DE1150213B - Ultrasonic flow meter for measuring the speed of a medium flowing in a pipe - Google Patents

Description

Ultraschall-Flußmesser zur Messung der Geschwindigkeit eines in einem Rohr strömenden Mediums Die Erfindung betrifft Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Geschwindigkeit z. B. einer Flüssigkeit oder eines Breies in einem Rohr, indem durch die Flüssigkeit Ultraschallwellen übertragen werden. Ultrasonic flow meter for measuring the speed of one in one Pipe of flowing medium The invention relates to measuring speed meters the speed z. B. a liquid or a slurry in a tube by ultrasonic waves are transmitted through the liquid.

Bei nach diesem Prinzip arbeitenden bekannten Flußmessern werden Ultraschallwellen durch das flüssige Medium in zwei Richtungen übertragen, von denen eine mit dem Strom und die andere entgegen dem Strom der Flüssigkeit verläuft. Hierbei wird die Laufzeit über die beiden geometrisch gleich langen Wege verglichen. Die Geschwindigkeit der Wellen in dem flüssigen Medium ist in beiden Richtungen an sich dieselbe, so daß die Laufzeit entsprechend der Geschwindigkeit des flüssigen Mediums verändert wird. Dabei wird die Durchlaufzeit über den in Stromrichtung liegenden Pfad verringert und die Durchlaufzeit der Schallwelle entgegen der Stromrichtung der Flüssigkeit vergrößert. Aus der Differenz der in diesen beiden Richtungen gemessenen Laufzeiten kann die Geschwindigkeit der Flüssigkeit berechnet werden, wobei die Länge des Schallweges, die Ultraschallwellengeschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung über den Rohrquerschnitt bekannt sind. When working according to this principle known flow meters Ultrasonic waves are transmitted through the liquid medium in two directions, one of which one with the flow and the other against the flow of the liquid. Here the running time is compared over the two geometrically equally long paths. the Speed of waves in the liquid medium is in both directions in itself the same, so that the running time corresponds to the speed of the liquid medium is changed. The throughput time is greater than that in the direction of the current Path decreases and the transit time of the sound wave against the direction of the current the fluid enlarged. From the difference between those measured in these two directions Transit times, the speed of the liquid can be calculated, taking the Length of the sound path, the ultrasonic wave speed and the speed distribution are known about the pipe cross-section.

Die Ultraschallwellen werden durch Wandler erzeugt, an die eine elektrische Wechselspannung mit Ultraschallfrequenz angelegt wird, während Empfangswandler die Ultraschallwellen in entsprechende elektrische Wechselspannungen zurückverwandeln. The ultrasonic waves are generated by transducers to which an electrical AC voltage with ultrasonic frequency is applied, while the receiving transducer Convert ultrasonic waves back into corresponding electrical alternating voltages.

Die direkte Übertragung der Ultraschallwellen in Richtung der Rohrachse bedingt den Einbau von Hindernissen in das Rohr, die die Wandler beherbergen. Es wurde als zweckmäßiger gefunden, die Schallwellen schräg durch das Rohr mit einem kleinen Winkel gegen die Rohrachse zu senden, so daß Sender und Empfänger in den Rohrwandungen angeordnet werden können. The direct transmission of the ultrasonic waves in the direction of the pipe axis requires the installation of obstacles in the pipe that house the transducers. It was found to be more appropriate to the sound waves obliquely through the pipe with a send small angle against the pipe axis, so that the transmitter and receiver in the Pipe walls can be arranged.

Um einen Übertragungsweg mit einem genügend kleinen Winkel gegen die Rohrachse zu erhalten, damit die Laufzeit durch den Fluß der Flüssigkeit in genügendem Maße beeinflußt wird, wurden die Wandler bisher in Hohlräumen in den Rohrwandungen montiert. Diese Anordnung ist nachteilig, da solche Hohlräume unerwünschte Strömungsstörungen, insbesondere in der Verteilung der Geschwindigkeit in dem Rohr hervorrufen und eine Möglichkeit zum Ablagern von in der Flüssigkeit mitgeführten festen Bestandteilen bieten. Dadurch werden Fehlmessungen möglich. To oppose a transmission path with a sufficiently small angle to get the pipe axis so that the transit time is due to the flow of liquid in is influenced to a sufficient extent, the transducers were previously in cavities in the Pipe walls mounted. This arrangement is disadvantageous because such voids are undesirable Flow disturbances, especially in the distribution of the velocity in the pipe cause and a possibility for the deposition of entrained in the liquid offer solid components. This makes incorrect measurements possible.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem ein Kopplungsblock zwischen einem Sende- oder Empfangswandler und dem Flüssigkeitsmedium in dem Rohr angeordnet ist, dessen Innenfläche im wesentlichen mit den Rohrinnenwandungen fluchtet. The invention avoids these disadvantages by using a coupling block between a transmitting or receiving transducer and the liquid medium in the pipe is arranged, the inner surface of which is substantially aligned with the inner walls of the pipe.

Bei Rohren mit nichtebenen Wandungen, insbesondere mit einem Kreisquerschnitt, ist es vorteilhaft, die Innenfläche des Kopplungsblocks etwas von der inneren Oberfläche des Rohres abweichen zu lassen, so daß die Innenfläche des Kopplungsblockes eben gehalten werden kann. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß schmale in Längsrichtung ausgedehnte Abflachungen auf dem Kopplungsblock an der der Flüssigkeit zugewandten Fläche angeordnet werden. Derartige Abfiachungen können an den Enden des Kopplungsblockes abgerundet werden und stehen dann ein wenig aus der inneren Wandung des Rohres hervor. Wenn ein Schutzüberzug, z. B. aus plastischen Stoffen, in dem Rohr zur Korrosionsverhinderung angeordnet ist, kann die Abflachung über die ganze Länge des Überzuges ausgedehnt werden, so daß in diesem Falle der Kopplungsblock exakt mit der Innenseite des Rohres fluchtet.For pipes with non-flat walls, especially with a circular cross-section, it is advantageous to have the inner surface of the coupling block somewhat different from the inner surface of the pipe to deviate so that the inner surface of the coupling block is flat can be held. This can e.g. B. can be achieved that narrow in the longitudinal direction extensive flats on the coupling block on the one facing the liquid Surface can be arranged. Such flats can be at the ends of the coupling block are rounded and then protrude a little from the inner wall of the pipe. When a protective coating, e.g. B. made of plastic materials, in the pipe to prevent corrosion is arranged, the flattening can extend over the entire length of the cover so that in this case the coupling block exactly with the inside of the pipe flees.

