DE102012101098A1

DE102012101098A1 - Ultraschall-Durchflussmessgerät und Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids

Info

Publication number: DE102012101098A1
Application number: DE102012101098A
Authority: DE
Inventors: Andreas Berger; Oliver Brumberg; Sascha Grunwald; Achim Wiest
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-08-14
Also published as: US9335193B2; WO2013117457A1; US20150000422A1; EP2812659A1; EP2812659B1

Abstract

Ultraschall-Durchflussmessgerät (1) zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids im Laufzeitdifferenzverfahren, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit, welches ein Messrohr (6, 11) mit einer geraden Messrohrachse, zumindest einen Sender (2, 17) zum Senden eines akustischen Signals (5, 10), zumindest einen Empfänger (3, 18) zum Empfangen des akustischen Signals (5, 10) und zumindest eine Reflexionsfläche (4a, 12–16) zur Reflexion des akustischen Signals umfasst, wobei der Sender (2, 17) und der Empfänger (3, 18) derart an der Rohrwandung des Messrohres (6, 11) angeordnet sind, dass sie das akustische Signal (5, 10) schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung (A) des Fluids aussenden, wobei mindestens eine Reflexionsfläche (4a, 12–16) in einer Vorzugsrichtung konkav ausgebildet ist und ein Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Das Patent US 7,360,447 B2 offenbart ein Ultraschalldurchflussmessgerät, bei welchem ein akustisches Signal durch konkave Reflektoren reflektiert wird. Dabei werden die akustischen Signale parallel zur Strömungsrichtung des Fluids ausgesandt.
Ein Ultraschalldurchflussmessgerät, welches nach dem Laufzeitdifferenzprinzip arbeitet, ist an sich bekannt und wird beispielsweise DE 10 2011 079 250 A1 beschrieben. Diese Druckschrift offenbart ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einem Sender und einem Empfänger, welche in oder an einem Messrohr angeordnet sind. Der Sender sendet ein akustisches Signal aus, welches an einer oder mehreren Reflexionsflächen reflektiert wird und anschließend auf einen Empfänger trifft. Dieses Ultraschall-Durchflussmessgerät hat sich grundsätzlich bewährt. Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten wurde allerdings eine Verringerung der Signalintensität beobachtet, da das akustische Signal durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verweht wird und dadurch nur teilweise durch den Sensor erfasst werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ultraschallmessgerät mit geschwindigkeitskompensierter Strahlführung zu schaffen, sowie ein Verfahren, welches einer Signalschwächung durch Verwehungen entgegenwirkt.
Diese Aufgabe wird durch ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Das erfindungsgemäße Ultraschall-Durchflussmessgerät zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids im Laufzeitdifferenzverfahren, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit, umfasst ein Messrohr mit einer geraden Messrohrachse; zumindest einen ersten Wandler zum Senden eines akustischen Signals, zumindest einen zweiten Wandler zum Empfangen des akustischen Signals und zumindest eine Reflexionsfläche zur Reflexion des akustischen Signals umfasst, wobei der erste Wandler und der zweite Wandler derart an der Rohrwandung des Messrohres angeordnet sind, dass sie das akustische Signal schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung (A) des Fluids aussenden bzw. empfangen, wobei das akustische Signal zwischen dem ersten Wandler und dem zweiten Wandler entlang eines Signalpfads verläuft, welcher eine Reflexion an der mindestens einen Reflexionsfläche umfasst, wobei erfindungsgemäß die mindestens eine Reflexionsfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung im Messrohr konkav ausgebildet ist.
Die Vorzugsrichtung kann insbesondere die axiale Richtung, also die Längsrichtung des Messrohrs umfassen.
Bei dem akustischen Signal handelt es sich vorzugsweise um ein Ultraschallsignal.
Aufgrund der konkaven Ausbildung der Reflexionsfläche in Richtung der Messachse, werden akustische Signale, welche ansonsten auf die flache Reflexionsfläche der Innenwandung des Messrohres treffen würden, abgelenkt. Dadurch kann die Verwehung eines akustischen Signals in oder gegen die Strömungsrichtung des Fluids ausgeglichen werden und somit eine Geschwindigkeitskompensierung der Strahlenführung erreicht werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Reflexionsfläche ist vorzugsweise als konkaver Hohlspiegel ausgebildet.
