf einem Substrat angeregt werden, das eine dem Medium zugewandte Oberfläche aufweist. Hierbei werden sich im Medium ausbreitende akustische Wellen durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie der akustischen Oberflächenwellen des Substrats in Energie der sich im Medium ausbreitenden Wellen angeregt. Dies erfolgt derart, dass sich mehrere Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger auf zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfaden ausbreiten.

Die Wellenzüge werden am Empfänger empfangen und die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums wird durch eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung dieser akustischen Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger mittels der am Empfänger beim Empfang der Wellenzüge erzeugten Signale bestimmt.

Darüber hinaus ist eine zur Durchführung eines gattungsbildenden Verfahrens bestimmte Vorrichtung in der WO 2008/034878 A2 beschrieben. Danach wird eine Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines Mediums bereitgestellt, die ein Substrat mit einer dem Medium zugewandten Oberfläche umfasst. Hierbei ist die Oberfläche relativ zum Medium so angeordnet, dass akustische Wellenenergie von der Oberfläche auf das Medium übertragen werden kann und umgekehrt. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Sender zum Anregen akustischer Wellenenergie der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf dem Substrat akustische Oberflächenwellen anzuregen, und einen zum Empfang akustischer Wellen vorgesehenen und eingerichteten Empfänger. Hierbei sind das Substrat, das Medium, der Sender und der Empfänger so eingerichtet, vorgesehen und relativ zueinander angeordnet, dass sich durch den Sender angeregte akustische Wellenzüge zum Empfänger auf zumindest teilweise durch das Medium verlaufenen Ausbreitungspfaden ausbreiten können. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteinrichtung, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger mittels der am Empfänger beim Empfang der Wellenzüge erzeugter Signale zu ermitteln.

Die Druckschrift WO 2008/034878 A2 offenbart dabei nur, dass eine Strömungsgeschwindigkeit eines flüssigen Mediums durch Messung von Eigenschaften der Wellen zwischen Sender und Empfänger bestimmbar ist. Über eine detaillierte Ausgestaltung und Ausführung eines Strömungsgeschwindigkeitsmessverfahrens bzw. einer zugehörigen Vorrichtung ist aus der WO 2008/034878 A2 nichts bekannt.

Vorliegender Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit bereitzustellen, das eine besonders zuverlässige und wenig aufwendige Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit mittels akustischer Wellen ermöglicht. Des Weiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 39 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen Sender und Empfänger ausbreitenden ersten Wellenzuges ermittelt werden, der wenigstens eine Welle umfasst, die in wenigstens einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen

Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweist und, dass zusätzlich Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen Sender und Empfänger ausbreitenden weiteren, zweiten Wellenzuges ermittelt werden, der wenigstens eine Welle umfasst, die in wenigstens einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums aufweist.

Das Verfahren beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle, insbesondere einer Ultraschallwelle, in einem sich bezüglich des Ruhesystems des Empfängers strömenden Medium erhöht, wenn sie einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweist bzw. sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit entsprechend verringert, wenn sie einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungskomponente in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweist. Dadurch entsteht beim Ausbreiten des Wellenzuges in Fließrichtung des Mediums eine kürzere und beim Ausbreiten des Wellenzuges entgegen der Fließrichtung eine längere Laufzeit des betreffenden akustischen Wellenzuges. Aufgrund dieses Effektes kann aus einer Messung der Eigenschaften der Ausbreitung dieser Wellen, insbesondere einer Laufzeitmessung, eine Fließgeschwindigkeit bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Mediums zuverlässig bestimmt werden.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines (ersten) Wellenzuges mit Wellen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungskomponente in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweisen, als auch wenigstens eines anderen (zweiten) Wellenzuges mit Wellen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweisen, zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit herangezogen werden. Insbesondere kann eine zuverlässigere Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit durch dieses Verfahren im Vergleich zu einem Verfahren erfolgen, bei dem die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit ausschließlich durch Ermitteln von Eigenschaften der Ausbreitung von Wellenzügen mit Wellen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Strömungsrichtung aufweisen.

Bei dem Verfahren ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Ermitteln von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge das Ermitteln der Laufzeitverzögerungen und/oder der Differenz der Laufzeitverzögerungen der sich zwischen dem Sender und dem Empfänger in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge umfasst, um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.

Hierbei werden bevorzugt bei einem ersten und bei einem zweiten Wellenzug jeweils die Zeitpunkte des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle und/oder von mindestens einer sich in dem Medium ausbreitenden akustischen Welle ausgewertet. Hierbei kann z.B. bei jedem Wellenzug der Zeitpunkt des Empfangs einer Oberflächenwelle oder einer Gruppe von Oberflächenwellen ausgewertet werden, die durch eine sich im Medium ausbreitende akustische Welle angeregt wurde bzw. wurden und mit ihr wechselwirkte bzw. wechselwirkten. So ergibt sich aufgrund der unterschiedlich langen Pfade einer Oberflächenwelle und einer sich im Medium ausbreitenden (Volumenschall-) Welle sowohl bei einem ersten als auch bei einem zweiten Wellenzug jeweils eine zeitliche Differenz zwischen dem Empfang von Oberflächenwellen, die durch die sich im Medium ausbreitende akustische Welle angeregt wurden oder mit ihr wechselwirkten, oder zwischen dem Empfang einer Oberflächenwelle (oder mehrerer Oberflächenwellen) und dem Empfang mindestens einer sich im Medium ausbreitenden akustischen Welle. Diese Zeitdifferenz oder Zeitdilatation hängt von der akustischen Impedanz, Schallgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Mediums ab und kann somit ausgewertet werden, um auf die Strömungsgeschwindigkeit und (bei zusätzlicher Auswertung einer Amplitude der empfangenen akustischen Wellen) auf die Dichte des Mediums zu schließen.

Da der (unmittelbare) Empfang einer sich im Medium ausbreitenden akustischen (Volumenschall-) Welle als auch einer Oberflächenwelle durch einen einzigen Empfänger mit höheren Kosten für einen solchen Empfänger verbunden wäre, wird es bevorzugt, indirekt zu erfassen, wann die sich im Medium ausbreitende akustische Welle den Empfänger erreicht oder passiert hat. Hierbei ist der Empfänger lediglich zum Empfang von Oberflächenwellen ausgelegt und das "Ankommen" der sich im Medium ausbreitenden akustischen Welle am Empfänger wird durch den Empfang einer Oberflächenwelle bestimmt, die (im Bereich des Empfängers) von der sich im Medium ausbreitenden akustischen Welle im Substrat angeregt wurde.

Auf die Strömungsgeschwindigkeit (und gegebenenfalls noch weitere physikalische und/oder chemische Eigenschaften, wie z.B. die Temperatur) des zu untersuchenden Mediums kann somit aus der mindestens einen zeitlichen Differenz für einen ersten Wellenzug und der mindestens einer (weiteren) zeitlichen Differenz für den zweiten Wellenzug geschlossen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der sich im Medium ausbreitenden akustischen Wellen in oder gegen die Strömung sind auch jeweils die gemessenen Differenzen zwischen den empfangenen Oberflächenwellen und einer empfangenen akustischen Welle unterschiedlich, sodass ein Vergleich dieser Differenzen für die beiden unterschiedlichen Wellenzüge Aufschluss über die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums gibt.

Ferner kann bereits die Auswertung eines Wellenzuges, von dem mindestens eine Oberflächenwelle und eine sich im Medium ausgebreitete bzw. ausbreitende akustische Welle empfangen werden, eine Aussage über die Dichte des untersuchten Mediums erlauben (vgl. hierzu WO 2008/034878 A2). Für die Bestimmung der Dichte des untersuchten Mediums ist es dabei notwendig, eine Amplitude des empfangenen Wellenzuges und damit folglich die am Empfänger auftreffende Energie des Wellenzuges auszuwerten. Folglich ist in einer bevorzugen Ausführungsform vorgesehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und eine Dichte des Mediums aus den Zeitpunkten des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle und/oder einer sich in dem Medium ausbreitenden akustischen Welle des ersten Wellenzuges sowie aus den Zeitpunkten des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle und/oder einer sich in dem Medium ausbreitenden akustischen Welle des zweiten Wellenzuges sowie aus der Amplitude mindestens eines empfangenen (ersten oder zweiten) Wellenzuges bestimmt werden.

Damit ist es dementsprechend möglich, durch zwei empfangene Wellenzüge, die zum einen eine vektorielle Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in und zum anderen eine vektorielle Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente gegen die Strömungsrichtung des zu untersuchenden Mediums aufweisen, (berührungslos) sowohl auf die Strömungsgeschwindigkeit als auch auf die Dichte des Mediums zu schließen. Bei bekannter Fläche des durchströmten Querschnitts können somit unmittelbar ein Volumenstrom und ein Massenstrom ermittelt werden. Auf Basis eines empfangenen Wellenzuges, der mindestens eine Oberflächenwelle als auch eine sich durch das Medium ausbreitende (Volumenschall-)Welle aufweist, kann aber auch auf die Größe eines Querschnitts geschlossen werden, durch den das zu untersuchende Medium strömt oder eingefüllt ist. So wird der Empfänger vorzugsweise so angeordnet, dass die sich im Medium ausbreitende akustische Welle eines Wellenzuges mindestens einmal reflektiert wurde, bevor sie den Empfänger erreicht. Derart kann aus dem Zeitpunkt des Empfangs einer (ersten) Oberflächenwelle und dem (nachfolgenden) Empfang einer akustischen Welle, die sich im Medium ausgebreitet hat, oder dem Empfang mindestens einer Oberflächenwelle, die durch eine sich im Medium ausbreitende akustische Welle angeregt wurde, bei bekannter Schallgeschwindigkeit in dem zu untersuchenden Medium auf die Größe des gefüllten oder durchströmten Querschnitts geschlossen werden.

Folglich können beispielsweise im Rahmen eines ersten (der Kalibrierung dienenden) Empfangs eines Wellenzuges oder mehrerer Wellenzüge mit einer bestimmten vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente die Größe des durchströmten Querschnitts (bei ruhendem Medium) und anschließend im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens mit übereinstimmenden Sender(n) und Empfänger(n) die Strömungsgeschwindigkeit sowie die Dichte des (strömenden) Mediums ermittelt werden. Damit sind alle relevanten Größen des zu untersuchenden Mediums und der verwendeten Messanordnung mit ein und derselben Messanordnung bzw. - Vorrichtung und auf Basis desselben Verfahrens messbar und müssen nicht zwingend vorgegeben sein.

Alternativ oder zusätzlich ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass das Ermitteln von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge das Ermitteln einer Frequenz und/oder Frequenzänderung der sich zwischen dem Sender und dem Empfänger in unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge umfasst, um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn in einem gasförmigen oder flüssigen oder weichen Medium mitströmende Partikel, insbesondere Feststoffpartikel, und/oder im Medium eingeschlossene Blasen verteilt sind, mit dem eine sich im Medium ausbreitende Welle, die Teil eines der Wellenzüge ist, wechselwirkt. Aufgrund des Dopplereffektes kann es bei diesen Wechselwirkungen zu Frequenzverschiebungen im Vergleich zu einem ruhenden Medium kommen. Bei der Durchführung des Verfahrens wird in diesem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums eine Frequenzmessung bzw. Messung der Frequenzänderung als Ermittelung einer Eigenschaft der Ausbreitung wenigstens eines Wellenzuges mit Wellen vorgenommen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweisen, und zusätzlich eine Frequenzmessung bzw. Messung der Frequenzänderung als Ermittelung einer Eigenschaft der Ausbreitung wenigstens eines Wellenzuges mit Wellen vorgenommen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungskomponente in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweisen.

Hierbei werden Signale ausgewertet, die beim Empfang der Wellenzüge am Empfänger von diesem erzeugt wurden. In einer Ausführungsvariante ist zusätzlich zur Frequenzmessung eine Laufzeitmessung vorgesehen.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich zur Strömungsgeschwindigkeit des Mediums eine Dichte des Mediums und/oder eine Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz durch eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung von Wellenzügen mittels der am Empfänger beim Empfang der Wellenzüge erzeugter Signale bestimmt wird. Hierbei kann es sich um eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung derjenigen Wellenzüge handeln, die sich in wenigstens einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades in Richtung der Strömung des Mediums ausbreiten bzw. derjenigen Wellenzüge, die sich in wenigstens einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnittes ihres Ausbreitungspfades in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums ausbreiten. In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Eigenschaften der Ausbreitung der gleichen Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger sowohl zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums als auch zur Bestimmung einer Dichte des Mediums und/oder einer Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz herangezogen werden. Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Strömungsgeschwindigkeit, eine Dichte des Mediums und/oder die Konzentration einer Substanz in dem Medium durch eine Messung einer Laufzeitverzögerung von akustischen Wellen, die sich im Medium ausgebreitet haben, zu bestimmen. Insbesondere ist es bei einer solchen Ausführungsvariante hinreichend, Informationen über die Eigenschaften der Ausbreitung, insbesondere der Laufzeit und/oder von Frequenzen und/oder Frequenzänderungen, zweier derartiger Wellenzüge zu bestimmen. Hieraus lässt sich nämlich bei Kenntnis der Geometrie des Wellenleiters und der Anordnung der Sender und Empfänger sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit im gedachten, ruhenden Bezugssystem der Flüssigkeit bestimmen. Letztere ist abhängig von der Dichte der Flüssigkeit, sodass die Dichte ermittelt werden kann. Bei dem Verfahren kann in einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Größe einer Querschnittsfläche des vom Medium durchströmten Raumvolumens ermittelt wird. Alternativ kann in einem Ausführungsbeispiel die Größe der Querschnittsfläche bereits bekannt sein. Ist die Größe einer Querschnittsfläche des vom Medium durchströmten Raumvolumens ermittelt oder bekannt und wurde mittels des Verfahrens die Strömungsgeschwindigkeit und die Dichte des durch die Querschnittsfläche strömenden Mediums ermittelt, so ist hierdurch der Massenstrom des Mediums bestimmbar. Der Massenstrom ergibt sich als das Produkt der Strömungsgeschwindigkeit, der Querschnittfläche und der Dichte. Die genannten Ausführungsbeispiele zeichnen sich also dadurch aus, dass aus der Messung der Ausbreitung von Wellenzügen, bei denen ein Wellenzug eine Welle umfasst, die sich zumindest abschnittsweise mit einer vektoriellen Geschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums ausbreitet, und ein anderer Wellenzug eine Welle umfasst, die sich zumindest abschnittsweise in Richtung zur Strömung des Mediums ausbreitet, sowohl die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums als auch die Dichte des Mediums bestimmbar sind und somit ein Massenstrom bestimmbar wird.