Nach der vorliegenden Erfindung besteht ein Flußmesser zur Messung der Geschwindigkeit eines in einem Rohr strömenden Mediums mindestens aus einem Paar auf Kopplungsblöcken angeordneter sendender und empfangender Wandler, die Ultraschallwellen über zwei Pfade quer zum Rohr übertragen, wobei der eine Pfad stromaufwärts und der andere stromabwärts gerichtet ist und bei der in der Flüssigkeit Kompressionswellen erzeugt werden, indem zunächst Transversal- oder Scherwellen in den übertragenden Kopplungsblöcken erzeugt werden und an der Grenzfläche zur Flüssigkeit in Kompressionswellen umgewandelt werden. According to the present invention there is a flow meter for measurement the speed of a medium flowing in a pipe one Pair of transmitting and receiving transducers arranged on coupling blocks, the ultrasonic waves Transversely to the pipe via two paths, one path upstream and the other is directed downstream and in the case of compression waves in the liquid are generated by first transverse or shear waves in the transmitting Coupling blocks are generated and at the interface to the liquid in compression waves being transformed.

Da die Geschwindigkeit einer Transversalwelle im Material des Kopplungsblockes geringer ist als die Geschwindigkeit einer longitudinalen Welle in demselben Material, laufen die Ultraschallwellen in die Flüssigkeit in einem größeren Winkel zur Normalen an der Grenzfläche des Blockes, d. h. die Ultraschallwellen laufen in der Flüssigkeit in einem geringeren Winkel zur Rohrachse als im Block. Because the speed of a transverse wave in the material of the coupling block is less than the speed of a longitudinal wave in the same material, the ultrasonic waves run into the liquid at a larger angle to the normal at the interface of the block, d. H. the ultrasonic waves travel in the liquid at a smaller angle to the pipe axis than in the block.

Die Scherwellen können in dem Kopplungsblock direkt, z. B. durch die Benutzung eines Quarzkristalls mit Y-Schnitt, erzeugt werden. Andererseits kann eine Scherwelle innerhalb des Kopplungsblockes dadurch entstehen, daß zunächst eine Kompressionswelle erzeugt wird und gegen eine reflektierende Grenzfläche des Kopplungsblockes geworfen wird, wobei die Kompressionswelle in eine Scherwelle umgewandelt wird. The shear waves can be in the coupling block directly, e.g. B. by using a Y-cut quartz crystal. On the other hand, can a shear wave arise within the coupling block that initially a Compression wave is generated and against a reflective interface of the coupling block is thrown, converting the compression wave into a shear wave.

Diese Welle wird an der Grenzfläche zwischen dem Kopplungsblock und der Flüssigkeit wieder in eine in der Flüssigkeit laufende Kompressionswelle verwandelt. In weiterer Abwandlung kann eine Welle in einem Block refraktiert werden, der in der Rohrwandung angeordnet ist; diese erzeugt eine Transversalwelle, die auf die Block-Flüssigkeitsgrenze zu läuft.This wave is at the interface between the coupling block and of the liquid is transformed back into a compression wave running in the liquid. As a further modification, a wave can be refracted in a block that is in the pipe wall is arranged; this generates a transverse wave that is directed to the Block liquid limit is running too low.

Unter Verwendung einer äußeren mit Flüssigkeit gefüllten Hilfskammer, aus der eine Kompressionswelle in einen Block refraktiert wird, ist es möglich, den Einfallswinkel der Kompressionswelle leicht einzustellen, so daß vorgegebene Sende- und Empfangswandler für jede beliebige Flüssigkeit angewandt werden können. Using an external auxiliary chamber filled with liquid, from which a compression wave is refracted into a block, it is possible to easily adjust the angle of incidence of the compression wave so that predetermined Transmitting and receiving transducers can be used for any liquid.

Die Anordnung nach der Erfindung kann bei jedem Flußmesser angewandt werden, bei dem eine Ultraschallwelle durch ein Rohr mit einer bestimmten axialen Komponente gesendet wird. The arrangement according to the invention can be applied to any flow meter be, in which an ultrasonic wave passes through a pipe with a certain axial Component is sent.

In einem derartigen System kann auch nur ein einziges Paar von Wandlern mit den zugehörigen Kopplungsblöcken vorhanden sein, wobei jeder Wandler abwechselnd als Sender und Empfänger benutzt wird. In such a system only a single pair of transducers with the associated coupling blocks, with each transducer alternating is used as a transmitter and receiver.

Die Kompressionswellen laufen in dem Rohr in Bündelform, wobei der Eintrittswinkel des Bündels in das Rohr durch den Einfallswinkel der Scherwellen auf die Grenzschicht flüssig-fest unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Scherwellen in dem festen Block und der Geschwindigkeit der Longitudinalwellen in der Flüssigkeit bestimmt wird. Die Abmessungen und die Anordnung der Flächen des Kopplungsblockes sowie das zu verwendende Material werden durch die Eigenschaften der gemessenen Flüssigkeit bestimmt. Geeignete Stoffe für den Kopplungsblock sind polymerisiertes Styrol, Methylmethacrylat, Zinn, Silber und sehr dichtes Bleiglas, ebenso können jedoch andere feste Stoffe in gleicher Weise benutzt werden. The compression waves run in the tube in bundle form, the Angle of entry of the bundle into the pipe due to the angle of incidence of the shear waves on the liquid-solid boundary layer, taking into account the speed of the Shear waves in the solid block and the velocity of the longitudinal waves in the liquid is determined. The dimensions and the arrangement of the faces of the Coupling block and the material to be used are determined by the properties determined by the measured liquid. Suitable substances for the coupling block are polymerized styrene, methyl methacrylate, tin, silver and very dense lead glass, however, other solid materials can also be used in the same way.

