DE102009048646A1

DE102009048646A1 - Method for determining the flow rate of a medium and device for determining the flow rate of a medium

Info

Publication number: DE102009048646A1
Application number: DE102009048646A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Dipl.-Ing. Faustmann; Michael Dipl.-Ing. Münch
Original assignee: SensAction AG
Current assignee: SensAction AG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-03-31
Also published as: WO2011039311A3; WO2011039311A2

Abstract

Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums (M), das die das Bereitstellen eines Senders (S) zum Erzeugen akustischer Wellen sowie Bereitstellen eines vom Sender (S) beabstandeten Empfänger (E) zum Empfangen akustischer Wellen sowie das Anregen akustischer Oberflächenwellen (OW) durch den Sender (S) auf einem Substrat (1, 1') umfasst. Hierbei weist das Substrat (1, 1') eine dem Medium (M) zugewandten Oberfläche (11, 12) auf, wobei sich im Medium (M) ausbreitende akustische Wellen (VW1, VW2, ...) durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie der akustischen Oberflächenwellen (OW) des Substrats (1, 1') in Energie der sich im Medium (M) ausbreitenden akustischen Wellen (VW1, VW2, ...) angeregt werden, sodass sich mehrfänger (E) auf zumindest teilweise durch das Medium (M) verlaufenden Ausbreitungspfaden (P1, P2, ...) ausbreiten. Das Verfahren umfasst des Weiteren den Empfang der Wellenzüge am Empfänger (E) und die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) durch Ermitteln von Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen dem Sender (S) und dem Empfänger (E) mittels der am Empfänger (E) beim Empfang der Wellenzüge erzeugten Signale. Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (M) durch Ermitteln von Eigenschaften der dem Empfänger (E) ausbreitenden Wellenzuges, der eine Welle (VW1, VW2) umfasst, die in einem ...Method for measuring the flow velocity of a medium (M), which comprises the provision of a transmitter (S) for generating acoustic waves and the provision of a receiver (E) spaced apart from the transmitter (S) for receiving acoustic waves and the excitation of surface acoustic waves (OW) comprises the transmitter (S) on a substrate (1, 1 '). The substrate (1, 1 ') has a surface (11, 12) facing the medium (M), acoustic waves (VW1, VW2, ...) propagating in the medium (M) due to conversion of at least part of the Energy of the surface acoustic waves (OW) of the substrate (1, 1 ') are excited in the energy of the acoustic waves (VW1, VW2, ...) propagating in the medium (M), so that multiple catchers (E) are at least partially affected by the Spread out medium (M) extending paths (P1, P2, ...). The method further includes the reception of the wave trains at the receiver (E) and the determination of the flow velocity of the medium (M) by determining properties of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter (S) and the receiver (E) by means of the at the receiver ( E) signals generated when the wave trains are received. The flow velocity of the medium (M) is determined by determining the properties of the wave train propagating to the receiver (E), which comprises a wave (VW1, VW2) which is ...

Description

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 45.The present invention relates to a method for measuring the flow velocity of a medium according to the preamble of claim 1 and to a device for determining the flow velocity of a medium according to the preamble of claim 45.

Ein gattungsbildendes Verfahren ist in der WO 2008/034 878 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.A generic process is in the WO 2008/034 878 described. Thereafter, to determine characteristics of the medium, a transmitter for generating acoustic waves and a receiver for receiving acoustic waves are provided, wherein surface acoustic waves are excited by the transmitter on a substrate having a medium-facing surface. In this case, acoustic waves propagating in the medium are excited by converting at least part of the energy of the surface acoustic waves of the substrate into energy of the waves propagating in the medium. This is done in such a way that several wave trains propagate between the transmitter and the receiver on propagation paths extending at least partially through the medium.

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.The wave trains are received at the receiver and the flow rate of the medium is determined by detecting characteristics of the propagation of these acoustic wave trains between the transmitter and the receiver by means of the signals generated at the receiver upon receipt of the wave trains.

Darüber hinaus ist eine zur Durchführung eines gattungsbildenden Verfahrens bestimmte Vorrichtung ist in der WO 2008/034 878 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 mittel der am Empfänger beim Empfang der Wellenzüge erzeugter Signale zu ermitteln.In addition, a device intended to carry out a generic method is disclosed in US WO 2008/034 878 described. Thereafter, an apparatus for determining properties of a medium comprising a substrate having a surface facing the medium is provided. Here, the surface is arranged relative to the medium so that acoustic wave energy can be transferred from the surface to the medium and vice versa. The apparatus further comprises a transmitter for exciting acoustic wave energy which is provided and arranged to excite surface acoustic waves on the substrate and a receiver provided and arranged for receiving acoustic waves. In this case, the substrate, the medium, the transmitter and the receiver are set up, provided and arranged relative to one another such that acoustic wave trains excited by the transmitter can propagate to the receiver on propagation paths extending at least partially through the medium. The device comprises an evaluation device, which is provided and configured to determine characteristics of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter and the receiver by means of the signals generated at the receiver when receiving the wave trains.

Die Druckschrift WO 2008/034 878 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 2008/034 878 nichts bekannt.The publication WO 2008/034 878 discloses only that a flow rate of a liquid medium can be determined by measuring properties of the waves between the transmitter and receiver. About a detailed configuration and execution of a flow velocity measuring method or an associated device is from the WO 2008/034 878 nothing known.

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.The present invention is therefore based on the object to provide an improved method for determining the flow velocity, which allows a particularly reliable and less complicated determination of the flow velocity by means of acoustic waves. Furthermore, an apparatus for carrying out this method is to be provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 45 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 45. Advantageous and preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen dem Sender und dem Empfänger ausbreitenden 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 dem Sender und dem Empfänger ausbreitenden weiteren 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.The method according to the invention is characterized in that properties of the propagation of at least one wave train propagating between the transmitter and the receiver are determined to determine the flow velocity of the medium, comprising at least one wave comprising at least one path section of its propagation path through the medium Propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium and that additionally characteristics of the propagation of at least one further wave train propagating between the transmitter and the receiver is determined, comprising at least one wave in at least one path section of the medium passing through it Propagation path has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow direction of the medium.

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, die Fließgeschwindigkeit V_FL des Mediums zuverlässig bestimmt werden.The method is based on the finding that the propagation velocity of a wave, in particular of an ultrasonic wave, increases in a medium flowing with respect to the receiver's rest system if it has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the direction of the medium's flow or the propagation velocity corresponding decreases if it has a propagation velocity vector with a vectorial propagation component in the opposite direction of the flow of the medium. This results in the propagation of the wave train in the flow direction of the medium a shorter and when spreading the wave train against the flow direction a longer duration of the respective acoustic wave train. Due to this effect, the flow velocity V _{FL of} the medium can be reliably determined from a measurement of the characteristics of the propagation of these waves, in particular a propagation time measurement.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines Wellenzuges mit Wellen, die einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungskomponente in Gegenrichtung der Strömung des Mediums aufweisen, als auch wenigstens eines anderen 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.The method is characterized in that both characteristics of propagation of at least one wave train with waves having a propagation velocity vector with a vectorial propagation component in the opposite direction of the flow of the medium, and at least one other waveshaft with waves comprising a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in Direction of the flow of the medium have to be used to determine the flow rate. In particular, a more reliable determination of the flow velocity can be made by this method as compared to a method in which the flow velocity determination is made exclusively by determining wave propagation characteristics with waves having a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the flow direction.

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.In the method, it is provided in an embodiment variant that determining properties of the propagation of the wave trains comprises determining the propagation delays and / or the difference between the propagation delays of the wave trains propagating in different propagation directions between the transmitter and the receiver in order to determine the flow velocity.

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 unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge umfasst. um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.Alternatively or additionally, it may be provided in one exemplary embodiment that determining properties of the propagation of the wave trains comprises determining a frequency and / or frequency change of the wave trains propagating in different propagation directions between the transmitter and the receiver. to determine the flow velocity.

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.This can be particularly advantageous if in a gaseous or liquid or soft medium mitströmende particles, in particular solid particles, and / or trapped in the medium bubbles are distributed, with which a wave propagating in the medium, which is part of one of the wave trains, interacts. Due to the Doppler effect, frequency shifts may occur in these interactions compared to a quiescent medium. In carrying out the method, in this exemplary embodiment a frequency measurement or measurement of the frequency change is carried out to determine a characteristic of the propagation of at least one wave train with waves which have a propagation velocity vector with a vectorial propagation component in the direction of the flow of the medium and for determining the flow velocity of the medium in addition a frequency measurement or measurement of the frequency change as determination of a property of the propagation of at least one wave train made with waves having a propagation velocity vector with a vectorial propagation component in the opposite direction of the flow of the medium.

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 this case, signals are evaluated that were generated when receiving the wave trains at the receiver of this. In one embodiment, a propagation time measurement is provided in addition to the frequency measurement.

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 one embodiment variant of the method, it is provided that, in addition to the flow rate of the medium, a density of the medium and / or a concentration of a substance contained in the medium is determined by determining characteristics of the propagation of wave trains by means of the signals generated at the receiver when receiving the wave trains. This may be a determination of characteristics of the propagation of those wave trains which propagate in at least one path section of their propagation path extending through the medium in the direction of the flow of the medium or of those wave trains which extend in at least one path section of the medium Propagate propagation path in the opposite direction to the flow direction of the medium.

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 M 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.In one embodiment, it is provided that the properties of the propagation of the same wave trains between the transmitter and the receiver are used both for determining the flow rate of the medium and for determining a density of the medium and / or a concentration of a substance contained in the medium. It is provided in one embodiment, the flow rate, a density of the medium M and / or the concentration of a substance in the medium by measuring a propagation delay of acoustic waves that have spread in the medium to determine. In particular, it is sufficient in such an embodiment, information about the properties of the spread, in particular the Runtime and / or frequencies and / or frequency changes, to determine two such wave trains. From this, it is possible to determine, with knowledge of the geometry of the waveguide and the arrangement of the transmitters and receivers, both the flow velocity and the propagation velocity in the imaginary, stationary reference system of the liquid. The latter depends on the density of the liquid, so that the density can be determined.

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 bestimmt. 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 ist und somit ein Massenstrom bestimmbar wird.In the method, it can be provided in an embodiment variant that the size of a cross-sectional area of the volume of space through which the medium flows is determined. Alternatively, in one embodiment, the size of the cross-sectional area may already be known. If the size of a cross-sectional area of the volume of space flowed through by the medium is determined or known, and the flow velocity and the density of the medium flowing through the cross-sectional area were determined by means of the method, then the mass flow of the medium is determined. The mass flow is given as the product of the flow rate, the cross-sectional area and the density. The exemplary embodiments mentioned are therefore characterized in that from the measurement of the propagation of wave trains, in which a wave train comprises a wave which propagates at least in sections with a vectorial velocity component in the opposite direction to the flow direction of the medium, and another wave train comprises a wave, which propagates at least in sections in the direction of the flow of the medium, both the flow velocity of the medium and the density of the medium can be determined and thus a mass flow can be determined.

Bei einer Ausführungsvariante des Verfahrens wird ein zumindest ein Substrat umfassender Wellenleiter bereitgestellt, der eine innere Oberfläche und eine äußere 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 einer 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.In one embodiment of the method, a waveguide comprising at least one substrate is provided which has an inner surface and an outer surface defining an interior space filled with the medium so that the inner surface forms an interface with the medium. In particular, it is provided in an embodiment variant that the inner surface of the waveguide comprises the medium-facing surface of the substrate. Furthermore, in one embodiment variant, the medium flows through the interior of the waveguide provided and the measured flow velocity of the medium is the flow velocity of the medium through the waveguide in a specific region of the waveguide.

Dieser bestimmte Bereich des Wellenleiters ist insbesondere durch die Geometrie und die Anordnung des Senders und des 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 soll die Bildung von Turbulenzen durch die Wechselwirkung des Mediums mit der inneren Oberfläche beim Vorbeiströmen vermieden werden.This particular region of the waveguide can be determined in particular by the geometry and the arrangement of the transmitter and the receiver. It can be provided that the interior of the waveguide provided in the region of the waveguide, in which the flow velocity of the medium is determined by the waveguide, has a substantially constant size of the cross-sectional area through which the medium flows. It can be provided that the inner surface of the provided waveguide is sufficiently smooth to substantially avoid swirling of the medium as it flows past the surface by interacting with the inner surface. As a result, the formation of turbulence by the interaction of the medium with the inner surface is avoided when flowing past.