Bei einer Ausführungsvariante des Verfahrens wird ein zumindest ein Substrat umfassender Wellenleiter bereitgestellt, der eine innere Oberfläche und eine äu ßere Oberfläche aufweist, die einen Innenraum begrenzen, welcher mit dem Medium gefüllt ist, sodass die innere Oberfläche eine Grenzfläche mit dem Medium bildet. Insbesondere ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die innere Oberfläche des Wellenleiters die dem Medium zugewandte Oberfläche des Substrats umfasst. Des Weiteren ist in dieser Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Medium durch den Innenraum des bereitgestellten Wellenleiters strömt und dass die gemessene Strömungsgeschwindigkeit des Mediums die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch den Wellenleiter in einem bestimmten Bereich des Wellenleiters ist.

Dieser bestimmte Bereich des Wellenleiters ist insbesondere durch die Geometrie und die Anordnung eines Senders und eines Empfängers bestimmbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Innenraum des bereitgestellten Wellenleiters in dem Bereich des Wellenleiters, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch den Wellenleiter ermittelt wird, eine im Wesentlichen konstante Größe der Querschnittsfläche aufweist, durch die das Medium strömt. Es kann vorgesehen sein, dass die innere Oberfläche des bereitgestellten Wellenleiters hinreichend glatt ausgebildet ist, um Verwirbelungen des Mediums beim Vorbeiströmen an der Oberfläche durch Wechselwirkung mit der inneren Oberfläche im Wesentlichen zu vermeiden. Hierdurch kann die Bildung von Turbulenzen durch die Wechselwirkung des Mediums mit der inneren Oberfläche beim Vorbeiströmen vermieden werden.

In einer Ausführungsvariante sind der Wellenleiter und seine innere Oberfläche so ausgebildet, dass die innere Oberfläche im Wesentlichen hohlzylinderförmig, insbesondere hohlkreiszylinderförmig, ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der bereitgestellte Wellenleiter eine Querschnittsfläche des Innenraumes aufweisen, die kreisförmig, ellipsenförmig, oval oder vieleckig, insbesondere rechteckig ist.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Innenraum beim Durchströmen des Mediums durch den Innenraum im Wesentlichen vollständig mit dem Medium gefüllt ist. In einer Ausführungsvariante ist der Sender zum Anregen akustischer Oberflächenwellen und/oder der Empfänger zum Empfangen der Oberflächenwellen auf oder in dem Substrat angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sowohl der Empfänger als auch der Sender in oder auf dem Substrat angeordnet sind. Ob die Anordnung in oder auf dem Substrat erfolgt, ist abhängig von der Fertigungsart des Empfängers und des Senders bzw. des Substrats.

In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwei Substrate bereitgestellt werden und dass der Sender auf oder in dem einen Substrat und der Empfänger auf oder in dem anderen Substrat angeordnet ist. In einer Ausführungsvariante handelt es sich bei den im Medium ausbreitenden Wellen um Volumenschallwellen, insbesondere kann es sich bei den im Medium ausbreitenden akustischen Wellen ausschließlich um Volumenschallwellen handeln. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Medium in Form einer Flüssigkeit oder eines weichen Materiales vorliegt.

In einer Ausführungsvariante breiten sich mehrere der Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ermittelt werden, auf Ausbreitungspfaden aus, die zumindest entlang eines Pfadabschnittes im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, wobei sich die Wellenzüge in entgegen gesetzten Richtungen entlang dieses Pfadabschnittes ausbreiten. Dieser Pfadabschnitt erstreckt sich in dem Volumen, durch das das Medium strömt. Dabei kann sich der Pfadabschnitt in den Innenraum des Wellenleiters erstrecken und es können die sich im Medium ausbreitenden akustischen Wellen an (mehreren) Interaktionsstellen mit dem Wellenleiter an dessen als Grenzfläche fungierenden inneren Oberfläche wechselwirken.

In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass mehrere der Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ermittelt werden, sich auf Ausbreitungspfaden ausbreiten, die zumindest entlang aller im Medium verlaufenden Pfadabschnitte miteinander übereinstimmen und sich die beiden unterschiedlichen Wellenzüge in jeweils entgegengesetzten Richtungen entlang dieser Pfadabschnitte ausbreiten. Dieser Fall entspricht der Ausbreitung von Wellenzügen entlang eines durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfades, einmal in die eine und einmal in die entgegengesetzte Richtung.

Es ist dabei in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass sich der oder die Pfadabschnitte, entlang derer sich die Wellenzüge im Medium ausbreiten, jeweils an einer inneren Oberfläche des Wellenleiters, die als Grenzfläche zum Medium ausgebildet ist, mit dem Wellenleiter an dieser Oberfläche wechselwirkt. Eine solche Wechselwirkung kann insbesondere in einer Umwandlung von (akustischer) Energie des Mediums in (akustische) Energie des Wellenleiters, insbesondere eines Substrats, das Teil des Wellenleiters ist, bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann (akustische) Energie des Wellenleiters aufgrund dieser Wechselwirkung in (akustische) Energie der sich im Medium ausgebreiteten Welle(n) umgewandelt werden.

In einer Ausführungsform umfassen der Sender und/oder der Empfänger einen Wandler, insbesondere einen Interdigitalwandler. Es ist in bestimmten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der Sender und/oder der Empfänger als kombinierte Sender- /Empfängereinheit ausgebildet sind. Dies kann in dem Fall, in dem Sender und/oder Empfänger einen Interdigitalwandler umfassen dadurch geschehen, dass der Interdigitalwandler sowohl zeitweise in einem Sendermodus als Sender als auch zeitweise in einem Empfängermodus als Empfänger betrieben wird. Hierdurch ist es möglich, bei der Durchführung des Verfahrens mehrere Sender-/Empfängereinheiten vorzusehen, die jeweils zeitweise im Sendermodus als Sender und zeitweise im Empfängermodus als Empfänger betrieben werden. Hierbei ist vorgesehen, dass das Betreiben der Sender-/Empfängereinheiten im Sendermodus und im Empfängermodus zeitlich aufeinander abgestimmt ist.

In einer Ausführungsvariante werden akustische Oberflächenwellen durch eine im Sendermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit angeregt, wobei sich im Medium ausbreitende akustische Wellen durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie dieser Oberflächenwellen in Energie der sich im Medium ausbreitenden akustischen Wellen angeregt werden. Dies geschieht dergestalt, dass sich mehrere Wellenzüge zwischen der als Sender arbeitenden ersten Sender-/Empfängereinheit und einer im Empfängermodus betriebenen weiteren, zweiten Sender-/Empfängereinheit auf einem zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfad ausbreiten. Nach dem Empfang der Wellenzüge an der im Empfängermodus betriebenen zweiten Sender- /Empfängereinheit ist vorgesehen, dass die im Empfängermodus betriebene zweite Sender-/Empfängereinheit auf den Sendermodus umgeschaltet wird und die zunächst im Sendermodus betriebene erste Sender-/Empfängereinheit auf den Empfängermodus umgeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, dass nunmehr akustische Oberflächenwellen durch die im Sendermodus betriebene zweite Sender-/Empfängereinheit, die vormals im Empfängermodus betrieben wurde, auf einer dem Medium zugewandten Oberfläche des Substrats angeregt werden. Dadurch werden sich im Medium ausbreitende akustische Wellen angeregt, sodass sich nunmehr Wellenzüge zwischen dieser im Sendemodus betriebenen zweiten Sender-/Empfängereinheit, die vormals im Empfängermodus betrieben wurde, und der vormals im Sendermodus und nunmehr im Empfängermodus betriebenen ersten Sender-/Empfängereinheit auf zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfaden ausbreiten.

Es kann auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Sender-/Empfängereinheiten in einem solchen (sogenannten) Multiplexmodus betrieben werden. Ein Multiplexmodus zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens zwei der Sender-/Empfängereinheiten jeweils zeitweise im Sendermodus und jeweils zeitweise im Empfängermodus betrieben werden. Es wird also hierdurch erreicht, dass sich während der unterschiedlichen Betriebsmodi zwischen den räumlich beabstandet zueinander angeordneten Sender- /Empfängereinheiten akustische Wellenzüge in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten, sodass das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird.

Bei der Anregung mehrerer, sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitender Wellenzüge, die jeweils wenigstens eine Welle umfassen, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung bzw. in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweist, und deren Ausbreitungseigenschaften zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums herangezogen werden, ist in einer Variante vorgesehen, dass diese Wellenzüge nacheinander angeregt werden, dass also zuerst der eine Wellenzug angeregt wird und hernach der andere Wellenzug angeregt wird. Dies kann dergestalt erfolgen, dass zuerst der erste Wellenzug am Empfänger empfangen wird und dann erst der zweite Wellenzug angeregt wird. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die beiden Wellenzüge gleichzeitig angeregt werden oder dass zuerst der eine Wellenzug und nach einem Verstreichen eines gewissen Zeitabschnittes der zweite Wellenzug angeregt wird. Durch entsprechende Vorgabe dieses Zeitabschnitts kann somit auch vorgesehen sein, dass die beiden, hinsichtlich ihres Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektors zueinander gegenläufigen Wellenzüge zumindest für eine gewisse Zeit gemeinsam angeregt werden. Die Anregung des nachfolgenden, zu dem ersten Wellenzug gegenläufigen zweiten Wellenzugs erfolgt demnach zu einem Zeitpunkt, an dem die Anregung oder die Ausbreitung des ersten Wellenzugs noch andauert.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens werden mehrere Empfänger voneinander beabstandet angeordnet bereitgestellt, sodass Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen einem ersten Sender und einem ersten Empfänger ausbreitenden Wellenzuges und wenigstens eines weiteren sich zwischen demselben (ersten) Sender oder einem anderen (zweiten) Sender und einem zweiten Empfänger ausbreitenden Wellenzuges gemessen werden, wobei einer der Wellenzüge eine Welle umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweist und der andere der Wellenzüge eine Welle umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung des Mediums aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass mehrere voneinander beabstandet angeordnete Empfänger von einem einzigen Sender in unterschiedliche Richtungen angeregte und sich ausbreitende Wellenzüge empfangen.

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die sich in unterschiedliche Richtungen ausbreitenden und von dem einzigen Sender oder den beiden Sendern angeregten, Wellenzüge in einem sich überschneidenden Zeitabschnitt angeregt werden, insbesondere zur gleichen Zeit und gegebenenfalls für dieselbe Zeitdauer.

Es ist in einer Ausführungsvariante weiterhin vorgesehen, dass wenigstens einer der mehreren (ersten) Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ermittelt werden, eine sich im Medium entlang eines Ausbreitungspfades ausbreitende Welle umfasst, die sich im Medium entlang mehrerer Pfadabschnitte mit jeweils unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren ausbreitet, wobei jeder der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren eine Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass verschiedene Pfadabschnitte dadurch entstehen, dass die sich im Medium ausbreitende Welle an der Oberfläche eines Wellenleiters, die dem Medium zugewandt ist, an mehreren Interaktionsstellen mit diesem wechselwirkt und dort zum Teil reflektiert wird, sodass sie ihre Ausbreitungsrichtung und damit ihren Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor ändert. Analog ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass wenigstens einer der mehreren (zweiten) Wellenzüge, deren Eigenschaft der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ermittelt werden, eine sich im Medium entlang eines Ausbreitungspfades ausbreitende Welle umfasst, die sich im Medium entlang mehrerer Pfadabschnitte mit jeweils unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren ausbreitet, wobei jeder der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren eine vektorielle

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweist. Eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Zeit kann in einer Ausführungsvariante durch wiederholte Messung der Strömungsgeschwindigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder in unterschiedlichen Zeitintervallen ermittelt werden. Hierdurch ist es möglich, Beschleunigungen des strömenden Mediums zu ermitteln und/oder ein Profil der zeitlichen Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zu erstellen.