Die Kopplungsblöcke können durch bekannte Antikorrosionsüberzüge gegen den Angriff der Flüssigkeiten an der der Flüssigkeit ausgesetzten Fläche ge- schützt werden. Die Dicke solcher Filme ist begrenzt, insbesondere wenn die Schallgeschwindigkeit des Überzugsmaterials zu groß ist, um irgendeine Welle in das Material gemäß dem Refraktionswellengesetz zu refraktieren. Im idealen Falle müßte die Schutzschichtdicke solcher Stoffe mit hoher Schallgeschwindigkeit im Vergleich zur Wellenlänge des Schalles in dem Stoff sehr klein sein. The coupling blocks can be coated with known anti-corrosion coatings against the attack of the liquids on the surface exposed to the liquid protects will. The thickness of such films is limited, especially when the speed of sound of the coating material is too large to cause any wave in the material according to the Refractive wave law to refract. In the ideal case, the thickness of the protective layer should be such substances with high speed of sound compared to the wavelength of the It should be very small in the fabric.

Für Ultraschallfrequenzen von 5 MHz sind Schutzschichten von rostfreiem Stahl bis etwa 1/100 cm Dicke auf den dichteren der genannten Stoffe verwendbar, d. h. mit Zinn, Silber und sehr dichtem Bleiglas, ohne daß die Amplitude der übertragenen Wellen merkbar reduziert wird. Für niedrige Frequenzen kann die Schutzschichtdicke gesteigert werden. Keine praktische Begrenzung in der Dicke ist für Stoffe mit niedrigerer Schallgeschwindigkeit, wie Platin, Gold und für plastische Stoffe, vorhanden, ausgenommen, daß eine Energieabsorption in dem Schutzmaterial erfolgt. For ultrasonic frequencies of 5 MHz, protective layers are made of rustproof Steel up to about 1/100 cm thick can be used on the denser of the substances mentioned, d. H. with tin, silver and very dense lead glass without affecting the amplitude of the transmitted Waves is noticeably reduced. For low frequencies, the protective layer thickness can be can be increased. There is no practical limit in thickness for fabrics of lower thickness Speed of sound, such as platinum, gold and for plastic materials, available, except that an energy absorption takes place in the protective material.

Die Geschwindigkeit der longitudinalen Wellen ändert sich in Flüssigkeiten abhängig von der Temperatur und dem Druck. Die Änderung der Geschwindigkeit bewirkt eine geringe Veränderung des Eintrittswinkels des Ultraschallwellenstrahles in das Rohr an der Grenzfläche flüssig-fest. Wenn der Eintrittswinkel mehr in Richtung der Rohrachse verläuft, wird die Länge des Schallaufweges etwas erhöht, während bei einer Vergrößerung des Eintrittswinkels die Strahllängen entsprechend geringer werden. The speed of the longitudinal waves changes in liquids depending on the temperature and pressure. The change in speed causes a slight change in the angle of incidence of the ultrasonic wave beam into the Tube at the liquid-solid interface. If the entry angle is more towards runs along the pipe axis, the length of the sound path is increased somewhat, while if the entry angle is increased, the beam lengths are correspondingly shorter will.

Eine vorteilhafte Weiterbildung einer Anordnung gemäß der Erfindung erzeugt eine automatische Korrektur für begrenzte Veränderungen der Longitudinalwellengeschwindigkeit. Diese Veränderungen können durch Temperatur- oder Druckschwankungen oder durch Wechsel in der Flüssigkeitszusammensetzung entstehen. Eine derartige Korrektur wird erhalten, indem der Einfallswinkel der Scherwelle auf die Grenzschicht zwischen dem Kopplungsblock und der Flüssigkeit so gewählt wird, daß der Wechsel des resultierenden Eintrittswinkels der Kompressionswelle in die Flüssigkeit, der durch Temperatur- oder andere Veränderungen der Flüssigkeit erzeugt wird, in der Hauptsache den Wechsel der Kompressionswellengeschwindigkeit der Flüssigkeit kompensiert. An advantageous development of an arrangement according to the invention generates an automatic correction for limited changes in the longitudinal wave speed. These changes can be caused by temperature or pressure fluctuations or by changes arise in the liquid composition. Such a correction is obtained by the angle of incidence of the shear wave on the interface between the coupling block and the liquid is chosen so that the change in the resulting angle of entry the compression wave in the liquid caused by temperature or other changes of the liquid is generated, mainly the change in the compression wave speed the liquid compensates.

Das Prinzip dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird zweckmäßig mathematisch abgeleitet. Wenn D der innere Durchmesser eines Rohres ist, c die Geschwindigkeit der Schallwellen in der im Rohre fließenden Flüssigkeit, v die mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Rohr und 8 der Winkel, den der Ultraschallwellenstrahl mit der Senkrechten auf der Grenzfläche des Kopplungsblockes gegen die Flüssigkeit bildet, wird die differentielle Laufzeit k = v v~ D tan 0 C2 > wobei k eine Konstante ist, die von der Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Rohres abhängt. Änderungen in der Temperatur usw. des Flüssigkeitsmediums bedingen eine entsprechende Änderung der Schallgeschwindigkeit c. Eine Änderung der Schallgeschwindigkeit c ist jedoch von einer entsprechenden Änderung des Einfallswinkels O begleitet. The principle of this arrangement according to the invention is expediently mathematical derived. If D is the inner diameter of a pipe, c is the velocity of the sound waves in the liquid flowing in the pipe, v is the mean velocity of the liquid in the tube and 8 the angle that the ultrasonic wave beam makes with the Forms perpendiculars on the interface of the coupling block against the liquid, the differential running time becomes k = v v ~ D tan 0 C2> where k is a constant which depends on the speed distribution over the cross section of the pipe. Changes in the temperature etc. of the liquid medium require a corresponding one Change in the speed of sound c. A change in the speed of sound c however, is accompanied by a corresponding change in the angle of incidence O.

Der Winkel 0 ist mit dem Einfallswinkel des Strahles an der Grenzschicht fest-flüssig des Kopp lungsblockes und mit den Schallgeschwindigkeiten in dem Block und der Flüssigkeit durch das bekannte Refraktionsgesetz verbunden. Gemäß diesem Gesetz ist sin 0 proportional zu -tane>- proportional zu sin 2 sind, d. h. zu sin 20-. tan 0- sind, d. h. proportional Es wird z t-an<9 proportional zu d/d sin # . sin 2 #. dc tan 0 proportional zu dsin0 sin 20-. The angle 0 is with the angle of incidence of the ray at the boundary layer solid-liquid of the coupling block and with the speed of sound in the block and the liquid through the familiar Law of refraction connected. According to this law, sin 0 is proportional to -tane> - are proportional to sin 2, d. H. to sin 20-. are tan 0-, i.e. H. proportional It becomes z t-an <9 proportional to d / d sin #. sin 2 #. dc tan 0 proportional to dsin0 sin 20-.