Es ist besonders von Vorteil, wenn im Messrohr mehrere Reflexionsflächen zur Mehrfachreflexion des akustischen Signals angeordnet sind, so dass beispielsweise eine mittlere Fließgeschwindigkeit genauer bestimmbar ist. Mit der Zahl der Reflexionen im Messrohr steigt allerdings die Mess-Strecke bzw. die Länge des Signalpfads und damit das Ausmaß der Verwehungen. Daher ist es besonders von Vorteil, wenn eine entsprechende Geschwindigkeitskompensation durch die konkave Reflexionsfläche, insbesondere bei Mehrfachreflexion an jedem Reflexionspunkt im Messrohr erfolgt.
Für eine bessere Wartung oder auch für eine leichtere Zugänglichkeit im Defektfall ist es von Vorteil, wenn die Reflexionsfläche als Bauteil ausgebildet ist, welches lösbar in das Messrohr eingebracht ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine konkav ausgebildete Reflexionsfläche als Bauteil ausgebildet ist, welches mit dem Messrohr gefügt ist, wobei das Fügen insbesondere Schweißen, Löten oder Kleben umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine konkav ausgebildete Reflexionsfläche einstückig mit dem Messrohr gebildet.
Durch das Ultraschall-Durchflussmessgerät sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung insbesondere auch akustische Signale bei einem Verhältnis (v_F/c) einer Strömungsgeschwindigkeit v_F des Fluid zu einer Geschwindigkeit c des akustischen Signals im Fluid von mehr als 0,1% in vorteilhafter Weise erfassbar. Ein derartiges Verhältnis tritt insbesondere bei Gasen oder sehr schnell fließenden Flüssigkeiten auf. Für derartig schnellfließende Fluide kann das beschriebene Ultraschallmessgerät vorteilhaft verwendet werden, ohne dass es zu einer signifikanten Schwächung des akustischen Signals kommt.
Zusätzlich zur Geschwindigkeitskompensation sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die akustischen Signale durch die konkave Reflexionsfläche fokussierbar. Dadurch kann die durch den Empfänger detektierte Signalintensität vorteilhaft verbessert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind der erste Wandler und der zweite Wandler jeweils als Ultraschallwandler zum Erzeugen und zum Empfangen von akustischen Signalen ausgebildet.
Gemäß eine Weiterbildung der Erfindung weist das Ultraschall-Durchflussmessgerät mehrere Reflexionsflächen mit konkaver Kontur auf, wobei ein erster Krümmungsradius im Zentrum einer ersten Reflexionsfläche in einer ersten Reflexionsebene einer Reflexion eines idealisierten Signalpfads an der ersten Reflexionsfläche von einem zweiten Krümmungsradius im Zentrum einer zweiten Reflexionsfläche in einer zweiten Reflexionsebene einer Reflexion des idealisierten Signalpfads an der zweiten Reflexionsfläche abweicht, wobei der idealisierte Signalpfad jeweils geradlinig zwischen den Zentren von Sende- bzw. Empfangsflächen der Ultraschallwandler und den Zentren der Reflexionsflächen verläuft.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens eine Reflexionsfläche eine konkave, parabolische Kontur aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weicht ein erster Krümmungsradius im Zentrum mindestens einer ersten Reflexionsfläche in einer ersten Reflexionsebene eines idealisierten Signalpfads einer Reflexion an der ersten Reflexionsfläche von einem zweiten Krümmungsradius im Zentrum der ersten Reflexionsfläche in einer zweiten Ebene welche senkrecht zur ersten Reflexionsebene verläuft, und in welcher die Oberflächennormale der ersten Reflexionsfläche im Zentrum der ersten Reflexionsfläche liegt, abweicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen mindestens zwei Reflektionsflächen voneinander abweichende Flächenmaße auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens eine Reflexionsfläche in einer Vorzugsrichtung eine größere Erstreckung auf als in andere Richtungen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine Reflexionsfläche in Richtung der Strömung stärker ausgebildet. D. h. insbesondere, dass der Abstand der mindestens einen Reflexionsfläche zur Rohrmittelachse mit der Strömungsrichtung abnimmt.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit eines Fluids im Laufzeitdifferenzmessverfahren, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit, mittels Ultraschalldurchflussmessung in einem Messrohr mit gerader Messrohrachse, die folgenden Schritte:

a) Aussenden zumindest eines akustischen Signals schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids durch einen Sender;
b) Reflektieren des akustischen Signals an einer oder mehreren konkaven Reflexionsflächen und
c) Empfangen und Auswerten des akustischen Signals zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit des Fluids.