In einem Ausführungsbeispiel wird wenigstens einer der akustischen Wellenzüge in Form eines Wellenpulses, insbesondere eines Wellenpakets, vom Sender angeregt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgebildet sein, dass es wenigstens eine Kalibrierung umfasst. Eine Kalibrierung ist in einem Ausführungsbeispiel eine Messung der Laufzeiten wenigstens eines Wellenzuges bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums mit bekannter Wellenausbreitungsgeschwindigkeit im (gedachten) Ruhesystem des Mediums, das den Wellenleiter durchströmt, um das Verfahren für eine (spätere) Messung einer unbekannten Strömungsgeschwindigkeit des gleichen Mediums zu kalibrieren. Eine weitere - hiervon unabhängige - Kalibrierungsmessung umfasst die Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines Wellenzuges, insbesondere eine Laufzeitmessung, bei bekanntem Massenstrom des Mediums, um das Verfahren für die (spätere) Messung eines unbekannten Massenstroms des Mediums zu kalibrieren. Es ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Kalibrierung umfasst, bei der bei bekannter Dichte des Mediums oder bei bekannter Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines Wellenzuges, insbesondere z. B. einer Laufzeitverzögerungsmessung, ermittelt werden, um das Verfahren für die Messung einer unbekannten Dichte des Mediums und/oder einer unbekannten Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz zu kalibrieren.

Bei den Ausführungsvarianten, in denen das Verfahren eine Kalibrierung umfasst, kann diese Kalibrierung auch in der Bestimmung einer Kalibrierungsfunktion bestehen, d. h. in der Bestimmung eines funktionalen Zusammenhanges zwischen gemessenen Eigenschaften der Ausbreitung von Wellenzügen und der zu bestimmenden Messgröße. Insbesondere z. B. eines funktionalen Zusammenhanges zwischen Laufzeitverzögerungsmessung und Messung der Strömungsgeschwindigkeit. Dieser funktionale Zusammenhang kann z. B. in Form von Kalibrierungskurven dargestellt werden. Daher umfasst das Verfahren in diesen Ausführungsvarianten die Bestimmung von Kalibrierungskurven. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass das Verfahren nach einer erstmaligen werkseitigen Kalibrierung der Auswerteinheit zur Auswertung der beim Empfang der Wellenzüge am Empfänger erzeugten Signale ohne weitere Kalibrierungen durchführbar ist.

Wie bereits oben geschildert, kann es also im Rahmen einer solchen Kalibrierung vorgesehen sein, dass unter Beibehaltung der Anordnung von Sender(n) und Empfänger(n) relevante Größen des zu untersuchtenden Mediums (Dichte, Schallgeschwindigkeit der angeregten akustischen Wellen im Medium) und der Messanordnung (Fläche des durchströmten Querschnitts) gemessen und hinterlegt werden. Eine Eingabe bzw. Vorgabe der genannten Größen für die Durchführung des späteren Messverfahrens kann damit entfallen.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens ist wenigstens ein Sender beim Anregen der Oberflächenwellen bezogen auf eine Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters zwischen zwei Empfängern angeordnet. Hierbei ist der Sender in einem Ausführungsbeispiel auf der äu ßeren Oberfläche des Wellenleiters so angeordnet, dass er nicht auf der Geodäte zwischen den zwei Empfängern angeordnet ist. Hierdurch können bei geeigneter Wahl der geometrischen Ausbildung des Innenraumes, durch den das Medium strömt, für die Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit besonders vorteilhafte Ausbreitungspfade der sich zwischen dem Sender und den Empfängern ausbreitenden Wellenzuge im Medium vorbestimmt werden.

In bestimmten Ausführungsvarianten des Verfahrens ist der Wellenleiter so ausgebildet, dass die Strömungsrichtung des Mediums im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters verläuft, insbesondere parallel zur Längserstreckungsrichtung eines im Wesentlichen längserstreckten Wellenleiters. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Wellenleiter parallel zur Strömungsrichtung in einem Strömungskanal angeordnet wird, sodass das Medium in einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters den Innenraum des Wellenleiters durchströmt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Medium in eine erste Öffnung des Innenraumes einströmt und aus einer weiteren Öffnung des Innenraumes ausströmt. Alternativ können auch mehr als eine Einströmöffnung bzw. mehr als eine Ausströmöffnung vorgesehen sein.

Im Allgemeinen werden die sich im Medium ausbreitenden Wellen, also insbesondere die Volumenschallwellen in das Medium unter einem Winkel Δ bezüglich der auf der Innenfläche des Wellenleiters stehenden Normalen eingekoppelt. Im ruhenden Medium gilt die Relation Δ = aresin (C_M/C_S). Hierbei ist C_M die Schallgeschwindigkeit der sich im Medium ausbreitenden Volumenschallwelle und C_s die Geschwindigkeit der sich entlang der inneren Oberfläche des akustischen Wellenleiters ausbreitenden Oberflächenwelle.

Verlaufen die inneren Oberflächen des Wellenleiters im Querschnitt zueinander parallel und sind im Wesentlichen im Querschnitt entlang einer Linie ausgebildet, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die inneren Oberflächen plan sind oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und verläuft die Strömungsgeschwindigkeit parallel zu diesen inneren Oberflächen, so ergibt sich hierdurch ein Winkel α = 90 ⁰ - Δ zwischen dem Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor der in das Medium eingekoppelten Volumenschallwelle und der Strömungsrichtung des Mediums.

Es ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Medium in Form einer Flüssigkeit oder eines weichen Materials vorliegt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Medium ein Öl ist. Es kann auch aus einem Gemisch oder Gemenge bestehen. Insbesondere kann es ein Ölgemisch oder ein Ölgemenge umfassen. Es kann sich bei dem Medium auch um eine Suspension handeln. In einer Ausführungsvariante kann das Medium auch mitströmende Partikel, insbesondere Festkörperpartikel, oder mitströmende Blasen umfassen. Diese mitströmenden Partikel oder mitströmenden Blasen können in einer Weiterbildung des Verfahrens eingebracht oder erzeugt worden sein, um das Verfahren für bestimmte Anwendungsgebiete vorteilhafter durchführbar zu machen. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann das Medium auch gasförmig vorliegen. Das Verfahren ist insbesondere weitgehend unabhängig davon anwendbar, in welchem Aggregatzustand das Medium oder Teile des Mediums vorliegen. Es beruht auf der Erkenntnis, dass sich die im Medium erzeugten Wellen zwischen Sender und Empfänger zumindest teilweise durch ein strömendes Medium ausbreiten können.

In einer Ausführungsvariante ist ein Wellenleiter vorgesehen, bei dem die Dicke eines Substrats des Wellenleiters, definiert als der Abstand der inneren Oberfläche und der äu ßeren Oberfläche, so ausgebildet ist, dass gleichlaufende akustische Oberflächenwellen sowohl auf der inneren als auch der äu ßeren Oberfläche des Wellenleiters angeregt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass es sich bei diesen Oberflächenwellen beim erfindungsgemäßen Verfahren ausschließlich um Lambwellen handelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Dicke so gewählt ist, dass die angeregten akustischen Oberflächenwellen aus einem Übergangsbereich von Lamb- und Rayleigh-Wellen stammen. Prinzipiell ist es auch möglich, die Dicke des Wellenleiters so auszubilden, dass er ausschließlich mit Rayleigh-Wellen betrieben wird. Das vorgestellte Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit - sowie in bestimmten Ausführungsvarianten zur Bestimmung der Dichte und/oder der gleichzeitigen Bestimmung von Volumen- und Massenstrom - zeichnet sich ferner dadurch aus, dass diese während der Strömung des Mediums und nicht erst danach gemessen werden kann. Au ßerdem kann eine zeitliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zeitnah ermittelt werden, da die Messung der Strömungsgeschwindigkeit berührungslos durch Messung der Laufzeiten von Wellenzügen zwischen Sender(n) und Empfänger(n) erfolgt.

Die Größe der zeitlichen Skala der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, die mit dem Verfahren erfasst werden kann, ist also lediglich durch die Laufzeit der Wellenzüge zwischen einem Sender und einem Empfänger bestimmt.

Ein solches Sensorverfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und Dichte kann zur präziseren und damit effizienteren Regelung von Prozessen z. B. in der chemischen Prozessindustrie, in der Lebensmitteltechnik, in den Life-Science oder der Medizintechnik eingesetzt werden. Hierbei ist auch eine Rückkoppelung denkbar, also eine Steuerung der jeweiligen Prozesse in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. vom Massenstrom, die wiederum die Strömungsgeschwindigkeit bzw. den Massenstrom bestimmen. Außerdem ist ein Einsatz des Verfahrens in allen Bereichen möglich, in denen eine wenig invasive Messung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstromes und/oder des Massenstromes von Vorteil ist. Bei alternativen nicht akustischen Verfahren müssen nämlich z. B. Wärmedrähte oder Flügelräder hierfür in den Strom des Mediums eingebracht werden. Hierdurch wird aber - im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren - gerade bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten der Strom des Mediums nicht unwesentlich beeinflusst.

In einer Ausführungsform kann der Wellenleiter durch ein Rohr gebildet werden, durch das das Medium (z.B. eine Flüssigkeit) strömt und innerhalb eines Prozesses (weiter)transportiert wird. Dabei bildet dieses Rohr bzw. dessen Rohrwandung das Substrat. Das Verfahren zeichnet sich au ßerdem durch hohe mechanische Stabilität aus, da es bei verschiedensten Drücken und Strömungsgeschwindigkeiten verlässlich betrieben werden kann. Auch das Vorhandensein von Gasblasen im Medium hindert eine verlässliche Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstromes und/oder des Massenstromes mit dem Verfahren nicht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums gemäß dem unabhängigen Anspruch 39.

Danach wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums bereitgestellt, die ein Substrat mit einer dem Medium zugewandten Oberfläche umfasst, wobei die Oberfläche relativ zum Medium so angeordnet ist, dass akustische Wellenenergie von der Oberfläche auf das Medium übertragen werden kann und umgekehrt. Die Vorrichtung umfasst dabei mindestens einen Sensor zum Anregen akustischer Wellenenergie, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf dem Medium akustische Oberflächenwellen anzuregen. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung mindestens einen zum Empfang akustischer Wellen vorgesehen und eingerichteten Empfänger, wobei das Substrat, das Medium, der Sender und der Empfänger so eingerichtet, vorgesehen und relativ zueinander angeordnet sind, dass sich durch den Sender angeregte akustische Wellenzüge zum Empfänger auf zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungsfaden ausbreiten können, und eine Auswerteinrichtung, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger mittels der am Empfänger beim Empfang der mindestens eine akustische Oberflächenwelle und eine sich im Medium ausbreitende akustische Welle aufweisenden akustischen Wellenzüge erzeugter Signale zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sender und der Empfänger so betreibbar und anordenbar sind, dass sich zwischen ihnen mehrere Wellenzüge ausbreiten, wobei mindestens ein erster Wellenzug eine Welle umfasst, die einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums hat, und mindestens ein anderer, zweiter Wellenzug eine sich im Medium ausbreitende Welle umfasst, die zumindest in einem Pfadabschnitt entlang ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung des Mediums hat, und die Auswerteinheit zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Eigenschaften der Ausbreitung der sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger auszuwerten.

Die im Folgenden angeführten vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums sind in analoger Weise auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums anzuwenden und umgekehrt.

In einer Ausführungsvariante ist das bereitgestellte Substrat einteilig mit einem dem Sensor und/oder dem Empfänger aufnehmenden Gehäuse ausgebildet. Hierbei berandet die äußere Oberfläche des bereitgestellten Substrates einen Hohlraum des Gehäuses, in dem der Sensor und/oder der Empfänger aufgenommen sind.

In einer Ausführungsvariante weist der Hohlraum wenigstens eine Einführöffnung auf, über die der Sender und/oder Empfänger in das Innere des Hohlraums einführbar sind.

Die Vorrichtung kann einen ein oder mehreren Substrate umfassenden Wellenleiter umfassen, der eine innere Oberfläche und eine äu ßere Oberfläche aufweist, die einen Innenraum begrenzen, welcher mit dem Medium gefüllt ist, sodass die innere Oberfläche eine Grenzfläche mit dem Medium bildet.

Der Wellenleiter kann entsprechend den vorangegangenen Ausführungen dazu vorgesehen und eingerichtet sein, dass das Medium durch den Innenraum des bereitgestellten Wellenleiters hindurch strömen kann und dass die zu messende Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, die Strömungsgeschwindigkeit durch den Wellenleiter in einem festgelegten Bereich des Wellenleiters ist. Hierbei ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Innenraum des bereitgestellten Wellenleiters in dem Bereich des Wellenleiters, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch den Wellenleiter ermittelt wird, eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufweist, durch die das Medium strömt.

In einer Ausführungsvariante ist die Auswerteinheit zur Bestimmung des Volumenstromes und/oder des Massenstromes des Mediums dazu vorgesehen und eingerichtet, Eigenschaften der Ausbreitung der sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger auszuwerten.