Wenn O = 450 ist, ist d/d # sin # = 0. Dies bedeutet, daß der einfallende Strahl mit einem Winkel O = 45° in den Kopplungsblock eintritt. Dann wird d c2 dc tan = so daß die Abweichungen zufolge kleiner Änderungen der Geschwindigkeit c vernachlässigt werden können. When O = 450, d / d # sin # = 0. This means that the incident Beam enters the coupling block at an angle of O = 45 °. Then d becomes c2 dc tan = so that the deviations due to small changes in speed c are neglected can be.

Zum Beispiel kann bei einer Veränderung der Geschwindigkeit um +3°/o die Fehlanzeige des Flußmessers innerhalb von O,20/o gehalten werden. For example, if the speed changes by + 3% the flow meter's false reading can be kept within 0.20 / o.

Für eine vorgegebene prozentuale Abweichung der Geschwindigkeit c gegenüber einer vorgegebenen Geschwindigkeit C0 wird der der Geschwindigkeit Co entsprechende Winkel Oo für das Fehlminimum etwas geringer sein als 450. Das Minimum ist so ausgebildet, daß der Winkel #0 auch= 45° gewählt werden kann. Für einen vorgegebenen Bereich der Geschwindigkeit c kann der mögliche Fehler durch Bemessung eines Wertes für tan 0 halbiert werden, der durch das Mittel des Minimumwertes dieser Größe in in dem Bereich und dem Wert tan 0 erhalten wird. For a given percentage deviation in speed c compared to a predetermined speed C0, that of the speed Co corresponding angles Oo for the missing minimum may be slightly less than 450. The minimum is designed so that the angle # 0 can also be selected = 45 °. For a given The range of speed c can reduce the possible error by measuring a value for tan 0, which is halved by the mean of the minimum value of this quantity in in the range and the value tan 0 is obtained.

Das oben angegebene Korrektionsprinzip setzt voraus, daß Änderungen in der Temperatur oder im Druck einen vernachlässigbaren Einfluß auf den Winkels zufolge der Änderung der Schallgeschwindigkeit in Kopplungsmittel hat.The correction principle given above assumes that changes in temperature or pressure has a negligible influence on the angle according to the change in the speed of sound in coupling agent has.

Stoffe für Kopplungsblöcke, die eine genügend niedrige Scherwellengeschwindigkeit, Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit und eine ausreichende Dämpfung aufweisen, sind sehr dichtes Bleigas mit einer Dichte von 6 g/ccm oder größer und Silber. Materials for coupling blocks that have a sufficiently low shear wave velocity, Temperature dependence of the speed of sound and adequate damping are very dense lead gas with a density of 6 g / ccm or greater and Silver.

Die Anordnung zur automatischen Korrektur der Schallgeschwindigkeit gemäß der Erfindung kann ebenfalls in Geräten vorteilhaft verwendet werden, in denen ein Rohr durchdringende Ultraschallwellen von einem in der Phase gesteuerten System von Schallquellen erzeugt werden oder von einer reflektierenden gitterförmigen Ausnehmung oder Ätzung von einer Grenzschicht ausstrahlen, die durch einen Ultraschallwellenstrahl getroffen wird, der die Flüssigkeit im rechten Winkel zu der Rotorachse durchdringt. Ähnliche Anordnungen können auch als Empfänger verwandt werden. The arrangement for the automatic correction of the speed of sound according to the invention can also be used advantageously in devices in which Ultrasonic waves penetrating a pipe from a phased system are generated by sound sources or by a reflective grid-shaped recess or etching from a boundary layer emitted by an ultrasonic wave beam is hit, which penetrates the liquid at right angles to the rotor axis. Similar arrangements can also be used as receivers.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rohr, das eine Flüssigkeit führt, deren Geschwindigkeit zu messen ist, mit der Anordnung von Sendern und Empfängern gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 die vollständige Anordnung eines Ultraschallfiußmessers, Fig. 5 eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1, bei der zuerst eine Kompressionswelle erzeugt wird und in eine Scherwelle an einer Grenzschicht umgeformt wird, Fig. 6 ein vollständiges Schaltbild eines Ultraschallflußmessers mit einem einzigen Paar Sender und Empfänger. The invention is described below with the aid of some exemplary embodiments, shown in the drawings. 1 shows a longitudinal section through a pipe carrying a liquid, the speed of which is to be measured, with the arrangement of transmitters and receivers according to the invention, Fig. 2 is a cross section through the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows a perspective view of the arrangement according to Fig. 1, Fig. 4 the complete arrangement of an ultrasonic foot meter, Fig. 5 shows a modification of the arrangement according to FIG. 1, in which first a compression wave and is transformed into a shear wave at a boundary layer, FIG. 6 a complete circuit diagram of a single pair ultrasonic flow meter Sender and receiver.

In Fig. 1 sind in einem runden Rohr 1 zwei Fenster angeordnet, in die je ein Sendekopplungsblock 4 mit einem Sendewandler 5 und ein Empfangskopplungsblock 6 mit einem Empfangswandler 7 eingesetzt sind. In Fig. 1, two windows are arranged in a round tube 1, in each a transmission coupling block 4 with a transmission transducer 5 and a reception coupling block 6 with a receiving transducer 7 are used.

In diesem Beispiel ist der Wandler 5 ein Quarzkristall mit Y-Schnitt, es sind an sich auch andere Wandler verwendbar. Ebenso ist der Wandler 7 aus einem Quarzkristall gefertigt.In this example the transducer 5 is a quartz crystal with a Y-cut, other converters per se can also be used. The converter 7 is also made of one Quartz crystal made.

Die Kopplungsblöcke 4 und 6 bestehen aus polymerisiertem Styrol. Jeder besitzt in einer senkrecht zur Rohrachse stehenden Ebene einen rechteckigen Querschnitt. In der Querschnittsebene der Darstellung nach Fig. 1 haben die Blöcke an sich einen rechteckförmigen Querschnitt, von dem ein schräger Abschnitte, 9 entfernt ist. Auf den Flächen 8 und 9 sind die Wandler 5 und 7 befestigt. Die Kopplungsblöcke 4 und 6 sind in die Fenster 2 und 3 so eingefügt, daß die abgeschrägten Flächen 8 und 9 durch die Kopplungsblöcke hindurch einander gegenüberstehen. The coupling blocks 4 and 6 are made of polymerized styrene. Each has a rectangular plane in a plane perpendicular to the pipe axis Cross-section. In the cross-sectional plane of the illustration according to FIG. 1, the blocks per se a rectangular cross-section from which an inclined section 9, 9 is removed is. The transducers 5 and 7 are attached to the surfaces 8 and 9. The coupling blocks 4 and 6 are inserted into the windows 2 and 3 so that the beveled surfaces 8 and 9 face each other through the coupling blocks.