Durch die Reflexion an einer oder mehreren konkaven Reflexionsflächen wird die Signalabschwächung durch Verwehungen des Signals im Wesentlichen kompensiert dies kann einerseits durch Änderung des Ausfallwinkels erfolgen und andererseits durch Fokussierung des akustischen Signals.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer schematischen Darstellung eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessgerätes bei Einfachreflexion;
2 eine geschnittene Seitenansicht über einen Signalverlauf bei Mehrfachreflexion in einem Messrohr eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessgerätes;
3 eine Vorderansicht mit einem Signalverlauf bei Mehrfachreflexion in einem Messrohr eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Durchflussmessgerätes; und
4 eine geschnittene Seitenansicht einer schematischen Darstellung eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes bei Einfachreflexion nach dem Stand der Technik.
Ein Laufzeitdifferenzmessverfahren zur Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten eines Fluids ist an sich bekannt. Beim Laufzeitdifferenz-Prinzip werden die unterschiedlichen Laufzeiten von Ultraschallimpulsen relativ zur Strömungsrichtung des Fluids ausgewertet. Dabei wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit von akustischen Signalen, insbesondere von Ultraschallwellen in einem Medium von dessen Fliessgeschwindigkeit direkt beeinflusst wird. Hierfür werden Ultraschallimpulse sowohl in wie auch entgegen der Strömung gesendet. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Fliessgeschwindigkeit und damit bei bekanntem Durchmesser des Rohrleitungsabschnitts der Volumendurchfluss bestimmen.
4 zeigt schematisch Ultraschall-Durchflussmessgerät 51 nach dem Stand der Technik und eine darin erfolgende Ablenkung eines akustischen Signals 55, das von einem ersten Wandler 52 zu einem zweiten Wandler 52 gelangen soll. Die dargestellte Ablenkung der Achse des Signalpfades tritt beim Durchleiten durch ein Fluid auf, welches beispielsweise in einem Messrohr 56 mit einem Innendurchmesser von etwa 52 mm und einer Fließgeschwindigkeit von etwa 150 m/s in Strömungsrichtung A fließt. Die Schallgeschwindigkeit in diesem Medium beträgt 1500 m/s. Wie man anhand von 4 erkennen kann, findet bereits bei einer Reflexion an einer ebenen Reflexionfläche 54a einer Reflexionsanordnung 54 eine Verwehung des akustischen Signals 55 statt, die zu einer signifikanten unerwünschten Schwächung des zum zweiten Wandler 53 gelangenden Signals führt.
1 zeigt – hier lediglich schematisch – den Aufbau einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Ultraschallmessgerätes 1.
Dieses Ultraschallmessgerät weist ein Messrohr 6 auf. Dieses Messrohr 6 verfügt über eine Außenwandung 8 und eine Innenwandung 7. Das Messrohr 6 weist zudem einen ersten Wandler 2 auf, zum Erzeugen eines akustischen Signals 5, welcher als Ultraschallwandler ausgebildet ist, und einen zweiten Wandler 3, zur Detektion des akustischen Signals 5, welcher ebenfalls als Ultraschallwandler ausgebildet ist.
Dieses akustische Signal 5 wird in 1 in Strömungsrichtung A ausgesandt.
Der zweite Wandler 3 kann ebenfalls, hier nicht dargestellt, ein akustisches Signal entgegen der Strömungsrichtung A des Fluids aussenden, welches vom ersten Wandler 2 detektiert werden kann. Aus der Laufzeitdifferenz beider Signale kann die Fließgeschwindigkeit des Fluids bzw. dessen Volumendurchfluss ermittelt werden.