In einer Ausführungsvariante sind der Wellenleiter und seine innere Oberfläche so ausgebildet, dass die innere Oberfläche im Wesentlichen hohlzylinderförmig, insbesondere hohlkreiszylinderförmig, ist.In one embodiment, the waveguide and its inner surface are formed so that the inner surface is substantially hollow cylindrical, in particular hollow circular cylindrical shape.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der bereitgestellte Wellenleiter eine Querschnittsfläche des Innenraumes aufweisen, die kreisförmig, ellipsenförmig, oval oder vieleckig, insbesondere rechteckig, ist.In the method according to the invention, the waveguide provided can have a cross-sectional area of the inner space which is circular, elliptical, oval or polygonal, in particular rectangular.

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 auf oder in dem Substrat zum Anregen akustischer Oberflächenwellen der Sender und/oder zum Empfangen der Oberflächenwellen der Empfänger 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.It can be provided that the interior is substantially completely filled with the medium when flowing through the medium through the interior. In one embodiment variant, the transmitter and / or for receiving the surface waves of the receiver is arranged on or in the substrate for exciting surface acoustic waves. In particular, it can be provided that both the receiver and the transmitter are arranged in or on the substrate. Whether the arrangement takes place in or on the substrate, depends on the production of the receiver and the transmitter or the substrate.

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 Volumenwellen, insbesondere kann es sich bei den im Medium ausbreitenden akustischen Wellen ausschließlich um Volumenwellen handeln. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Medium in Form einer Flüssigkeit oder eines weichen Materiales vorliegt.In one embodiment it is provided that two substrates are provided and that the transmitter is arranged on or in one substrate and the receiver is arranged on or in the other substrate. In one embodiment, the waves propagating in the medium are bulk waves; in particular, the acoustic waves propagating in the medium may be exclusively bulk waves. This is especially the case when the medium is in the form of a liquid or a soft material.

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 sich die im Medium ausbreitenden akustischen Wellen an Interaktionsstellen mit dem Wellenleiter an der inneren Oberfläche als Grenzfläche wechselwirken.In one embodiment, a plurality of the wave trains, whose propagation properties are determined for determining the flow velocity of the medium, propagate on propagation paths which substantially coincide with one another, at least along a path section match, with the wave trains propagating in opposite directions along this path section. This path section extends in the volume through which the medium flows. In this case, the path section can extend into the interior of the waveguide and the acoustic waves propagating in the medium can interact with the waveguide on the inner surface as an interface at points of interaction.

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 Wellenzüge in jeweils entgegen gesetzten 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 entgegen gesetzte Richtung.In one embodiment, it may be provided that a plurality of the wave trains, whose propagation properties are determined for determining the flow velocity of the medium, propagate on propagation paths which coincide with each other at least along all path sections extending in the medium and the wave trains in respectively opposite directions along spread this path sections. This case corresponds to the propagation of wave trains along a propagation path through the medium, once in one direction and once in the opposite direction.

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 diese Oberfläche wechselwirkt. Eine solche Wechselwirkung kann insbesondere in einer Umwandlung von akustischer Energie des Mediums in akustischer 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 umgewandelt werden.It is provided in an embodiment that the one or more path portions along which the wave trains propagate in the medium, each interacting with an inner surface of the waveguide, which is formed as an interface to the medium, with the waveguide to this surface. Such an interaction may consist, in particular, in a conversion of acoustic energy of the medium into acoustic energy of the waveguide, in particular of a substrate which is part of the waveguide. Alternatively or additionally, acoustic energy of the waveguide may be converted into acoustic energy of the wave propagating in the medium due to this interaction.

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 one embodiment, the transmitter and / or the receiver comprise a converter, in particular an interdigital transducer. It is provided in certain embodiments that the transmitter and / or the receiver are designed as a combined transmitter / receiver unit. In the case in which the transmitter and / or receiver comprise an interdigital transducer, this can be done by operating the interdigital transducer both temporarily in a transmitter mode as a transmitter and temporarily in a receiver mode as a receiver. This makes it possible to provide several transmitter / receiver units in the implementation of the method, which are each operated temporarily in the transmitter mode as a transmitter and temporarily in the receiver mode as a receiver. It is provided that the operation of the transmitter / receiver units in the transmitter mode and the receiver mode is timed to each other.

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 mehrere Wellenzüge zwischen dem Sender und einer im Empfängermodus betriebenen weiteren Sender-/Empfängereinheit sich auf einem zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfad ausbreiten. Nach dem Empfang der Wellenzüge an der im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit ist vorgesehen, dass die im Empfängermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit auf den Sendermodus umgeschaltet wird und die im Sendermodus betriebene Sende-Empfänger-Einheit auf den Empfängermodus umgeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, dass nunmehr akustische Oberflächenwellen durch die im Sendermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit, die vormals im Empfängermodus betrieben wurde, auf einer dem Medium zugewandten Oberfläche des Substrats angeregt wird. Dadurch werden sich im Medium ausbreitende akustische Wellen angeregt, sodass sich nunmehr Wellenzüge zwischen dieser im Sendemodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit, die vormals im Empfängermodus betrieben wurde, und der vormals im Sendermodus und nunmehr im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit auf zumindest teilweise durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfaden ausbreiten.In one embodiment, surface acoustic waves are excited by a transmitter / receiver unit operated in the transmitter mode, wherein acoustic waves propagating in the medium are excited by converting at least part of the energy of these surface waves into energy of the acoustic waves propagating in the medium. This is done in such a way that several wave trains between the transmitter and a further transmitter / receiver unit operated in the receiver mode propagate on a propagation path extending at least partially through the medium. After receiving the wave trains on the transceiver unit operated in the receiver mode, it is provided that the transceiver unit operated in the receiver mode is switched over to the transmitter mode and the transceiver unit operated in the transmitter mode is switched to the receiver mode. As a result, surface acoustic waves are now excited by the transmitter / receiver unit operated in transmitter mode, which was previously operated in the receiver mode, on a surface of the substrate facing the medium. As a result, propagating in the medium acoustic waves are excited so that now wave trains between this operated in the transmit mode transmitter / receiver unit, which was previously operated in the receiver mode, and the former in the transmitter mode and now operated in the receiver mode transmitter / receiver unit on at least partially by the Spread medium spreading propagation paths.

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 zwischen den räumlich beabstandet zueinander angeordneten Sender-/Empfängereinheiten akustische Wellenzüge in unterschiedlichen Richtungen während der unterschiedlichen Betriebsmodi Wellenzüge ausbreiten, sodass das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird.It can also be provided that more than two transmitter / receiver units are operated in such a (so-called) multiplex mode. A multiplex mode is characterized in that at least two of the transmitter / receiver units are each operated temporarily in the transmitter mode and in each case temporarily in the receiver mode. It is thus achieved that propagate between the spaced apart transmitter / receiver units arranged acoustic wave trains in different directions during the different modes of operation wave trains, so that the inventive method is realized.

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, während der erste Wellenzug zumindest für einen gewissen Zeitabschnitt gemeinsamer Anregung angeregt wird.When exciting a plurality of wave trains propagating in different propagation directions, each comprising at least one wave having a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the direction of flow or in the opposite direction of the medium in a path section of its propagation path passing through the medium, and the like Propagation properties used to determine the flow velocity of the medium be, is provided in a variant that these waves trains are excited successively, so that first one wave train is excited and afterwards the other wave train is excited. This can be done in such a way that first the first wave train is received at the receiver and then only the second wave train is excited. Alternatively, it can also be provided that the two wave trains are excited at the same time or that first the one wave train and after a lapse of a certain period of the second wave train is excited, while the first wave train is excited at least for a certain period of time common excitation.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens werden mehrere Empfänger voneinander beabstandet angeordnet bereitgestellt, sodass Eigenschaften der Ausbreitung wenigstens eines sich zwischen einem Sender und einem ersten Empfänger ausbreitenden Wellenzuges und wenigstens eines weiteren sich zwischen den gleichen oder einem anderen Sender und dem 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 die von einem gleichen Sender in unterschiedliche Richtungen angeregten, sich ausbreitenden Wellenzügen empfangen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die in unterschiedliche Richtungen sich ausbreitenden, vom ersten Sender angeregten, Wellenzüge zur gleichen Zeit angeregt werden, insbesondere in einem sich überschneidenden Zeitabschnitt.In one embodiment of the method, a plurality of receivers are provided spaced apart so as to measure characteristics of propagation of at least one wave train propagating between a transmitter and a first receiver and at least one other wave train propagating between the same or another transmitter and the second receiver, wherein one of the wave trains comprises a wave having in a path section of its propagation path passing through the medium a propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium and the other of the wave trains comprising a wave extending in a path portion of its propagation path through the medium a propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow of the medium. In particular, it may be provided that a plurality of receivers arranged at a distance from one another receive the propagating wave trains excited by a same transmitter in different directions. In this case, it can be provided that the wave trains propagating in different directions, excited by the first transmitter, are excited at the same time, in particular in an overlapping period of time.

Es ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass wenigstens einer der mehreren Wellenzüge, deren Eigenschaften der Ausbreitung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ermittelt wird, 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, mit diesem wechselwirkt und dort zum Teil reflektiert wird, sodass sie ihre Ausbreitungsrichtung und damit ihren Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor ändert.It is provided in an embodiment variant that at least one of the plurality of wave trains, whose propagation properties are determined for determining the flow velocity of the medium, comprises a wave propagating in the medium along a propagation path, which propagates in the medium along a plurality of path sections each having different propagation velocity vectors wherein each of the different propagation velocity vectors has a propagation velocity component in the direction of the flow of the medium. It can be provided that different path sections arise from the fact that the propagating in the medium wave on the surface of a waveguide, which faces the medium interacts with this and is reflected there in part, so that it changes their propagation direction and thus their propagation velocity vector.

Analog ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass wenigstens einer der mehreren 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.Analogously, it is provided in one exemplary embodiment that at least one of the plurality of wave trains whose characteristic of the propagation for determining the flow velocity of the medium is determined comprises a wave propagating in the medium along a propagation path which propagates in the medium along a plurality of path sections each having different propagation velocity vectors wherein each of the different propagation velocity vectors has a vectorial propagation velocity component in the reverse direction of the flow of the medium.

Eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Zeit wird 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.A change of the flow velocity with time will be determined in a variant embodiment by repeated measurement of the flow velocity at different times or at different time intervals. This makes it possible to determine accelerations of the flowing medium and / or to create a profile of the temporal change of the flow velocity.

In einem Ausführungsbeispiel wird wenigstens einer der akustischen Wellenzüge in Form eines Wellenpulses, insbesondere eines Wellenpakets, vom Sender angeregt.In one embodiment, at least one of the acoustic wave trains in the form of a wave pulse, in particular a wave packet, is excited by the transmitter.

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 Messung einer unbekannten Strömungsgeschwindigkeit desgleichen Mediums zu kalibrieren.The method according to the invention can be designed such that it comprises at least one calibration. Calibration, in one embodiment, is a measurement of the transit times of at least one wave train at a known flow rate of medium of known wave propagation velocity in the (imaginary) rest system of the medium flowing through the waveguide to calibrate the process for measuring an unknown flow velocity of the same medium.

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 Messung eines unbekannten Massenstroms des Mediums zu kalibrieren.Another - independent - calibration measurement involves the determination of propagation characteristics of at least one wave train, in particular a transit time measurement, with known mass flow of the medium, to calibrate the method for the measurement of an unknown mass flow of the medium.

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.It is provided in an embodiment variant that the method according to the invention comprises a calibration in which, given a known density of the medium or at a known concentration of a substance contained in the medium, properties of the propagation of at least one wave train, in particular z. As a propagation delay measurement, to determine the method for the measurement of an unknown density of the medium and / or an unknown concentration of a substance contained in the medium to calibrate.

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.In the embodiments in which the method includes a calibration, this calibration may also consist of determining a calibration function, i. H. in the determination of a functional relationship between measured properties of the propagation of wave trains and the measured variable to be determined. In particular z. B. a functional relationship between propagation delay measurement and measurement of the flow velocity. This functional relationship can z. B. be displayed in the form of calibration curves. Therefore, in these embodiments, the method includes the determination of calibration curves.

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 eine Messung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ohne weitere Kalibrierungen durchführbar ist.Alternatively, it may also be provided that the method can be carried out after a first-time factory calibration of the evaluation unit for evaluating the signals generated when receiving the wave trains at the receiver, a measurement of the apparatus for performing the method without further calibrations.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens ist wenigstens ein Sender beim Anregen der Oberflächenwellen zwischen zwei Empfängern bezüglich der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters angeordnet. Hierbei ist bei der Durchführung des Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel der Sender auf der äußeren 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 one embodiment variant of the method, at least one transmitter is arranged when exciting the surface waves between two receivers with respect to the main extension direction of the waveguide. In this case, in carrying out the method in one embodiment, the transmitter is arranged on the outer surface of the waveguide so that it is not arranged on the geodesic between the two receivers. In this way, with a suitable choice of the geometric design of the interior through which the medium flows, particularly advantageous propagation paths of the wave propagation between the transmitter and the receivers in the medium can be predetermined for the determination of the flow velocity.