Die Unterflächen der Blöcke 4 und 6 sind eben und bilden eine Fortsetzung der Innenwand des Rohres 1. Ein Überzug 10 aus plastischem Material, der innerhalb des Rohres 3 angeordnet ist, besitzt Abflachungen 11 und 12, die einander gegenüberliegen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und die sich über die Länge des Einsatzes erstrecken. The lower surfaces of blocks 4 and 6 are flat and form a continuation the inner wall of the pipe 1. A coating 10 of plastic material, the inside of the tube 3 is arranged, has flats 11 and 12, which are opposite to each other, as shown in Figure 3 and which extend the length of the insert.

Eine Flüssigkeit 13 fließt durch das Rohr 1 in Richtung des neben der Bezugsziffer 13 eingetragenen Pfeiles. A liquid 13 flows through the tube 1 in the direction of the next the reference number 13 registered arrow.

An den Wandler 5 wird eine elektrische Wechselspannung von Ultraschallfrequenz gelegt, um innerhalb des Kopplungsblockes 4 ein Scherwellenbündel 14 zu erzeugen. Dieses Wellenbündel durchdringt den Block 4 in einer Richtung senkrecht zu dem abgeschnittenen Teil 8, bis er die Grenzfläche 17 zwischen dem Block 4 und der Flüssigkeit 13 erreicht. An dieser Grenzfläche wird das Wellenbündel teilweise in Ultraschallkompressionswellen verwandelt, die sich in der Flüssigkeit 13 in Form eines Bündels 15 ausbreiten. Dieses Bündel läuft schräg durch das Rohr 1 in Flußrichtung, bis es auf die Grenzfläche 18 zwischen der Flüssigkeit 13 und dem Kopplungsblock 6 trifft. An der Grenzfläche 18 wird das Bündel 15 zum Teil in ein Scherwellenbündel 16 verwandelt, das den Block 6 durchläuft. Dieser Strahl läuft weiter zu der Fläche 9, auf der er zwischen den Elektroden des Empfangswandlers 7 in entsprechende elektrische Spannungen umgewandelt wird. An electrical alternating voltage of ultrasonic frequency is applied to the transducer 5 placed in order to generate a shear wave bundle 14 within the coupling block 4. This bundle of waves penetrates the block 4 in a direction perpendicular to the cut Part 8 until it reaches the interface 17 between the block 4 and the liquid 13. At this interface, the wave bundle is partially transformed into ultrasonic compression waves transformed, which spread in the liquid 13 in the form of a bundle 15. This bundle runs obliquely through the pipe 1 in the direction of flow until it hits the interface 18 between the liquid 13 and the coupling block 6 meets. At the interface 18, the bundle 15 is partially transformed into a shear wave bundle 16 that forms the block 6 runs through. This beam continues to the surface 9, on which he between the Electrodes of the receiving transducer 7 converted into corresponding electrical voltages will.

Eine gleiche und ähnliche Kombination von Sende-und Empfangswandlern mit dazugehörigen Kopplungsblöcken ist für den entgegen der Flußrichtung verlaufenden Übertragungsweg vorgesehen. An identical and similar combination of transmit and receive transducers with associated coupling blocks is for those running against the direction of flow Transmission path provided.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der ein Sendewandler 25, ein Sendekopplungsblock 24, ein Empfangskopplungsblock 26 und ein Empfangswandler 27 den gegen die Flüssigkeitsströmung gerichteten Übertragungspfad 28 bilden. Fig. 4 shows an arrangement in which a transmission transducer 25, a transmission coupling block 24, a receiving coupling block 26 and a receiving transducer 27 against the liquid flow directed transmission path 28 form.

Die Sendewandler 5, 25 werden fortlaufend mit Wechselspannung der Frequenz 5,0 MIIz von einem Oszillator 30 gespeist. Bei dieser Frequenz wird mit einem Sendewandler entsprechender Abmessung ein sehr enges Bündel von Ultraschallwellen erzeugt und durch das System zu dem entsprechenden Empfangswandler gesendet. Das elektrische Signal des Empfangswandlers 27 wird einem Eingang eines Gleichrichters 31 zugeführt, dessen anderer Eingang mit einem Signal einer Frequenz von 4,9 MHz von einem Oszillator 40 gespeist wird. Der Ausgang des Detektors 31 wird einem Verstärker 32 und dann einem Rechteckumformer 33, einem Differenzierkreis 34 und einem Eingang eines bistabilen Multivibrators 50 zugeführt. The transmitting transducers 5, 25 are continuously supplied with alternating voltage Frequency 5.0 MIIz fed by an oscillator 30. At this frequency, with one Transmitter transducers of the appropriate dimensions produce a very narrow bundle of ultrasonic waves generated and sent by the system to the corresponding receiving transducer. That electrical signal of the receiving transducer 27 is an input of a rectifier 31 fed, the other input with a signal with a frequency of 4.9 MHz is fed by an oscillator 40. The output of the detector 31 becomes an amplifier 32 and then a square converter 33, a differentiating circuit 34 and an input a bistable multivibrator 50 supplied.

Das elektrische Signal des Empfangswandlers 7 wird ähnlich einem Eingang eines Gleichrichters 41 zugeführt, mit dessen anderem Eingang der Oszillator 40 verbunden ist. Der Ausgang des Gleichrichters 41 wird einem Verstärker 42, einem Rechteckumformer 43, einem Differenzierkreis 44 und dem zweiten Eingang des bistabilen Multivibrators 50 zugeführt. The electrical signal of the receiving transducer 7 becomes similar to a Input of a rectifier 41 is supplied, with the other input of the oscillator 40 is connected. The output of the rectifier 41 is an amplifier 42, a Rectangular converter 43, a differentiating circuit 44 and the second input of the bistable Multivibrators 50 supplied.