Bevorzugt weist die Vorrichtung zumindest zwei Substrate auf und mindestens ein Sender und mindestens ein Empfänger sind auf oder in demselben Substrat angeordnet.

Alternativ oder ergänzend kann weiterhin vorgesehen sein, dass mindestens ein Sender akustische Wellenenergie derart einspeist, dass gleichzeitig die wenigstens zwei sich in unterschiedliche Ausbreitungsrichtungsrichtungen ausbreitenden ersten und zweiten Wellenzüge angeregt werden.

Hierbei können dann auch mindestens zwei Empfänger derart voneinander beabstandet angeordnet sein, und dass Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen einem Sender und einem ersten Empfänger ausbreitenden ersten Wellenzuges und wenigstens eines weiteren sich zwischen dem gleichen Sender und einem zweiten Empfänger ausbreitenden zweiten Wellenzuges messbar sind. In einer Ausführungsvariante sind mindestens einer der Empfänger und der mindestens eine Sender auf oder in demselben Substrat angeordnet sind und der mindestens eine andere Empfänger auf oder in dem anderen Substrat angeordnet ist.

In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei voneinander beabstandete Empfänger vorgesehen und so angeordnet, dass jeweils einer der Empfänger zum Empfang eines ersten Wellenzuges oder eines zweiten Wellenzuges vorgesehen ist. Hierbei ist der mindestens eine Sender so angeordnet ist, dass er sowohl erste Wellenzüge, die von dem einen Empfänger empfangen werden, als auch zweite Wellenzüge, die von dem anderen Empfänger empfangen werden, anregt. Auf diese Weise kann bereits mit einem (fest installierten) Sender und zwei (fest installierten) Empfängern das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.

So ist zwar auch eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dergestalt denkbar, dass sie nur genau einen Sender und nur genau einen Empfänger aufweist und beispielsweise der Empfänger derart variabel positionierbar ist, dass er in einer Position einen von dem (fixierten) Sender angeregten ersten Wellenzug (mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung) und in einer anderen Position einen von demselben Sender angeregten zweiten Wellenzug (mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente entgegen der Strömung) empfängt. Aufgrund der besseren mechanischen Stabilität und des geringeren konstruktiven Aufwands wird jedoch die Verwendung fest installierter oder (zumindest kurzfristig) fixierter Sender und Empfänger bevorzugt, sodass üblicherweise zumindest zwei Empfänger und ein Sender, zwei Sender und ein Empfänger oder zwei Sender- /Empfängereinheiten vorgesehen werden, die jeweils je nach Betriebsmodus wahlweise in einem Empfänger- und einem Sendermodus betreibbar sind.

Dementsprechend sind in einer Ausführungsvariante mindestens zwei voneinander beabstandete Sender vorgesehen und so angeordnet, dass jeweils einer der Sender zum Anregen eines ersten Wellenzuges oder eines zweiten Wellenzuges vorgesehen ist. Mindestens ein Empfänger (oder eine im Empfänger-Modus betriebene Sender- /Empfängereinheit) ist dann so angeordnet, dass er (sie) sowohl erste Wellenzüge des einen Senders als auch zweite Wellenzüge des anderen Senders empfängt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann folglich auch (lediglich) mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Sender-/Empfängereinheiten ausgestattet sein. Dabei ist eine erste der beiden Sender-/Empfängereinheiten zum Anregen erster Wellenzüge im Sender-Modus betreibbar, die von der im Empfänger-Modus betriebenen zweiten Sender-/Empfängereinheit empfangen werden, und die zweite Sender-/Empfängereinheit wiederum ist (nachfolgend) zum Anregen zweiter Wellenzüge im Sender-Modus betreibbar, die von der im Empfänger-Modus betriebenen ersten Sender- /Empfängereinheit empfangen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den Unteransprüchen angegeben.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 2 ein schematischer Ausschnitt des in Figur 1 abgebildeten ersten

Ausführungsbeispiels der Vorrichtung und eine Illustration der Durchführung eines ersten Ausführungsbeispieles eines Verfahrens zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung; Figur 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eine Illustration der Durchführung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens;

Figur 4 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eine Illustration eines dritten Ausführungsbeispieles eines Verfahrens zur

Strömungsgeschwindigkeitsmessung. In der geschnittenen Ansicht der Figur 1 ist ein akustischer Wellenleiter mit zwei Substraten 1 , 1 ' als Leitelementen des Wellenleiters abgebildet. Die Substrate 1 , 1 ', die einander gegenüberliegen und deren aufeinander zuweisende plattenförmige Oberflächen 1 1 , 21 parallel zueinander entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters verlaufen, sind aus einem nicht piezoelektrischen Material hergestellt.

Diese Substrate 1 , 1 ' liegen sich in einem Abstand a gegenüber und sind vorliegend durch zwei sich in diesem Abstand a gegenüberliegende Platten berandet, die einen (kanalförmigen) Innenraum 5 des Wellenleiters bilden. In dem Innenraum 5 ist ein zu vermessendes Medium M, das durch wellenförmige Linien schematisch dargestellt ist, eingefüllt ist, wobei das Medium M durch den Innenraum 5 hindurchströmen kann. Die Strömungsrichtung des flüssigen, beziehungsweise fleißfähigen, Mediums M durch den Innenraum 5 ist grundsätzlich beliebig. Vorliegend erfolgt eine Durchströmung von einer Einlassöffnung zu einer Auslassöffnung entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters und parallel zu den inneren Oberflächen 1 1 , 21 . Die Strömungsrichtung ist in der Figur 1 (wie auch in den weiteren Figuren 2 bis 4) durch Pfeile an der Auslass- beziehungsweise Einlassöffnung angezeigt.

Die beiden Substrate 1 und 1 ' des Wellenleiters der Vorrichtung sind integral mit einem Gehäuse G1 , G2 des Wellenleiters gefertigt, das in einem (unteren) Gehäuseabschnitt G2 eine (erste) Sender-/Empfängereinheit SE1 und in einem (oberen) Gehäuseabschnitt G1 eine weitere (zweite) Sender-/Empfängereinheit SE2 umfasst. Dabei ist jede Sender- ZEmpfängereinheit SE1 , SE2 in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi einerseits als Sender und andererseits als Empfänger betreibbar, um akustische Wellen anzuregen bzw. zu empfangen. In der Figur 1 wird die erste Sender-/Empfängereinheit SE1 (zunächst) als ein Sender S betrieben, während die zweite Sender- ZEmpfängereinheit SE2 als ein Empfänger E betrieben wird. Die Gehäuseabschnitte G1 und G2 des Gehäuses G1 , G2 sind dabei in der vorliegenden Schnittansicht zueinander symmetrisch ausgebildet. Die Substrate 1 und 1 ' weisen jeweils eine innere Oberfläche 1 1 beziehungsweise 21 auf, die jeweils dem Innenraum 5 mit dem Medium M zugewandt sind und jeweils eine Grenzfläche mit dem Medium M ausbilden. Innerhalb eines jeden Gehäuseabschnittes G1 und G2 ist weiterhin ein innen liegender, vollständig umschlossener Hohlraum H1 beziehungsweise H2 gebildet, dem jeweils eine äußere Oberfläche 12 beziehungsweise 22 des Substrats 1 beziehungsweise 1 ' zugewandt ist. Die äußere Oberfläche 12, 22 liegt der inneren Oberfläche 1 1 , 21 des jeweiligen Substrats 1 beziehungsweise 1 ' gegenüber und bildet eine Seitenwand des jeweiligen Hohlraums H1 beziehungsweise H2.

Innerhalb des an das (erste) Substrat 1 angrenzenden Hohlraums H1 ist die als Empfänger E betriebene zweite Sender-/Empfängereinheit SE2 angeordnet. Bei der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 (wie auch bei der ersten Sender- /Empfängereinheit SE1 ) handelt sich um einen piezoelektrischen Wandler mit interdigitalen Elektronen, der auf der äu ßeren Oberfläche 12 des Substrats 1 (bzw. der äußeren Oberfläche 22 des Substrats 1 ') befestigt ist. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung einer Sender-/Empfängereinheit SE1 , SE2 durch Kleben, sodass dieser einfach und zügig zu montieren ist. Alternativ können auch andere Befestigungsarten vorgesehen sein.

Die in der Figur 1 als Sender S betriebene erste Sender-/Empfängereinheit SE1 ist in dem an das (zweite) Substrat 1 ' angrenzenden Hohlraum H2 angeordnet und ist an der äußeren Oberfläche 22 dieses Substrats 1 ' befestigt. Dabei befindet sich die ersten Sender-/Empfängereinheit SE 1 im Bereich eines ersten Endes des Wellenleiters, während die zweite Sender-/Empfängereinheit SE2 im Bereich eines anderen, zweiten Endes des Wellenleiters angeordnet ist und sich der Wellenleiter in der dargestellten Querschnittsansicht zwischen diesen beiden Enden entlang einer Haupterstreckungsrichtung erstreckt.

Über den Sender S werden akustische Oberflächenwellen OW2 in dem Substrat 1 ' erzeugt, insofern dem Sender S bzw. der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 elektrische Energie durch Bestromung zugeführt wird. Ein Teil der Energie dieser erzeugten akustischen Oberflächenwellen OW2 wird an der Grenzfläche der inneren Oberfläche 21 als Volumenschallwelle VW1 in das Medium M eingekoppelt beziehungsweise in Volumenschallwellen VW1 des Mediums M umgewandelt. Die Ausbreitung einer Volumenschallwelle ist - wie auch in den anderen Figuren - schematisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Ausbreitungsrichtung der betreffenden Volumenschallwellen ist in den Figuren 1 und 3 durch einen Pfeil auf dieser gestrichelten Linie und in den Figuren 2 und 4 durch jeweils zwei gegenläufige Pfeile neben den gestrichelten Linien dargestellt. Gegenläufige Pfeile bedeuten, dass die Volumenschallwellen sich entlang der jeweiligen durch die gestrichelten Linien repräsentierten Pfadabschnitte in einem Betriebsmodus der Vorrichtung in die eine und in einem anderen Betriebsmodus der Vorrichtung in die andere Richtung ausbreiten. Der Betrieb der Vorrichtung in unterschiedlichen Betriebsmodi wird in Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 2 und 4 noch ausführlich erläutert werden.

Die beiden Platten, die die innere Oberfläche 12, 21 der Substrate 1 , 1 ' bilden, bestehen vorzugsweise aus einem nicht piezoelektrischen Material und weisen eine Dicke d auf, die als der Abstand der inneren Oberflächen 1 1 , 21 der jeweiligen zugeordneten äußeren Oberfläche 12 beziehungsweise 22 definiert ist. Vorliegend ist die Dicke d kleiner oder gleich der Wellenlänge der erzeugten akustischen Oberflächenwellen OW2. Gegebenenfalls weisen damit die akustischen Oberflächenwellen OW2, die sich innerhalb der Platten der Substrate 1 , 1 ' ausbreiten, solche Welleneigenschaften auf, dass sie sich sowohl entlang der inneren Oberflächen 1 1 , 21 als auch entlang der äußeren Oberflächen 12, 22 der jeweiligen Platten der Substrate 1 , 1 ' ausbreiten. Es werden somit Lambwellen oder Wellen im Übergangsbereich von Lambwellen und Rayleigh-Wellen angeregt. In Abhängigkeit der Dicke d der Platten der Substrate 1 , 1 ' werden dabei die akustischen Oberflächenwellen im Wesentlichen in Form von Lambwellen (d kleiner als die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen) oder in Form von Wellen aus dem Übergangsbereich zwischen Lambwellen und Rayleigh- Wellen (d gleich der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen) vorliegen. In jedem Fall breiten sich die akustischen Oberflächenwellen entlang beider Oberflächen 1 1 , 12 beziehungsweise 21 , 22 den Platten der Substrate 1 beziehungsweise 1 ' aus. Wie in der Figur 1 veranschaulicht ist, verlaufen die akustischen Oberflächenwellen OW2 damit ausgehend von dem Sender S entlang der Erstreckungsrichtung der ersten Platte des Substrats 1 '. Ein Teil der Schallwellenenergie der entlang der inneren Oberfläche 21 des Substrats 1 ' laufenden akustischen Oberflächenwellen OW2 wird in das innerhalb des Innenraums 5 befindliche Medium M eingekoppelt, sodass Volumenschallwellen VW1 innerhalb des Mediums M erzeugt werden. Dabei ist eine Ausbreitungsrichtung dieser eingekoppelten Volumenschallwellen VW1 um einen charakteristischen Winkel Δ, der nicht eingezeichnet ist, relativ zu der Normalen auf der flachen Oberfläche 21 geneigt. Sobald die Volumenschallwelle VW1 an einer Interaktionsstelle an der inneren Oberfläche 1 1 der gegenüberliegenden Platte des anderen Substrats 1 angelangt ist, wird ein Teil ihrer Energie in das Substrat 1 eingekoppelt, sodass hierin akustische Oberflächenwellen OW1 , beispielsweise in Form von Lambwellen oder Oberflächenwellen im Übergangsbereich von Lambwellen und Rayleigh-Wellen, erzeugt werden, die sich entlang des Substrats 1 ausbreiten.