Messrohr 6 weist zudem eine Reflektoranordnung 4 mit einer Reflexionsflächen 4a auf, welche hier im konkreten Fall als konkaver Hohlspiegel ausgebildet ist. Dieser Hohlspiegel ermöglicht eine Korrektur der Verwehung des akustischen Signals, derart, dass der Einfallswinkel α des akustischen Signals 5, bezogen auf eine zur Rohrlängsachse senkrechte Ebene, einen anderen Betrag aufweist als der Ausfallswinkel β des akustischen Signals 5 nach dessen Reflexion an der Reflexionsfläche 4a.
Durch diese spezielle Reflexionsfläche 4a kann eine Verwehung des akustischen Signals 5 in Strömungsrichtung A ausgeglichen werden. Die Verwehung des akustischen Signals 5 kann sowohl in Strömungsrichtung A oder entgegen Strömungsrichtung A erfolgen. Unabhängig von der Strömungsrichtung A wird durch die spezielle Reflexionsfläche 4A ein vollständiger oder zumindest ein teilweiser Ausgleich zu der besagten Verwehung erreicht.
Bei dem hier dargestellten gleichmäßig konkav ausgebildeten Hohlspiegel liegt die optische bzw. akustische Achse vorteilhaft an dem Punkt, bei welchem das akustische Signal 5 auftreffen würde, sofern es zu keiner Ablenkung des akustischen Signals 5 entlang des Signalpfades kommen würde, bzw. bei dem sich das im Messrohr 6 befindliche Fluid sich im Stillstand befinden würde.
Die Reflektoranordnung 4 mit der Reflexionsfläche 4a oder -flächen kann insbesondere als Bauteil an der Innenwandung 7 des Messrohrs 6 angebracht oder eingebracht sein. So können derartige Bauteile 4 beispielsweise durch Formenschluss mittels Schraub- oder Bajonettverbindungen lösbar in das Messrohr 6 eingebracht oder fest gefügt werden, beispielsweise durch Löten oder Schweißen.
Das akustische Signal 5 kann schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung A des Fluids in das Messrohr 6 ausgesandt werden.
2 und 3 zeigt einen Signalverlauf eines akustischen Signals 10 bei dessen Mehrfachreflexion in einem Messrohr 11 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfinungsgemäßen Durchfluss-Messgerätes. Dabei wird in der hier dargestellten Variante der Erfindung das akustische Signal durch einen ersten Ultraschallwandler 17 ausgesandt, an einer jeder Reflexionfläche 12–16 einer Reflektoranordnung mit mehreren Reflexionsflächen 12–16 reflektiert und anschließend durch einen zweiten Ultraschallwandler 18 detektiert.
Aufgrund der konkaven Krümmung der Reflexionsflächen 12–16 wird die Ablenkung bzw. Verwehung des akustischen Signals 10 entlang des jeweiligen Signalpfades, welche durch die Strömung des Fluids hervorgerufen wird, ausgeglichen.
Durch die in 2 und 3 abgebildete Mehrfachreflexion kann die Messgenauigkeit zur Ermittlung der mittleren Fließgeschwindigkeit des Fluids vorteilhaft verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Ultraschalldurchfluss-Messgerät
2: Erster Wandler (Sender)
3: Zweiter Wandler (Empfänger)
4: Reflektoranordnung
4a: Reflexionsfläche
5: akustisches Signal
6: Messrohr
7: Innenwandung
8: Außenwandung
10: akustisches Signal
11: Messrohr
12: Relflexionsfläche
13: Reflexionsfläche
14: Reflexionsfläche
15: Reflexionsfläche
16: Reflexionsfläche
17: Erster Wandler (Sender)
18: Zweiter Wandler (Empfänger)
A: Strömungsrichtung
α: Einfallswinkel
β: Ausfallswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7360447 B2 [0002]
DE 102011079250 A1 [0003]