Die Ausgangsspannung des Multivibrators 50 wird über einen Tiefpaß 51 einem Anzeigegerät 52 zugeleitet. The output voltage of the multivibrator 50 is a low-pass filter 51 fed to a display device 52.

Im Betrieb wird die Sinuswelle von 5,0 MHz an die Wandler 5 und 25 angelegt und in Scherwellen in den Kopplungsblöcken 4 und 24 verwandelt, die diese durchdringen und in Kompressionswellen an der Grenzschicht gegen die Flüssigkeit verwandelt werden. In operation, the sine wave of 5.0 MHz is sent to transducers 5 and 25 applied and transformed into shear waves in the coupling blocks 4 and 24, which this penetrate and in compression waves at the boundary layer against the liquid be transformed.

Zwei Ultraschallwellenbündel 15 und 28 streichen daher schräg durch das Rohr 1, indem ein Bündel mit dem Flüssigkeitsfluß streicht, während das andere gegen die Flußrichtung verläuft. Die Strahlen 15 und 28 gelangen zu den Empfangskopplungsblöcken 6 und 26, werden dort in Scherwellen verwandelt und dann durch die Empfangswandler 7 und 27 in elektrische Spannungen umgeformt.Two ultrasonic wave bundles 15 and 28 therefore strike at an angle the tube 1, in which one bundle strokes with the liquid flow, while the other runs against the direction of flow. Beams 15 and 28 arrive at the receive coupling blocks 6 and 26, are there converted into shear waves and then by the receiving transducers 7 and 27 converted into electrical voltages.

Die empfangenen elektrischen Signale sind Sinusspannungen mit einer Frequenz von 5 MHz, wie es in Punkt (a) in Fig. 4 angedeutet ist. Sie sind in der Phase zufolge des Laufzeitunterschiedes zwischen den in Flußrichtung und Gegenflußrichtung durchlaufenden Pfaden gegeneinander verschoben. Jeder der Gleichrichter 31 und 41 wird mit einem sinusförmigen Oszillatorsignal von 4,9 MHz, wie dies in Punkt (b) gezeigt ist, gespeist. Das Ausgangssignal jedes der Gleichrichter 31 und 41 ist eine Sinuswelle mit der Differenzfrequenz von 100 kHz. Diese zwei Signale entsprechen in der gegenseitigen Phasenlage den Hochfrequenzsignalen und werden durch die Verstärker 32 und 42 verstärkt und in den Kreisen 33 und 43 in Rechteckwellen umgewandelt, die bei (d) dargestellt sind. Diese werden in den Kreisen 34 und 44 in scharfe differenzierte Impulse umgewandelt, die in dem Punkt (e) dargestellt sind und relativ zueinander entsprechend der Phasenverschiebung der sinusförmigen Wellen in der Zeit verschoben sind. The received electrical signals are sinusoidal voltages with a Frequency of 5 MHz, as indicated in point (a) in FIG. 4. they are in the Phase according to the difference in transit time between the flow direction and the counter flow direction moving paths against each other. Each of the rectifiers 31 and 41 with a sinusoidal oscillator signal of 4.9 MHz, as shown in point (b) is shown fed. The output of each of the rectifiers 31 and 41 is a sine wave with the difference frequency of 100 kHz. These two signals correspond in the mutual phase position the high frequency signals and are through the amplifier 32 and 42 amplified and converted into square waves in circles 33 and 43, which are shown at (d). These are differentiated into sharp ones in circles 34 and 44 Converted pulses, which are shown in the point (e) and relative to each other shifted in time according to the phase shift of the sinusoidal waves are.

Beide Impulszüge werden dem bistabilen Multivibrator 50 so zugeleitet, daß der Multivibrator in den einen seiner stabilen Zustände von jedem Impuls eines Satzes der Impuissignale geschaltet wird, in seinen anderen stabilen Zustand durch jeden Impuls der zweiten Signale umgeschaltet wird. Die Ausgangsspannung des Multivibrators 50 ist eine Folge von Impulsen gleicher Höhe, bei der das Verhältnis des Ein- und Auszustandes der Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit der Phasenverschiebung steht, d. h. in Überinstimmung mit der Phasenverschiebung der Sinuswellen. Diese war jedoch abhängig von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Rohr 1. Both pulse trains are fed to the bistable multivibrator 50 in such a way that that the multivibrator is in one of its stable states from each pulse one Set of the pulse signals is switched through into its other stable state every pulse of the second signals is switched. The output voltage of the multivibrator 50 is a sequence of pulses of the same height, in which the ratio of the in and Off state of the output voltage in accordance with the phase shift stands, d. H. in agreement with the phase shift of the sine waves. These however, was dependent on the velocity of the liquid in the pipe 1.

Die Ausgangsspannung des Multivibrators 50 wird durch das Filter 51 geglättet und als Gleichspannung an das Instrument 52 angelegt. Dessen Skalenwerte können gleich in Geschwindigkeitsangaben für das entsprechende System geeicht werden. The output voltage of the multivibrator 50 is passed through the filter 51 smoothed and applied to instrument 52 as a DC voltage. Its scale values can be calibrated in the speed information for the corresponding system.

In Fig. 5 sind Elemente, die mit den in der Anordnung der Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Kopplungsblöcke 4 und 6 sind jedoch von anderer Form, indem die Flächen 8,9 abgewinkelt liegen und nun Flächen 19 und 20 einander durch die Kupplungsfläche gegeniiberstehen. In FIG. 5 are elements which are identical to those in the arrangement of FIG match, provided with the same reference numerals. The coupling blocks 4 and 6 are however of a different shape in that the surfaces 8, 9 are angled and now surfaces 19 and 20 face each other through the coupling surface.

Die aus Quarzkristallen im X-Schnitt gefertigten Wandler sind auch hier auf die Flächen 8 und 9 aufgesetzt.The transducers made from quartz crystals in the X-cut are also placed here on surfaces 8 and 9.