Die Volumenschallwellen VW1 breiten sich entlang eines Pfades P1 im Medium M aus. Dieser Pfad lässt sich in verschiedene durch gestrichelte Linien dargestellte Abschnitte PA1 , PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7 unterteilen. Jeder dieser Pfadabschnitte verläuft zwischen dem einen Substrat 1 ' und dem anderen Substrat 1 .

Zu jedem Zeitpunkt, an dem die Volumenschallwelle VW1 an der inneren Oberfläche 1 1 oder 21 eines der Substrate 1 , 1 ' angelangt, wechselwirkt diese Schallwelle mit dem entsprechenden Substrat 1 , 1 '. Hierbei tritt in der Regel ein Energieaustausch von akustischer Energie zwischen dem Substrat, insbesondere der Oberflächenwelle des jeweiligen Substrates und der Volumenschallwelle auf. Die Volumenschallwelle wird zumindest zum Teil reflektiert und ändert dabei ihre Ausbreitungsrichtung. Besteht die Wechselwirkung in einer Einkopplung von Energie aus der Volumenschallwelle VW1 in die betreffende Oberflächenwelle OW1 , so wird die Amplitude der Oberflächenwelle OW1 durch diese Einkopplung erhöht und die Amplitude der Volumenschallwelle VW1 nimmt ab. Es kann alternativ auch in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Substrats und des Mediums M, sowie der Welle eine Einkopplung von Energie der Oberflächenwelle OW1 in die Volumenschallwelle VW 1 erfolgen.

Durch die Wechselwirkung der Volumenschallwelle VW1 mit den Substraten 1 , 1 ' entlang ihres Pfades sind somit mehrere Interaktionsstellen definiert. An diesen Interaktionsstellen wechselwirkt die Volumenschallwelle VW1 jeweils mit einem Substrat 1 , 1 ' und den in dem Substrat 1 , 1 ' auftretenden Oberflächenwellen OW1 , OW2.

Insgesamt breiten sich somit Volumenschallwellen VW1 umfassende (erste) Wellenzüge auf einen im Wesentlichen zickzackförmigen Ausbreitungspfad P1 im Medium zwischen dem Sender S und dem Empfänger E bzw. der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 und der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters aus. Aufgrund der Wechselwirkung der Volumenschallwelle VW1 mit dem (dem zweiten Substrat 1 ' mit dem Sender S gegenüberliegenden) ersten Substrat 1 an dessen inneren Oberfläche 1 1 kommt es zur Anregung der Oberflächenwellen OW1 , die sich auf dem Substrat 1 ausbreiten und schließlich am Empfänger E empfangen werden können. Zwischen den Interaktionsstellen des zweiten Substrats 1 ', also denjenigen Stellen, an denen die Volumenschallwellen VW1 mit dem zweiten Substrat 1 ' wechselwirken, breiten sich die Oberflächenwellen OW1 ohne Verstärkung aus, erfahren aber an der darauffolgenden Interaktionsstelle (unter Umständen) eine weitere Verstärkung. Durch die Messung der am Empfänger E eintreffenden Wellenzüge, insbesondere der Oberflächenwellen OW1 , die durch Wechselwirkung mit der Volumenschallwelle VW1 angeregt wurde, kann die Laufzeit von Wellenzügen zwischen dem Sender S und dem Empfänger E bzw. zwischen der ersten und zweiten Sender- /Empfängereinheit SE1 , SE2 ermittelt werden.

So können aus nacheinander an dem Empfänger E eintreffender akustischer Oberflächenwellen OW1 (beziehungsweise Gruppen von Oberflächenwellen OW1 ) auf die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Mediums M rückgeschlossen werden, insbesondere wenn die Laufzeit der Wellenzüge zwischen dem Sender S und dem Empfänger E bestimmt wird. Da die gemessenen Laufzeiten der über die Volumenschallwelle VW1 an den jeweiligen Interaktionsstellen eingekoppelten akustischen Oberflächenwellen OW1 von den Eigenschaften des Mediums M beeinflusst wird, können derart durch eine (nicht dargestellte) elektronische Auswerteinheit, an die die Signale des Empfängers E weitergeleitet werden, physikalische und/oder chemische Eigenschaften des zu vermessenden Mediums M bestimmt werden.

Hierbei ist zu beachten, dass an einem Empfänger E bzw. einer im Empfänger-Modus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE2 einerseits sowohl die akustischen Oberflächenwellen OW1 als auch die Volumenschallwelle VW1 empfangen werden, sodass durch die Empfangszeitpunkte dieser beiden unterschiedlichen Wellentypen Rückschlüsse auf die Eigenschaften des Mediums möglich sind. Andererseits können an einem Empfänger E bzw. einer im Empfänger-Modus betriebenen Sender- /Empfängereinheit SE2 auch ausschließlich Oberflächenwellen OW1 empfangen werden, wobei diese Oberflächenwellen OW1 auf die auf das erste Substrat 1 auftreffende Volumenschallwelle VW1 zurückgehen. Die ermittelten zeitlichen Differenzen zwischen dem Empfang einer oder mehrerer Oberflächenwelle(n) und/oder einer oder mehrerer Volumenschallwellen VW1 wird dementsprechend auch als Basis für die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit genutzt, wie die Figur 2 weiter veranschaulicht. In Figur 2 ist eine geschnittene Ansicht eines Teils der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung abgebildet. Auf die Darstellung der vollständigen Schnitte durch die Gehäuseteile G1 , G2 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Die Figur zeigt schematisch wie die Vorrichtung dazu verwendet wird, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit und der Massenstrom des Mediums, der durch den Wellenleiter strömt, bestimmt wird.

Bei dem Verfahren wird zuerst der bereits in Zusammenhang mit Figur 1 beschriebene Verfahrensschritt durchgeführt. Hierbei dient die Sender-/Empfängereinheit SE1 , die auf der Oberfläche 22 des Substrats 1 ' bereitgestellt wird, als Sender S zum Erzeugen akustischer Wellen. Es werden akustische Oberflächenwellen OW2 durch den Sensor auf dem Substrat 1 ' angeregt, insbesondere auf der dem Medium M zugewandten Oberfläche 21 . Hierbei wird zumindest ein Teil der Energie der akustischen Oberflächenwellen OW2 des zweiten Substrats 1 ' in Energie sich im Medium M ausbreitender akustischer Wellen VW1 umgewandelt, sodass sich im Medium M ausbreitende akustische Volumenschallwellen VW1 angeregt werden.

Eine Volumenschallwelle VW1 läuft auf einem Pfadabschnitt PA1 vom zweiten Substrat 1 ' unter dem (nicht abgebildeten) Winkel Δ relativ zur Normalen auf der Oberfläche 21 durch das Medium M und trifft an einer ersten Interaktionsstelle auf die innere Oberfläche 1 1 des ersten Substrats 1 , in dem sie eine Oberflächenwelle OW1 anregt. Dabei wird die Volumenschallwelle VW1 zumindest zum Teil reflektiert und breitet sich hernach auf einem Pfadabschnitt PA2 wieder in Richtung des anderen, zweiten Substrats 1 ' aus, bis sie an einer weiteren Interaktionsstelle nunmehr mit dem zweiten Substrat 1 ' wechselwirkt und dort Energie mit der ursprünglich vom Sender S unmittelbar angeregten Oberflächenwelle OW2 austauscht. Hier kommt es wiederum zu einer wenigstens teilweisen Reflexion der Volumenschallwelle VW1 , die dann wiederum an einer weiteren Interaktionsstelle mit dem Substrat 1 wechselwirkt und sofort. Bei der Wechselwirkung mit dem ersten Substrat 1 an der inneren Oberfläche 1 1 des ersten Substrats 1 , die dem Medium M zugewandt ist, kommt es zu einem Energieaustausch zwischen der Volumenschallwelle VW1 und der Oberflächenwelle OW1 in bzw. auf dem ersten Substrat 1 .

Die auf dem Substrat 1 angeregten und gegebenenfalls verstärkten Oberflächenwellen OW1 , die an den verschiedenen Interaktionsstellen mit der Volumenschallwelle VW1 des Mediums M wechselwirken, breiten sich entlang der Oberflächen 1 1 , 12 des ersten Substrats 1 in Richtung der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 aus und treffen auf diese im Empfängermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit SE2. Beim Auftreffen der akustischen Wellenzüge, insbesondere der Oberflächenwelle OW1 , auf die im Empfängermodus betriebene zweite Sender-/Empfängereinheit SE2 werden an der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 auswertbare Signale erzeugt. Aus diesen Signalen kann eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen der im Sendermodus betriebenen ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 und der im Empfängermodus betriebenen zweiten Sender- ZEmpfängereinheit SE2 erfolgen. Wichtig hierbei ist, dass die Volumenschallwelle VW1 auf jedem ihrer durch das Medium M verlaufenden Pfadabschnitte PA1 , PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7 ihres Ausbreitungspfades P1 , einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums M aufweist. Hierdurch wird der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Volumenschallwelle in der Flüssigkeit der Betrag V_FL^■ cos α addiert, wobei α der Winkel zwischen dem Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor und der Strömungsrichtung des Mediums M und V_FL die Strömungsgeschwindigkeit ist. Vorliegend ist, da die Strömung parallel zu den plattenförmig ausgebildeten inneren Oberflächen der Substrate verläuft, dieser Winkel α durch 90 ° - Δ gegeben (mit Δ als Einkopplungswinkel der Volumenschallwelle VW1 ).

In einem weiteren Verfahrensschritt wird nun die Vorrichtung in einem sogenannten Multiplexmodus betrieben, d. h., dass nunmehr die vormals im Empfängermodus betriebene zweiten Sender-ZEmpfängereinheit SE2 im Sendermodus betrieben wird und die vormals im Sendermodus betriebene erste Sender-ZEmpfängereinheit SE1 im Empfängermodus betrieben wird. Dabei wird nun durch die im Sendermodus betriebene zweite Sender-ZEmpfängereinheit SE2 eine akustische Oberflächenwelle OW1 im ersten Substrat 1 angeregt. Zumindest ein Teil der Energie dieser akustischen Oberflächenwelle OW1 wird wie zuvor in Energie einer sich im Medium M ausbreitenden akustischen Volumenschallwelle VW2 umgewandelt, die sich nun auf einem Ausbreitungspfad P2 von der zweiten Sender-ZEmpfängereinheit SE2 zur ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 durch das Medium M ausbreitet. Die von der zweiten Sender- ZEmpfängereinheit SE2 angeregte Oberflächenwelle OW1 geht somit von der dieser Sender-ZEmpfängereinheit SE2 aus, sodass die dadurch angeregte Volumenschallwelle VW2 im Wesentlichen entgegengesetzt zu der vorangegangenen Volumenschallwelle VW1 und zickzackförmig durch das Medium in Richtung der ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 verläuft. Hierbei kommt es wie bei der gegenläufigen Ausbreitung von Wellenzügen zwischen den Sender-/Empfängereinheiten SE2, SE1 zur Einkopplung von Energie in das Medium M an der Grenzfläche von Substrat 1 , 1 ' und Medium M. Insbesondere koppelt Energie der Oberflächenwelle OW1 , die auf dem ersten Substrat 1 angeregt wurde, in das Medium M ein, und es wird die Volumenschallwelle VW2 angeregt, die sich durch das Medium M ausbreitet. Hierbei verläuft die Volumenschallwelle VW2 entlang der durch das Medium M verlaufenden Pfadabschnitte PA7, PA6, PA5, PA4, PA3, PA2, PA1 in einem entgegen der vormaligen Richtung gerichteten Zickzack-Kurs zwischen den beiden Sender-/ Empfängereinheiten SE2, SE1 . Schematisch ist vorliegend in der Figur 2 dargestellt, dass die beiden Pfade P1 und P2 im Wesentlichen übereinstimmen und sich nur die Wellenausbreitung auf den Pfaden P1 , P2 umkehrt. Dies ist durch gegenläufige Pfeile an den Pfadabschnitten PA1 bis PA7 veranschaulicht. Dies ist in der abgebildeten Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen. Es kann allerdings alternativ auch sein, dass Pfadabschnitte versetzt zueinander angeregt werden, sodass die Pfade P1 und P2 nicht übereinstummen bzw. identisch sind, sondern voneinander unterschiedlich verlaufen. Versetzt kann hierbei bedeuten, dass zueinander versetze Pfade relativ zueinander im Wesentlichen parallel liegen oder auch, dass die Pfade einen, im Allgemeinen kleinen, Winkel zueinander bilden. Eine solche Versetzung ist für eine erfolgreiche Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Dichte des Mediums und/oder des Massenstroms im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens aber unwesentlich. Wie bereits dargelegt, kommt es an Interaktionsstellen zwischen den inneren Oberflächen 21 und 1 1 der Substrate 1 bzw. 1 ' und dem Medium M zu Wechselwirkungen einer Volumenschallwelle VW1 , VW2 unter zumindest teilweiser Reflexion der Volumenschallwelle VW1 , VW2 mit den beiden Substraten 1 , 1 '. Wichtig für den Erfolg des Verfahrens ist, dass durch die Umschaltung von Sender- und Empfängermodus der Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE2, die Laufrichtung der Volumenschallwellen VW1 , VW2 innerhalb des Mediums M entlang der Hauptausbreitungsrichtung des Wellenleiters umgekehrt wird.

