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DE102019135600A1 - Method for sludge level measurement by ultrasound as well as ultrasonic sludge level sensor and ultrasonic sludge level sensor system - Google Patents

Method for sludge level measurement by ultrasound as well as ultrasonic sludge level sensor and ultrasonic sludge level sensor system Download PDF

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DE102019135600A1
DE102019135600A1 DE102019135600.8A DE102019135600A DE102019135600A1 DE 102019135600 A1 DE102019135600 A1 DE 102019135600A1 DE 102019135600 A DE102019135600 A DE 102019135600A DE 102019135600 A1 DE102019135600 A1 DE 102019135600A1
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DE
Germany
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ultrasonic
unit
level sensor
sludge level
amplifier
Prior art date
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Application number
DE102019135600.8A
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German (de)
Inventor
Detlev Wittmer
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) umfassend:- eine Steuereinheit (3),- eine erste Ultraschalleinheit (11) und eine zweite Ultraschalleinheit (12), wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die zweite Ultraschalleinheit (12) jeweils mit der Steuereinheit (3) verbunden sind, wobei die Steuereinheit (3) dazu geeignet ist, die erste Ultraschalleinheit (11) derart anzusteuern, dass eine erste Ultraschallelementarwelle (U1) emittiert wird, sowie die zweite Ultraschalleinheit (12) derart anzusteuern, dass eine zweite Ultraschallelementarwelle (U2) emittiert wird,so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine erste Ultraschallwellenfront (W1) gebildet und in eine erste Richtung (R1) emittiert wird, oderso dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine zweite Ultraschallwellenfront (W2) gebildet und in eine von der ersten Richtung (R1) verschiedene zweite Richtung (R2) emittiert wird,und die Steuereinheit (3) dazu geeignet ist, ein an der ersten Ultraschalleinheit (11) sowie an der zweiten Ultraschalleinheit (12) empfangenes Reflektionssignal (RS) auszuwerten, wobei das Reflektionssignal (RS) auf der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) basiert.The invention relates to an ultrasonic sludge level sensor (1) comprising: a control unit (3), a first ultrasonic unit (11) and a second ultrasonic unit (12), the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12) each including the control unit (3), the control unit (3) being suitable for controlling the first ultrasonic unit (11) in such a way that a first ultrasonic elementary wave (U1) is emitted, and for controlling the second ultrasonic unit (12) in such a way that a second Ultrasonic elementary wave (U2) is emitted, so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a first ultrasonic wave front (W1) is formed and emitted in a first direction (R1), or so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave ( U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a second ultrasonic wave front (W2) is formed and converted into one of the ers th direction (R1) different second direction (R2) is emitted, and the control unit (3) is suitable for evaluating a reflection signal (RS) received at the first ultrasound unit (11) and at the second ultrasound unit (12), the reflection signal (RS) is based on the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlammspiegelmessung per Ultraschall, einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor und ein Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem.The invention relates to a method for measuring the sludge level by ultrasound, an ultrasonic sludge level sensor and an ultrasonic sludge level sensor system.

Im Bereich der Wasserwirtschaft, der Umweltanalytik, im industriellen Bereich werden Fluide verwendet, um Feststoffe zu transportieren. Ablagerungen von diesen Feststoffen an einem bestimmten Ort ist je nach Anwendung gewollt. Zum Beispiel in Kläranlagen setzt sich in Sedimentationsbecken Klärschlamm ab, welcher abgetragen werden muss, sobald er eine bestimmte Ablagerungshöhe erreicht hat. Zur Messung der Ablagerungshöhe, auch Schlammspiegel genannt, werden meist Sensoren eingesetzt, welche den Schlammspiegel per Ultraschall erfassen.In the field of water management, environmental analysis, and in the industrial sector, fluids are used to transport solids. Deposits of these solids in a certain place is desired depending on the application. For example, in sewage treatment plants, sewage sludge settles in sedimentation basins, which must be removed as soon as it has reached a certain depth. To measure the height of the deposit, also known as the sludge level, sensors are usually used which detect the sludge level by ultrasound.

Bekannte Ultraschall-Schlammspiegelsensoren sind Sonare, die einen Ultraschall-Impuls über einen Piezo-Ultraschallwandler erzeugen, absenden und über die Laufzeit des Ultraschall-Signals in zum Beispiel Wasser aufgrund des zurückkommenden Signals den Abstand zwischen Sensor und reflektierendem Artefakt berechnen können.Known ultrasonic sludge level sensors are sonars that generate and send an ultrasonic pulse via a piezo ultrasonic transducer and can calculate the distance between the sensor and the reflective artifact over the transit time of the ultrasonic signal in, for example, water.

Die Tiefenauflösung ist über die zeitliche Auflösung des Messsystems und die Form des Ultraschall-Impulses bestimmt.The depth resolution is determined by the temporal resolution of the measuring system and the shape of the ultrasonic pulse.

Bisher bekannte Ultraschall-Messysteme ermöglichen eine punktförmige, d.h. statische Ortsmessung. Hierdurch wird jedoch nur ein geringer Bereich des Schlammspiegels auf dessen Schlammspiegelhöhe überprüft.Previously known ultrasonic measuring systems enable point-like, i.e. static, location measurement. As a result, however, only a small area of the sludge level is checked for its sludge level.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen zuverlässigen und einfachen Ultraschallsensor zur Messung der Schlammspiegeloberfläche bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a reliable and simple ultrasonic sensor for measuring the sludge level surface.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ultraschallsensor gemäß Anspruch 1.This object is achieved according to the invention by an ultrasonic sensor according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Ultraschall-Schlammspiegelsensor umfasst:

  • - eine Steuereinheit,
  • - eine erste Ultraschalleinheit, die mit der Steuereinheit verbunden ist,
  • - einen beweglichen Träger, wobei die erste Ultraschalleinheit am beweglichen Träger befestigt ist.
The ultrasonic sludge level sensor according to the invention comprises:
  • - a control unit,
  • - a first ultrasonic unit connected to the control unit,
  • a movable carrier, the first ultrasound unit being attached to the movable carrier.

Anhand des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors wird ermöglicht, dass eine Oberfläche eines Schlammspiegels abgetastet werden kann. Somit wird eine genauere Kontrolle des Schlammspiegels möglich.The ultrasonic sensor according to the invention enables a surface of a sludge level to be scanned. This enables a more precise control of the sludge level.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der bewegliche Träger dazu geeignet, die erste Ultraschalleinheit entlang eines beliebigen Pfads zu führen.According to one embodiment of the invention, the movable carrier is suitable for guiding the first ultrasound unit along any path.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der bewegliche Träger dazu geeignet, die erste Ultraschalleinheit in eine beliebige Richtung zu orientieren.According to one embodiment of the invention, the movable carrier is suitable for orienting the first ultrasonic unit in any direction.

Die erfindungsmäßige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor gemäß Anspruch 4.The object according to the invention is also achieved by an ultrasonic sludge level sensor according to claim 4.

Der erfindungsgemäße Ultraschall-Schlammspiegelsensor umfasst:

  • - eine Steuereinheit,
  • - eine erste Ultraschalleinheit und eine zweite Ultraschalleinheit, wobei die erste Ultraschalleinheit und die zweite Ultraschalleinheit jeweils mit der Steuereinheit verbunden sind,
wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, die erste Ultraschalleinheit derart anzusteuern, dass eine erste Ultraschallelementarwelle emittiert wird, sowie die zweite Ultraschalleinheit derart anzusteuern, dass eine zweite Ultraschallelementarwelle emittiert wird,
so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle eine erste Ultraschallwellenfront gebildet und in eine erste Richtung emittiert wird, oder
so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle eine zweite Ultraschallwellenfront gebildet und in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung emittiert wird,
und die Steuereinheit dazu geeignet ist, ein an der ersten Ultraschalleinheit sowie an der zweiten Ultraschalleinheit empfangenes Reflektionssignal auszuwerten, wobei das Reflektionssignal auf der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle basiert.The ultrasonic sludge level sensor according to the invention comprises:
  • - a control unit,
  • a first ultrasound unit and a second ultrasound unit, the first ultrasound unit and the second ultrasound unit each being connected to the control unit,
wherein the control unit is suitable to control the first ultrasonic unit in such a way that a first ultrasonic elementary wave is emitted, and to control the second ultrasonic unit in such a way that a second ultrasonic elementary wave is emitted,
so that a first ultrasonic wave front is formed by superimposing the first ultrasonic elementary wave and the second ultrasonic elementary wave and is emitted in a first direction, or
so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave and the second ultrasonic elementary wave, a second ultrasonic wave front is formed and emitted in a second direction different from the first direction,
and the control unit is suitable for evaluating a reflection signal received at the first ultrasonic unit and at the second ultrasonic unit, the reflection signal being based on the first ultrasonic elementary wave and the second ultrasonic elementary wave.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ultraschall-Schlammspiegelsensor eine dritte Ultraschalleinheit auf. Die erste Ultraschalleinheit und die zweite Ultraschalleinheit sind entlang einer ersten Achse angeordnet. Die erste Ultraschalleinheit und die dritte Ultraschalleinheit sind entlang einer zur ersten Achse X verschiedenen zweiten Achse angeordnet.According to one embodiment of the invention, the ultrasonic sludge level sensor has a third ultrasonic unit. The first ultrasonic unit and the second ultrasonic unit are arranged along a first axis. The first ultrasonic unit and the third ultrasonic unit are along an axis to the first X arranged different second axis.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ultraschall-Schlammspiegelsensor eine Vielzahl an Ultraschalleinheiten auf, welche jeweils mit der Steuereinheit verbunden sind. Die Vielzahl an Ultraschalleinheiten sind in einem Sonden-Feld angeordnet, wobei das Sonden-Feld beispielsweise eine rechteckige Form, eine hexagonale Form oder eine oktogonale Form aufweist.According to one embodiment of the invention, the ultrasonic sludge level sensor has a plurality of ultrasonic units, which are each connected to the control unit. The A plurality of ultrasonic units are arranged in a probe field, the probe field having, for example, a rectangular shape, a hexagonal shape or an octagonal shape.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit eine Steuerung, einen ersten Verstärker, einen ersten Phasenschieber, einen zweiten Phasenschieber. Die Steuerung ist mit dem ersten Verstärker, dem ersten Phasenschieber und dem zweiten Phasenschieber verbunden. Der erste Verstärker ist mit dem ersten Phasenschieber und mit dem zweiten Phasenschieber verbunden. Der erste Phasenschieber ist mit der ersten Ultraschalleinheit und der zweite Phasenschieber mit der zweiten Ultraschalleinheit verbunden. Die Steuerung ist dazu geeignet, den ersten Verstärker mit einem Steuerungsausgangssignal anzusteuern. Der Verstärker ist dazu geeignet, das Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten Verstärkung zu verstärken und als Verstärkerausgangssignal an den Phasenschieber weiterzugeben. Die Steuerung ist dazu geeignet, den ersten Phasenschieber mit einem ersten Phasensteuersignal und den zweiten Phasenschieber mit einem zweiten Phasensteuersignal anzusteuern, so dass der erste Phasenschieber ein erstes Phasenschieberausgangssignal an die erste Ultraschalleinheit weitergibt und der zweite Phasenschieber ein zweites Phasenschieberausgangssignal an die zweite Ultraschalleinheit weitergibt.According to one embodiment of the invention, the control unit comprises a controller, a first amplifier, a first phase shifter, and a second phase shifter. The controller is connected to the first amplifier, the first phase shifter and the second phase shifter. The first amplifier is connected to the first phase shifter and to the second phase shifter. The first phase shifter is connected to the first ultrasonic unit and the second phase shifter is connected to the second ultrasonic unit. The controller is suitable for driving the first amplifier with a control output signal. The amplifier is suitable for amplifying the control output signal with a predetermined gain and for passing it on to the phase shifter as an amplifier output signal. The controller is suitable for controlling the first phase shifter with a first phase control signal and the second phase shifter with a second phase control signal, so that the first phase shifter forwards a first phase shifter output signal to the first ultrasonic unit and the second phase shifter forwards a second phase shifter output signal to the second ultrasonic unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Phasenschieber jeweils dazu geeignet, durch die Steuerung mit einem digitalen Verstärkerausgangssignal und/oder mit einem digitalen Phasensteuersignal angesteuert zu werden und ein analoges Phasenschieberausgangssignal an die Ultraschalleinheit weiterzugeben.According to one embodiment of the invention, the phase shifters are each suitable for being activated by the controller with a digital amplifier output signal and / or with a digital phase control signal and for forwarding an analog phase shifter output signal to the ultrasonic unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit eine Steuerung, einen ersten Verstärker und einen zweiten Verstärker. Die Steuerung ist mit dem ersten Verstärker und dem zweiten Verstärker verbunden. Der erste Verstärker ist mit der ersten Ultraschalleinheit und der zweite Verstärker ist mit der zweiten Ultraschalleinheit verbunden. Die Steuerung ist dazu geeignet, den ersten Verstärker mit einem ersten Steuerungsausgangssignal anzusteuern und den zweiten Verstärker mit einem zweiten Steuerungsausgangssignal anzusteuern. Der erste Verstärker ist dazu geeignet, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten ersten Verstärkung zu verstärken und als erstes Verstärkerausgangssignal an die erste Ultraschalleinheit weiterzugeben. Der zweite Verstärker ist dazu geeignet, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten zweiten Verstärkung zu verstärken und als zweites Verstärkerausgangssignal an die zweite Ultraschalleinheit weiterzugeben.According to one embodiment of the invention, the control unit comprises a controller, a first amplifier and a second amplifier. The controller is connected to the first amplifier and the second amplifier. The first amplifier is connected to the first ultrasonic unit and the second amplifier is connected to the second ultrasonic unit. The controller is suitable for controlling the first amplifier with a first control output signal and for controlling the second amplifier with a second control output signal. The first amplifier is suitable for amplifying the first control output signal with a predetermined first gain and for passing it on to the first ultrasound unit as the first amplifier output signal. The second amplifier is suitable for amplifying the first control output signal with a predetermined second gain and for passing it on to the second ultrasonic unit as a second amplifier output signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu geeignet, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten ersten Amplitude und einer vorbestimmten ersten Phase zu erzeugen und an den ersten Verstärker weiterzugeben, sowie das zweite Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten zweiten Amplitude und einer vorbestimmten zweiten Phase zu erzeugen und an den zweiten Verstärker weiterzugeben.According to one embodiment of the invention, the controller is suitable for generating the first control output signal with a predetermined first amplitude and a predetermined first phase and passing it on to the first amplifier, and for generating and generating the second control output signal with a predetermined second amplitude and a predetermined second phase to pass on to the second amplifier.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem gemäß Anspruch 11.The object according to the invention is also achieved by an ultrasonic sludge level sensor system according to claim 11.

Das erfindungsgemäße Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem umfasst:

  • - einen erfindungsgemäßen Ultraschall-Schlammspiegelsensor,
  • - ein Becken mit einem beweglichen Träger. Der bewegliche Träger ist dazu eingerichtet, sich über eine vom Becken definierte Grundfläche zu bewegen. Der Ultraschall-Schlammspiegelsensor ist am beweglichen Träger angeordnet.
The ultrasonic sludge level sensor system according to the invention comprises:
  • - an ultrasonic sludge level sensor according to the invention,
  • - a basin with a movable support. The movable carrier is set up to move over a base area defined by the basin. The ultrasonic sludge level sensor is arranged on the movable support.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem gemäß Anspruch 12.The object according to the invention is also achieved by an ultrasonic sludge level sensor system according to claim 12.

Das erfindungsgemäße Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem umfasst:

  • - einen erfindungsgemäßen Ultraschall-Schlammspiegelsensor,
  • - ein Becken.
The ultrasonic sludge level sensor system according to the invention comprises:
  • - an ultrasonic sludge level sensor according to the invention,
  • - a basin.