In bestimmten Ausführungsvarianten des Verfahrens ist der Wellenleiter so ausgebildet, dass die Strömungsrichtung des Mediums im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters verläuft. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Wellenleiter parallel zur Strömungsrichtung in einem Strömungskanal angeordnet wird, sodass das Medium den vom Wellenleiter umschlossenen Innenraum durchströmt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Medium in eine erste Öffnung des Innenraumes einströmt und aus einer weiteren Öffnung des Innenraumes ausströmt.In certain embodiments of the method, the waveguide is designed such that the flow direction of the medium runs essentially parallel to the main extension direction of the waveguide. This is particularly the case when the waveguide is arranged parallel to the flow direction in a flow channel, so that the medium flows through the space enclosed by the waveguide interior. It can be provided that the medium flows into a first opening of the inner space and flows out of a further opening of the inner space.

Alternativ können auch mehr als eine Einströmöffnung bzw. mehr als eine Ausströmöffnung vorgesehen sein.Alternatively, more than one inflow opening or more than one outflow opening may be provided.

Im Allgemeinen werden die sich im Medium ausbreitenden Wellen, also insbesondere die Volumenwellen, dabei in das Medium unter einem Winkel Δ bezüglich der auf der Innenfläche des Wellenleiters stehenden Normalen eingekoppelt. Im ruhenden Medium gilt die Relation Δ = arcsin(C_M/C_S). Hierbei ist C_M die Schallgeschwindigkeit der sich im Medium ausbreitenden Volumenwelle und C_S die Geschwindigkeit der sich entlang der inneren Oberfläche des akustischen Wellenleiters ausbreitenden Oberflächenwelle.In general, the waves propagating in the medium, that is to say in particular the bulk waves, are thereby coupled into the medium at an angle Δ with respect to the normal lying on the inner surface of the waveguide. In the stationary medium, the relation Δ = arcsin (C _M / C _S ) holds. Here, C _{M is} the velocity of sound of the bulk wave propagating in the medium, and C _{S is} the velocity of the surface wave propagating along the inner surface of the acoustic waveguide.

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° – Δ zwischen dem Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor der ins Medium angekoppelten Volumenwelle und der Strömungsrichtung des Mediums.The inner surfaces of the waveguide are parallel to each other in cross section and are formed substantially in cross section along a line, which is particularly the case when the inner surfaces are planar or have a circular cross section, and the flow velocity is parallel to these inner surfaces. This results in an angle α = 90 ° -Δ between the propagation velocity vector of the volume wave coupled into the medium and the flow direction of the medium.

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 aus einem Öl. 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 einem Schritt des Verfahrens eingebracht oder erzeugt worden sein, um das Verfahren 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.It is provided in a variant that the medium is in the form of a liquid or a soft material. In particular, it can be provided that the medium consists of an oil. It can also consist of a mixture or mixture. In particular, it may comprise an oil mixture or an oil mixture. It may also be a suspension in the medium. In one embodiment, the medium may also comprise co-flowing particles, in particular solid particles, or bubbles flowing in. These entrained particles or voids may be introduced or generated in one step of the process to make the process more advantageous. In certain embodiments, the medium may also be in gaseous form. In particular, the method can be used largely independently of the state of aggregation in which the medium or parts of the medium are present. It is based on the knowledge that the waves generated in the medium between sender and receiver can at least partially propagate through a flowing medium.

In einer Ausführungsvariante ist ein Wellenleiter vorgesehen, bei dem die Dicke d eines Substrats des Wellenleiters, definiert als der Abstand der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche, so ausgebildet ist, dass gleichlaufende akustische Oberflächenwellen sowohl auf der inneren als auch der äußeren 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 d so gewählt ist, dass die angeregten akustischen Oberflächenwellen aus einem Übergangsbereich von Lamb- und Rayleigh-Wellen stammen.In one embodiment, a waveguide is provided in which the thickness d of a substrate of the waveguide, defined as the distance of the inner surface and the outer surface, is designed to excite concurrent surface acoustic waves on both the inner and outer surfaces of the waveguide become. It can be provided that it is in the case of these surface waves in the method according to the invention, this is exclusively Lamb wave. Alternatively, it can be provided that the thickness d is selected so that the excited surface acoustic waves originate from a transition region of Lamb and Rayleigh waves.

Prinzipiell ist es auch möglich, die Dicke des Wellenleiters so auszubilden, dass er ausschließlich mit Rayleigh-Wellen betrieben wird.In principle, it is also possible to design the thickness of the waveguide so that it is operated exclusively with Rayleigh waves.

Das vorgestellte Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit – sowie in bestimmten Ausführungsvarianten zur Bestimmung der Dichte und des Volumen- und Massenstromes – zeichnet sich dadurch aus, dass dieser während der Strömung des Mediums und nicht erst danach gemessen wird. Außerdem kann eine zeitliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zeitnah ermittelt werden, da die Messung der Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere durch Messung der Laufzeiten von Wellenzügen zwischen Sender und Empfänger erfolgt.The presented method for measuring the flow velocity - and in certain embodiments for determining the density and the volume and mass flow - is characterized in that it is measured during the flow of the medium and not only thereafter. In addition, a temporal change in the flow velocity can be determined promptly, since the measurement of the flow velocity, in particular by measuring the transit times of wave trains between transmitter and receiver takes place.

Die Größe der zeitlichen Skala der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, die mit dem Verfahren erfasst werden kann, ist also durch die Laufzeit der Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger bestimmt.The size of the time scale of the change in the flow velocity, which can be detected by the method, is thus determined by the transit time of the wave trains between the transmitter and the receiver.

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, was gerade bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten den Strom nicht unwesentlich beeinflusst.Such a sensor method for measuring the flow velocity and density can for more precise and thus more efficient control of processes z. B. in the chemical process industry, in food technology, in life science or medical technology. In this case, feedback is also conceivable, ie control of the respective processes as a function of the flow velocity or of the mass flow, which in turn determine the flow velocity or the mass flow. In addition, use of the method is possible in all areas in which a less invasive measurement of the flow rate and / or the volume flow and / or the mass flow is advantageous. For alternative non-acoustic method namely z. B. heat wires or impellers for this purpose are introduced into the flow of the medium, which does not affect the flow significantly at low flow velocities.

In einer Ausführungsform kann der Wellenleiter durch das Rohr gebildet werden, durch das die Flüssigkeit gewöhnlich strömt. Dabei bildet dieses Rohr das Substrat.In one embodiment, the waveguide may be formed through the tube through which the liquid is usually flowing. In this case, this tube forms the substrate.

Das Verfahren zeichnet sich außerdem 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, insbesondere einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 45.The process is also characterized by high mechanical stability, as it can be reliably operated at various pressures and flow velocities. Also, the presence of gas bubbles in the medium does not prevent a reliable determination of the flow velocity and / or the volume flow and / or the mass flow with the method. A further aspect of the invention is the provision of a device for determining the flow velocity of the medium, in particular a device according to independent claim 45.

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.Thereafter, there is provided a device for determining the flow rate of a medium comprising a substrate having a surface facing the medium, wherein the surface is disposed relative to the medium such that acoustic wave energy can be transferred from the surface to the medium, and vice versa.

Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Anregen akustischer Wellenenergie, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf dem Medium akustische Oberflächenwellen anzuregen. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 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 Wellenzüge erzeugter Signale zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sender und der Empfänger so betreibar sind, dass sich zwischen ihnen mehrere Wellenzüge ausbreiten, wobei einer der Wellenzüge 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 eine anderer der Wellenzüge 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 dazu vorgesehen und eingerichtet ist, zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung der sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger auszuwerten.The apparatus includes a sensor for exciting acoustic wave energy, which is provided and arranged to excite surface acoustic waves on the medium. In addition, the apparatus comprises a receiver provided and arranged for receiving acoustic waves, wherein the substrate, the medium, the transmitter and the receiver are arranged, provided and arranged relative to one another, such that acoustic wave trains excited by the transmitter are at least partially to the receiver can propagate through the medium extending propagation thread, and an evaluation device which is provided and adapted to determine characteristics of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter and the receiver by means of the signals generated at the receiver when receiving the wave trains. The device according to the invention is characterized in that the transmitter and the receiver are operable to propagate between them a plurality of wave trains, wherein one of the wave trains comprises a wave representing a propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of a path portion of its propagation path passing through the medium the flow of the medium, and another of the wave trains comprises a propagating wave in the medium having at least in a path section along its propagation path a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow of the medium, and the evaluation unit is provided and arranged for for determining the flow velocity of the medium, characteristics of the propagation of the wave trains propagating in different propagation directions between the transmitter and evaluate the receiver.

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.The following advantageous embodiments of the device for determining the flow velocity of a medium are also advantageous in an analogous manner Embodiments of the method for measuring the flow rate of a medium to apply and vice versa.

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 one embodiment, the substrate provided is integrally formed with a housing receiving the sensor and / or the receiver. In this case, the outer surface of the substrate provided bounded by a cavity of the housing, in which the sensor and / or the receiver are received.

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 äußere 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 dazu vorgesehen und eingerichtet sein, dass das Medium durch den Innenraum des bereitgestellten Wellenleiters strömen kann und dass die zumessende 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 Größe der Querschnittsfläche aufweist, durch die das Medium strömt.In one embodiment, the cavity has at least one insertion opening, via which the transmitter and / or receiver can be inserted into the interior of the cavity. The device may comprise a waveguide comprising one or more substrates having an inner surface and an outer surface defining an interior space filled with the medium such that the inner surface forms an interface with the medium. The waveguide may be provided and arranged such that the medium can flow through the interior of the waveguide provided and that the flow rate of the medium to be measured is the flow velocity through the waveguide in a fixed region of the waveguide. In this case, it is provided in an embodiment variant that the interior of the waveguide provided in the region of the waveguide in which the flow velocity of the medium is determined by the waveguide has a substantially constant size of the cross-sectional area through which the medium flows.

In einer Ausführungsvariante ist die Auswerteinheit dazu vorgesehen und eingerichtet, zur Bestimmung des Volumenstromes und/oder des Massenstromes des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung der sich in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenzüge zwischen dem Sender und dem Empfänger auszuwerten Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.In one embodiment variant, the evaluation unit is provided and configured to evaluate properties of the propagation of the wave trains propagating in different directions of propagation between the transmitter and the receiver in order to determine the volume flow and / or the mass flow of the medium. The invention will be described below with reference to the figures of the drawings explained in more detail in several embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung; 1 a schematic representation of a first embodiment of a device;

2 ein schematischer Ausschnitt des in 1 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung und eine Illustration der Durchführung eines ersten Ausführungsbeispieles eines Verfahrens zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung; 2 a schematic section of the in 1 illustrated first embodiment of the apparatus and an illustration of the implementation of a first embodiment of a method for flow velocity measurement;

3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und eine Illustration der Durchführung eines zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens; 3 a schematic representation of a second embodiment of an apparatus and an illustration of the implementation of a second embodiment of a method;

4 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und eine Illustration eines dritten Ausführungsbeispieles eines Verfahrens zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung. 4 a schematic representation of the second embodiment of an apparatus and an illustration of a third embodiment of a method for flow velocity measurement.

In der geschnittenen Ansicht der 1 ist ein akustischer Wellenleiter mit zwei Substraten 1, 1' als Leitelement des Wellenleiters abgebildet. Die Substrate 1, 1', die einander gegenüberliegen und deren aufeinander zuweisende plattenförmige Oberflächen 11, 21 parallel zueinander entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters verlaufen, sind aus einem nicht piezoelektrischen Material hergestellt.In the sectional view of the 1 is an acoustic waveguide with two substrates 1 . 1' shown as a guiding element of the waveguide. The substrates 1 . 1' facing each other and their facing plate-like surfaces 11 . 21 are parallel to each other along the main extension direction of the waveguide, are made of a non-piezoelectric material.