Es ergibt sich damit, dass sich je nach Betriebsmodus (erste oder zweite) Wellenzüge zwischen den beiden Sender-/Empfängereinheiten SE1 und SE2 einerseits so ausbreiten, dass sie im Medium verlaufende Pfadabschnitte PA1 bis PA7 aufweisen, entlang derer sie einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor haben mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums M (erste Wellenzüge), und andererseits so ausbreiten, dass sie im Medium verlaufende Pfadabschnitte PA7 bis PA1 aufweisen, entlang derer sie einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor haben mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung des Mediums M.

Es sei darauf hingewiesen, dass - in ähnlicher Weise wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert - in der gezeigten Konfiguration bei sich von der zweiten Sender- /Empfängereinheit SE2 zu der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 ausbreitenden Wellenzügen die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Wellen im Medium M (bezüglich des Ruhesystems des Mediums) um den Betrag V_FL ^■ cos α vermindert, sodass sich eine Volumenschallwelle VW2 im Medium M mit einer um diesen Betrag V_FL ^■ cos α verringerten Geschwindigkeit bezüglich des Wellenleiters im Medium M ausbreitet.

Folglich weicht die zeitliche Differenz zwischen den an der ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 empfangenen Oberflächenwelle OW2 und einer an der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 empfangenen Volumenschallwelle VW2 von der zeitlichen Differenz des Empfangs dieser beiden Wellentypen (OW1 , VW1 ) an der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 ab. Wie bereits oben dargestellt, kann aber auch lediglich anhand mindestens zwei empfangener Oberflächenwellen OW1 , OW2 eine Auswertung erfolgen. So weicht z.B. die zeitliche Differenz zwischen aufeinanderfolgenden, an der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 empfangenen Oberflächenwellen OW2, die durch das Auftreffen der Volumenschallwelle VW2 auf dem ersten Substrat 1 erzeugt werden, von der zeitlichen Differenz zwischen aufeinanderfolgenden, an der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 empfangenen Oberflächenwellen OW1 ab, die durch das Auftreffen der (entgegengesetzten) Volumenschallwelle VW1 auf dem zweiten Substrat 1 ' erzeugt werden. Diese Abweichung in den zeitlichen Differenzen (Zeitdilatationen) stellt aber damit ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M dar.

Es wird folglich eine Messung der Eigenschaften der Ausbreitung dieser zueinander gegenläufigen Wellenzüge zwischen den beiden Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE2 im Multiplexbetrieb bei unveränderter Strömungsrichtung des Mediums M durchgeführt, bei der sowohl die Ausbreitung von (ersten) Wellenzügen, deren Volumenschallwellen VW1 sich mit der Strömung bewegen, als auch von (zweiten) Wellenzügen, deren Volumenschallwellen VW2 sich entgegen der Ausbreitungsrichtung der Strömung des Mediums M bewegen, gemessen werden. Insbesondere ist es durch eine Laufzeitmessung der Ausbreitung der beiden Wellenzüge in beide unterschiedliche Richtungen möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M zu bestimmen.

Ferner lassen sich über die Ausbreitung von Wellenzügen in eine (der beiden) Richtung bereits Informationen über die Schallgeschwindigkeit (im Bezugssystem des ruhenden Mediums M) ableiten und hierüber Informationen zur Dichte bzw. zur Konzentration von Substanzen im Medium M. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also sowohl eine Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M als auch der Dichte des Mediums M gleichzeitig möglich und auf Basis und Auswertung der Messwerte die Bestimmung eines Massenstroms. Die Erfassung und Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Massenstroms wird mit einer nicht dargestellten Auswerteinheit vorgenommen, die an der jeweils als Empfänger betriebenen Sender- /Empfängereinheit SE1 , SE2 beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale auswertet.

Figur 3 zeigt eine geschnittene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den kanalförmigen Innenraum 5 strömenden Mediums M.

Analog zu der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen sind zwei Substrate 1 und 1 ' vorgesehen. Der relevante Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Wellenleiter ist, dass das zweite Substrat 1 ' auf seiner dem Medium M abgewandten äußeren Oberfläche 22 zwei (erste und dritte) Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE3 aufweist, die voneinander beabstandet auf der äu ßeren Oberfläche 22 des zweiten Substrats 1 ' angeordnet sind, während auf der äu ßeren Oberfläche 12 des ersten Substrats 1 weiterhin nur eine (zweite) Sender-/Empfängereinheit SE2 angeordnet ist. Hierbei ist zu beachten, dass entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters diese Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE3 so angeordnet sind, dass die erste Sender- /Empfängereinheit SE1 entlang der Haupterstreckungsrichtung auf dem zweiten Substrat 1 ' zwischen der auf dem zweiten Substrat 1 ' angeordneten dritten Sender- /Empfängereinheit SE3 und der auf dem anderen (ersten) Substrat 1 angeordneten zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 angeordnet ist. Bei der im Folgenden beschriebenen Durchführung eines Verfahrens zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstromes (und eventuell des Volumenstromes) eines Mediums M durch den Wellenleiter wird die erste Sender- /Empfängereinheit SE1 im Sendermodus und werden die beiden anderen Sender- /Empfängereinheiten SE3 und SE2 im Empfängermodus betrieben. Hierbei werden akustische Wellen, insbesondere akustische Oberflächenwellen OW2, OW3 auf dem Substrat 1 ' auf einer dem Medium M zugewandten Oberfläche 21 , von der im Sendermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 angeregt. Die sich entgegengesetzt zueinander im und auf dem zweiten Substrat 1 ' angeregten und sich ausbreitenden Oberflächenwellen OW2, OW3 wechselwirken an der dem Medium M zugewandten inneren Oberfläche 21 des zweiten Substrats 1 ' mit dem Medium M derart, dass sich wenigstens zwei im Wesentlichen gegenläufige akustische Volumenschallwellen VW1 , VW2 durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie der akustischen Oberflächenwellen OW2 bzw. OW3 in Energie der akustischen Volumenschallwellen VW1 , VW2 im Medium M ausbreiten. Hierbei ist zu beachten, dass sich Wellenzüge, die die Volumenschallwellen VW2 umfassen, zwischen der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 und zweiten der Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreiten und sich zusätzlich Wellenzüge, die Volumenschallwellen VW1 umfassen, zwischen der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 und dritten der Sender- /Empfängereinheit SE3 ausbreiten.

Da die erste Sender-/Empfängereinheit SE1 , die im Sendermodus betrieben wird, zwischen den beiden anderen Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 angeordnet ist, kommt es somit zu einer Ausbreitung von Wellenzügen, sowohl entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters als auch in Gegenrichtung zur Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters.

Die Wellenzüge, die sich entlang des Pfades P1 zwischen der ersten Sender- /Empfängereinheit SE1 und der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreiten, weisen durch gestrichelte Linien dargestellte Pfadabschnitte PA3, PA2 und PA1 auf, die sich im Medium M zwischen den beiden Substraten 1 ' und 1 ausbreiten. Hierbei kommt es zu Wechselwirkungen an den Interaktionsstellen, an denen die Volumenschallwelle VW2 auf die inneren Oberflächen 1 1 , 21 der Substrate 1 bzw. 1 ' auftrifft. An diesen Interaktionsstellen koppelt die Volumenschallwelle VW2 mit den Oberflächenwellen OW1 bzw. OW3. Trifft beispielsweise die sich in Richtung der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreitende Volumenschallwelle VW2, nachdem sie sich entlang des Pfadabschnittes PA3 von dem zweiten Substrat 1 ' (mit der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 ) zu dem ersten Substrat 1 ausgebreitet hat, (erstmalig) auf das erste Substrat 1 , so wechselwirkt sie mit dem ersten Substrat 1 dergestalt, dass sie Energie in die Oberflächenwelle OW1 , die sich dadurch auf den Oberflächen 12, 1 1 des ersten Substrats 1 ausbreitet, einspeist. Die Volumenschallwelle VW2 wird dabei zumindest teilweise reflektiert und bewegt sich auf dem Pfadabschnitt PA2 zu einer weiteren Interaktionsstelle, diesmal mit dem gegenüberliegenden und die erste Sender-/Empfängereinheit SE1 tragenden zweiten Substrat 1 '. Nachdem sie den Pfadabschnitt PA1 zurückgelegt hat, wechselwirkt die Volumenschallwelle VW2 mit der Oberflächenwelle OW3 des Substrates und wird zumindest teilweise reflektiert, bevor sie wiederum auf das erste Substrat 1 trifft und dort mit diesem wechselwirkt. Jede dieser Wechselwirkungen ist mit einer Kopplung von Energie der Volumenschallwelle VW2 und der Oberflächenwellen OW1 , OW3 verbunden. Insgesamt breiten sich somit (erste) Wellenzüge zwischen der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 und der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 aus, die an der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 in Form von Oberflächenwellen OW1 und gegebenenfalls auch in Form von Volumenschallwellen VW2 empfangen werden. Es ist dabei zu beachten, dass die (ersten) Wellenzüge, die sich zwischen den Sender- /Empfängereinheiten SE1 und SE2 ausbreiten, Wellen VW2 umfassen, die in dem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitten PA3, PA2, PA1 ihres Ausbreitungspfades jeweils Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweisen. Werden nun Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen den Sender-/Empfängereinheiten SE1 und SE2 mittels der im Empfängermodus betriebenen zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 erzeugten Signale ermittelt, so können diese zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M herangezogen werden.

Zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Weiteren vorgesehen, dass - gleichzeitig oder zeitlich versetzt zu der sich in Richtung der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2 durch das Medium M ausbreitenden Volumenschallwelle VW2 - eine (weitere) Volumenschallwelle VW1 durch die erste Sender-/Empfängereinheit SE1 angeregt wird, die sich entlang des Wellenleiters entlang seiner Haupterstreckungsrichtung in Richtung der dritten Sender- ZEmpfängereinheit SE3 und gegen die Stromrichtung des Mediums M ausbreitet. Hierbei kommt es zu einer Ausbreitung von Wellenzügen, die zumindest teilweise in Form einer Volumenschallwelle VW1 zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender- ZEmpfängereinheit SE3 sich im Medium zwischen den beiden Substraten 1 und 1 ' ausbreiten. An den Interaktionsstellen mit den inneren Oberflächen 1 1 bzw. 21 der Substrate 1 bzw. 1 ' koppelt die Volumenschallwelle VW1 mit den jeweils in den Substraten 1 , 1 ' angeregten und darin verlaufenden Oberflächenwellen OW1 und OW2. Hierbei breiten sich Wellenzüge auf einem Pfad P2 aus.

Dieser Pfad P2 umfasst Wellen, die sich auf Abschnitten PA1 ', ΡΑ2', ΡΑ3', PA4' durch das Medium M in Form von Volumenschallwellen VW1 ausbreiten. Auch hier kommt es zu der typisch zickzackförmigen Wellenausbreitung in dem Medium M, dadurch dass die sich im Medium M ausbreitende Volumenschallwellen VW1 an Interaktionsstellen mit den Substraten 1 bzw. 1 ' an deren Oberfläche 1 1 bzw. 21 wechselwirken. Hierbei kommt es jeweils zu einer Kopplung der Volumenschallwelle VW1 mit dem in den Substraten 1 , 1 ' verlaufenden Oberflächenwellen OW1 und OW2. Zwischen der ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 und der dritten Sender-ZEmpfängereinheit SE3 kommt es zur Wechselwirkung von der sich im Medium M ausbreitenden Volumenschallwelle VW1 an Interaktionsstellen mit der inneren Oberfläche 21 des Substrates 1 ', sodass die Volumenschallwelle VW1 mit den Oberflächenwellen OW2 koppeln und Energie zwischen der Volumenschallwelle VW1 und der Oberflächenwelle OW2 ausgetauscht wird. Hierbei wird die Volumenschallwelle VW1 zumindest zum Teil reflektiert. Folglich wird nicht nur im Substrat 1 Energie in eine Oberflächenwelle OW1 an den Interaktionsstellen eingespeist, die sich auf dem Substrat 1 in Richtung der zweiten Sender-ZEmpfängereinheit SE2 ausbreitet, die im Empfängermodus betrieben wird und zum Empfang der Oberflächenwellen OW1 eingerichtet ist. Sondern zusätzlich werden auch Oberflächenwellen OW2, die sich von der im Sendermodus betriebenen ersten Sender-ZEmpfängereinheit SE1 zur im Empfängermodus betriebenen dritten Sender- ZEmpfängereinheit SE3 ausbreiten, an der dritten Sender-ZEmpfängereinheit SE3 detektiert.

Aus dem mittels der dritten Sender-ZEmpfängereinheit SE3 am zweiten Substrat 1 ' beim Empfang der Oberflächenwelle OW2 erzeugten Signal (oder aus mehreren solchen Signalen) wird zusammen mittels des beim Empfang der Oberflächenwelle OW1 an der zweiten Sender-ZEmpfängereinheit SE2 am ersten Substrat 1 erzeugten Signal (oder aus mehreren solchen Signalen) die Strömungsgeschwindigkeit und der Massenstrom des Mediums M durch die Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge, insbesondere die Laufzeit der Wellenzüge, zwischen den Sender-ZEmpfängereinheiten SE1 , SE2 bzw. S1 , SE3 bestimmt. Hierbei ist zu beachten, dass die diejenigen Wellenzüge, welche sich entlang des Pfades P2 zwischen der ersten und dritten Sender- /Empfängereinheit SE1 und SE3 ausgebreitet haben, Wellen VW1 umfassen, die in durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitten ΡΑ1 ', ΡΑ2', ΡΑ3', PA4' ihres Ausbreitungspfades P2 durchweg Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren aufweisen, die eine vektorielle Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung des Mediums M besitzen.