Der Ultraschall-Schlammspiegelsensor ist am Becken derart angeordnet, dass der Ultraschall-Schlammspiegelsensor dazu geeignet ist, eine vom Becken definierte Grundfläche zu erfassen.The ultrasonic sludge level sensor is arranged on the basin in such a way that the ultrasonic sludge level sensor is suitable for detecting a base area defined by the basin.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 13.The object according to the invention is also achieved by an ultrasonic measuring method according to claim 13.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Schlammspiegelsensors,
  • - Ansteuern der ersten Ultraschalleinheit und der zweiten Ultraschalleinheit durch die Steuereinheit derart, dass eine erste Ultraschallelementarwelle von der ersten Ultraschalleinheit emittiert wird und eine zweite Ultraschallelementarwelle von der zweiten Ultraschalleinheit emittiert wird,
so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle eine erste Ultraschallwellenfront gebildet und in eine erste Richtung emittiert wird, oder
so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle eine zweite Ultraschallwellenfront gebildet und in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung emittiert wird,
  • - Empfangen eines Reflektionssignals durch die erste Ultraschalleinheit und die zweite Ultraschalleinheit, wobei das Reflektionssignal auf der ersten Ultraschallelementarwelle und der zweiten Ultraschallelementarwelle basiert,
  • - Auswerten des empfangenen Reflektionssignals durch die Steuereinheit.
The method according to the invention comprises the following steps:
  • - Provision of an ultrasonic sludge level sensor according to the invention,
  • Control of the first ultrasonic unit and the second ultrasonic unit by the control unit in such a way that a first ultrasonic elementary wave is emitted by the first ultrasonic unit and a second ultrasonic elementary wave is emitted by the second ultrasonic unit,
so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave and the second Ultrasonic elementary wave a first ultrasonic wavefront is formed and emitted in a first direction, or
so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave and the second ultrasonic elementary wave, a second ultrasonic wave front is formed and emitted in a second direction different from the first direction,
  • - Receiving a reflection signal by the first ultrasonic unit and the second ultrasonic unit, wherein the reflection signal is based on the first ultrasonic elementary wave and the second ultrasonic elementary wave,
  • - Evaluation of the received reflection signal by the control unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich eine dritte Ultraschalleinheit bereitgestellt. Die erste Ultraschalleinheit und die zweite Ultraschalleinheit sind entlang einer ersten Achse angeordnet. Die erste Ultraschalleinheit und die dritte Ultraschalleinheit sind entlang einer von der ersten Achse verschiedenen zweiten Achse angeordnet. Der Schritt des Ansteuerns der ersten Ultraschalleinheit und der zweiten Ultraschalleinheit durch die Steuereinheit umfasst auch das Ansteuern der dritten Ultraschalleinheit durch die Steuereinheit derart, dass eine dritte Ultraschallelementarwelle von der dritten Ultraschalleinheit emittiert wird, so dass die erste Ultraschallwellenfront durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle, der zweiten Ultraschallelementarwelle und der dritten Ultraschallelementarwelle gebildet und in die erste Richtung emittiert wird, oder
so dass die zweite Ultraschallwellenfront durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle, der zweiten Ultraschallelementarwelle und der dritten Ultraschallelementarwelle gebildet und in die von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung emittiert wird. Beim Schritt des Empfangens des Reflektionssignals empfängt auch die dritte Ultraschalleinheit das Reflektionssignal. Das Reflektionssignal basiert auf der ersten Ultraschallelementarwelle, der zweiten Ultraschallelementarwelle und der dritten Ultraschallelementarwell e.According to one embodiment of the invention, a third ultrasound unit is additionally provided. The first ultrasonic unit and the second ultrasonic unit are arranged along a first axis. The first ultrasonic unit and the third ultrasonic unit are arranged along a second axis different from the first axis. The step of controlling the first ultrasonic unit and the second ultrasonic unit by the control unit also includes controlling the third ultrasonic unit by the control unit in such a way that a third ultrasonic elementary wave is emitted by the third ultrasonic unit, so that the first ultrasonic wave front by superimposing the first ultrasonic elementary wave, the second Ultrasonic wavelet and the third ultrasonic wavelet is formed and emitted in the first direction, or
so that the second ultrasonic wave front is formed by superposing the first ultrasonic elementary wave, the second ultrasonic elementary wave and the third ultrasonic elementary wave and is emitted in the second direction different from the first direction. In the step of receiving the reflection signal, the third ultrasonic unit also receives the reflection signal. The reflection signal is based on the first ultrasonic wavelet, the second ultrasonic wavelet, and the third ultrasonic wavelet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ultraschall-Schlammspiegelsensor auf einem beweglichen Träger eines Beckens angeordnet. Der bewegliche Träger wird entlang eines vorbestimmten Pfads im Becken bewegt.According to one embodiment of the invention, the ultrasonic sludge level sensor is arranged on a movable carrier of a basin. The movable carrier is moved along a predetermined path in the pool.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Ultraschall-Schlammspiegelsensor von dem beweglichen Träger in eine vorbestimmte Richtung orientiert.According to one embodiment of the invention, the ultrasonic sludge level sensor is oriented in a predetermined direction by the movable carrier.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Auswertens des empfangenen Reflektionssignals das Erstellen eines Oberflächenprofils einer Ablagerungsschicht im Becken. Das Oberflächenprofil umfasst einen relativen Abstand zur Grundfläche 6 des Beckens 4.According to one embodiment of the invention, the step of evaluating the received reflection signal comprises creating a surface profile of a deposit layer in the basin. The surface profile comprises a relative distance to the base area 6th of the pelvis 4th .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Ultraschall-Messverfahren zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt und es wird jeweils das erstellte Oberflächenprofil in einem Speicher von der Steuereinheit abgespeichert.According to one embodiment of the invention, the ultrasonic measuring method is repeated at predetermined times and the created surface profile is stored in a memory by the control unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird basierend auf den abgespeicherten Oberflächenprofilen und den vorbestimmten Zeitpunkten eine Prognose von der Steuereinheit erstellt, zu welchem zukünftigen Zeitpunkt ein vorbestimmter Grenzwert überschritten wird.According to one embodiment of the invention, based on the stored surface profiles and the predetermined points in time, the control unit creates a prognosis as to the future point in time at which a predetermined limit value will be exceeded.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • - 1: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schlammspiegelsensorsystems mit einem erfindungsgemäßen Ultraschall-Schlammspiegelsensor,
  • - 2: das Schlammspiegelsensorsystems aus 1 mit einer von der 1 verschiedenen Ansteuerung,
  • - 3: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Steuereinheit,
  • - 4: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Steuereinheit,
  • - 5: eine schematische Anordnung der Ultraschalleinheiten eines erfinderischen Ultraschall-Schlammspiegelsensors,
  • - 6: eine schematische Draufsicht auf ein Becken mit einem Ultraschall-Schlammspiegelsensor,
  • - 7: eine alternative schematische Anordnung der Ultraschalleinheiten des erfinderischen ultraschall-Schlammspiegelsensors,
  • - 8: eine alternative Anordnung der Ultraschalleinheiten des erfinderischen ultraschall-Schlammspiegelsensors.
The invention is explained in more detail on the basis of the following description of the figures. Show it:
  • - 1 : a schematic view of a sludge level sensor system according to the invention with an ultrasonic sludge level sensor according to the invention,
  • - 2 : the sludge level sensor system off 1 with one of the 1 different control,
  • - 3 : a schematic representation of a first embodiment of the control unit,
  • - 4th : a schematic representation of a second embodiment of the control unit,
  • - 5 : a schematic arrangement of the ultrasonic units of an inventive ultrasonic sludge level sensor,
  • - 6th : a schematic top view of a basin with an ultrasonic sludge level sensor,
  • - 7th : an alternative schematic arrangement of the ultrasonic units of the inventive ultrasonic sludge level sensor,
  • - 8th Figure 8 shows an alternative arrangement of the ultrasonic units of the inventive ultrasonic sludge level sensor.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1, welcher in ein Messmedium M eingetaucht ist. Der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 ist Teil eines Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem 2. Das Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem 2 umfasst des Weiteren ein Becken 4 und einen beweglichen Träger 5. Das Becken 4 weist eine Grundfläche 6 auf. Die Grundfläche 6 gilt es vom Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 abzutasten, bzw. die auf oder über der Grundfläche 6 angeordnete Schlammschicht. Genauer gesagt, soll vom Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 ein dreidimensionales Oberflächenprofil der Schlammschicht erfasst werden. 1 shows a schematic representation of an ultrasonic sludge level sensor 1 , which in a measuring medium M. is immersed. The ultrasonic sludge level sensor 1 is part of an ultrasonic sludge level sensor system 2 . The ultrasonic sludge level sensor system 2 also includes a basin 4th and a movable carrier 5 . The basin 4th has a base area 6th on. The base 6th it applies to the ultrasonic sludge level sensor 1 to be scanned, or on or above the base area 6th arranged sludge layer. More precisely, the ultrasound Sludge level sensor 1 a three-dimensional surface profile of the sludge layer can be recorded.

Unter dem Begriff Schlamm kann auch ein Sediment, beispielsweise Mineralien, verstanden werden. Unter dem Begriff Becken kann auch ein Tank, ein Reaktor oder ein Klärbeckenverstanden werden.The term sludge can also be understood to mean a sediment, for example minerals. The term basin can also be understood to mean a tank, a reactor or a clarifier.

In einer ersten Ausführungsform des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 umfasst dieser eine Steuereinheit 3, eine erste Ultraschalleinheit 11 und eine zweite Ultraschalleinheit 12. Selbstverständlich kann der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 auch mehr als zwei Ultraschalleinheiten 11, 12 umfassen (siehe 3, 4, 5, 7 und 8). Bei mehr als zwei Ultraschalleinheiten gilt die nachfolgende Beschreibung mutatis mutandis für die weiteren Ultraschalleinheiten.In a first embodiment of the ultrasonic sludge level sensor 1 this includes a control unit 3 , a first ultrasound unit 11 and a second ultrasound unit 12th . Of course, the ultrasonic sludge level sensor 1 also more than two ultrasound units 11 , 12th include (see 3 , 4th , 5 , 7th and 8th ). If there are more than two ultrasound units, the following description applies mutatis mutandis to the other ultrasound units.

In einer weiter unten beschriebenen alternativen Ausführungsform umfasst der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 nur eine erste Ultraschalleinheit 11 (siehe 6). Die nachfolgende Beschreibung gilt mutatis mutandis auch für diese alternative Ausführungsform.In an alternative embodiment described below, the ultrasonic sludge level sensor comprises 1 only a first ultrasound unit 11 (please refer 6th ). The following description also applies mutatis mutandis to this alternative embodiment.

In der ersten Ausführungsform sind die erste Ultraschalleinheit 11 und die zweite Ultraschalleinheit 12 jeweils mit der Steuereinheit 3 verbunden. Die Steuereinheit 3 ist dazu geeignet, die erste Ultraschalleinheit 11 derart anzusteuern, dass eine erste Ultraschallelementarwelle U1 emittiert wird. Die Steuereinheit 3 ist dazu geeignet, die zweite Ultraschalleinheit 12 derart anzusteuern, dass eine zweite Ultraschallelementarwelle U2 emittiert wird. In 1 sind die erste Ultraschallelementarwelle U1 und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 durch kreisförmige Wellen zu verschiedenen Zeitpunkten schematisch dargestellt.In the first embodiment, the first are ultrasonic units 11 and the second ultrasound unit 12th each with the control unit 3 connected. The control unit 3 is suitable for the first ultrasound unit 11 to be controlled in such a way that a first ultrasonic elementary wave U1 is emitted. The control unit 3 is suitable for the second ultrasound unit 12th to be controlled in such a way that a second ultrasonic elementary wave U2 is emitted. In 1 are the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic wavelet U2 shown schematically by circular waves at different times.

Durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle U1 und der zweiten Ultraschallelementarwelle U2 wird eine erste Ultraschallwellenfront W1 gebildet und in eine erste Richtung R1 emittiert (siehe 1). In 1 deuten die gestrichelten Linien die erste Ultraschallwellenfront W1 zu verschiedenen Zeitpunkten an. Die erste Richtung R1 ist eine Normale der ersten Ultraschallwellenfront W1.By superimposing the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic elementary wave U2 becomes a first ultrasonic wave front W1 formed and in a first direction R1 emitted (see 1 ). In 1 the dashed lines indicate the first ultrasonic wave front W1 at different times. The first direction R1 is a normal of the first ultrasonic wavefront W1 .

Falls der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 mehr als zwei nicht in einer Reihe angeordnete Ultraschalleinheiten aufweist, wird die erste Ultraschallwellenfront W1 idealerweise als Ebene generiert.If the ultrasonic sludge level sensor 1 has more than two ultrasonic units not arranged in a row, the first ultrasonic wave front W1 ideally generated as a plane.