Diese Substrate liegen sich in einem Abstand a gegenüber und sind vorliegend durch im Abstand a gegenüberliegende Platten berandet, die einen (kanalförmigen) Innenraum 5 des Wellenleiters bilden, in dem ein zu vermessendes Medium M, das durch wellenförmige Linien schematisch dargestellt ist, eingefüllt ist, das 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 parallel zu den inneren Oberflächen 11, 21 von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters. Die Strömungsrichtung ist 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 sowohl einen Sender S, der als im Sendermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit SE1 ausgebildet ist, im Gehäuseabschnitt G2 als auch einen in Form einer im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit ausgebildeten Empfänger E im Gehäuseabschnitt G2, umfasst.These substrates face each other at a distance a and in the present case are bounded by plates located at a distance a, which have a (channel-shaped) interior 5 of the waveguide in which a medium M to be measured, which is schematically represented by wave-shaped lines, is filled in, through the interior space 5 can flow through it. The flow direction of the liquid, or industrious, medium M through the interior 5 is basically arbitrary, in the present case a flow is parallel to the inner surfaces 11 . 21 from the inlet opening to the outlet opening along the main extension direction of the waveguide. The direction of flow is indicated by arrows at the outlet or inlet opening. The two substrates 1 and 1' of the waveguide of the device are made integral with a housing G1, G2 of the waveguide, which comprises both a transmitter S, which is designed as transmitter-operated transmitter / receiver unit SE1, in the housing section G2 as well as one in the form of a receiver-mode operated transmitter / Receiver unit formed receiver E in the housing section G2 comprises.

Die Gehäuseabschnitte G1 und G2 des Gehäuses sind dabei in der vorliegenden Schnittansicht zueinander symmetrisch ausgebildet. Die Substrate 1 und 1' weisen jeweils eine innere Oberfläche 11 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 der Substrate 1 beziehungsweise 1' zugewandt ist. Die äußere Oberfläche 12, 22 liegt der inneren Oberfläche 11 beziehungsweise 21 der jeweiligen Substrate 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 der Empfänger E angeordnet. Bei dem Empfänger handelt sich um einen piezoelektrischen Wandler mit interdigitalen Elektronen, der auf der äußeren 12 des Substrats 1 befestigt ist. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung des Empfängers E, SE2 durch Kleben, sodass dieser einfach und zügig zu montieren ist. Alternativ können auch andere Befestigungsarten vorgesehen sein.The housing sections G1 and G2 of the housing are formed symmetrical to each other in the present sectional view. The substrates 1 and 1' each have an inner surface 11 respectively 21 on, each one the interior 5 are facing with the medium M and each form an interface with the medium M. Within each housing section G1 and G2 an inner, completely enclosed cavity H1 or H2 is further formed, each having an outer surface 12 respectively 22 the substrates 1 respectively 1' is facing. The outer surface 12 . 22 lies the inner surface 11 respectively 21 the respective substrates 1 respectively 1' opposite and forms a side wall of the respective cavity H1 or H2. Within the first substratum 1 adjacent cavity H1, the receiver E is arranged. The receiver is a piezoelectric transducer with interdigital electrons located on the outside 12 of the substrate 1 is attached. Preferably, the attachment of the receiver E, SE2 by gluing, so that it is easy and quick to assemble. Alternatively, other types of attachment may be provided.

Der Sender S ist in dem an das Substrat 1' angrenzenden Hohlraum H2 angeordnet und ist an der äußeren Oberfläche 22 dieses Substrats 1' befestigt. Dabei befindet sich der Sender S, SE1 im Bereich eines ersten Endes des Wellenleiters, während der Empfänger E, 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.The transmitter S is in the on the substrate 1' disposed adjacent cavity H2 and is on the outer surface 22 this substrate 1' attached. In this case, the transmitter S, SE1 is in the region of a first end of the waveguide, while the receiver E, SE2 is arranged in the region of another, second end of the waveguide and the waveguide extends in the illustrated cross-sectional view between these two ends along a main extension direction.

Über den Sender werden akustische Oberflächenwellen OW2 in dem Substrat 1' erzeugt, insofern dem Sender S, SE1 elektrische Energie durch Bestromung zugefügt wird. Ein Teil dieser 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.The transmitter produces surface acoustic waves OW2 in the substrate 1' produced in that the transmitter S, SE1 electrical energy is added by energization. Part of this energy of these generated surface acoustic waves OW2 becomes at the interface of the inner surface 21 as volume sound wave VW1 coupled into the medium M or converted into volume sound waves VW1 of the medium M.

Die Ausbreitung der Volumenschallwelle ist – wie auch in den anderen Figuren – schematisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Ausbreitungsrichtung der betreffenden Volumenschallwelle ist in den 1 und 3 durch einen Pfeil auf dieser gestrichelten Linie und in den 2 und 4 durch jeweils zwei gegenläufige Pfeile neben den gestrichelten Linien dargestellt. Gegenläufige Pfeile bedeuten, dass die Volumenwellen 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 2 und 4 ausführlich erläutert werden.The propagation of the volume sound wave is - as in the other figures - shown schematically by a dashed line. The propagation direction of the relevant volume sound wave is in the 1 and 3 by an arrow on this dashed line and in the 2 and 4 represented by two opposing arrows next to the dashed lines. Opposite arrows indicate that the volume waves propagate in the other direction along the respective path sections represented by the dashed lines in one operating mode of the device in one and in another operating mode of the device. The operation of the device in different operating modes will be described in connection with FIG description of 2 and 4 be explained in detail.

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 11, 21 zur 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, Welleneigenschaften (oder Wellentypen im Übergangsbereich von Lambwellen und Rayleigh-Wellen) auf, die sich sowohl entlang der inneren Oberflächen 11, 21 als auch entlang der äußeren Oberflächen 12, 22 der jeweiligen Platten der Substrate 1, 1' ausbreiten. In Abhängigkeit der Dicke d der Platten der Substrate 1, 1' werden 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 11, 12 beziehungsweise 21, 22 den Platten der Substrate 1 beziehungsweise 1' aus.The two plates, the inner surface 12 . 21 the substrates 1 . 1' are preferably made of a non-piezoelectric material and have a thickness d, which is greater than the distance of the inner surfaces 11 . 21 to the outer surface 12 respectively 22 is defined. In the present case, the thickness d is less than or equal to the wavelength of the generated surface acoustic waves OW2. Optionally, thus have the surface acoustic waves OW2, which are within the plates of the substrates 1 . 1' propagate wave characteristics (or modes in the transition region of Lamb waves and Rayleigh waves) that extend both along the inner surfaces 11 . 21 as well as along the outer surfaces 12 . 22 the respective plates of the substrates 1 . 1' spread. Depending on the thickness d of the plates of the substrates 1 . 1' For example, the surface acoustic waves will be substantially in the form of Lamb waves (d less than the wavelength of the surface acoustic waves) or in the form of waves from the transition region between Lamb waves and Rayleigh waves (d equal to the wavelength of the surface acoustic waves). In any case, the surface acoustic waves propagate along both surfaces 11 . 12 respectively 21 . 22 the plates of the substrates 1 respectively 1' out.

Wie in der 1 veranschaulicht, verlaufen die akustischen Oberflächenwellen OW2 damit ausgehend von dem Sender S, SE1 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 der inneren Oberfläche 11 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, zu erzeugt werden, die sich entlang des Substrats 1 ausbreiten.Like in the 1 1, the surface acoustic wave waves OW2 thus extend from the transmitter S, SE1 along the direction of extension of the first plate of the substrate 1' , Part of the sound wave energy along the inner surface 21 of the substrate 1' ongoing surface acoustic waves OW2 is in the inside of the interior 5 located medium M coupled so that volume sound waves VW1 are generated within the medium M. In this case, a direction of propagation of these coupled volume sound waves VW1 by a characteristic angle Δ, which is not shown, relative to the normal on the flat surface 21 inclined. Once the volume sound wave VW1 on the inner surface 11 the opposite plate of the other substrate 1 is reached, part of their energy is in the substrate 1 coupled to it, so that acoustic surface waves OW1, for example in the form of Lamb waves or surface waves in the transition region of Lamb waves and Rayleigh waves, are generated along the substrate 1 spread.

Die Volumenwellen 1 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 Volumenwelle VW1 an der inneren Oberfläche 11 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 Schallwelle auf. Die Schallwelle wird zumindest zum Teil reflektiert und ändert dabei ihre Ausbreitungsrichtung. Besteht die Wechselwirkung in einer Einkopplung von Energie aus der Volumenwelle VW1 in die betreffende Oberflächenwelle OW1, so wird die Amplitude der Oberflächenwelle durch diese Einkopplung erhöht und die Amplitude der Volumenwelle VW1 nimmt ab. Es kann alternativ auch in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Substrats und des Mediums, sowie der Welle eine Einkopplung von Energie der Oberflächenwelle in die Volumenwelle erfolgen.The volume waves 1 propagate along a path P1 in the medium M. This path can be subdivided into various sections PA1, PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7 shown by dashed lines. Each of these path sections extends between the one substrate 1' and the other substrate 1 , at any time at which the bulk wave VW1 on the inner surface 11 or 21 one of the substrates 1 . 1' reached, this sound wave interacts with the corresponding substrate 1 . 1' , In this case, an energy exchange of acoustic energy usually occurs between the substrate, in particular the surface wave of the respective substrate and the sound wave. The sound wave is at least partially reflected, thereby changing its propagation direction. If the interaction in an injection of energy from the bulk wave VW1 into the relevant surface wave OW1, the amplitude of the surface wave is increased by this coupling and the amplitude of Volume wave VW1 decreases. Alternatively, depending on the properties of the substrate and the medium, as well as the wave, coupling of energy of the surface wave into the bulk wave can take place.

Durch die Wechselwirkung der Volumenwelle VW1 mit den Substraten 1, 1' entlang ihres Pfades sind Interaktionsstellen definiert, an denen die Volumenwelle mit dem Substrat 1, 1' und den in den Substraten 1, 1' auftretenden Oberflächenwellen OW1, OW2 wechselwirkt.By the interaction of the volume wave VW1 with the substrates 1 . 1' along their path interaction points are defined, where the bulk wave with the substrate 1 . 1' and in the substrates 1 . 1' occurring surface waves OW1, OW2 interacts.

Insgesamt breiten sich somit von Wellenzügen umfasste Volumenwellen VW1 auf einen im Wesentlichen zickzackförmigen Ausbreitungspfad P1 im Medium zwischen dem Sender S, SE1 und dem Empfänger E, SE2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters aus. Aufgrund der Wechselwirkung der Volumenwelle VW1 mit dem Substrat 1 an der Oberfläche 11 kommt es zur Anregung der Oberflächenwellen OW1, die sich auf dem Substrat 1 ausbreiten und schließlich am Empfänger E, SE2 empfangen werden. Zwischen den Interaktionsstellen, also denjenigen Stellen, an denen die Volumenwellen VW1 mit dem 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 Oberflächenwelle OW1, die durch Wechselwirkung mit der Volumenwelle VW1 angeregt wurde, kann die Laufzeit von Wellenzügen zwischen dem Sender S, SE1 und E, SE2 ermittelt werden.Overall, volume waves VW1 thus encompassed by wave trains propagate on a substantially zigzag propagation path P1 in the medium between the transmitter S, SE1 and the receiver E, SE2 along the main extension direction of the waveguide. Due to the interaction of the bulk wave VW1 with the substrate 1 on the surface 11 it comes to the excitation of the surface waves OW1, which are on the substrate 1 spread and finally received at the receiver E, SE2. Between the points of interaction, ie those points where the bulk waves VW1 with the substrate 1' interact, the surface waves OW1 propagate without amplification, but at the subsequent interaction point (under certain circumstances), a further gain. By measuring the wave trains arriving at the receiver E, in particular the surface wave OW1, which was excited by interaction with the bulk wave VW1, the transit time of wave trains between the transmitter S, SE1 and E, SE2 can be determined.

So können aus nacheinander an dem Empfänger E eintreffender akustischer Oberflächenwellen OW2 (beziehungsweise Gruppen von Oberflächenwellen OW2) auf die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Mediums M rückgeschlossen werden, insbesondere wenn die Laufzeit der Wellenzüge zwischen dem Sender S, SE1 und dem Empfänger E, SE2 bestimmt wird. Da die gemessenen Laufzeiten der an die Volumenschallwelle VW1 an den jeweiligen Interaktionsstellen gekoppelten akustischen Oberflächenwellen OW1 von den Eigenschaften des Mediums M beeinflusst wird, können derart durch die Auswerteinheit an die die Signale des Empfängers E weitergeleitet werden und die nicht dargestellt ist, physikalische und/oder chemische Eigenschaften des zu vermessenden Mediums M bestimmt werden.For example, acoustic wave surface waves OW2 (or groups of surface waves OW2) arriving successively at the receiver E can be deduced from the speed of sound within the medium M, in particular when the transit time of the wave trains between the transmitter S, SE1 and the receiver E, SE2 is determined. Since the measured transit times of the surface acoustic wave VW1 coupled to the respective interaction sites surface acoustic waves OW1 is influenced by the properties of the medium M, so can be forwarded by the evaluation to which the signals of the receiver E and which is not shown, physical and / or chemical properties of the medium to be measured M are determined.