Die Messanordnung der Figur 3 (wie auch der Figur 4) zeichnet sich dabei auch gerade dadurch aus, dass die als Sender fungierende Sender-/Empfängereinheit SE1 einerseits (bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums M oder die Erstreckungsrichtung des Wellenleiters) zwischen den beiden jeweils als Empfänger fungierenden Sender- /Empfängereinheiten SE3 und SE2 liegt und diese beiden als Empfänger fungierenden Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 an sich gegenüberliegenden Substraten 1 , 1 ' angeordnet sind und damit Oberflächenwellen OW2 bzw. OW1 empfangen, die sich in gegenüberliegenden Substraten 1 und 1 ' bzw. auf deren Oberflächen 1 1 , 12 bzw. 21 , 22 ausbreiten. Dies kann insbesondere bei bestimmten, zwingend vorgegebenen Bauformen des Wellenleiters oder einem eingeschränkten Platzbedarf (wenn z. B. der Innenraum 5 durch ein festinstalliertes Rohr innerhalb einer Anlage definiert ist) von Vorteil sein.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass sich alle drei Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE2 und SE3 an demselben Substrat 1 oder 1 ' angeordnet sind, da jeweils auch die sich im Medium ausbreitenden und mindestens einmal reflektierten Volumenschallwellen VW1 , VW2 (zusätzlich zu angeregten Oberflächenwellen) und/oder die durch diese Volumenschallwellen VW1 , VW2 angeregten Oberflächenwellen OW1 , OW2 von den im Empfänger-Modus betriebenen Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 empfangen werden. Strömt das Medium, wie vorliegend parallel zu den plan ausgebildeten inneren Oberflächen 1 1 und 21 der Substrate 1 und 1 ', so breiten sich die Volumenschallwellen VW1 zwischen den Substraten 1 , 1 ' im Medium M mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit aus, die sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit im ruhenden Medium abzüglich eines Betrages V_FL ^■ cos α ergibt, wobei V_FL die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und cos α der Winkel zwischen den Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren und der Strömungsrichtung des Mediums M ist. Der Winkel α bestimmt sich vorliegend zu α = 90 ° - Δ. Dabei steht Δ für den nicht abgebildeten Einkopplungswinkel der Volumenschallwellen VW1 , VW2 ist, den der Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor der jeweiligen Volumenschallwellen VW1 oder VW2 mit der Normalen der inneren Oberfläche 21 des zweiten Substrates 1 ' bildet, an dem die in dieser Variante als einziger Sender fungierende erste Sender-/Empfängereinheit SE1 angeordnet ist.

Das in der Figur 3 geschilderte Verfahren kann dabei im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 geschilderten Verfahren so betrieben werden, dass Eigenschaften der Ausbreitung verschiedener Wellenzüge entlang der jeweiligen Pfade P1 und P2 gleichzeitig ermittelt werden. Insbesondere müssen die drei Sender-/Empfängereinheiten SE1 , SE2, SE3 vorliegend nicht notwendigerweise in einem Multiplexverfahren hintereinander einmal als Sender und einmal als Empfänger betrieben werden. Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit V_FL bzw. des Massenstromes erfolgt hierbei durch die Bestimmung von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge, insbesondere der Laufzeiten der Wellenzüge.

Entgegen der Darstellung in der Figur 3 ist es selbstverständlich auch möglich, in der gezeigten Konfiguration anstelle einer Sender-/Empfängereinheit SE1 , SE2 oder SE3 nur einen Sender oder nur Empfänger zu verwenden und beispielsweise die erste Sender- /Empfängereinheit SE1 durch einen geeigneten Sender und/oder die beiden anderen Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 jeweils durch einen geeigneten Empfänger auszutauschen.

Wie bereits erwähnt, ergeben sich durch die Ausbreitung von Teilen der Wellenzüge, insbesondere von Volumenschallwellen VW1 und VW2 mit Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der Strömung und in Gegenrichtung der Strömung, unterschiedliche Laufzeiten. Aus diesen Laufzeiten kann sowohl auf die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M als auch auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit (im Ruhesystem des Mediums M) geschlossen werden, wobei aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Ruhesystem des Mediums M, insoweit diese errechnet wurde, auf Eigenschaften des Mediums, insbesondere die Dichte des Mediums M (und/oder eine Konzentration einer im Medium M enthaltenen Substanz) geschlossen wird. Die Auswertung und damit Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstroms wird mit einer nicht dargestellten Auswerteinheit vorgenommen, die an dem Empfänger oder den Empfängern bzw. einer im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE2, SE3 beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale auswertet. Figur 4 zeigt die Vorrichtung der Figur 3, wobei diese nunmehr in einem Multiplexverfahren betrieben wird. Dies bedeutet, dass zumindest einige der Sender- /Empfängereinheiten SE1 , SE2, SE3 zeitweise im Empfängermodus und zeitweise im Sendermodus betrieben werden.

Bei der im Rahmen der Beschreibung der Figur 3 besprochenen Durchführung des Verfahrens wurden die dritte Sender-/Empfängereinheit SE3 und zweite Sender- /Empfängereinheiten SE2 jeweils als Empfänger und die erste Sender-/Empfängereinheit SE1 als Sender betrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Multiplexverfahrens entsprechend der Figur 4 ist demgegenüber vorgesehen, dass zusätzlich die dritte Sender-/Empfängereinheit SE3 als Sender und die erste Sender- ZEmpfängereinheit SE1 als Empfänger während einer Zeitspanne des Verfahrens betrieben wird. Hierdurch kommt es zu einer Ausbreitung von Volumenschallwellen entlang eines Pfades P3 zwischen der dritten Sender-/Empfängereinheit SE3 und der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 , wobei dieser Ausbreitungspfad P3 bis auf die Ausbreitungsrichtung der gleiche ist, der bereits in der Figur 3 als Ausbreitungspfad P2 beschrieben wurde. Dies ist durch vor- und rückläufige Pfeile entlang der Pfadabschnitte PA4', PA3\ ΡΑ2', PA1 ' angedeutet. Hierbei breiten sich Wellenzüge von der dritten Sender-/Empfängereinheit SE3 zur ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 aus, wobei diese Wellenzüge insbesondere Volumenschallwellen VW3 umfassen, die sich entlang der Pfadabschnitte ΡΑ4', PA3', ΡΑ2', PA1 ' so im Medium M ausbreiten, dass sie jeweils einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums M aufweisen.

Man beachte, dass eine Volumenschallwelle VW1 entlang dieser Pfadabschnitte PA4', ΡΑ3', ΡΑ2', PA1 ' jeweils einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung aufweist. Werden die Volumenschallwelle VW2 (und die Oberflächenwelle(n) OW2) oder auch nur die von der Volumenschallwelle VW2 angeregte(n) Oberflächenwelle(n) OW2 nun an der im Empfängermodus betriebenen ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 empfangen, so kann aus Eigenschaften der Ausbreitung zwischen den beiden fraglichen Sender- /Empfängereinheiten SE3, SE1 , insbesondere einer Laufzeitmessung der Wellenzüge zwischen diesen beiden Sender-/Empfängereinheiten SE3, SE1 , im Zusammenhang mit einer Messung von Eigenschaften der Ausbreitung der Volumenschallwellen VW1 (und/oder der Oberflächenwelle(n) OW1 ), wie sie in der Figur 3 besprochen wurden, einer Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M und einer Bestimmung des Massenstroms des Mediums M im Wellenleiter erfolgen. Die Auswertung und damit Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstroms wird mit einer nicht dargestellten Auswerteinheit vorgenommen, die an dem Empfänger oder den Empfängern bzw. einer im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 , SE3 beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale auswertet. Analoges gilt für die Ausbreitung von Volumenschallwellen VW4 entlang von Pfadabschnitten PA1 , PA2, PA3 von der zweiten Sender-/Empfängereinheit SE2, die im Sendermodus betrieben werden kann, zu der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 , die im Empfängermodus betrieben werden kann. Ausgehend von der in der Figur 4 gezeigten Anordnung ist es selbstverständlich auch möglich, dass die dritte Sender-/Empfängereinheit SE3 als Sender betrieben wird, dessen angeregte akustische Wellen sowohl von der ersten Sender-/Empfängereinheit SE1 als auch der zweiten, in Strömungsrichtung hierzu beabstandeten zweiten Sender- ZEmpfängereinheit SE2 empfangen werden und anschließend die zweite Sender- /Empfängereinheit SE2 akustische Wellen mit Volumenschallwellen entgegen der Strömungsrichtung des Mediums M anregt, die sowohl von der ersten Sender- ZEmpfängereinheit SE1 als auch anschließend von der dritten Sender-ZEmpfängereinheit SE3 empfangen werden. Hierdurch wird beispielsweise eine Messung unterschiedlicher (z.B. in Strömungsrichtung des Mediums M) aufeinanderfolgender Abschnitte innerhalb des Wellenleiters möglich, z.B. an Stellen, an denen (insbesondere sprunghafte) Änderungen im Strömungsverlauf zu erwarten sind oder kritisch sein können.) Während einer Zeitspanne dienen also zwei entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters hintereinander angeordnete Sender-ZEmpfängereinheiten SE1 und SE2 bzw. SE1 und SE3 jeweils als Empfänger und eine weitere, vor (SE3) oder hinter (SE2) den beiden anderen Sender-ZEmpfängereinheiten SE1 , SE2 bzw. SE1 , SE3 liegende Sender-ZEmpfängereinheit SE3 bzw. SE1 als Sender.

Es sind verschiedene Variationen des Multiplexverfahrens möglich. Insbesondere können auch mehr als drei Sender-ZEmpfängereinheiten eingesetzt werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass zumindest jeweils zwei der Sender-ZEmpfängereinheiten so betrieben werden, dass sich zwischen ihnen Wellenzüge ausbreiten, wobei einer der Sender- ZEmpfängereinheiten als Sender und der andere als Empfänger betrieben wird und zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung eines zwischen diesen sich ausbreitenden ersten Wellenzuges ermittelt wird, der eine Welle umfasst, die einen durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungsgrades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweist und Eigenschaften der Ausbreitung eines zwischen einem Sender und einem Empfänger sich ausbreitenden zweiten Wellenzuges ermittelt werden, der eine Welle umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt ihres Ausbreitungspfades einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums M aufweist.

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums (M), das die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen mindestens eines Senders (S, SE1 ; SE2; SE3) zum Erzeugen akustischer Wellen,

Bereitstellen mindestens eines vom Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) beabstandeten Empfängers (E, SE2; SE1 ; SE3) zum Empfangen akustischer Wellen,

Anregen akustischer Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) durch den Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) auf einem Substrat (1 ,1 '), das eine dem Medium (M) zugewandte Oberfläche (1 1 ,12) aufweist, wobei sich im Medium (M) ausbreitende akustische Wellen (VW1 , VW2, ...) durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie der akustischen Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) des Substrats (1 ,1 ') in Energie der sich im Medium (M) ausbreitenden akustischen Wellen (VW1 , VW2, ...) angeregt werden, sodass sich mehrere Wellenzüge zwischen dem Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und dem Empfänger (E, SE2; SE1 , SE3) auf zumindest teilweise durch das Medium (M) verlaufenden Ausbreitungspfaden (P1 , P2, ..) ausbreiten,

Empfang der jeweils mindestens eine akustische Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) und eine sich im Medium ausbreitende akustische Welle (VW1 , VW2, ...) aufweisenden Wellenzüge am Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) und

Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) durch Ermitteln von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge zwischen Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) mittels der am Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) beim Empfang der Wellenzüge erzeugten Signale, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) Eigenschaften der Ausbreitung mindestens eines sich zwischen Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) ausbreitenden ersten Wellenzuges ermittelt werden, der eine Welle (VW1 , VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1 , PA2,...) ihres Ausbreitungspfades (P1 , P2,...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen

Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums (M) aufweist, und Eigenschaften der Ausbreitung mindestens eines sich zwischen Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) ausbreitenden zweiten Wellenzuges ermittelt werden, der eine Welle (VW1 , VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1 , PA2,..., PA1 ',PA2',...) ihres Ausbreitungspfades (P1 , P2,...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums (M) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Eigenschaft der Ausbreitung der Wellenzüge das Ermitteln der Laufzeitverzögerungen der mindestens zwei sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge umfasst, um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten und bei einem zweiten Wellenzug jeweils die Zeitpunkte des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) und/oder von mindestens einer sich in dem Medium (M) ausbreitenden akustischen Welle (VW1 , VW2, ...) ausgewertet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten und bei einem zweiten Wellenzug jeweils eine zeitliche Differenz zwischen dem Empfang einer oder mehrerer Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) und/oder dem Empfang mindestens einer sich im Medium (M) ausbreitenden akustischen Welle (VW1 , VW2, ...) ausgewertet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einer zeitlichen Differenz für einen ersten Wellenzug und mindestens einer zeitlichen Differenz für den zweiten Wellenzug auf die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) geschlossen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) die Wellenzüge jeweils nur in Form von Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) empfangen werden, wobei jeweils mindestens eine empfangene Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) von der sich im Medium (M) ausbreitenden akustischen Welle (VW1 , VW2, ...) angeregt wurde.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) eine Dichte des