In 2 wird eine zur 1 alternative Ansteuerung der Ultraschalleinheiten 11, 12 gezeigt. Die Steuereinheit 3 ist dazu geeignet, die erste Ultraschalleinheit 11 und die zweite Ultraschalleinheit 12 derart anzusteuern, dass die erste Ultraschallelementarwelle U1 und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 eine zweite Ultraschallwellenfront W2 bilden, welche sich in eine von der ersten Richtung R1 verschiedene zweite Richtung R2 ausbreitet. Hierzu wird die erste Ultraschalleinheit 11 und die zweite Ultraschalleinheit 12 zum Beispiel mit anderen Phasen angesteuert. Auf die Ansteuerung der Ultraschalleinheiten 11-i wird später genauer eingegangen.In 2 becomes a 1 alternative control of the ultrasonic units 11 , 12th shown. The control unit 3 is suitable for the first ultrasound unit 11 and the second ultrasound unit 12th to be controlled in such a way that the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic wavelet U2 a second ultrasonic wavefront W2 which extend in one of the first directions R1 different second direction R2 spreads. The first ultrasound unit is used for this 11 and the second ultrasound unit 12th controlled with other phases, for example. On the control of the ultrasonic units 11-i will be discussed in more detail later.

Die Steuereinheit 3 ist dazu geeignet, ein an der ersten Ultraschalleinheit 11 sowie an der zweiten Ultraschalleinheit 12 empfangenes Reflektionssignal RS auszuwerten. Das Reflektionssignal RS ist in 1 und 2 schematisch dargestellt. Auf das Reflektionssignal RS wird weiter unten eingegangen.The control unit 3 is suitable for one on the first ultrasound unit 11 as well as on the second ultrasound unit 12th received reflection signal RS to evaluate. The reflection signal RS is in 1 and 2 shown schematically. On the reflection signal RS will be discussed below.

3 zeigt eine erste Ausführungsform der Steuereinheit 3. Die Steuereinheit 3 umfasst mindestens eine Steuerung 30, einen ersten Verstärker 31, einen ersten Phasenschieber 33 und einen zweiten Phasenschieber 34. Selbstredend kann die Steuereinheit 3 auch mehrere Phasenschieber, zum Beispiel n Phasenschieber aufweisen. Dementsprechend kann der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 der Anzahl n der Phasenschieber entsprechende Anzahl i an Ultraschalleinheiten umfassen. 3 shows a first embodiment of the control unit 3 . The control unit 3 includes at least one controller 30th , a first amplifier 31 , a first phase shifter 33 and a second phase shifter 34 . The control unit can of course 3 also have several phase shifters, for example n phase shifters. Accordingly, the ultrasonic sludge level sensor 1 the number n the phase shifter corresponding number i to include ultrasound units.

Wie aus 3 ersichtlich, ist die Steuerung 30 mit dem ersten Verstärker 31, dem ersten Phasenschieber 33 und dem zweiten Phasenschieber 34 verbunden. Somit ist die Steuerung 30 dazu geeignet, ein Steuerungsausgangssignal an den ersten Verstärker 31 weiterzugeben, bzw. diesen mit dem Steuerungsausgangssignal anzusteuern. Der erste Verstärker 31 ist dazu geeignet, das Steuerungsausgangssignal gemäß einer vorbestimmten Verstärkung zu verstärken, d. h. in ein Verstärkerausgangssignal zu wandeln. Der erste Verstärker 31 ist mit dem ersten Phasenschieber 33 und mit dem zweiten Phasenschieber 34 verbunden. Somit ist der erster Verstärker 31 dazu geeignet, die Phasenschiebern 31, 33 mit dem Verstärkerausgangssignal anzusteuern. Die Phasenschieber 31, 33 sind dazu geeignet, das Verstärkerausgangssignal jeweils in ein individuelles Phasenschieberausgangssignal zu wandeln. Die Phasenschieber 31, 33 werden in der in 3 dargestellten Ausführungsform der Steuereinheit 3 mit demselben Verstärkerausgangssignal angesteuert.How out 3 you can see the controls 30th with the first amplifier 31 , the first phase shifter 33 and the second phase shifter 34 connected. Thus the control is 30th capable of sending a control output to the first amplifier 31 to pass it on or to control it with the control output signal. The first amplifier 31 is suitable for amplifying the control output signal according to a predetermined gain, ie converting it into an amplifier output signal. The first amplifier 31 is with the first phase shifter 33 and with the second phase shifter 34 connected. Thus the first is amplifier 31 suitable for the phase shifters 31 , 33 to be controlled with the amplifier output signal. The phase shifters 31 , 33 are suitable for converting the amplifier output signal into an individual phase shifter output signal. The phase shifters 31 , 33 are in the in 3 illustrated embodiment of the control unit 3 driven with the same amplifier output signal.

Der erster Phasenschieber 33 und der zweite zweiter Phasenschieber 34 werden von der Steuerung 30 jeweils mit einem Phasensteuersignal angesteuert. Der erste Phasenschieber 33 ist mit der ersten Ultraschalleinheit 11 verbunden und der zweite Phasenschieber 34 ist mit der zweiten Ultraschalleinheit 12 verbunden. Abhängig vom Phasensteuersignal und vom Verstärkerausgangssignal generiert der Phasenschieber 33 - n ein für die Ultraschalleinheit 11 - i individuelles Phasenschieberausgangssignal. Die jeweiligen Phasenschieberausgangssignale der Phasenschieber 31 - n können sich also unterscheiden.The first phase shifter 33 and the second second phase shifter 34 are controlled by the controller 30th each controlled with a phase control signal. The first phase shifter 33 is with the first ultrasound unit 11 connected and the second phase shifter 34 is with the second ultrasound unit 12th connected. The phase shifter generates depending on the phase control signal and the amplifier output signal 33 - n one for the ultrasound unit 11 - i individual Phase shifter output signal. The respective phase shifter output signals of the phase shifters 31 - n can therefore differ.

Die Phasensteuersignale werden von der Steuerung 30 derart erzeugt, dass letztlich die Richtung der Ultraschallwellenfront W1, W2 vorbestimmt eingestellt wird. Die gewünschten Richtungen können zum Beispiel vom Benutzer in die Steuereinheit 3 eingegeben werden, beziehungsweise sind in der Steuereinheit 3 in einem Speicher (nicht dargestellt) hinterlegt. Soll zum Beispiel eine erste Ultraschallwellenfront W1 erzeugt werden, die gerade aus von dem Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 gesendet wird, werden alle Phasenschieber 33 - n mit demselben Phasensteuersignal von der Steuerung 30 angesteuert.The phase control signals are provided by the controller 30th generated in such a way that ultimately the direction of the ultrasonic wave front W1 , W2 is set predetermined. The desired directions can, for example, be entered by the user into the control unit 3 are entered or are in the control unit 3 stored in a memory (not shown). For example, a first ultrasonic wave front W1 generated straight off by the ultrasonic sludge level sensor 1 is sent, all phase shifters 33 - n with the same phase control signal from the controller 30th controlled.

Soll die Ultraschallwellenfront beispielsweise schräg von dem Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 abgestrahlt werden, so steuert die Steuerung 30 den ersten Phasenschieber 33 und den zweiten Phasenschieber 34 mit verschiedenen Phasensteuersignalen an.If, for example, the ultrasonic wave front is intended to be at an angle from the ultrasonic sludge level sensor 1 are emitted, so controls the control 30th the first phase shifter 33 and the second phase shifter 34 with different phase control signals.

„Gerade aus“ bedeutet parallel zu einer Normalen einer durch die Ultraschalleinheiten definierten Ebene. „Schräg“ bedeutet nicht parallel zu dieser Normalen.“Straight ahead” means parallel to a normal to a plane defined by the ultrasonic units. “Oblique” does not mean parallel to this normal.

Das von der Steuerung 30 an die Phasenschieber 33 - n gesendete Phasensteuersignal und/oder Steuerungsausgangssignal ist zum Beispiel ein digitales Signal. Das von den Phasenschieber 33 - n an die Ultraschalleinheiten 11 - i gesendete Signal ist zum Beispiel ein analoges Signal.That from the controller 30th to the phase shifters 33 - n The transmitted phase control signal and / or control output signal is, for example, a digital signal. That from the phase shifters 33 - n to the ultrasound units 11 - i transmitted signal is for example an analog signal.

Der erste Phasenschieber 33 und der zweite Phasenschieber 34 sind jeweils dazu geeignet, durch die Steuerung 30 mit einem Digitalsignal angesteuert zu werden und das Digitalsignal jeweils in ein Analogsignal zu wandeln, um mit dem jeweiligen Analogsignal die Ultraschalleinheiten 11, 12 anzusteuern.The first phase shifter 33 and the second phase shifter 34 are each suitable for the control 30th to be controlled with a digital signal and to convert the digital signal into an analog signal in order to use the respective analog signal to the ultrasonic units 11 , 12th head for.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Steuereinheit 3. In dieser Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 3 den ersten Verstärker 31 und einen zweiten Verstärker 32. Selbstverständlich kann die Steuereinheit 3 noch weitere Verstärker aufweisen, die auf dieselbe Weise wie der erste Verstärker 31 und der zweite Verstärker 32 angesteuert werden und verwendet werden. In 4 sind diese weiteren Verstärker durch den Platzhalter m dargestellt. 4th shows a second embodiment of the control unit 3 . In this embodiment the control unit comprises 3 the first amplifier 31 and a second amplifier 32 . Of course, the control unit can 3 still have further amplifiers in the same way as the first amplifier 31 and the second amplifier 32 can be controlled and used. In 4th are these additional amplifiers through the placeholder m shown.