Der Sendewandler 5 wird mit einer elektrischen Spannung von Ultraschallfrequenz gespeist und erzeugt eine zur Fläche 19 laufende Kompressionswelle 21. An der Grenzfläche 19 (fest gegen Luft) wird die Kompressionswelle in eine Scherwelle 14 umgewandelt. Ähnlich wird die Scherwelle zum Teil in eine Kompressionswelle in der Flüssigkeit 13 verwandelt, die quer durch das Rohr 1 zu dem Empfangskopplungsblock 6 verläuft, wo sie zum Teil in eine Scherwelle umgeformt wird, die den Strahl 16 bildet. The transmission transducer 5 is supplied with an electrical voltage of ultrasonic frequency fed and generates a compression wave 21 running to the surface 19. At the interface 19 (firm against air) the compression wave is converted into a shear wave 14. Similarly, the shear wave turns in part into a compression wave in the liquid 13, which runs transversely through the pipe 1 to the receiving coupling block 6, where it is partially reshaped into a shear wave that forms the beam 16.

Der Strahl 16 wird an der Fläche 20 in einen Strahl 22 von Kompressionswellen umgewandelt. Der Strahl 22 gelangt zu der Fläche 9, an der er in dem Empfangswandler 7 in elektrische Signale umgewandelt wird.The beam 16 is at the surface 20 into a beam 22 of compression waves converted. The beam 22 arrives at the surface 9 where it is in the receiving transducer 7 is converted into electrical signals.

In einer weiteren Abwandlung nach Fig. 6 sind ebenfalls die den Teilen nach Fig. 1 und 4 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Diese Anordnung benutzt nur zwei Wandler 5 und 7, die sowohl als Sender und Empfänger verwandt werden und die auf den Kopplungsblöcken 4 und 6 angeordnet sind. Die Kopplungsblöcke 4 und 6 sind in axialer Richtung längs des Rohres versetzt und relativ zueinander so angeordnet, daß ein Ultraschallwellenbündel von jedem der Kopplungsblöcke durch die Flüssigkeit 13 zu dem anderen Kopplungsblock gesandt werden kann. In a further modification of FIG. 6 are also the parts parts corresponding to FIGS. 1 and 4 have been given the same reference numerals. This arrangement uses only two transducers 5 and 7, which act as both transmitters and receivers are used and which are arranged on the coupling blocks 4 and 6. The coupling blocks 4 and 6 are offset in the axial direction along the pipe and relative to one another arranged so that an ultrasonic wave beam from each of the coupling blocks passes through the liquid 13 can be sent to the other coupling block.

Die zwei Wandler 5 und 7 werden von einem 5,0-MHz-Oszillator 30 über elektronische Schalter 61 und 62 gespeist. Die zwei Schalter 61 und 62 werden gleichzeitig von einem Schaltimpulserzeuger 60 durch einen »Ein«-Impuls über die eine Ausgangsleitung 65 gesteuert. Zu dieser Zeit erscheint ein »Aus«-Impuls auf der zweiten Ausgangsleitung 66 und steuert zwei weitere elektronische Schalter 63 und 64, über die die Wandler 5 und 7 geschaltet sind. Es erscheinen jeweils zueinander entgegengesetzte Steuerimpulse auf den beiden Ausgangsleitungen 65 und 66, so daß immer dann, wenn der Steuerimpuls auf der Ausgangsleitung 65 nach »Aus« wechselt, der Steuerimpuls auf der Ausgangsleitung 66 nach »Ein« wechselt. Ultraschallwellen werden von jedem der Wandler zu gleicher Zeit in gleicher Periode erzeugt, so daß die Impulse 15' und 15" in jedem der Kopplungsblöcke 4 und 6 im gleichen Moment erzeugt werden und ihren Weg zu dem entgegengesetzten Kopplungsblock 6 und 4 im gleichen Moment auftreten. Nach dem Ende der Sendeimpulsperiode werden beide Wandler 5 und 7 auf Empfängerbetrieb umgeschaltet, indem die Steuerimpulse auf den Ausgangsleitungen 65 und 66 umsteuern. The two converters 5 and 7 are connected to a 5.0 MHz oscillator 30 via electronic switches 61 and 62 fed. The two switches 61 and 62 become simultaneously from a switching pulse generator 60 by an "on" pulse via the one output line 65 controlled. At this time, an "off" pulse appears on the second output line 66 and controls two further electronic switches 63 and 64, via which the converter 5 and 7 are connected. Control impulses that are opposite to one another appear in each case on the two output lines 65 and 66, so that whenever the control pulse on the output line 65 changes to "Off", the control pulse on the output line 66 changes to "On". Ultrasonic waves become the same from each of the transducers Time generated in the same period, so that the pulses 15 'and 15 "in each of the coupling blocks 4 and 6 are generated at the same moment and make their way to the opposite Coupling block 6 and 4 occur at the same moment. After the end of the transmit pulse period both converters 5 and 7 are switched to receiver mode by applying the control pulses reversing on the output lines 65 and 66.

Da der Schallimpuls 15' entgegen dem Stromfluß der Flüssigkeit und der Impuls 15" in Richtung der Flüssigkeitsbewegung verläuft, sind die Laufzeiten der beiden Impulse zwischen dem jeweiligen Sende- und Empfangswandler verschieden. Die Ankunft des Impulses 15' ist relativ gegen die Ankunftszeit des Impulses 15" verzögert. Since the sound pulse 15 'against the current flow of the liquid and the pulse 15 "runs in the direction of the liquid movement, are the transit times the two pulses between the respective transmit and receive transducers different. The arrival of the pulse 15 'is relative to the arrival time of the Pulse 15 "delayed.

Die Impulse (a) von den Schaltern 63 und 64 werden verschiedenen Gleichrichtern 31 und 41 zusammen mit einem 4,9-MHz-Signal (b) von einem Oszillator 40 zugeführt. Zwei Signale (c) der Differenzfrequenz 100 lHIz werden von den zwei Gleichrichtern 31 und 41 geliefert und nach Verstärkung 32 und 42 durch einen Phasenvergleicher 70 verglichen. Der Phasenvergleicher 70 kann irgendeine bekannte Form besitzen, z. B. ähnlich zu der in Fig. 4 gezeigten. The pulses (a) from switches 63 and 64 become different Rectifiers 31 and 41 along with a 4.9 MHz signal (b) from an oscillator 40 supplied. Two signals (c) of the difference frequency 100 lHIz are transmitted by the two Rectifiers 31 and 41 supplied and after amplification 32 and 42 by a phase comparator 70 compared. The phase comparator 70 may be of any known form, z. B. similar to that shown in FIG.

