[發(fā)明專利]基于超聲波的測量裝置和測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110426180.6
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102564680A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F.沙茨;J.格拉夫;G.弗利克;G.比肖平克;F.亨里西
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01L11/06
• 分類號: G01L11/06;G01K11/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;楊國治

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的類型的基于超聲波的測量裝置和一種根據(jù)權(quán)利要求9的類型的基于超聲波的測量方法。

背景技術(shù)

在實(shí)踐中，在多個課題中、例如在無損壞的材料測試的領(lǐng)域中已知將超聲波應(yīng)用于確定例如固體長度。在此，在多種情況下使用所謂的脈沖回波方法（Puls－Echo?Methode），其中根據(jù)在將超聲波脈沖發(fā)出到測量體中和接收例如在測量體的后壁上反射的脈沖回波之間的運(yùn)行時間來推斷出測量體的長度。

為此，精確時基需要作為基準(zhǔn)用于時間測量，其中就此而言在實(shí)踐中首先應(yīng)用石英晶體振蕩器。此外，在待檢查的物體中的音速必須是已知的或者通過在已知長度和相同材料的物體上的基準(zhǔn)測量來確定。

然而在所有基于運(yùn)行時間的距離測量中，溫度變化過程成為問題，因為該溫度變化過程可能成多倍地超過原本待測量的效果，由此測量值有時可能會被歪曲直至不可用。

因此在多種應(yīng)用中都必須準(zhǔn)確地確定測量體的溫度直至十分之一或百分之一度。在不能避免的制造參數(shù)波動的情況下，要在溫度測量裝置的整個使用壽命上產(chǎn)生的這種測量精度實(shí)際上是不可能的或者僅能在不合理的費(fèi)用的情況下才能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

與此相對，本發(fā)明的目的在于，對這種測量裝置和這種測量方法以下述方式加以改進(jìn)，即與超聲波信號的以溫度為條件的測量路段變化或運(yùn)行時間變化無關(guān)的長度測量能以簡單的和成本經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)。

所述目的根據(jù)本發(fā)明通過具有在權(quán)利要求1中給出的特征的測量裝置來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，縱向的和橫向的超聲波信號經(jīng)過加載了待測量的壓力的測量路段。由于聲音彈性（akustoelastisch）的效果（機(jī)械應(yīng)力、即壓力對聲音傳播速度的影響）在縱向的和橫向的超聲波中大小不同，因此在相同的測量壓力的情況下獲得兩個不相關(guān)的測量（運(yùn)行時間）。這使得，能從測量結(jié)果中計算出溫度沿著對于兩個超聲波信號相同的測量路段（只要該路段由兩個超聲波信號近似同時地經(jīng)過）的干擾影響。由縱向的和橫向的運(yùn)行時間可以通過組合特性曲線來確定在端面上的溫度和/或壓力。

從而，超聲波信號在測量路段上的以壓力為條件的運(yùn)行時間變化可以與測量路段的溫度變化過程無關(guān)地進(jìn)行檢測，由此能以溫度補(bǔ)償?shù)姆绞讲⑶乙虼丝煽康卮_定測量壓力。由此，對非常小的以壓力為條件的變形進(jìn)行的檢測甚至可以在寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，如該變形例如在機(jī)動車技術(shù)領(lǐng)域中隨著在那里典型出現(xiàn)的從負(fù)40°至正150°的溫度而出現(xiàn)。就這點(diǎn)而言，特別是還可以在對噴射系統(tǒng)（例如共軌）或制動設(shè)備的液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)壓力/設(shè)備壓力（Betrismitteldruck）進(jìn)行測量時應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的測量裝置特別是具有以下優(yōu)點(diǎn)：

-?以很少的額外費(fèi)用進(jìn)行高精確性的溫度補(bǔ)償；

-?僅需要單點(diǎn)溫度平衡；

-?附加地獲得精確的壓力測量和溫度測量。

根據(jù)本發(fā)明的測量裝置優(yōu)選包括評估單元，該評估單元借助在端面上反射的縱向的和橫向的測量信號的運(yùn)行時間和運(yùn)行時間差計算出溫度對由測量信號經(jīng)過的測量路段的影響，并且該評估單元在已知測量體的縱向的和橫向的聲速的情況下通過相應(yīng)的壓力參考曲線或溫度參考曲線（組合特性曲線）來測定在端面上存在的測量壓力和/或在端面上存在的測量溫度。

在另一個方面，本發(fā)明還涉及一種具有權(quán)利要求9所述特征的所屬的超聲波測量方法，所述超聲波測量方法用于借助脈沖回波確定在測量體上存在的測量壓力和/或測量溫度。為了經(jīng)過相同的測量路段，優(yōu)選盡可能同時或至少幾乎同時發(fā)出縱向的和橫向的超聲波信號。

本發(fā)明的主題的其它優(yōu)點(diǎn)和有利的設(shè)計方案可以從說明書、附圖和權(quán)利要求中獲悉。

附圖說明

下面借助在附圖中非常示意性地示出的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。

唯一的圖1示出根據(jù)本發(fā)明的基于超聲波的測量裝置的非常示意性的縱截面圖，該測量裝置用于確定在高壓容器中存在的壓力。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出的基于超聲波的測量裝置1用于間接地對在壓力容器2中存在的壓力p和/或溫度T進(jìn)行測量。壓力容器2例如可以是：用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的燃料高壓存儲器（共軌），其中工作壓力通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2000?bar；或者是制動設(shè)備的液壓系統(tǒng)的液壓容器。