In 2 ist eine geschnittene Ansicht eines Teils der in 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 Verfahren durchzuführen, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit und der Massenstrom des Mediums, der durch den Wellenleiter strömt, bestimmt wird.In 2 is a sectional view of part of the in 1 shown device shown. The illustration of the complete sections through the housing parts G1, G2 has been omitted for reasons of clarity. The figure shows schematically how the device is used to perform a method in which the flow velocity and mass flow of the medium flowing through the waveguide are determined.

Bei dem Verfahren wird zuerst der bereits in Zusammenhang mit 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 Oberfläche OW1 des Substrats 1' in Energie der sich im Medium ausbreitenden akustischen Wellen VW1 umgewandelt, sodass sich im Medium ausbreitende akustische Volumenwellen VW1 angeregt werden.The method is first in connection with 1 described method step performed. Here, the transmitter / receiver unit SE1, which serves on the surface 22 of the substrate 1' is provided as transmitter S for generating acoustic waves. There will be surface acoustic waves OW2 through the sensor on the substrate 1' excited, in particular on the medium M surface facing 21 , In this case, at least part of the energy of the acoustic surface OW1 of the substrate 1' converted into energy of propagating in the medium acoustic waves VW1, so that propagating in the medium propagating bulk acoustic waves VW1.

Diese läuft auf einem Pfadabschnitt PA1 vom Substrat 1' unter dem (nicht abgebildeten) Winkel Δ relativ zur Normalen auf der Oberfläche 21 durch das Medium M und trifft in einem ersten Interaktionsbereich der Volumenwelle VW1 auf die Oberfläche 11 des Substrats 1, in dem sie eine Oberflächenwelle OW1 anregt. Dabei wird die Volumenwelle VW1 zumindest zum Teil reflektiert und breitet sich hernach auf dem Pfadabschnitt PA2 aus bis sie an einer weiteren Interaktionsstelle nunmehr mit dem Substrat 1' wechselwirkt und dort Energie mit der Oberflächenwelle OW2 austauscht. Hier kommt es wiederum zu einer wenigstens teilweisen Reflexion der Volumenwelle VW1, die dann wiederum an einer weiteren Interaktionsstelle mit dem Substrat 1 wechselwirkt und sofort. Bei der Wechselwirkung mit dem Substrat 1 an der Oberfläche 11 des Substrats, die dem Medium M zugewandt ist, kommt es zu einem Energieaustausch zwischen der Volumenwelle VW1 und der Oberflächenwelle OW1 auf dem Substrat 1.This runs on a path section PA1 from the substrate 1' below the angle Δ (not shown) relative to the normal on the surface 21 through the medium M and hits the surface in a first interaction region of the bulk wave VW1 11 of the substrate 1 in which it excites a surface wave OW1. At the same time, the bulk wave VW1 is at least partially reflected and subsequently propagates on the path section PA2 until it now reaches the substrate at a further point of interaction 1' interacts and exchanges energy there with the surface wave OW2. This in turn leads to an at least partial reflection of the bulk wave VW1, which in turn at another interaction point with the substrate 1 interacts and immediately. When interacting with the substrate 1 on the surface 11 of the substrate facing the medium M, an energy exchange occurs between the bulk wave VW1 and the surface wave OW1 on the substrate 1 ,

Die auf dem Substrat 1 angeregte Oberflächenwelle OW1, die an den verschiedenen Interaktionsstellen mit der Volumenwelle VW1 des Mediums M wechselwirken, breiten sich entlang der Oberfläche 11, 12 des Substrats 1 aus und treffen auf den in Empfängermodus betriebenen Sender SE2. Beim Auftreffen der akustischen Wellenzüge, insbesondere der Oberflächenwelle OW1, auf den in Empfängermodus betriebenen Empfänger SE2 werden an Empfänger SE2 Signale erzeugt. Aus diesen Signalen kann eine Ermittlung von Eigenschaften der Ausbreitung der akustischen Wellenzüge zwischen den in Sendermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 und der in Empfängermodus betriebenen Empfängereinheit SE2 erfolgen.The on the substrate 1 Excited surface wave OW1 interacting with the bulk wave VW1 of the medium M at the various points of interaction propagate along the surface 11 . 12 of the substrate 1 off and meet the operated in receiver mode transmitter SE2. When the acoustic wave trains, in particular the surface wave OW1, impinge upon the receiver SE2 operated in the receiver mode, signals are generated at the receiver SE2. From these signals, a determination of characteristics of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter-receiver unit SE1 operated in transmitter mode and the receiver unit operated in the receiver mode SE2 can take place.

Wichtig ist, dass die Volumenwellen VW1 auf ihrem durch das Medium verlaufenden Ausbreitungspfad jedem ihrer durch das Medium 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 aufweisen. Insbesondere wird hierdurch der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Volumenwellen in der Flüssigkeit der Betrag V_FL cosα addiert, wobei α der Winkel zwischen dem Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor und der Strömungsrichtung des Mediums ist. Vorliegend ist, da die Strömung parallel zu den plattenförmig ausgebildeten inneren Oberflächen der Substrate verläuft, dieser Winkel durch 90° – Δ gegeben ist und V_FL ist die Strömungsgeschwindigkeit.It is important that the volume waves VW1 on their propagation path extending through the medium of each of their running through the medium path sections PA1, PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7 their propagation path P1, a Propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium M. In particular, this adds to the velocity of propagation of the bulk acoustic waves in the liquid the magnitude V _FL cos α, where α is the angle between the propagation velocity vector and the flow direction of the medium. In the present case, since the flow is parallel to the plate-shaped inner surfaces of the substrates, this angle is given by 90 ° -Δ and V _FL is the flow velocity.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird nun die Vorrichtung in einem sogenannten Multiplexmodus betrieben, d. h., dass nunmehr die vormals im Empfängermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit SE2 im Sendermodus betrieben wird und die vormals im Sendermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit SE1 im Empfängermodus betrieben wird. Dabei wird eine akustische Oberflächenwelle durch die im Sendermodus betriebene Sender-/Empfängereinheit SE2 im Substrat 1 angeregt, wobei zumindest ein Teil der Energie der akustischen Oberflächenwelle OW1 das Substrat in Energie einer sich im Medium ausbreitenden akustischen Volumenwelle VW2 umgewandelt wird, die sich auf einem Ausbreitungspfad P2 von der Sender-/Empfängereinheit SE2 zur Sender-/Empfängereinheit SE1 durch das Medium ausbreitet. Hierbei kommt es wie bei der gegenläufigen Ausbreitung von Wellenzügen zwischen den Sender- und Empfängereinheiten zur Einkopplung von Energie in das Medium an der Grenzfläche von Substrat und Medium M. Insbesondere koppelt Energie der Oberflächenwelle OW1, die auf dem Substrat 1 angeregt wurde, in das Medium M ein, und es wird eine Volumenwelle VW2 angeregt, die sich zumindest teilweise durch das Medium M ausbreitet. Hierbei verlaufen die Volumenwellen VW2 entlang der durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitte PA7, PA6, PA5, PA4, PA3, PA2, PA1 in einem entgegen der vormaligen Richtung gerichteten Zickzack-Kurs zwischen Sender- und Empfängereinheit. Schematisch ist dies vorliegend in der 2 so dargestellt, dass die beiden Pfade P1 und P2 im Wesentlichen übereinstimmen, dass sich die Wellenausbreitung auf den Pfaden sich allerdings in den durch gegenläufige Pfeile angegebenen Ausbreitungsrichtungen entlang ihrer Pfadabschnitte PA1 bis PA7 unterscheidet.In a further method step, the device is now operated in a so-called multiplex mode, ie now the transmitter / receiver unit SE2 previously operated in the receiver mode is operated in transmitter mode and the transmitter / receiver unit SE1 previously operated in the transmitter mode is operated in the receiver mode. In this case, a surface acoustic wave is generated by the transmitter / receiver unit SE2 operated in the transmitter mode in the substrate 1 wherein at least part of the energy of the surface acoustic wave OW1 is converted into energy of a bulk acoustic wave VW2 propagating in the medium propagating through the medium on a propagation path P2 from the transceiver unit SE2 to the transceiver unit SE1 , In this case, as in the opposite propagation of wave trains between the transmitter and receiver units for coupling energy into the medium at the interface of substrate and medium M. In particular, energy couples the surface wave OW1, which on the substrate 1 is excited into the medium M, and a bulk wave VW2 is excited, which propagates at least partially through the medium M. In this case, the volume waves VW2 run along the path sections PA7, PA6, PA5, PA4, PA3, PA2, PA1 that run through the medium in a zigzag course, which is directed counter to the former direction, between the transmitter unit and the receiver unit. Schematically, this is present in the 2 is shown to be substantially coincident with the two paths P1 and P2, but that the wave propagation on the paths differs in the propagation directions indicated by opposite arrows along their path sections PA1 to PA7.

Dies ist in der abgebildeten Ausführungsvarianten des Verfahrens vorgesehen, es kann allerdings alternativ auch sein, dass die Pfadabschnitte versetzt zueinander angeregt werden, sodass die Pfade P1 und P2 nicht identisch übereinstimmen, sondern voneinander unterschiedlich verlaufen. Versetzt kann hierbei bedeuten, dass die zueinander versetzen 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 durch Anwendung des Verfahrens unwesentlich.This is provided in the illustrated embodiment of the method, but it may alternatively be that the path sections are excited offset from each other, so that the paths P1 and P2 do not coincide identically, but run different from each other. Offset may mean that the mutually offset paths are essentially parallel relative to one another or else that the paths form an angle, which is generally small, relative to each other. Such dislocation is immaterial to successful determination of the flow rate and / or the density of the medium and / or the mass flow by use of the method.

Wie bereits dargelegt, kommt es an Interaktionsstellen zwischen den inneren Oberflächen 21 und 11 der Substrate 1 bzw. 1' und dem Medium zu Wechselwirkungen der Volumenwelle VW2 unter zumindest teilweiser Reflexion der Volumenwelle mit dem Substrat. Wichtig für den Erfolg des Verfahrens ist, dass durch die Umschaltung von Sender- und Empfängermodus der Sender-/Empfängereinheiten, die Laufrichtung der Volumenwelle VW1, VW2 entlang der Hauptausbreitungsrichtung des Wellenleiters umgekehrt wurde.As already stated, there are points of interaction between the inner surfaces 21 and 11 the substrates 1 respectively. 1' and the medium to interactions of the bulk wave VW2 with at least partial reflection of the bulk wave with the substrate. Important for the success of the method is that the switching of transmitter and receiver mode of the transmitter / receiver units, the direction of travel of the bulk wave VW1, VW2 was reversed along the main propagation direction of the waveguide.

Da die Strömungsrichtung des Mediums M unverändert bleibt, ergibt sich damit, dass sich bei der Ausbreitung von Wellenzügen zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE2 und der Sender-/Empfängereinheit SE1 diese Wellenzüge 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.Since the direction of flow of the medium M remains unchanged, it follows that, in the propagation of wave trains between the transmitter / receiver unit SE2 and the transmitter / receiver unit SE1, these wave trains propagate in such a way that they have path sections PA7 to PA1 running in the medium. along which they have a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow of the medium.

Durch eine Messung der Eigenschaften der Ausbreitung dieser Wellenzüge zwischen den beiden Sender-/Empfängereinheiten im Multiplexbetrieb wird sowohl die Ausbreitung von Signalen entlang von Wellenzügen, deren Volumenwellen VW1 sich mit der Strömung bewegen, als auch von Wellenzügen, deren Volumenwellen VW2 sich entgegen der Ausbreitungsrichtung der Strömung des Mediums bewegen, gemessen. Insbesondere ist durch eine Laufzeitmessung der Ausbreitung der Wellenzüge in diese beiden unterschiedlichen Richtungen es möglich, sowohl die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums zu bestimmen als auch Informationen über die Schallgeschwindigkeit (im Bezugssystem des hohlen Mediums) zu gewinnen. Aus letzterer lassen sich Informationen über die Dichte bzw. die Konzentration von Substanzen im Medium M ableiten, sodass sowohl eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M als auch der Dichte des Mediums M gleichzeitig möglich wird und somit der Massenstrom bestimmbar wird. Die Auswertung und damit Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstroms wird mit einer nicht dargestellten Auswerteinheit vorgenommen, die am Empfänger beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale empfängt.By measuring the characteristics of the propagation of these wave trains between the two transmitter / receiver units in multiplex mode, both the propagation of signals along wave trains whose bulk waves VW1 move with the flow, as well as wave trains whose bulk waves VW2 against the propagation direction of the Move the flow of the medium, measured. In particular, by measuring the transit time of the wave trains in these two different directions, it is possible to determine both the flow velocity of the medium and to obtain information about the speed of sound (in the reference system of the hollow medium). From the latter information about the density or the concentration of substances in the medium M can be derived, so that both a measurement of the flow rate of the medium M and the density of the medium M is simultaneously possible and thus the mass flow can be determined. The evaluation and thus determination of the flow velocity and the mass flow is carried out with an evaluation unit, not shown, which receives signals generated at the receiver when receiving waves.