In dieser zweiten Ausführungsform ist der erste Verstärker 31 direkt mit der ersten Ultraschalleinheit 11 verbunden und der zweite Verstärker 32 ist direkt mit der zweiten Ultraschalleinheit 12 verbunden.In this second embodiment, the first is amplifier 31 directly to the first ultrasound unit 11 connected and the second amplifier 32 is directly with the second ultrasound unit 12th connected.

In dieser zweiten Ausführungsform ist die Steuerung 30 dazu geeignet, die Verstärker 31 - m derart durch ein individuelles Steuerungsausgangssignal anzusteuern. Die Verstärker 31 - m sind dazu geeignet, das individuelle Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten Verstärkung zu verstärken, d.h. in ein individuelles Verstärkerausgangssignal zu wandeln. Die Verstärker 31 - m steuern mit dem individuellen Verstärkerausgangssignal die Ultraschalleinheiten 11 - i an.In this second embodiment, the control is 30th suitable to the amplifier 31 - m to be controlled in this way by an individual control output signal. The amplifiers 31 - m are suitable for amplifying the individual control output signal with a predetermined gain, ie converting it into an individual amplifier output signal. The amplifiers 31 - m control the ultrasonic units with the individual amplifier output signal 11 - i at.

In dieser zweiten Ausführungsform ist die Steuerung 30 dazu geeignet, die jeweiligen Steuerungsausgangssignale mit einer vorbestimmten individuellen Amplitude und einer vorbestimmten individuellen Phase zu erzeugen.In this second embodiment, the control is 30th adapted to generate the respective control output signals with a predetermined individual amplitude and a predetermined individual phase.

5 zeigt eine Ausführungsform des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 mit entlang einer ersten Achse X angeordneten Ultraschalleinheiten 11 - i. Diese Ausführungsform mit einer linearen Anordnung von Ultraschalleinheiten eignet sich besonders für Ultraschall-Schlammspiegelsensorsysteme 2, welche auf einem beweglichen Träger 5 angeordnet sind, wie beispielsweise in 1,2 oder 6 dargestellt. Somit wird durch die lineare Anordnung der Ultraschalleinheiten eine Grundfläche 6 entlang der ersten Achse X erfasst und durch ein Bewegen des beweglichen Trägers 5 die Grundfläche 6 zusätzlich entlang zum Beispiel einer zweiten Achse Y erfasst. Die Steuereinheit 3 ist in allen Ausführungsformen vorzugsweise dazu geeignet, den beweglichen Träger 5 derart anzusteuern, dass sich der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 auf einem vorbestimmten Pfad bewegt und/oder in eine vorbestimmte Richtung orientiert, also geschwenkt wird. Der bewegliche Träger 5 weist vorzugsweise Gelenke zum Bewegen des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 auf. 5 Figure 3 shows an embodiment of the ultrasonic sludge level sensor 1 with along a first axis X arranged ultrasonic units 11 - i . This embodiment with a linear arrangement of ultrasonic units is particularly suitable for ultrasonic sludge level sensor systems 2 , which on a movable carrier 5 are arranged, such as in 1 , 2 or 6th shown. The linear arrangement of the ultrasonic units thus creates a base area 6th along the first axis X detected and by moving the movable carrier 5 the base area 6th additionally along a second axis, for example Y detected. The control unit 3 is preferably suitable in all embodiments to the movable carrier 5 to be controlled in such a way that the ultrasonic sludge level sensor 1 is moved on a predetermined path and / or oriented in a predetermined direction, that is, pivoted. The mobile carrier 5 preferably has joints for moving the ultrasonic sludge level sensor 1 on.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1, in welcher dieser nur eine erste Ultraschalleinheit 11 aufweist. Durch das Bewegen des beweglichen Trägers 5 wird der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 an jede beliebige Position über der kreisförmigen Grundfläche 6 bewegt. In anderen Worten ermöglicht der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 eine punktförmige Abtastung der Sedimente. Durch das Bewegen des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 mittels des beweglichen Trägers 5 wird jedoch ermöglicht die gesamte Oberfläche der Grundfläche 6, bzw. der darüber angeordneten Sedimente abzutasten. 6th shows another embodiment of the ultrasonic sludge level sensor 1 , in which this only a first ultrasound unit 11 having. By moving the movable beam 5 becomes the ultrasonic sludge level sensor 1 to any position above the circular base 6th emotional. In other words, the ultrasonic sludge level sensor enables 1 a punctiform scan of the sediments. By moving the ultrasonic sludge level sensor 1 by means of the movable beam 5 however, it enables the entire surface of the base area 6th , or the sediments arranged above it.

In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform weist das Becken 4 eine rechteckige Grundfläche 6 auf. In dieser Ausführungsform ist der beweglicher Träger 5 dazu eingerichtet, den Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 entlang der rechteckigen Grundfläche 6 zu bewegen.In an alternative embodiment, not shown, the basin 4th a rectangular base 6th on. In this embodiment the movable carrier is 5 set up the ultrasonic sludge level sensor 1 along the rectangular base 6th to move.

7 und 8 zeigen alternative Ausführungsformen von Anordnungen der Ultraschalleinheiten 11 - i. In diesen Ausführungsformen sind die Ultraschalleinheiten 11 - i entlang der erste Achse X sowie entlang einer zweiten Achse Y angeordnet. Somit wird durch die Ultraschalleinheiten 11 - i eine erste Dimension sowie eine zweite Dimension von zum Beispiel der Grundfläche 6 des Beckens 4 erfasst. Je nach Größe des Beckens 4 kann somit ein bewegen des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 entfallen. Dies ist besonders der Fall, wenn der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 am Becken 4 derart angeordnet ist, dass eine vom Becken 4 definierte Grundfläche 6 vom Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 komplett erfasst werden kann. 7th and 8th show alternative embodiments of arrangements of the ultrasonic units 11 - i . In these embodiments, the ultrasound units 11 - i along the first axis X as well as along a second axis Y arranged. Thus, through the ultrasound units 11 - i a first dimension and a second dimension of, for example, the base area 6th of the pelvis 4th detected. Depending on the size of the pool 4th can thus move the ultrasonic sludge level sensor 1 omitted. This is especially the case when using the ultrasonic sludge level sensor 1 at the pelvis 4th is arranged such that one of the basin 4th defined base area 6th from the ultrasonic sludge level sensor 1 can be completely recorded.

In der in 7 dargestellten Ausführungsform sind die Ultraschalleinheiten 11 - i in einem quadratförmigen Sondenfeld 10 angeordnet.In the in 7th The illustrated embodiment are the ultrasonic units 11 - i in a square-shaped probe field 10 arranged.

In der in 8 dargestellten Ausführungsform sind die Ultraschalleinheiten 11 - i in einem hexagonalen Sondenfeld 10 angeordnet.In the in 8th The illustrated embodiment are the ultrasonic units 11 - i in a hexagonal probe field 10 arranged.

Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl der im Sondenfeld 10 angeordneten Ultraschalleinheiten 11 - i sowie die Form des Sondenfelds 10 beliebig gewählt werden können.It goes without saying that the number of in the probe field 10 arranged ultrasonic units 11 - i as well as the shape of the probe field 10 can be chosen at will.

Im Folgenden wird das Ultraschall-Messverfahren für einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 beschrieben.The following is the ultrasonic measurement method for an ultrasonic sludge level sensor 1 described.

Das erfindungsgemäße Ultraschall-Messverfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • In einem ersten Schritt wird der oben beschriebene Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 gemäß einer oben beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt. Dies impliziert, dass der Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 funktionsfähig, zum Beispiel an einem vorbestimmten Ort, beispielsweise fest an dem beweglichen Träger 5 über der Grundfläche 6 des Beckens 4 montiert ist.
The ultrasonic measuring method according to the invention comprises at least the following steps:
  • In a first step, the ultrasonic sludge level sensor described above is used 1 provided according to an embodiment described above. This implies that the ultrasonic sludge level sensor 1 functional, for example at a predetermined location, for example fixed on the movable carrier 5 above the base 6th of the pelvis 4th is mounted.

Der Einfachheit halber werden die folgenden Schritte beispielhaft für zwei Ultraschalleinheiten beschrieben. Selbstverständlich eignet sich das im Folgenden beschriebene Verfahren auch für die Verwendung von einem Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1 mit mehr als zwei Ultraschalleinheiten. Wie oben beschrieben, kann je nach Anordnung der Ultraschalleinheiten eine Abtastung entlang einer ersten Achse X oder auch entlang einer zweiten Achse Y erfolgen (siehe auch 5 - 8).For the sake of simplicity, the following steps are described using two ultrasound units as an example. Of course, the method described below is also suitable for the use of an ultrasonic sludge level sensor 1 with more than two ultrasound units. As described above, depending on the arrangement of the ultrasonic units, scanning can be performed along a first axis X or along a second axis Y take place (see also 5 - 8th ).

In einem nächsten Schritt wird die erste Ultraschalleinheit 11 und die zweite Ultraschalleinheit 12 durch die Steuereinheit 3 derart angesteuert, dass die erste Ultraschallelementarwelle U1 von der ersten Ultraschalleinheit 11 emittiert wird und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 von der zweiten Ultraschalleinheit 12 emittiert wird.The next step is the first ultrasound unit 11 and the second ultrasound unit 12th by the control unit 3 driven in such a way that the first ultrasonic elementary wave U1 from the first ultrasound unit 11 is emitted and the second ultrasonic elementary wave U2 from the second ultrasound unit 12th is emitted.