Medium (M) und/oder eine Konzentration einer im Medium (M) enthaltenen Substanz durch eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung der Wellenzüge mittels der am Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) beim Empfang der Wellenzüge erzeugten Signale bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Strömungsgeschwindigkeit und/oder eine Dichte des Mediums (M) und/oder die Konzentration einer Substanz in dem Medium (M) durch eine Messung von Laufzeitverzögerungen und Amplituden von akustischen Wellen, die sich im Medium (M) ausgebreitet haben, bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) und eine Dichte des Mediums (M) aus den Zeitpunkten des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) und/oder einer sich in dem Medium ausbreitenden akustischen Welle (VW1 , VW2, ...) des ersten Wellenzuges sowie aus den Zeitpunkten des Empfangs von mindestens einer Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) und/oder einer sich in dem Medium ausbreitenden akustischen Welle (VW1 , VW2, ...) des zweiten Wellenzuges und einer Amplitude eines empfangenen Wellenzuges bestimmt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der auf Basis mindestens eines ersten und eines zweiten empfangenen Wellenzuges bestimmten Strömungsgeschwindigkeit und der auf Basis mindestens eines ersten oder zweiten empfangenen Wellenzuges bestimmten Dichte des Medium (M) und einer Größe der Querschnittsfläche, durch die das Medium (M) strömt, der Massenstrom des Mediums (M) bestimmt wird.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer ermittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) ein Volumenstrom des Mediums (M) bestimmt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe einer Querschnittsfläche des vom Medium durchströmten Raumvolumens mittels mindestens eines ersten oder zweiten empfangenen Wellenzuges ermittelt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest ein Substrat (1 ,1 ') umfassender Wellenleiter bereitgestellt wird, der eine innere Oberfläche (1 1 , 21 ) und eine äußere Oberfläche (12, 22) aufweist, die einen Innenraum (5) begrenzen, welcher mit dem Medium (M) gefüllt ist, sodass die innere Oberfläche (1 1 , 21 ) eine Grenzfläche mit dem Medium (M) bildet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche (1 1 , 21 ) des bereitgestellten Wellenleiters hinreichend glatt ist, um Verwirbelungen des Mediums (M) beim Vorbeiströmen an der Oberfläche durch Wechselwirkung mit der inneren Oberfläche zu vermeiden.

15. Verfahren nach dem Anspruch 13 oder dem Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter im Wesentlichen hohizylinderförmig ausgebildet ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Innenraums kreisförmig, ellipsenförmig, oval oder vieleckig, insbesondere rechteckig, ist.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) ermittelt werden, sich auf Ausbreitungspfaden (P1 , P2,...) ausbreiten, die zumindest entlang eines Pfadabschnittes (ΡΑ1 ') miteinander übereinstimmen, wobei sich die Wellenzüge in entgegen gesetzten Richtungen entlang dieses Pfadabschnittes (ΡΑ1 ') ausbreiten.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) einen Wandler, insbesondere einen Interdigitalwandler, umfassen.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in dem Substrat (1 ,1 ') zum Anregen akustischer Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) mindestens ein Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und/oder zum Empfang der Oberflächenwellen (OW1 , OW2, OW3) mindestens ein Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) angeordnet ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Substrate (1 , 1 ') bereitgestellt werden und dass mindestens ein Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) auf oder in dem einen Substrat (1 , 1 ') und mindestens ein Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) auf oder in dem anderen Substrat (1 , 1 ') angeordnet sind.

21 . Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Substrate (1 , 1 ') bereitgestellt werden und dass mindestens ein Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und mindestens ein Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) auf oder in demselben Substrat (1 , 1 ') angeordnet sind.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) akustische Wellenenergie derart einspeist, dass gleichzeitig die wenigstens zwei sich in unterschiedliche Ausbreitungsrichtungsrichtungen ausbreitenden ersten und zweiten Wellenzüge angeregt werden.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) voneinander beabstandet angeordnet bereitgestellt werden, und dass Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen einem Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und einem ersten Empfänger (E, SE2; SE1 , SE3) ausbreitenden ersten Wellenzuges und wenigstens eines weiteren sich zwischen dem gleichen Sender (SE1 ) und einem zweiten Empfänger (SE1 , SE2) ausbreitenden zweiten Wellenzuges gemessen werden.

24. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer (SE3) der Empfänger (E, SE1 ; SE3) und der mindestens eine Sender (SE1 ) auf oder in demselben Substrat (1 ') angeordnet sind und der mindestens eine andere Empfänger (E, SE2) auf oder in dem anderen Substrat (1 ) angeordnet ist.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sender (SE1 ) beim Anregen der Oberflächenwellen (OW2, OW3) zwischen zwei

Empfänger (SE2, SE3) bezüglich der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters angeordnet ist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (SE1 ) so angeordnet ist, dass er nicht auf der Geodäte zwischen den zwei Empfängern (SE2, SE3) liegt.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sender-/Empfängereinheit (SE1 , SE2, SE3) bereitgestellt wird, die zeitweise als Sender (S) im Sender-Modus und zeitweise als Empfänger (E) im Empfänger-Modus betrieben wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere räumlich getrennt angeordnete Sender-/Empfängereinheiten (SE1 , SE2, SE3) bereitgestellt werden, wobei ein erster Wellenzug , dessen Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit ermittelt wird, von einer, zeitweise im Sender-Modus betriebenen, ersten Sender-/Empfängereinheit (SE1 , SE2, SE3) als Sender angeregt wird und ein anderer, zweiter Wellenzug, dessen Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit ermittelt wird, von einer anderen, zeitweise im Sender-Modus als Sender betriebenen, zweiten Sender- /Empfängereinheit (SE2, SE1 , SE3) angeregt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der von einer Sender-/Empfängereinheiten (SE1 , SE2, SE3) im Sender-Modus angeregten Wellenzüge von einer anderen Sender-/Empfängereinheit (SE1 , SE2, SE3) im Empfänger-Modus empfangen wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Wellenzug von einer im Sender-Modus betriebenen ersten Sender-/Empfängereinheit (SE1 ; SE3) angeregt und von einer im Empfänger-Modus betriebenen zweiten Sender- /Empfängereinheit (SE2; SE1 ) empfangen wird und ein zweiter Wellenzug von der im Sender-Modus betriebenen zweiten Sender-/Empfängereinheit (SE2; SE1 ) angeregt und von der im Empfänger-Modus betriebenen ersten Sender-/Empfängereinheit (SE1 ; SE3) empfangen wird.

31 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anregung der mehrerer sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden ersten und zweiten Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Medium (M) ermittelt werden, erst ein erster Wellenzug und dann ein zweiter Wellenzug angeregt werden.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Zeit durch wiederholte

Messung der Strömungsgeschwindigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder in unterschiedlichen Zeitintervallen ermittelt wird.

33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten einer der akustischen Wellenzüge in Form eines Wellenpulses (WP) vom Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) angeregt wird.

34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kalibrierung umfasst, bei der bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit die Laufzeiten mindestens eines ersten oder zweiten Wellenzuges ermittelt wird, um das Verfahren für die Messung einer unbekannten Strömungsgeschwindigkeit zu kalibrieren.

35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kalibrierung umfasst, bei der bei bekanntem Massenstrom Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines ersten oder zweiten Wellenzuges ermittelt wird, um das Verfahren für die Messung eines unbekannten Massenstroms des Mediums (M) zu kalibrieren.

36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kalibrierung umfasst, bei der bei bekannter Dichte des Mediums (M) oder bei bekannter Konzentration einer im Medium (M) enthaltenen Substanz Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines ersten oder zweiten Wellenzuges ermittelt werden, um das Verfahren für die Messung einer unbekannten Dichte des Mediums (M) oder einer unbekannten Konzentration einer im Medium (M) enthaltenen Substanz zu kalibrieren.

37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) in Form einer Flüssigkeit, eines weichen Materials oder eines Gases vorliegt.

38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) aus einem Öl oder Ölgemisch besteht.

39. Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums (M) mit a. einem Substrat (1 ,1 ') mit einer dem Medium (M) zugewandten Oberfläche (1 1 ,12), wobei die Oberfläche (1 1 , 12) relativ zum Medium (M) so angeordnet ist, dass akustische Wellenenergie von der Oberfläche (1 1 , 12) auf das Medium (M) übertragen werden kann und umgekehrt, mindestens einem Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) zum Einspeisen akustischer Wellenergie, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist auf dem Substrat (1 ,1 ') akustische Oberflächenwellen (OW1 , OW2) anzuregen, mindestens einem zum Empfang akustischer Wellen vorgesehenen und eingerichteten Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3), wobei das Substrats (1 ,1 '), das Medium (M), der Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und der Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) so eingerichtet, vorgesehen und relativ zueinander angeordnet sind, dass sich durch den Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) angeregte akustische Wellenzüge zum Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) auf zumindest teilweise durch das Medium (M) verlaufenden Ausbreitungspfaden (P1 , P2, ...) ausbreiten können, und d. einer Auswerteinrichtung, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen dem Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und dem Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) mittels von Signalen zu ermitteln, die am Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) beim Empfang der jeweils mindestens eine akustische Oberflächenwelle (OW1 , OW2, OW3) und eine sich im Medium ausbreitende akustische Welle (VW1 , VW2, ...) aufweisenden akustischen Wellenzüge erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und der Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) so betreibbar und anordenbar sind, dass sich zwischen ihnen mehrere Wellenzüge ausbreiten, wobei mindestens ein erster Wellenzug eine Welle (VW1 , VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1 , PA2,...) ihres Ausbreitungspfades (P1 , P2,...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums (M) hat, und mindestens ein anderer , zweiter Wellenzug eine sich im Medium (M) ausbreitende Welle (VW1 , VW2,...) umfasst, die in einem durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitt (PA1 , PA2,..., PA1 ', PA2',...) entlang ihres Ausbreitungspfades (P1 , P2, ...) einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Mediums (M) hat, und die Auswerteinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist, zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) Eigenschaften der Ausbreitung der sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden ersten und zweiten Wellenzüge zwischen dem Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) und dem Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) auszuwerten.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ein oder mehrere Substrate (1 , 1 ') umfassenden Wellenleiter umfasst, die einen Innenraum (5) begrenzen, welcher mit dem Medium (M) gefüllt ist, sodass die dem Medium (M) zugewandte Oberfläche (1 1 , 21 ) eine Grenzfläche mit dem Medium (M) bildet.

41 . Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter dazu vorgesehen und eingerichtet ist, dass das Medium (M) durch den Innenraum (5) des bereitgestellten Wellenleiters strömen kann und dass die zu messende Strömungsgeschwindigkeit des Medium (M), die Strömungsgeschwindigkeit durch den Wellenleiter in einem festgelegten Bereich des Wellenleiters ist.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei voneinander beabstandete Empfänger (E, SE2, SE2, SE3) vorgesehen und so angeordnet sind, dass jeweils einer der Empfänger (E, SE2; SE1 ; SE3) zum Empfang eines ersten Wellenzuges oder eines zweiten Wellenzuges vorgesehen ist.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sender (SE1 ) so angeordnet ist, dass er sowohl erste Wellenzüge, die von dem einen Empfänger (SE2) empfangen werden, als auch zweite Wellenzüge, die von dem anderen Empfänger (SE3) empfangen werden, anregt.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei voneinander beabstandete Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) vorgesehen sind und so angeordnet sind, dass jeweils einer der Sender (S, SE1 ; SE2; SE3) zum Anregen eines ersten Wellenzuges oder eines zweiten Wellenzuges vorgesehen ist.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Empfänger (SE1 ) so angeordnet ist, dass er sowohl erste Wellenzüge des einen Senders (SE3) als auch zweite Wellenzüge des anderen Senders (SE2) empfängt.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sender-/Empfängereinheit (SE1 , SE2, SE3) bereitgestellt wird, die zeitweise als Sender (S) im Sender-Modus und zeitweise als Empfänger (E) im Empfänger-Modus betreibbar ist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zueinander beabstandete Sender-/Empfängereinheiten (SE1 , SE2; SE3, SE1 ; SE3, SE2) vorgesehen sind, wobei eine erste (SE1 ; SE3) der beiden Sender-/Empfängereinheiten (SE1 , SE2; SE1 , SE3; SE3, SE2) zum Anregen erster Wellenzüge im Sender-Modus betreibbar ist, die von der im Empfänger-Modus betriebenen zweiten Sender- /Empfängereinheit (SE2; SE1 ) empfangen werden, und die zweite Sender- /Empfängereinheit (SE2; SE1 ) zum Anregen zweiter Wellenzüge im Sender-Modus betreibbar ist, die von der im Empfänger-Modus betriebenen ersten Sender- /Empfängereinheit (SE1 ; SE3) empfangen werden.

48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung eines Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1 bis 38 vorgesehen und eingerichtet ist.