Es sei darauf hingewiesen, dass – in ähnlicher Weise wie bereits im Zusammenhang mit der 1 erläutert – bei der Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellenzügen im Medium bezüglich der Sender-/Empfängereinheit SE2 und der Sender-/Empfängereinheit SE1 von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Wellen (bezüglich des Ruhesystems des Mediums) der Betrag V_FL cosα abgezogen wird, sodass sich die Welle VW2 im Medium mit einer um diesen Betrag V_FL cosα verringerten Geschwindigkeit bezüglich des Wellenleiters im Medium ausbreitet.It should be noted that - in a similar way as in connection with the 1 in determining the propagation velocity of wave trains in the medium with respect to the transmitter / receiver unit SE2 and the transmitter / receiver unit SE1 is subtracted from the propagation velocity of the acoustic waves (with respect to the rest system of the medium) the amount V _FL cosα, so that the wave VW2 propagates in the medium with a reduced velocity with respect to the waveguide in the medium by a speed V _FL cosα ,

3 zeigt eine geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit. Analog zu der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung sind zwei Substrate 1 und 1' vorgesehen. Der relevante Unterschied zu dem in den 1 und 2 abgebildeten Wellenleiter ist, dass das Substrat 1' auf seiner dem Medium M abgewandten äußeren Oberfläche 22 zwei Sender-/Empfängereinheiten S1, S3 aufweist, die voneinander beabstandet auf der äußeren Oberfläche 22 des Substrats angeordnet sind. 3 shows a sectional view of a device for determining the flow velocity. Analogous to that in the 1 and 2 shown device are two substrates 1 and 1' intended. The relevant difference to that in the 1 and 2 imaged waveguide is that the substrate 1' on its outer surface facing away from the medium M. 22 has two transmitter / receiver units S1, S3, which are spaced apart on the outer surface 22 of the substrate are arranged.

Hierbei ist zu beachten, dass entlang der Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters diese Sender-/Empfängereinheiten so angeordnet sind, dass die Sender-/Empfängereinheit SE1 entlang der Haupterstreckungsrichtung auf dem Substrat 1' zwischen der auf dem Substrat 1' angeordneten Sender-/Empfängereinheit SE3 und der auf dem anderen Substrat 1 angeordneten 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 Sender-/Empfängereinheit im Sendermodus und werden die Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 im Empfängermodus betrieben. Hierbei werden akustische Wellen, insbesondere akustische Oberflächenwellen auf dem Substrat 1' auf einer dem Medium M zugewandten Oberfläche 21, von der im Sendermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 angeregt.It should be noted that along the main extension direction of the waveguide these transmitter / receiver units are arranged so that the transmitter / receiver unit SE1 along the main extension direction on the substrate 1' between the on the substrate 1' arranged transmitter / receiver unit SE3 and on the other substrate 1 arranged transmitter / receiver unit SE2 is arranged. In the following described implementation of a method for measuring the flow rate and the mass flow (and possibly the volume flow) of a medium M through the waveguide, the transmitter / receiver unit in the transmitter mode and the transmitter / receiver units SE3 and SE2 are operated in the receiver mode. Here are acoustic waves, in particular surface acoustic waves on the substrate 1' on a surface facing the medium M. 21 , excited by the transceiver operated in the transmitter / receiver unit SE1.

Die Oberflächenwellen OW3, OW2, die hierdurch angeregt werden und sich auf dem Substrat 1' ausbreiten, wechselwirken an der dem Medium M zugewandten Oberfläche 21 mit dem Medium M derart, dass sich wenigstens zwei im Medium ausbreitende akustische Volumenwellen VW1, VW2 durch Umwandlung zumindest eines Teils der Energie der akustischen Oberflächenwellen OW2 bzw. OW3 in Energie der sich im Medium ausbreitenden akustischen Volumenwellen VW1, VW2 umwandeln. Hierbei ist zu beachten, dass sich Wellenzüge, die die Volumenwellen VW2 umfassen, zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreiten und sich zusätzlich Wellenzüge, die Volumenwellen VW1 umfassen, zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender-/Empfängereinheit SE3 ausbreiten.The surface waves OW3, OW2, which are thereby excited and get on the substrate 1' spread, interact on the medium M facing surface 21 with the medium M such that at least two bulk acoustic waves VW1, VW2 propagating in the medium convert into energy of the bulk acoustic waves VW1, VW2 propagating in the medium by converting at least a part of the energy of the surface acoustic waves OW2 or OW3. It should be noted here that wave trains comprising the bulk waves VW2 propagate between the transmitter / receiver unit SE1 and the transmitter / receiver unit SE2, and in addition wave trains comprising bulk waves VW1, between the transmitter / receiver unit SE1 and the transmitter Spread - / receiver unit SE3.

Da die 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.Since the transceiver unit SE1, which is operated in transmitter mode, is arranged between the two other transceiver units SE3 and SE2, wave propagation thus occurs both along the main extension direction of the waveguide and in the opposite direction to the main direction of extension of the waveguide waveguide.

Die Wellenzüge, die sich entlang des Pfades P1 zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreiten, weisen durch gestrichelte Linien dargestellte Pfadabschnitte PA3, PA2 und PA1 auf, die sich im Medium zwischen den beiden Substraten 1' und 1 ausbreiten. Hierbei kommt es zu Wechselwirkungen an den Interaktionsstellen, an denen die Volumenwellen VW2 auf die innere Oberfläche der Substrate 1 bzw. 1' auftreffen. An diesen Wechselwirkungsstellen koppeln die Volumenwellen VW2 mit den Oberflächenwellen OW1 bzw. OW3. Trifft beispielsweise die Volumenwelle VW2, nachdem sie entlang des Pfadabschnittes PA3 sich von dem Substrat 1' zu dem Substrat 1 ausgebreitet hat, auf das Substrat 1, so wechselwirkt sie mit dem Substrat dergestalt, dass sie Energie auf die Oberflächenwelle OW1, die sich auf den Oberflächen 12, 11 des Substrats 1 ausbreitet, einspeist. Die Volumenwelle VW2 wird dabei zumindest teilweise reflektiert und bewegt sich auf dem Pfadabschnitt PA2 zu einer weiteren Interaktionsstelle, diesmal mit dem Substrat 1. Hier wechselwirkt die Volumenwelle VW2 mit der Oberflächenwelle OW3 des Substrates und wird zumindest teilweise reflektiert, bevor sie nachdem sie den Pfadabschnitt PA1 zurückgelegt hat, wiederum auf das Substrat 1 trifft und dort mit diesem wechselwirkt. Jede dieser Wechselwirkungen ist mit einer Kopplung der Energie der Volumenwelle VW1 und der Oberflächenwelle OW3 verbunden. Insgesamt breiten sich somit Wellenzüge zwischen der Sender-/Empfängereinheit 1 und der Sender-/Empfängereinheit 2 aus, die an der Sender-/Empfängereinheit SE2 in Form von Volumenwellen OW1 empfangen werden.The wave trains propagating along the path P1 between the transceiver unit SE1 and the transceiver unit SE2 have path portions PA3, PA2 and PA1 shown by dashed lines, which are located in the medium between the two substrates 1' and 1 spread. This leads to interactions at the interaction sites where the bulk waves VW2 on the inner surface of the substrates 1 respectively. 1' incident. At these interaction points, the volume waves VW2 couple with the surface waves OW1 and OW3. For example, the bulk wave VW2 strikes along the path portion PA3 from the substrate 1' to the substrate 1 has spread to the substrate 1 Thus, it interacts with the substrate such that it gives energy to the surface wave OW1, which is on the surfaces 12 . 11 of the substrate 1 spreads, feeds. The bulk wave VW2 is thereby at least partially reflected and moves on the path section PA2 to another interaction point, this time with the substrate 1 , Here, the bulk wave VW2 interacts with the surface wave OW3 of the substrate and is at least partially reflected before, after having covered the path portion PA1, again onto the substrate 1 meets and interacts with this. Each of these interactions is connected to a coupling of the energy of the bulk wave VW1 and the surface wave OW3. Overall, thus wave trains between the transmitter / receiver unit 1 and the transceiver unit 2 which are received at the transceiver unit SE2 in the form of bulk waves OW1.

Es ist dabei zu beachten, dass die Wellenzüge, die sich zwischen den Sender-/Empfängereinheiten ausbreiten, Weilen 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 am Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE2 erzeugter Signale ermittelt, so können diese zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M herangezogen werden.It should be noted that the wave trains propagating between the transmitter / receiver units comprise wakes VW2, which in the path sections PA3, PA2, PA1 of their propagation path extending through the medium, each have propagation velocity vectors with a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the Have medium. If now properties of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter / receiver units SE1 and SE2 are determined by means of the transmitter / receiver unit SE2 operated at the receiver mode, then these can be used to determine the flow velocity of the medium M.

Hierzu ist bei vorliegendem Verfahren des Weiteren vorgesehen, dass eine Volumenwelle VW1 durch die Sender-/Empfängereinheit SE1 angeregt wird, die sich entlang des Wellenleiters entlang seiner Haupterstreckungsrichtung gegen die Stromrichtung des Mediums M ausbreitet. Hierbei kommt es zu einer Ausbreitung von Wellenzügen, die zumindest teilweise in Form einer Volumenwelle VW1 zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender-/Empfängereinheit SE3 sich im Medium zwischen den beiden Substraten 1 und 1' ausbreiten. An den Wechselwirkungsstellen mit den Oberflächen 11 bzw. 21 der Substrate koppeln die Volumenwellen VW1 mit den jeweils in den Substraten 1, 1' verlaufenden Oberflächenwellen OW1 und OW2. Hierbei breiten sich Wellenzüge auf einem Pfad P2 aus. Dieser Pfad umfasst Wellen, die sich auf den Abschnitten PA1', PA2', PA3', PA4' durch das Medium in Form von Volumenwellen VW1 ausgebreitet haben. Auch hier kommt es zu der typisch zickzackförmigen Wellenausbreitung in dem Medium, dadurch dass die sich im Medium M ausbreitende Volumenwellen VW1 an Wechselwirkungsstellen mit den Substraten 1 bzw. 1' an deren Oberfläche 11 bzw. 21 wechselwirken. Hierbei kommt es jeweils zu einer Kopplung der Volumenwelle VW1 mit dem in den Substraten verlaufenden Oberflächenwellen OW1 und OW2. Insbesondere wird im Substrat 1 Energie in die Oberflächenwelle OW1 an den Wechselwirkungsstellen eingespeist, die sich auf dem Substrat in Richtung der Sender-/Empfängereinheit SE2 ausbreitet, die im Empfängermodus betrieben wird und zum Empfang der Oberflächenwellen eingerichtet ist. Zusätzlich werden Oberflächenwellen OW2, die sich von der im Sendermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 zur im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE3 ausbreiten, an der Sender-/Empfängereinheit SE3 detektiert. Zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und der Sender-/Empfängereinheit SE3 kommt zur Wechselwirkung von sich im Medium ausbreitenden Volumenwellen VW1 an Interaktionsstellen mit der Oberfläche 21 des Substrates 1', sodass die Volumenwellen VW1 mit den Oberflächenwellen OW2 koppeln und Energie zwischen den Volumenwellen VW1 bzw. der Oberflächenwelle OW2 ausgetauscht wird. Hierbei wird die Volumenwelle VW1 zumindest zum Teil reflektiert. For this purpose, it is further provided in the present method that a bulk wave VW1 is excited by the transmitter / receiver unit SE1, which propagates along the waveguide along its main extension direction against the current direction of the medium M. This results in a propagation of wave trains, at least partially in the form of a bulk wave VW1 between the transmitter / receiver unit SE1 and the transmitter / receiver unit SE3 in the medium between the two substrates 1 and 1' spread. At the interaction sites with the surfaces 11 respectively. 21 of the substrates couple the bulk waves VW1 with the respective ones in the substrates 1 . 1' extending surface waves OW1 and OW2. In this case, wave trains propagate on a path P2. This path comprises waves which have propagated on the sections PA1 ', PA2', PA3 ', PA4' through the medium in the form of bulk waves VW1. Again, there is the typical zigzag wave propagation in the medium, characterized in that in the medium M propagating bulk waves VW1 at interaction sites with the substrates 1 respectively. 1' on the surface 11 respectively. 21 interact. In each case, the volume wave VW1 is coupled to the surface waves OW1 and OW2 extending in the substrates. In particular, in the substrate 1 Energy is fed into the surface wave OW1 at the interaction sites, which propagates on the substrate towards the transceiver unit SE2, which operates in the receiver mode and is adapted to receive the surface waves. In addition, surface waves OW2 propagating from the transmitter / receiver unit SE1 operated in the transmitter mode to the receiver / receiver unit SE3 operated in the receiver mode are detected at the transmitter / receiver unit SE3. Between the transmitter / receiver unit SE1 and the transmitter / receiver unit SE3 comes to interaction of propagating in the medium volume waves VW1 at interaction points with the surface 21 of the substrate 1' such that the bulk waves VW1 couple with the surface waves OW2 and energy is exchanged between the bulk waves VW1 and the surface wave OW2. Here, the bulk wave VW1 is at least partially reflected.