Ähnlich sind in Serie mit dem Gleichrichter 41 und dem Verstärker 42 ein Rechteckimpulsformer 43 und ein Differenzierkreis 44 angeordnet. Die Ausgänge der Differenzierkreise 34 und 44 sind an die zwei Eingänge eines Multivibrators 50 geführt, wobei auf dem einen Eingang einlaufende Impulse den Multivibrator in den »Ein«-Zustand versetzen und auf dem anderen Eingang eintreffende Impulse den »Aus«-Zustand herstellen. Die Ausgangsspannung des Multivibrators 50 wird über ein Filter 51 einem Meßgerät 52 zugeleitet. Similarly, they are in series with the rectifier 41 and the amplifier 42, a rectangular pulse shaper 43 and a differentiating circuit 44 are arranged. The exits the differentiating circuits 34 and 44 are connected to the two inputs of a multivibrator 50 out, with incoming pulses at one input triggering the multivibrator in set the "on" state and deny impulses arriving at the other input Establish the "off" state. The output voltage of the multivibrator 50 is a Filter 51 is fed to a measuring device 52.

Die Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen 15' und 15" dient als Maß des Laufzeitunterschiedes und daher als ein von der Flußgeschwindigkeit der Flüssigkeit 13 in dem Rohr 1 abgeleiteter Meßwert. The phase shift between the two signals 15 'and 15 "is used as a measure of the difference in transit time and therefore as a measure of the flow velocity the measured value derived from the liquid 13 in the tube 1.

In den oben beschriebenen Systemen werden nicht alle der einfallenden Scherwellen in eine Kompressionswelle verwandelt, und die resultierenden Scherwellen werden je an der reflektierenden Fläche und Zwischenfläche umgewandelt. Diese Streuwellen werden in dem Kopplungsblock selbst weiterreflektiert und können durch bekannte Anordnungen gedämpft werden. In the systems described above, not all of the incident Shear waves are transformed into a compression wave, and the resulting shear waves are converted at the reflecting surface and the intermediate surface. These stray waves are further reflected in the coupling block itself and can by known Arrangements are dampened.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ultraschall-Flußmesser zur Messung der Geschwindigkeit eines in einem Rohr strömenden Mediums unter Verwendung je eines stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Ultraschallbündels, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar Sende- und Empfangswandler auf in Ausnehmungen der Rohrwandung befestigten Kopplungsblöcken (4, 6) angeordnet sind, in denen Ultraschallscherwellen erzeugt werden, die an der Grenzfläche (17, 18) des Kopplungsblockes mit dem strömenden Medium in Kompressionswellen umgewandelt werden. PATENT CLAIMS: 1. Ultrasonic flow meter for measuring speed a medium flowing in a pipe using one upstream and one each downstream ultrasonic beam, characterized in that at least a pair of transmit and receive transducers mounted in recesses in the pipe wall Coupling blocks (4, 6) are arranged in which ultrasonic shear waves are generated be that at the interface (17, 18) of the coupling block with the flowing Medium can be converted into compression waves. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendewandler Ultraschallscherwellen direkt in den Kopplungsblock sendet. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the transmission transducer Sends ultrasonic shear waves directly into the coupling block. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherwellen in dem Kopplungsblock erzeugt werden, indem der Sendewandler zuerst Kompressionswellen gegen eine reflektierende Grenzfläche des Blockes strahlt, an der die Kompressionswellen in Scherwellen umgewandelt werden. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the shear waves in the coupling block are generated by the transmission transducer first compression waves radiates against a reflective interface of the block at which the compression waves be converted into shear waves. 4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich stetige Ultraschallwellenzüge über den stromaufwärts und den stromabwärts gerichteten Weg übertragen werden. 4. Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized that at the same time continuous ultrasonic wave trains over the upstream and transmitted the downstream path. 5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich Ultraschallwellenimpulse über den stromaufwärts und den stromabwärts gerichteten Weg übertragen werden. 5. Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that at the same time ultrasonic wave pulses over the upstream and be transmitted down the downstream path. 6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Ultraschallwellenimpulse über den stromaufwärts und den strom abwärts gerichteten Weg übertragen werden. 6. Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that alternating ultrasonic wave pulses over the upstream and transmitted the downstream path. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Sende- und Empfangswandlern so geschaltet sind, daß die zwei Sendewandler mit einer von einem Oszillator erzeugten Ultraschallfrequenz erregt werden und daß die zwei Empfangswandler je mit einem Eingang eines Gleichrichters verbunden sind, deren anderem Eingang eine zweite gegen die erste abweichende Frequenz zugeführt wird, und daß die so erhaltenen Zwischenfrequenzen einem Phasenvergleicher zugeführt werden. 7. Arrangement according to claim 1, characterized in that two pairs of transmit and receive transducers are switched so that the two transmit transducers with an ultrasonic frequency generated by an oscillator and that the two receiving transducers are each connected to an input of a rectifier, whose a second frequency that differs from the first is fed to the other input, and that the intermediate frequencies thus obtained are fed to a phase comparator. 8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Paar von Wandlern sowohl als Sende- wie auch als Empfangswandler arbeitet, indem beide Wandler zugleich über ein erstes gesteuertes Schalterpaar an eine elektrische Ultraschallfrequenz gelegt werden und durch ein zweites Schalterpaar je mit dem Eingang eines Gleichrichters verbunden werden, deren zweiten Eingängen eine Hilfsschwingung abweichender Frequenz zugeführt wird, und daß die Zwischenfrequenzausgänge der beiden Gleichrichter einem Phasenvergleicher zugeführt werden. 8. Arrangement according to claim 5, characterized in that a single Pair of transducers works as both transmit and receive transducers by both converters at the same time via a first controlled pair of switches to an electrical one Ultrasonic frequency are placed and by a second pair of switches each with the Input of a rectifier are connected, the second inputs of which are an auxiliary oscillation different frequency is supplied, and that the intermediate frequency outputs of the two Rectifiers are fed to a phase comparator. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleicher für jeden seiner Eingänge einen Rechteckimpulsformer mit nachgeschaltetem Differenzierkreis aufweist und daß die Ausgänge der Differenzierkreise mit den Eingängen eines bistabilen Multivibrators verbunden werden. dessen Ausgangsspannung über ein Tiefpaßfilter einem Meßinstrument zugeführt wird. 9. Arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the phase comparator has a square-wave pulse shaper for each of its inputs with a downstream Having differentiating circuit and that the outputs of the differentiating circuits with the inputs a bistable multivibrator can be connected. whose output voltage is about a Low pass filter is fed to a measuring instrument.