Wobei die erste Ultraschallelementarwelle U1 und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 derart emittiert werden, dass die erste Ultraschallwellenfront W1 gebildet und in eine erste Richtung R1 emittiert wird (siehe 1). Alternativ können die erste Ultraschallelementarwelle U1 und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 derart emittiert werden, dass die zweite Ultraschallwellenfront W2 gebildet und in eine zweite Richtung R2 emittiert wird (siehe 2). Je nach Ausbildung der ersten Ultraschallelementarwelle U1 und der zweiten Ultraschallelementarwelle U2 kann eine Ultraschallwellenfront gebildet werden, die in eine vorbestimmte Richtung emittiert wird.Whereby the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic wavelet U2 are emitted in such a way that the first ultrasonic wavefront W1 formed and in a first direction R1 is emitted (see 1 ). Alternatively, the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic wavelet U2 are emitted in such a way that the second ultrasonic wavefront W2 formed and in a second direction R2 is emitted (see 2 ). Depending on the formation of the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic elementary wave U2 For example, an ultrasonic wave front can be formed which is emitted in a predetermined direction.

In einem weiteren Schritt wird das Reflektionssignal RS durch die erste Ultraschalleinheit 11 und die zweite Ultraschalleinheit 12 empfangen. Das Reflektionssignal RS ist in 1 und 2 durch an der Grundfläche 6 reflektierte Ultraschallelementarwellen dargestellt. Das Reflektionssignal RS basiert auf der ersten Ultraschallelementarwelle U1 und der zweiten Ultraschallelementarwelle U2. Dies bedeutet, dass das Reflektionssignal RS die erste Ultraschallelementarwelle U1 und die zweite Ultraschallelementarwelle U2 in veränderter Form umfasst. Die Veränderung der Ultraschallelementarwellen U1, U2 ist durch das Messmedium M, sowie sich im Messmedium M befindende Absorptions- oder Reflektionskörper bzw. die Grundfläche 6 bedingt.In a further step, the reflection signal RS through the first ultrasound unit 11 and the second ultrasound unit 12th receive. The reflection signal RS is in 1 and 2 through to the base 6th reflected ultrasonic elementary waves shown. The reflection signal RS is based on the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic elementary wave U2 . This means that the reflection signal RS the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic wavelet U2 includes in modified form. The change in the ultrasonic elementary waves U1 , U2 is through the measuring medium M. , as well as in the measuring medium M. located absorption or reflection body or the base 6th conditionally.

Anschließend wird das empfangene Reflektionssignal RS durch die Steuereinheit 32 ausgewertet. Die Auswertung des Reflektionssignals RS umfasst eine Analyse der Amplitude des Reflektionssignals RS verglichen zur Amplitude der ersten Ultraschallelementarwelle U1 und der zweiten Ultraschallelementarwelle U2, bzw. aller ausgesandter Ultraschallelementarwellen. Die Auswertung des Reflektionssignal RS berücksichtigt auch die spezifische Anordnung der Ultraschalleinheiten. Die Auswertung des Reflektionssignals RS umfasst des Weiteren eine Laufzeitanalyse der Ultraschallsignale. Das bedeutet, dass die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens der ersten Ultraschallelementarwelle U1, der zweiten Ultraschallelementarwelle U2, bzw. aller ausgesandter Ultraschallelementarwellen und dem Zeitpunkt des Empfangens des Reflektionssignals RS ausgewertet wird. Hierbei kann auch die Position der jeweiligen Ultraschalleinheit berücksichtigt.Then the received reflection signal RS by the control unit 32 evaluated. The evaluation of the reflection signal RS includes an analysis of the amplitude of the reflection signal RS compared to the amplitude of the first ultrasonic elementary wave U1 and the second ultrasonic elementary wave U2 , or all transmitted ultrasonic elementary waves. The evaluation of the reflection signal RS also takes into account the specific arrangement of the ultrasonic units. The evaluation of the reflection signal RS also includes a transit time analysis of the ultrasonic signals. That is, the time span between when the first ultrasonic elementary wave is transmitted U1 , the second ultrasonic elementary wave U2 , or of all transmitted ultrasonic elementary waves and the time of receipt of the reflection signal RS is evaluated. The position of the respective ultrasound unit can also be taken into account here.

Das in 6 dargestellten Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem 2 eignet sich auch für einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor 1, bei welchem die Ultraschalleinheiten in einer Reihe angeordnet sind (siehe 5). Bei einer Ultraschalleinheit oder bei entlang der ersten Achse X angeordneter Ultraschalleinheiten umfasst das Ultraschall-Messverfahren zusätzlich einen Schritt des Bewegens des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1. Somit wird durch die linear angeordneten Ultraschalleinheiten ein Abtasten entlang einer ersten Achse X möglich und durch das Bewegen ein Abtasten entlang einer zweiten Achse Y oder einer beliebigen anderen Kurve, beispielsweise ein Bewegen entlang einer Kreisbahn oder ein Orientieren des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1. Die Bewegung des beweglichen Trägers 5 wird durch die Steuereinheit 3 gesteuert.This in 6th illustrated ultrasonic sludge level sensor system 2 is also suitable for an ultrasonic sludge level sensor 1 , in which the ultrasonic units are arranged in a row (see 5 ). With an ultrasound unit or with along the first axis X arranged ultrasonic units, the ultrasonic measuring method also includes a step of moving the ultrasonic sludge level sensor 1 . The linearly arranged ultrasonic units thus enable scanning along a first axis X possible and by moving a scanning along a second axis Y or any other curve, for example moving along a circular path or orienting the ultrasonic sludge level sensor 1 . The movement of the moving beam 5 is controlled by the control unit 3 controlled.

Durch die Veränderung der Richtung R1, R2 der Ultraschallwellenfront W1, W2 wird es möglich, das Becken 4 durch die Ultraschallwellenfronten abzutasten. Die Steuereinheit 32 erstellt bei der Auswertung der empfangenen Reflektionssignale ein Oberflächenprofil des Beckens 4, bzw. eines Beckeninhalts, zum Beispiel einer Ablagerungsschicht im Becken. Das bedeutet, dass bei Vorhandensein von Schlamm im Becken 4, die Oberfläche des Schlamms erkannt wird. Vorzugsweise umfasst das Oberflächenprofil auch die relativen Abstände des Oberflächenprofils zur Grundfläche 6 des Beckens 4.By changing direction R1 , R2 the ultrasonic wavefront W1 , W2 it becomes possible to the pelvis 4th through the ultrasonic wavefronts to be scanned. The control unit 32 creates a surface profile of the pool when evaluating the received reflection signals 4th , or a basin contents, for example a deposit layer in the basin. This means that if there is sludge in the pool 4th , the surface of the mud is detected. The surface profile preferably also comprises the relative distances between the surface profile and the base area 6th of the pelvis 4th .

Das erstellte Oberflächenprofil wird vorzugsweise in einem Speicher der Steuereinheit 32 abgespeichert, um eine Historie des Oberflächenprofils zu generieren. Das Ultraschall-Messverfahren wird vorzugsweise regelmäßig wiederholt, um einen Anstieg des Schlammspiegels, also eine Veränderung des Oberflächenprofils relativ zur Grundfläche 6 des Beckens 4 schnellst möglichst zu erkennen.The created surface profile is preferably stored in a memory of the control unit 32 saved to generate a history of the surface profile. The ultrasonic measuring method is preferably repeated regularly to increase the sludge level, that is to say a change in the surface profile relative to the base area 6th of the pelvis 4th to be recognized as quickly as possible.

Anschließend wertet die Steuereinheit 32 die Historie des Oberflächenprofils aus. Die Steuereinheit 32 erstellt eine Prognose der weiteren Entwicklung des Oberflächenprofils basierend auf den gespeicherten Oberflächenprofile. Dies bedeutet, dass zum Beispiel abgeschätzt werden kann, bis wann ein vorbestimmter Grenzwert des Schlammspiegels bzw. des Oberflächenprofils relativ zur Grundfläche 6 des Beckens 4 erreicht wird.The control unit then evaluates 32 the history of the surface profile. The control unit 32 creates a forecast of the further development of the surface profile based on the stored surface profiles. This means that, for example, it can be estimated until when a predetermined limit value of the sludge level or the surface profile relative to the base area 6th of the pelvis 4th is achieved.

Abhängig vom erreichten Schlammspiegel bzw. abhängig von dem Oberflächenprofil wird eine Warnmeldung von der Steuereinheit 32 ausgegeben.A warning message is sent from the control unit depending on the sludge level reached or depending on the surface profile 32 issued.