Aus dem an der Sender-/Empfängereinheit beim Empfang der Oberflächenwelle OW2 erzeugten Signal wird zusammen mit dem beim Empfang der Oberflächenwelle OW1 an der Sender-/Empfängereinheit SE2 am Substrat 1 erzeugten Signal 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-/Empfängereinheiten bestimmt. Hierbei ist zu beachten, dass die diejenigen Wellenzüge, welche sich entlang des Pfades P2 zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE1 und SE3 ausgebreitet haben, Wellen VW1 umfassen, die in durch das Medium verlaufenden Pfadabschnitten PA1', PA2', PA3', PA4' ihres Ausbreitungspfades P2 durchweg Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren aufweisen, die eine vektorielle Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung des Mediums M besitzen.From the signal generated at the transmitter / receiver unit when receiving the surface acoustic wave OW2, the signal is transmitted to the transmitter / receiver unit SE2 on receiving the surface acoustic wave OW1 1 signal generated, the flow velocity and the mass flow of the medium M by determining characteristics of the propagation of the wave trains, in particular the transit time of the wave trains, between the transmitter / receiver units determined. It should be noted here that those wave trains which have propagated along the path P2 between the transceiver units SE1 and SE3 comprise waves VW1 which are arranged in path sections PA1 ', PA2', PA3 ', PA4' passing through the medium. their propagation path P2 throughout propagation velocity vectors having a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow of the medium M.

Strömt das Medium, wie vorliegend parallel zu den plan ausgebildeten Oberflächen 11 und 21 der Substrate 1 und 1', so breiten sich die Volumenwellen VW1 zwischen den Substraten im Medium mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit aus, die sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit im ruhenden Medium abzüglich eines Betrages V_FL cosα ergibt, wobei V_FL die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und cosα der Winkel zwischen den Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektoren und der Strömungsrichtung des Mediums ist. Der Winkel α bestimmt sich vorliegend zu α = 90° – Δ, wobei Δ der nicht abgebildete Einkopplungswinkel der Volumenwelle VW1 ist, den deren Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit der Normalen der inneren Oberfläche 21 des Substrates 1' bildet.The medium flows, as present parallel to the plan trained surfaces 11 and 21 the substrates 1 and 1' , the volume waves VW1 propagate between the substrates in the medium at a propagation velocity resulting from the propagation velocity in the quiescent medium minus an amount V _FL cosα, where V _{FL is} the flow velocity of the liquid and cosα is the angle between the propagation velocity vectors and the flow direction of the medium. In the present case, the angle α is determined to be α = 90 ° -Δ, where Δ is the unrepresented input angle of the bulk wave VW1, whose propagation velocity vector is equal to the normal of the inner surface 21 of the substrate 1' forms.

Das in der 3 geschilderte Verfahren kann dabei im Unterschied zu dem in den 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 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.That in the 3 described method may differ from that in the 1 and 2 described methods are operated so that properties of the propagation of different wave trains along the respective paths P1 and P2 are determined simultaneously. In particular, in the present case, the transmitter / receiver units SE1, SE2, SE3 do not necessarily have to be operated in succession as a transmitter and once as a receiver in a multiplex method. The determination of the flow velocity V _FL or of the mass flow takes place here by the determination of properties of the propagation of the wave trains, in particular the transit times of the wave trains.

Wie bereits erwähnt, ergeben sich durch die Ausbreitung von Teilen der Wellenzüge, insbesondere von Volumenwellen VW1 und VW2 mit Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der Strömung und einmal mit Geschwindigkeitskomponenten 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) geschlossen werden kann, wobei aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Ruhesystem des Medium, insoweit diese errechnet wurde, auf Eigenschaften des Mediums, insbesondere die Dichte des Mediums (und/oder eine Konzentration einer im Medium enthaltenen Substanz) geschlossen wird. Die Auswertung und damit Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstroms wird mit einer nicht dargestellten Auswerteinheit vorgenommen, die an dem oder den Empfängern beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale auswertet.As already mentioned, different propagation times result from the propagation of parts of the wave trains, in particular of volume waves VW1 and VW2, with velocity components in the direction of the flow and once with velocity components in the opposite direction of the flow. From these transit times can be closed both on the flow velocity of the medium M and on the propagation velocity (in the rest system of the medium), from the propagation velocity in the rest system of the medium, insofar as this was calculated on the properties of the medium, in particular the density of the medium (and / or a concentration of a substance contained in the medium) is closed. The evaluation and thus determination of the flow velocity and the mass flow is carried out with an evaluation unit, not shown, which at the one or more receivers at Receiving wave trains evaluates generated signals.

4 zeigt die Vorrichtung der 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 3 besprochenen Durchführung des Verfahrens wurden die Sender-/Empfängereinheiten SE3 und SE2 als Empfänger und die Sender-/Empfängereinheit SE1 als Sender betrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Multiplexverfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich die Sender-/Empfängereinheit SE3 als Sender und die Sender-/Empfängereinheit SE1 als Empfänger während einer Zeitspanne des Verfahrens betrieben wird. Während dieser Zeitspanne dienen also die Sender-/Empfängereinheiten SE1 und SE2 als Empfänger und die Sender-/Empfängereinheit SE3 als Sender. 4 shows the device of 3 , which is now operated in a multiplex process. This means that at least some of the transmitter / receiver units SE1, SE2, SE3 are operated temporarily in the receiver mode and temporarily in the transmitter mode. When in the context of the description of 3 As discussed above, the transceiver units SE3 and SE2 were operated as receivers and the transceiver unit SE1 as transmitters. In the present exemplary embodiment of a multiplex method, it is provided that in addition the transmitter / receiver unit SE3 is operated as transmitter and the transmitter / receiver unit SE1 as receiver during a period of the method. During this time period, therefore, the transmitter / receiver units SE1 and SE2 serve as receivers and the transmitter / receiver unit SE3 as transmitters.

Hierdurch kommt es zu einer Ausbreitung von Volumenwellen entlang eines Pfades P3 zwischen der Sender-/Empfängereinheit SE3 und der Sender-/Empfängereinheit SE1, wobei der Ausbreitungspfad bis auf die Ausbreitungsrichtung der gleiche ist, der bereits in der 3 als Ausbreitungspfad P2 beschrieben wurde.This results in a propagation of bulk waves along a path P3 between the transmitter / receiver unit SE3 and the transmitter / receiver unit SE1, wherein the propagation path is the same except for the propagation direction, which is already in the 3 has been described as propagation path P2.

Dies ist durch vor- und rückläufige Pfeile entlang der Pfadabschnitte PA4, PA3, PA2, PA1 angedeutet. Hierbei werden Wellenzüge von der Sender-/Empfängereinheit SE3 zur Sender-/Empfängereinheit SE1 ausgebreitet, wobei diese Volumenwellen VW3 umfassen, die sich entlang der Pfadabschnitte PA4', PA3', PA2' und PA1' so im Medium ausbreiten, dass sie jeweils einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Mediums aufweisen. Man beachte, dass die Volumenwellen VW1 entlang dieser Pfadabschnitte jeweils einen Ausbreitungsgeschwindigkeitsvektor mit einer vektoriellen Ausbreitungsgeschwindigkeitskomponente in Gegenrichtung zur Strömung aufwiesen. Werden die Volumenwellen OW2 nun an der im Empfängermodus betriebenen Sender-/Empfängereinheit SE1 empfangen, so kann aus Eigenschaften der Ausbreitung zwischen den beiden fraglichen Sender-/Empfängereinheiten, insbesondere einer Laufzeitmessung der Wellenzüge zwischen diesen beiden Sender-/Empfängereinheiten, im Zusammenhang mit einer Messung von Eigenschaften der Ausbreitung der Volumenwellen VW1, wie sie in der 3 besprochen wurden, einer Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 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 oder den Empfängern beim Empfang von Wellenzügen erzeugte Signale auswertet.This is indicated by forward and backward arrows along the path sections PA4, PA3, PA2, PA1. In this case, wave trains are propagated from the transceiver unit SE3 to the transceiver unit SE1, these volume waves comprising VW3, which propagate along the path sections PA4 ', PA3', PA2 'and PA1' in the medium such that they each have a propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium. Note that the volume waves VW1 along these path sections each had a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow. If the bulk waves OW2 are now received at the transmitter / receiver unit SE1 operated in the receiver mode, characteristics of the propagation between the two transmitter / receiver units in question, in particular a travel time measurement of the wave trains between these two transmitter / receiver units, can be determined in connection with a measurement of properties of propagation of the volume waves VW1, as described in the 3 a determination of the flow rate of the medium and a determination of the mass flow of the medium M in the waveguide. The evaluation and thus determination of the flow velocity and the mass flow is carried out with an evaluation unit, not shown, which evaluates signals generated at the receiver or receivers when receiving waves.

Analoges gilt für die Ausbreitung von Volumenwellen VW4 entlang von Pfadabschnitten PA1, PA2, PA3 von der Sender-/Empfängereinheit SE2, die im Sendermodus betrieben werden kann, zu der Sender-/Empfängereinheit SE1, die im Empfängermodus betrieben werden kann.The same applies to the propagation of bulk waves VW4 along path sections PA1, PA2, PA3 from the transceiver unit SE2, which can be operated in the transmitter mode, to the transceiver unit SE1, which can be operated in the receiver mode.

Es sind verschiedene Variationen des Multiplexverfahrens möglich. Insbesondere können auch mehr als drei Sender-/Empfängereinheiten eingesetzt werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass zumindest jeweils zwei der Sender-/Empfängereinheiten so betrieben werden, dass zwischen ihnen Wellenzüge ausgebreitet werden, wobei einer der Sender-/Empfängereinheiten als Sender und der andere als Empfänger betrieben wird und zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums Eigenschaften der Ausbreitung eines zwischen diesen sich ausbreitenden 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 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.Various variations of the multiplexing method are possible. In particular, more than three transmitter / receiver units can be used. It is essential only that at least two of the transmitter / receiver units are operated so that wave trains are spread between them, one of the transmitter / receiver units is operated as a transmitter and the other as a receiver and for determining the flow rate of the medium properties of Propagation of a wave train propagating therebetween, comprising a wave having a propagation degree path portion passing through the medium, a propagation velocity vector having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium, and propagation characteristics of propagating between a transmitter and a receiver Wavetrain can be determined, which comprises a wave, which in a path extending through the medium path portion of its propagation path, a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity keitskomponente in the opposite direction to the flow direction of the medium M has.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/034878 [0002, 0004, 0005, 0005]

Claims

Method for measuring the flow rate of a medium (M), comprising the following steps: a. Providing a transmitter (S) for generating acoustic waves, b. Providing a receiver (E) spaced apart from the transmitter (S) for receiving acoustic waves, c. Exciting surface acoustic waves (OW) by the transmitter (S) on a substrate ( 1 . 1' ), which has a surface (M) facing the medium ( 11 . 12 ), wherein in the medium (M) propagating acoustic waves (VW1, VW2, ...) by converting at least part of the energy of the surface acoustic waves (OW) of the substrate ( 1 . 1' ) are excited in energy of the acoustic waves propagating in the medium (M) (VW1, VW2,...), so that a plurality of wave trains between the transmitter (S) and the receiver (E) are at least partly through the medium (M) spreading propagation paths (P1, P2, ..), d. Receiving the wave trains at the receiver (E) and e. Determining the flow velocity of the medium (M) by determining properties of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter (S) and the receiver (E) by means of the signals generated at the receiver (E) upon receipt of the wave trains, characterized in that for determining the Flow velocity of the medium (M) characteristics of the propagation of a wave train propagating between the transmitter (S) and the receiver (E) are determined, which comprises a wave (VW1, VW2, ...), in a path section extending through the medium (PA1, PA2, ...) of its propagation path (P1, P2, ..) has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium (M), and characteristics of propagation between the transmitter (S) and the Receiver (E) propagating wave train can be determined, which comprises a wave (VW1, VW2, ...), which run in one through the medium the path portion (PA1, PA2, ..., PA1 ', PA2', ...) of its propagation path (P1, P2, ...) has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow direction of the medium (M).