Claims

Ultraschall-Durchflussmessgerät (1) zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids im Laufzeitdifferenzverfahren, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit, welches ein Messrohr (6, 11) mit einer geraden Messrohrachse, zumindest einen ersten Wandler (2, 17) zum Senden eines akustischen Signals (5, 10), zumindest einen zweiten Wandler (3, 18) zum Empfangen des akustischen Signals (5, 10) und zumindest eine Reflexionsfläche (4a, 12–16) zur Reflexion des akustischen Signals umfasst, wobei der erste Wandler (2, 17) und der zweite Wandler (3, 18) derart an der Rohrwandung des Messrohres (6, 11) angeordnet sind, dass sie das akustische Signal (5, 10) schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung (A) des Fluids aussenden bzw. empfangen, wobei das akustische Signal zwischen dem ersten Wandler und dem zweiten Wandler entlang eines Signalpfads verläuft, welcher eine Reflexion an der mindestens einen Reflexionsfläche (4a, 12–16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (4a, 12–16) in zumindest einer Vorzugsrichtung im Messrohr konkav ausgebildet ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (4a, 12–16) als konkaver Hohlspiegel ausgebildet ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Messrohr (6, 11) mehrere Reflexionsflächen (12–16) zur Mehrfachreflexion des akustischen Signals (10) angeordnet sind, wobei zumindest eine Reflexionsfläche (12–16) konkav ausgebildet ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reflexionsflächen (12–16) konkav ausgebildet sind.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine konkav ausgebildete Reflexionsfläche (4a, 12–16) als Bauteil (4) ausgebildet ist, welches lösbar in das Messrohr (5) eingebracht ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine konkav ausgebildete Reflexionsfläche (4a, 12–16) als Bauteil (4) ausgebildet ist, welches mit dem Messrohr (5) gefügt ist, wobei das Fügen insbesondere Schweißen, Löten, Schrumpfen oder Kleben umfasst.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine konkav ausgebildete Reflexionsfläche (4a, 12–16) einstückig mit dem Messrohr gebildet ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass akustische Signale (5, 10) bei einem Verhältnis (v_F/c) einer Strömungsgeschwindigkeit v_F des Fluid zu einer Geschwindigkeit c des akustischen Signals im Fluid von mehr als 0,1% erfassbar sind.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass akustische Signale (5, 10) bei einem Verhältnis (v_F/c) einer Strömungsgeschwindigkeit v_F des Fluid zu einer Geschwindigkeit c des akustischen Signals im Fluid von mehr als 1% mit Schwächung des Signals (5, 10) von weniger als 20% insbesondere weniger als 10% erfassbar sind.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass akustische Signale (5, 10) durch die konkave Reflexionsflächen (4a, 12–16) zur Erhöhung der Signalintensität fokussierbar sind.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wandler (2, 17) und der zweite Wandler (3, 18) jeweils als Ultraschallwandler zum Erzeugen und zum Empfangen von akustischen Signalen (5, 10) ausgebildet sind.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mehrere Reflexionsflächen mit konkaver Kontur aufweist, wobei ein erster Krümmungsradius im Zentrum einer ersten Reflexionsfläche in einer ersten Reflexionsebene einer Reflexion eines idealisierten Signalpfads an der ersten Reflexionsfläche von einem zweiten Krümmungsradius im Zentrum einer zweiten Reflexionsfläche in einer zweiten Reflexionsebene einer Reflexion des idealisierten Signalpfads an der zweiten Reflexionsfläche abweicht, wobei der idealisierte Signalpfad jeweils geradlinig zwischen den Zentren von Sende- bzw. Empfangsflächen der Ultraschallwandler und den Zentren der Reflexionsflächen verläuft.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Reflexionsfläche eine konkave, parabolische Kontur aufweist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Krümmungsradius im Zentrum einer ersten Reflexionsfläche in einer ersten Reflexionsebene eines idealisierten Signalpfads einer Reflexion an der ersten Reflexionsfläche von einem zweiten Krümmungsradius im Zentrum der ersten Reflexionsfläche in einer zweiten Ebene welche senkrecht zur ersten Reflexionsebene verläuft, und in welcher die Oberflächennormale der ersten Reflexionsfläche im Zentrum der ersten Reflexionsfläche liegt, abweicht.
Verfahren zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Volumendurchflusses eines Fluids im Laufzeitdifferenzmessverfahren, insbesondere mittels eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mittels Ultraschalldurchflussmessung in einem Messrohr (6, 11) mit gerader Messrohrachse, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Aussenden zumindest eines akustischen Signals (5, 10) schräg oder senkrecht zur Strömungsrichtung (A) des Fluids durch einen Sender (2, 17); b) Reflektieren des akustischen Signals (5, 10) an einer oder mehreren konkaven Reflexionsflächen (4a, 12–16) und c) Empfangen und Auswerten des akustischen Signals (5, 10) zur Ermittlung der Fließgeschwindigkeit des Fluids.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Reflektieren des akustischen Signals (5, 10) an einer oder mehreren konkaven Reflexionsflächen (4a, 12–16) eine Ablenkung des akustischen Signals (5, 10) erfolgt, derart, dass des Einfallswinkel α des akustischen Signals (5, 10) vor der Reflexion und der Ausfallswinkel β des akustischen Signals (5, 10) nach der Reflexion, bezogen auf die Innenwandung (7) des Messrohres (6), voneinander verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Reflektieren des akustischen Signals (5, 10) an einer oder mehreren konkaven Reflexionsflächen (4a, 12–16) eine Fokussierung des akustischen Signals (5, 10) erfolgt.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei mindestens zwei Reflektionsflächen voneinander abweichende Flächenmaße aufweisen.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 14 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reflexionsfläche in einer Vorzugsrichtung eine größere Erstreckung aufweist als in andere Richtungen.
Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 14, 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen in Richtung der Strömung stärker ausgebildet sind, wobei insbesondere der Abstand der Reflexionsflächen zur Rohrmittelachse mit der Strömungsrichtung (A) abnimmt.