Selbstverständlich ermöglicht die Steuereinheit 32 auch ein Berechnen eines Schlammvolumens im Becken 4 basierend auf dem ermittelten Oberflächenprofil. Hierzu sind der Steuereinheit 32 die Dimensionen des Beckens 4 bekannt, sowie die Position des Ultraschall-Schlammspiegelsensors 1 relativ zur Grundfläche 6 des Beckens 4.Of course, the control unit allows 32 also calculating a volume of mud in the basin 4th based on the determined surface profile. To do this are the control unit 32 the dimensions of the basin 4th known, as well as the position of the ultrasonic sludge level sensor 1 relative to the base area 6th of the pelvis 4th .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Ultraschall-SchlammspiegelsensorUltrasonic sludge level sensor
22
Ultraschall-SchlammspiegelsensorsystemUltrasonic sludge level sensor system
33
SteuereinheitControl unit
44th
Beckenpool
55
beweglicher Trägermovable carrier
66th
Grundfläche Floor space
1010
SondenfeldProbe field
1111
erste Ultraschalleinheitfirst ultrasound unit
1212th
zweite Ultraschalleinheitsecond ultrasound unit
1313th
dritte Ultraschalleinheitthird ultrasound unit
ii
i-te Ultraschalleinheit i-th ultrasound unit
3030th
Steuerungcontrol
3131
erster Verstärkerfirst amplifier
3232
zweiter Verstärkersecond amplifier
3333
erster Phasenschieberfirst phase shifter
3434
zweiter Phasenschiebersecond phase shifter
mm
m-ter Verstärkerm-th amplifier
nn
n-ter Phasenschieber n-th phase shifter
R1R1
erste Richtungfirst direction
R2R2
zweite Richtungsecond direction
U1U1
erste Ultraschallelementarwellefirst ultrasonic elementary wave
U2U2
zweite Ultraschallelementarwellesecond ultrasonic elementary wave
W1W1
erste Ultraschallwellenfrontfirst ultrasonic wavefront
W2W2
zweite Ultraschallwellenfrontsecond ultrasonic wavefront
RSRS
ReflektionssignalReflection signal
XX
erste Achse X first axis X
YY
zweite Achse Ysecond axis Y
MM.
MessmediumMeasuring medium

Claims (19)

Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) umfassend: - eine Steuereinheit (3), - eine erste Ultraschalleinheit (11), die mit der Steuereinheit (3) verbunden ist, - einen beweglichen Träger (5), wobei die erste Ultraschalleinheit (11) am beweglichen Träger (5) befestigt ist.Ultrasonic sludge level sensor (1) comprising: - a control unit (3), - a first ultrasonic unit (11) which is connected to the control unit (3), - A movable carrier (5), the first ultrasonic unit (11) being attached to the movable carrier (5). Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei der bewegliche Träger (5) dazu geeignet ist, die erste Ultraschalleinheit (11) entlang eines beliebigen Pfads zu führen.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to Claim 1 , wherein the movable carrier (5) is suitable for guiding the first ultrasound unit (11) along any path. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der bewegliche Träger (5) dazu geeignet ist, die erste Ultraschalleinheit (11) in eine beliebige Richtung zu orientieren.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to Claim 1 or 2 , wherein the movable carrier (5) is suitable for orienting the first ultrasonic unit (11) in any direction. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) umfassend: - eine Steuereinheit (3), - eine erste Ultraschalleinheit (11) und eine zweite Ultraschalleinheit (12), wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die zweite Ultraschalleinheit (12) jeweils mit der Steuereinheit (3) verbunden sind, wobei die Steuereinheit (3) dazu geeignet ist, die erste Ultraschalleinheit (11) derart anzusteuern, dass eine erste Ultraschallelementarwelle (U1) emittiert wird, sowie die zweite Ultraschalleinheit (12) derart anzusteuern, dass eine zweite Ultraschallelementarwelle (U2) emittiert wird, so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine erste Ultraschallwellenfront (W1) gebildet und in eine erste Richtung (R1) emittiert wird, oder so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine zweite Ultraschallwellenfront (W2) gebildet und in eine von der ersten Richtung (R1) verschiedene zweite Richtung (R2) emittiert wird, und die Steuereinheit (3) dazu geeignet ist, ein an der ersten Ultraschalleinheit (11) sowie an der zweiten Ultraschalleinheit (12) empfangenes Reflektionssignal (RS) auszuwerten, wobei das Reflektionssignal (RS) auf der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) basiert.Ultrasonic sludge level sensor (1) comprising: - a control unit (3), - A first ultrasonic unit (11) and a second ultrasonic unit (12), wherein the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12) are each connected to the control unit (3), the control unit (3) being suitable for the to control the first ultrasonic unit (11) in such a way that a first ultrasonic elementary wave (U1) is emitted, and to control the second ultrasonic unit (12) in such a way that a second ultrasonic elementary wave (U2) is emitted, so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a first ultrasonic wave front (W1) is formed and emitted in a first direction (R1), or so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a second ultrasonic wave front (W2) is formed and emitted in a second direction (R2) different from the first direction (R1), and the control unit (3) is suitable for evaluating a reflection signal (RS) received at the first ultrasonic unit (11) and at the second ultrasonic unit (12), the reflection signal (RS) being based on the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) based. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß Anspruch 4, wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) eine dritte Ultraschalleinheit (13) aufweist, wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die zweite Ultraschalleinheit (12) entlang einer ersten Achse (X) angeordnet sind, wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die dritte Ultraschalleinheit (13) entlang einer zur ersten Achse X verschiedenen zweiten Achse (Y) angeordnet sind.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to Claim 4 , wherein the ultrasonic sludge level sensor (1) has a third ultrasonic unit (13), wherein the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12) are arranged along a first axis (X), the first ultrasonic unit (11) and the third ultrasonic unit (13) are arranged along a second axis (Y) different from the first axis X. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) eine Vielzahl an Ultraschalleinheiten (11- i) aufweist, welche jeweils mit der Steuereinheit (3) verbunden sind, wobei die Vielzahl an Ultraschalleinheiten (11-i) in einem Sonden-Feld (10) angeordnet sind, wobei das Sonden-Feld (10) beispielsweise eine rechteckige Form, eine hexagonale Form oder eine oktogonale Form aufweist.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of the Claims 4 or 5 , wherein the ultrasonic sludge level sensor (1) has a plurality of ultrasonic units (11-i) which are each connected to the control unit (3), the plurality of ultrasonic units (11-i) being arranged in a probe field (10) are, wherein the probe field (10) has, for example, a rectangular shape, a hexagonal shape or an octagonal shape. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuereinheit (3) eine Steuerung (30), einen ersten Verstärker (31), einen ersten Phasenschieber (33), einen zweiten Phasenschieber (34) umfasst, wobei die Steuerung (30) mit dem ersten Verstärker (31), dem ersten Phasenschieber (33) und dem zweiten Phasenschieber (34) verbunden ist, wobei der erste Verstärker (31) mit dem ersten Phasenschieber (33) und mit dem zweiten Phasenschieber (34) verbunden ist, wobei der erste Phasenschieber (33) mit der ersten Ultraschalleinheit (11) und der zweite Phasenschieber (34) mit der zweiten Ultraschalleinheit (12) verbunden ist, wobei die Steuerung (30) dazu geeignet ist, den ersten Verstärker (31) mit einem Steuerungsausgangssignal anzusteuern, wobei der Verstärker (31) dazu geeignet ist, das Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten Verstärkung zu verstärken und als Verstärkerausgangssignal an den Phasenschieber (33, 34) weiterzugeben, wobei die Steuerung (30) dazu geeignet ist, den ersten Phasenschieber (33) mit einem ersten Phasensteuersignal und den zweiten Phasenschieber (34) mit einem zweiten Phasensteuersignal anzusteuern, so dass der erste Phasenschieber (33) ein erstes Phasenschieberausgangssignal an die erste Ultraschalleinheit (11) weitergibt und der zweite Phasenschieber (34) ein zweites Phasenschieberausgangssignal an die zweite Ultraschalleinheit (12) weitergibt.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of the Claims 4 to 6th , wherein the control unit (3) comprises a controller (30), a first amplifier (31), a first phase shifter (33), a second phase shifter (34), wherein the controller (30) with the first amplifier (31), the first phase shifter (33) and the second phase shifter (34) is connected, wherein the first amplifier (31) is connected to the first phase shifter (33) and to the second phase shifter (34), the first phase shifter (33) being connected to the first Ultrasonic unit (11) and the second phase shifter (34) is connected to the second ultrasonic unit (12), the controller (30) being suitable for controlling the first amplifier (31) with a control output signal, the amplifier (31) being suitable for this is to amplify the control output signal with a predetermined gain and to pass it on as an amplifier output signal to the phase shifter (33, 34), the controller (30) being suitable for providing the first phase shifter (33) with a first Ph control phase control signal and the second phase shifter (34) with a second phase control signal, so that the first phase shifter (33) forwards a first phase shifter output signal to the first ultrasonic unit (11) and the second phase shifter (34) a second phase shifter output signal to the second ultrasonic unit (12) passes on. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß Anspruch 7, wobei die Phasenschieber (33, 34, n) jeweils dazu geeignet sind, durch die Steuerung (30) mit einem digitalen Verstärkerausgangssignal und/oder mit einem digitalen Phasensteuersignal angesteuert zu werden und ein analoges Phasenschieberausgangssignal an die Ultraschalleinheit (11, 12, i) weiterzugeben.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to Claim 7 , wherein the phase shifters (33, 34, n) are each suitable for being controlled by the controller (30) with a digital amplifier output signal and / or with a digital phase control signal and an analog phase shifter output signal to the ultrasonic unit (11, 12, i) to pass on. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuereinheit (3) eine Steuerung (30), einen ersten Verstärker (31) und einen zweiten Verstärker (32) umfasst, wobei die Steuerung (30) mit dem ersten Verstärker (31) und dem zweiten Verstärker (32) verbunden ist, wobei der erste Verstärker (31) mit der ersten Ultraschalleinheit (11) und der zweite Verstärker (32) mit der zweiten Ultraschalleinheit (12) verbunden ist, wobei die Steuerung (30) dazu geeignet ist, den ersten Verstärker (31) mit einem ersten Steuerungsausgangssignal anzusteuern und den zweiten Verstärker (32) mit einem zweiten Steuerungsausgangssignal anzusteuern, wobei der erste Verstärker (31) dazu geeignet ist, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten ersten Verstärkung zu verstärken und als erstes Verstärkerausgangssignal an die erste Ultraschalleinheit (11) weiterzugeben, wobei der zweite Verstärker (31) dazu geeignet ist, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten zweiten Verstärkung zu verstärken und als zweites Verstärkerausgangssignal an die zweite Ultraschalleinheit (12) weiterzugeben.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of the Claims 4 to 6th wherein the control unit (3) comprises a controller (30), a first amplifier (31) and a second amplifier (32), the controller (30) being connected to the first amplifier (31) and the second amplifier (32) , wherein the first amplifier (31) is connected to the first ultrasonic unit (11) and the second amplifier (32) is connected to the second ultrasonic unit (12), the controller (30) being suitable for connecting the first amplifier (31) with a to control the first control output signal and to control the second amplifier (32) with a second control output signal, the first amplifier (31) being suitable for amplifying the first control output signal with a predetermined first amplification and for forwarding it as the first amplifier output signal to the first ultrasonic unit (11), wherein the second amplifier (31) is adapted to amplify the first control output signal with a predetermined second gain and to pass on to the second ultrasonic unit (12) as a second amplifier output signal. Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuerung (30) dazu geeignet ist, das erste Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten ersten Amplitude und einer vorbestimmten ersten Phase zu erzeugen und an den ersten Verstärker (31) weiterzugeben, sowie das zweite Steuerungsausgangssignal mit einer vorbestimmten zweiten Amplitude und einer vorbestimmten zweiten Phase zu erzeugen und an den zweiten Verstärker (32) weiterzugeben.Ultrasonic sludge level sensor (1) according to Claim 9 , wherein the controller (30) is suitable for generating the first control output signal with a predetermined first amplitude and a predetermined first phase and forwarding it to the first amplifier (31), as well as the second control output signal with a predetermined second amplitude and a predetermined second phase to generate and to pass on to the second amplifier (32). Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem (2) umfassend: - einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, - ein Becken (4) mit einem beweglichen Träger (5), wobei der bewegliche Träger (5) dazu eingerichtet ist, sich über eine vom Becken (4) definierte Grundfläche (6) zu bewegen, wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) am beweglichen Träger (5) angeordnet ist.Ultrasonic sludge level sensor system (2) comprising: - An ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of the preceding claims, - A basin (4) with a movable support (5), the movable support (5) being set up to move over a base area (6) defined by the basin (4), the ultrasonic sludge level sensor (1) on the movable carrier (5) is arranged. Ultraschall-Schlammspiegelsensorsystem (2) umfassend: - einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, - ein Becken (4), wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) am Becken (4) derart angeordnet ist, dass der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) dazu geeignet ist, eine vom Becken (4) definierte Grundfläche (6) zu erfassen.Ultrasonic sludge level sensor system (2) comprising: - an ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of Claims 5 to 10 - A basin (4), the ultrasonic sludge level sensor (1) being arranged on the basin (4) in such a way that the ultrasonic sludge level sensor (1) is suitable for detecting a base area (6) defined by the basin (4) . Ultraschall-Messverfahren für einen Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Ultraschall-Schlammspiegelsensors (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, - Ansteuern der ersten Ultraschalleinheit (11) und der zweiten Ultraschalleinheit (12) durch die Steuereinheit (3) derart, dass eine erste Ultraschallelementarwelle (U1) von der ersten Ultraschalleinheit (11) emittiert wird und eine zweite Ultraschallelementarwelle (U2) von der zweiten Ultraschalleinheit (12) emittiert wird, so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine erste Ultraschallwellenfront (W1) gebildet und in eine erste Richtung (R1) emittiert wird, oder so dass durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) eine zweite Ultraschallwellenfront (W2) gebildet und in eine von der ersten Richtung (R1) verschiedene zweite Richtung (R2) emittiert wird, - Empfangen eines Reflektionssignals (RS) durch die erste Ultraschalleinheit (11) und die zweite Ultraschalleinheit (12), wobei das Reflektionssignal (RS) auf der ersten Ultraschallelementarwelle (U1) und der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) basiert, - Auswerten des empfangenen Reflektionssignals (RS) durch die Steuereinheit (32).Ultrasonic measuring method for an ultrasonic sludge level sensor (1) comprising the following steps: - providing an ultrasonic sludge level sensor (1) according to one of Claims 4 to 10 - Control of the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12) by the control unit (3) in such a way that a first ultrasonic elementary wave (U1) is emitted by the first ultrasonic unit (11) and a second ultrasonic elementary wave (U2) is emitted by the second Ultrasonic unit (12) is emitted, so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a first ultrasonic wave front (W1) is formed and emitted in a first direction (R1), or so that by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1) and the second ultrasonic elementary wave (U2) a second ultrasonic wave front (W2) is formed and emitted in a second direction (R2) different from the first direction (R1), - Receipt of a reflection signal (RS) by the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12), wherein the reflection signal (RS) is based on the first ultrasonic elementary wave (U 1) and the second ultrasonic elementary wave (U2), - evaluation of the received reflection signal (RS) by the control unit (32). Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 13, wobei zusätzlich eine dritte Ultraschalleinheit (13) bereitgestellt wird, wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die zweite Ultraschalleinheit (12) entlang einer ersten Achse (X) angeordnet sind, wobei die erste Ultraschalleinheit (11) und die dritte Ultraschalleinheit (13) entlang einer von der ersten Achse (X) verschiedenen zweiten Achse (Y) angeordnet sind, wobei der Schritt des Ansteuerns der ersten Ultraschalleinheit (11) und der zweiten Ultraschalleinheit (12) durch die Steuereinheit (3) auch das Ansteuern der dritten Ultraschalleinheit (13) durch die Steuereinheit (3) derart umfasst, dass eine dritte Ultraschallelementarwelle (U3) von der dritten Ultraschalleinheit (13) emittiert wird, so dass die erste Ultraschallwellenfront (W1) durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1), der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) und der dritten Ultraschallelementarwelle (U3) gebildet und in die erste Richtung (R1) emittiert wird, oder so dass die zweite Ultraschallwellenfront (W2) durch Überlagerung der ersten Ultraschallelementarwelle (U1), der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) und der dritten Ultraschallelementarwelle (U3) gebildet und in die von der ersten Richtung (R1) verschiedene zweite Richtung (R2) emittiert wird, wobei beim Schritt des Empfangens des Reflektionssignals (RS) auch die dritte Ultraschalleinheit (13) das Reflektionssignal (RS) empfängt und das Reflektionssignal (RS) auf der ersten Ultraschallelementarwelle (U1), der zweiten Ultraschallelementarwelle (U2) und der dritten Ultraschallelementarwelle (U3) basiert.Ultrasonic measuring method according to Claim 13 , wherein a third ultrasound unit (13) is additionally provided, the first ultrasound unit (11) and the second ultrasound unit (12) being arranged along a first axis (X), the first ultrasound unit (11) and the third ultrasound unit (13) are arranged along a second axis (Y) different from the first axis (X), the step of controlling the first ultrasonic unit (11) and the second ultrasonic unit (12) by the control unit (3) also including controlling the third ultrasonic unit (13) ) by the control unit (3) in such a way that a third ultrasonic elementary wave (U3) is emitted by the third ultrasonic unit (13), so that the first ultrasonic wave front (W1) is generated by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1), the second ultrasonic elementary wave (U2) and the third ultrasonic elementary wave (U3) is formed and emitted in the first direction (R1), or so that the second ultrasonic wave llenfront (W2) is formed by superimposing the first ultrasonic elementary wave (U1), the second ultrasonic elementary wave (U2) and the third ultrasonic elementary wave (U3) and is emitted in the second direction (R2) different from the first direction (R1), with the step of Receiving the reflection signal (RS) also the third ultrasonic unit (13) receives the reflection signal (RS) and the reflection signal (RS) is based on the first ultrasonic elementary wave (U1), the second ultrasonic elementary wave (U2) and the third ultrasonic elementary wave (U3). Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) auf einem beweglichen Träger (5) eines Beckens (4) angeordnet ist, wobei der bewegliche Träger (5) entlang eines vorbestimmten Pfads im Becken (4) bewegt wird.Ultrasonic measuring method according to Claim 13 or 14th wherein the ultrasonic sludge level sensor (1) is arranged on a movable carrier (5) of a basin (4), the movable carrier (5) being moved along a predetermined path in the basin (4). Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Ultraschall-Schlammspiegelsensor (1) von dem beweglichen Träger (5) in eine vorbestimmte Richtung orientiert wird.Ultrasonic measuring method according to Claim 15 wherein the ultrasonic sludge level sensor (1) is oriented in a predetermined direction by the movable support (5). Ultraschall-Messverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Schritt des Auswertens des empfangenen Reflektionssignals (RS) das Erstellen eines Oberflächenprofils einer Ablagerungsschicht im Becken (4) umfasst, wobei das Oberflächenprofil einen relativen Abstand zur Grundfläche 6 des Beckens 4 umfasst.Ultrasonic measuring method according to one of the Claims 13 to 16 wherein the step of evaluating the received reflection signal (RS) comprises creating a surface profile of a deposit layer in the basin (4), the surface profile comprising a relative distance from the base 6 of the basin 4. Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Ultraschall-Messverfahren zu vorbestimmten Zeitpunkten wiederholt wird und jeweils das Erstellte Oberflächenprofil in einem Speicher von der Steuereinheit (32) abgespeichert wird.Ultrasonic measuring method according to Claim 17 , wherein the ultrasonic measuring method is repeated at predetermined times and the created surface profile is stored in a memory by the control unit (32). Ultraschall-Messverfahren gemäß Anspruch 18, wobei basierend auf den abgespeicherten Oberflächenprofilen und den vorbestimmten Zeitpunkten eine Prognose von der Steuereinheit (32) erstellt wird, zu welchem zukünftigen Zeitpunkt ein vorbestimmter Grenzwert überschritten wird.Ultrasonic measuring method according to Claim 18 , wherein, based on the stored surface profiles and the predetermined times, a prognosis is made by the control unit (32) as to the future time at which a predetermined limit value will be exceeded.
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