A method according to claim 1, characterized in that determining the property of the propagation of the wave trains comprises determining the propagation delays of the wave trains propagating in different propagation directions between the transmitter (S) and the receiver (E) to determine the flow velocity.

A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that in addition to the flow rate of the medium (M) a density of the medium (M) and / or a concentration of a substance contained in the medium (M) by determining properties of the propagation of the wave trains by means the signals generated at the receiver (E) when receiving the wave trains is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the size of a cross-sectional area of the volume of space flowed through by the medium is determined or is known prior to carrying out the method.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a volume flow of the medium (M) is determined.

A method according to claim 4 or claim 5, when dependent on claim 3, characterized in that the flow rate, a density of the medium (M) and / or the concentration of a substance in the medium (M) by measuring propagation delays of acoustic waves, which has spread in the medium (M) is determined.

A method according to claim 6, characterized in that by means of the determined flow rate and the specific density of the medium (M) and a size of the cross-sectional area through which the medium flows, the mass flow of the medium (M) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a at least one substrate ( 1 . 1' ) is provided, which has an inner surface ( 11 . 21 ) and an outer surface ( 12 . 22 ) having an interior space ( 5 ), which is filled with the medium (M), so that the inner surface ( 11 . 21 ) forms an interface with the medium (M).

A method according to claim 8, characterized in that the inner surface of the waveguide, the medium (M) facing surface of the substrate ( 1 . 1' ).

A method according to claim 8 or claim 9, characterized in that the medium (M) through the interior ( 5 ) of the provided waveguide and that the measured flow velocity of the medium (M), the flow velocity of the medium (M) through the waveguide in a certain area of the waveguide.

Method according to claim 10, characterized in that the interior ( 5 ) of the provided waveguide in the region of the waveguide in which the flow velocity of the medium (M) is determined by the waveguide has a substantially constant size of the cross-sectional area through which the medium flows.

Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the inner surface ( 11 . 21 ) of the waveguide provided is sufficiently smooth to avoid turbulence of the medium (M) as it flows past the surface by interacting with the inner surface.

Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that the waveguide is formed substantially hollow cylindrical.

Method according to one of claims 8 to 13, characterized in that the cross-sectional area of the inner space is circular, elliptical, oval or polygonal, in particular rectangular.

Method according to one of claims 8 to 14, when dependent on claim 8, characterized in that the interior ( 5 ) when flowing through the medium (M) through the interior ( 5 ) is substantially completely filled with the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that on or in the substrate ( 1 . 1' ) for exciting surface acoustic waves (OW) of the transmitter (S) and / or for receiving the surface waves (OW) of the receiver (E) is arranged.

Process according to claim 16, characterized in that at least two substrates ( 1 . 1' ) and that the transmitter (S) on or in the one substrate ( 1 . 1' ) and the receiver (E) on or in the other substrate ( 1 . 1' ) is arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the medium (M) propagating acoustic waves are bulk acoustic waves (VW1, VW2, ...).

A method according to claim 18, characterized in that the parts of the acoustic wave trains which propagate in the medium (M) exclusively volume waves (VW1, VW2, ...) are.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of the wave trains, whose propagation properties are determined for determining the flow velocity of the medium (M), propagate on propagation paths (P1, P2, ...), at least along a path section (PA1 ') coincide with each other, with the wave trains propagating in opposite directions along this path section (PA1').

A method according to claim 20, characterized in that a part of the path section (P1 ') extends in the volume through which the medium flows.

Method according to claim 20 or 21, as far as dependent on claim 7, characterized in that the path section (P1 ') in the interior space ( 5 ) and in the medium (M) propagating acoustic waves (VW1, VW2, ...) with the waveguide on the inner surface ( 11 . 21 ) interacts as an interface.

Method according to one of claims 20 to 22, characterized in that a plurality of the wave trains, whose propagation properties for determining the flow velocity of the medium (M) are determined, on propagation paths (P1, P2, ...) propagate, at least along all in the medium extending path sections (PA1 ', PA2', ...) substantially coincide with each other and the wave trains in each opposite directions along these path sections (PA1 ', PA2', ...) spread.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that transmitter (S) and receiver (E) comprise a converter, in particular an interdigital transducer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one transmitter-receiver unit (SE1, SE2, SE3) is provided, temporarily as a transmitter (S) in the transmitter mode and temporarily as a receiver (E) in the receiver mode is operated.

A method according to claim 25, characterized in that a plurality of spatially separated transmitter-receiver units (SE1, SE2, SE3) are provided, wherein a wave train whose characteristics of the propagation for determining the flow velocity is determined by a, temporarily in the transmitter Mode-driven, first transmitter-receiver unit (SE1) is excited as a transmitter (S) and another wave train whose characteristics of the propagation for determining the flow velocity is determined by another, temporarily operated in the transmitter mode as a transmitter (S) , second transmitter-receiver unit (SE2) is excited.

Method according to Claim 26, characterized in that the wave trains excited by a transmitter-receiver unit (SE1, SE2, SE3) in the transmitter mode are transmitted by another transmitter unit. Receiver unit (SE1, SE2, SE3) are received in the receiver mode.

Method according to Claim 26 or Claim 27, characterized in that the wave train excited by a transceiver unit (SE1, SE2, SE3) is actuated by at least one other transceiver unit (SE1, SE2, SE3) is received to determine the flow rate of the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the excitation of a plurality of wave trains propagating in different propagation directions, whose propagation properties are determined for determining the flow velocity of the medium (M), first one wave train and then the other wave train is excited ,

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of receivers (E1, E2, ...) are provided spaced apart from each other, and that characteristics of the propagation of at least one between a transmitter (S, SE1, SE2, SE3) and a first receiver (E1, SE1, SE2, SE3) propagating wave train and at least one further between the same or another transmitter (S, SE1, SE2, SE3) and the second receiver (E2, SE1, SE2, SE3), propagating wave train in which one of the wave trains comprises a wave (VW1) which is located in a path section (PA1, PA2, ..., PA1 ', PA2',...) of its propagation path (P1, P2, .. .) has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium (M), and the other of the wave trains comprises a wave (VW2) extending in a path section (PA1, PA2,. .., PA1 ', PA2', ...) of its propagation path (P1, P2, ...) has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the opposite direction to the flow of the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the plurality of wave trains, whose propagation characteristics are determined for determining the flow velocity of the medium, comprises a wave (VW1) propagating in the medium (M) along a propagation path (P1), which propagates in the medium (M) along a plurality of path sections (PA1, PA2, ...) each having different propagation velocity vectors, each of the different propagation velocity vectors having a vectorial propagation velocity component in the direction of the flow of the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the plurality of wave trains, whose propagation characteristics are determined for determining the flow velocity of the medium, comprises a wave (VW1) propagating in the medium (M) along a propagation path (P2), which propagates in the medium (M) along a plurality of path sections (PA1 ', PA2', ...), each having different propagation velocity vectors, each of the different propagation velocity vectors having a vectorial propagation velocity component in the reverse direction of the flow of the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the change in the flow velocity over time is determined by repeated measurement of the flow velocity at different times or at different time intervals.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the acoustic wave trains in the form of a wave pulse (WP) is excited by the transmitter (S).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a calibration, in which, at a known flow rate, the transit times of a wave train is determined in order to calibrate the method for the measurement of an unknown flow velocity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a calibration in which, with known mass flow characteristics of the propagation of at least one wave train is determined in order to calibrate the method for the measurement of an unknown mass flow of the medium (M).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a calibration, in which at known density of the medium (M) or at a known concentration of a substance contained in the medium (M) properties of the propagation of at least one wave train are determined to the method for the measurement of an unknown density of the medium (M) or an unknown concentration of a substance contained in the medium (M).

Method according to one of the preceding claims to claim 6, characterized in that at least one transmitter (S) when exciting of the surface waves (OW) between two receivers (E1, E2) is arranged with respect to the main extension direction of the waveguide.

A method according to claim 38, characterized in that in carrying out the method the transmitter (S) on the outer surface ( 11 . 21 ) of the waveguide is arranged so that it is not arranged on the geodesic between the two receivers (E1, E2).

Method according to one of the preceding claims, as far as referred to claim 7, characterized in that the flow direction of the medium (M) is substantially parallel to the main extension direction of the waveguide.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter (S) injects acoustic wave energy in such a way that at the same time the at least two wave trains propagating in different propagation direction directions are excited.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the medium (M) is in the form of a liquid, a soft material or a gas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the medium (M) consists of an oil or oil mixture.

Method according to one of the preceding claims, when dependent on claim 8, characterized in that a thickness (d) of a substrate of the waveguide, defined as the distance (d) of the inner surface ( 11 . 21 ) and the outer surface ( 12 . 22 ), is formed so that concurrent surface acoustic waves on both the inner and the outer surface ( 11 . 21 . 12 . 22 ) of the waveguide are excited.

Device for determining the flow rate of a medium (M) with a. a substrate ( 1 . 1' ) with a surface (M) facing the surface ( 11 . 12 ), the surface ( 11 . 12 ) is arranged relative to the medium (M) so that acoustic wave energy can be transmitted from the surface to the medium (M) and vice versa, b. a transmitter (S) for supplying acoustic wave energy, which is provided and arranged on the substrate ( 1 . 1' ) to stimulate surface acoustic waves, c. a receiver (E) provided and arranged for receiving acoustic waves, the substrate ( 1 . 1' ), the medium (M), the transmitter (S) and the receiver (E) are arranged, provided and arranged relative to one another, the acoustic wave trains excited by the transmitter reach the receiver (E) at least partially through the medium (M ) propagating paths (P1, P2, ...), and d. an evaluation device (AE), which is provided and adapted to determine characteristics of the propagation of the acoustic wave trains between the transmitter (S) and the receiver (E) by means of the signals generated at the receiver (E) upon receipt of the wave trains, characterized that the transmitter (S) and the receiver (E) are operable to spread between them several wave trains, wherein one of the wave trains comprises a wave (VW1), which in a running through the medium path portion (PA1, PA2, .. ,) of its propagation path (P1, P2, ...) has a propagation velocity vector with a vectorial propagation velocity component in the direction of the medium (M) flow, and another of the wave trains comprises a wave (VW2) propagating in the medium (M) in a path section (PA1, PA2, ..., PA1 ', PA2', ...) running along the medium along its propagation path (P1, P2, ...) a propagation velocity vector having a vector propagation velocity component in the opposite direction to the flow direction of the medium (M), and the evaluation unit (AE) is provided and adapted to determine the flow velocity of the medium (M) characteristics of the propagation of propagating in different propagation directions wave trains between the transmitter (S) and the receiver (E).

Device according to claim 45, characterized in that the substrate provided ( 1 . 1' ) is integrally formed with the transmitter (S) and / or the receiver (E) receiving housing (G).

Device according to claim 46, characterized in that the outer surface ( 12 . 22 ) of the provided substrate ( 1 . 1' ) a cavity (H1, H2) of the housing bounded, in which the transmitter (S) and / or the receiver (E) are accommodated.

Apparatus according to claim 47, characterized in that the cavity (H1, H2) has at least one insertion opening, via which the transmitter (S) and / or the receiver (E) are insertable into the interior of the cavity.

Device according to any one of Claims 45 to 48, characterized in that it comprises a waveguide comprising one or more substrates which has an inner surface ( 11 . 21 ) and an outer surface ( 12 . 22 ) having an interior space ( 5 ), which with the medium (M) is filled so that the inner surface ( 11 . 21 ) forms an interface with the medium (M).

Apparatus according to claim 49, characterized in that the waveguide is provided and arranged for the medium (M) through the interior ( 5 ) of the provided waveguide, and that the flow velocity of the medium (M) to be measured, the flow velocity through the waveguide, is in a predetermined region of the waveguide.

Method according to claim 50, characterized in that the interior ( 5 ) of the waveguide provided in the region of the waveguide in which the flow velocity of the medium (M) is determined by the waveguide has a substantially constant size of the cross-sectional area through which the medium flows.

Device according to one of claims 45 to 51, characterized in that it is provided and arranged for carrying out a method according to one of claims 1 to 44.