CN110068387A - 确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法。本发明涉及一种用于确定在待检查的液体（1）中的取决于粘性的声速的修正值的方法，‑其中声脉冲被产生并且被传输给待检查的液体（1），‑其中声脉冲在经过待检查的液体（1）中的预先给定的测量段（4）之后被记录，‑其中在经过测量段（4）之后被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）被确定而且被接收到的首个声脉冲在待检查的液体（1）中的渡越时间被确定，其中‑预先给定或确定待检查的液体（1）的粘性值（η）；而且‑将被接收到的首个声脉冲的渡越时间和粘性值（η）用于确定在待检查的液体（1）中的声速。

Description

确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法

技术领域

本发明涉及一种按照专利权利要求1的前序部分所述的用于确定在待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法和一种按照专利权利要求12的前序部分所述的设备。

背景技术

从现有技术中公知不同的设备，用于确定液体中的声速。在这种设备中，声脉冲例如被发送经过固体-液体-固体的层序列，而声速根据脉冲经过液体层的渡越时间来计算。还公知如下用于确定声速的设备，其中声脉冲射到固体和液体的分界面上而且声脉冲的在该分界面上反射的部分被检查。

对于实验室测量来说值得期望的是：在支撑结构中，例如在尺寸小的流量测量单元或样本容器中执行样本量尽可能小的声速测量。在从现有技术公知的方法方面不利的是：在确定声速时没有考虑在声脉冲穿过液体时造成能量消耗或衰减的过程或液体特性、如粘性。这特别是在测量单元尺寸小或测量段短时导致某个声音渡越时间的失真。

发明内容

因而，本发明的任务是：提供一种在确定声音渡越时间时对由于待检查的液体的粘性造成的测量误差的简单的并且近似的修正。

本发明在一种具有专利权利要求1的表征性特征的用于确定在待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法中解决该任务，

- 其中声脉冲被产生并且被传输给待检查的液体，

- 其中所述声脉冲在经过待检查的液体中的预先给定的测量段之后被记录，

- 其中在经过该测量段之后被接收到的首个声脉冲的首次到达被确定而且该被接收到的首个声脉冲在待检查的液体中的渡越时间被确定。

在此，按照本发明来规定：

- 预先给定或确定待检查的液体的粘性值；而且

- 将该被接收到的首个声脉冲的渡越时间和该粘性值用于确定在待检查的液体中的声速。

为了尽可能精确地确定在待检查的液体中的声速，可以在按照本发明的方法中规定：

- 对于粘性分别已知的液体来说，针对在粘性与被接收到的首个声脉冲的首次到达偏差之间的关系，提供第一修正表格；

- 借助于第一修正表格和预先给定的或所确定的粘性值，关于待检查的液体的在测量时获得的被接收到的首个声脉冲的首次到达的粘性方面进行修正；而且

- 通过根据被接收到的首个声脉冲的经修正的渡越时间和预先给定的测量段的长度进行计算，确定在待检查的液体中的声速。

在本发明的一个替选的实施方式中，为了特别简单并且精确地确定在待检查的液体中的声速，可以规定：

- 对于声速和粘性分别已知的液体来说，针对被接收到的首个声脉冲的首次到达，提供第一校正表格；而且

- 借助于第一校正表格，将被接收到的首个声脉冲的首次到达和预先给定的或所确定的粘性值用于确定在待检查的液体中的声速。

为了可以足够精确地确定声脉冲的渡越时间，可以规定：确定

- 声脉冲在该声脉冲的被记录的首个最大值之后的首次过零；或者

- 声脉冲的被记录的首次抵达；或者

- 被记录的首个声脉冲的首个最大值的峰值位置，

作为被接收到的首个声脉冲的首次到达。

为了可以确保简单地并且精确地修正在声脉冲的声速或渡越时间中的由粘性造成的测量误差，可以规定：

- 预先给定待检查的液体的粘性的已知的粘性值或者已知的值域；或者

- 提供液体的粘性的已知的粘性值或值域的数据库，而且在该数据库中确定待检查的液体的粘性的粘性值或已知的值域。

为了可以将待检查的液体的粘性的特别精确的测量数据用于进行修正，可以规定：借助于确定粘性的测量方法、尤其是借助于弯曲振动器来确定待检查的液体的粘性值。

在使用被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度与粘性之间的关系的情况下，可以提供简单的方法来根据声脉冲的渡越时间确定粘性，其方式是：

- 对于粘性分别已知的液体来说，针对在粘性与在经过该测量段之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度之间的关系，提供第二校正表格；

- 确定在待检查的液体中在经过该测量段之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度；而且

- 借助于第二校正表格和被接收到的首个声脉冲的所确定的脉冲宽度，确定待检查的液体的粘性值。

为了可以足够精确地确定脉冲宽度，可以规定：确定

- 在首次接收到声脉冲的时间点与该声脉冲的被记录的首次过零之间的时间间隔；或者

- 被接收到的首个声脉冲的半值宽度，

作为被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度。

为了在确定声速的修正值时与粘性对声脉冲的渡越时间的影响同时地考虑温度的影响，可以规定：

- 对于声速和粘性分别已知的液体来说，在不同的温度下，提供针对在粘性与首次到达偏差之间的关系的第一修正表格或者针对被接收到的首次到达的第一校正表格；

- 确定在测量期间待检查的液体的温度；而且

- 在借助于该第一修正表格或该第一校正表格来修正在测量时获得的声速的情况下考虑温度。

为了根据对声脉冲在待检查的液体中的渡越时间的测量特别简单地获得取决于粘性的声速的修正值，在按照本发明的方法中可以规定：

- 将针对粘性与首次到达偏差之间的关系的第一修正表格和针对粘性与脉冲宽度之间的关系的第二校正表格用于制订共同的修正表格，其中

借助于针对待检查的液体确定的脉冲宽度和该共同的修正表格来确定首次到达偏差，而且

通过根据被接收到的首个声脉冲的经修正的渡越时间和预先给定的测量段的长度进行计算，确定在待检查的液体中的声速；或者

- 将对于声速和粘性分别已知的液体来说针对被接收到的首个声脉冲的首次到达的第一校正表格和对于粘性分别已知的液体来说针对在粘性与脉冲宽度之间的关系的第二校正表格用于制订共同的修正表格，其中

借助于该共同的修正表格，使用针对待检查的液体来确定的被接收到的首个声脉冲的首次到达和针对待检查的液体来确定的脉冲宽度，用于确定声速。

因为在测量粘性高的液体时出现的测量误差大而且对于尺寸小的测量单元来说不能分析全部信号，所以可以规定：待检查的液体的粘性大于1000mPa·s和/或测量段的长度小于1cm。

按照本发明的用于确定在待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的设备包括：

- 用于发出声脉冲的声脉冲发生器和用于记录到达的声脉冲的声脉冲接收器，

其中在测量单元中，在声脉冲发生器与声脉冲接收器之间布置预先给定的测量段；和

- 与声脉冲发生器和声脉冲接收器连接的分析单元，该设备规定：该分析单元被构造为执行按照本发明的方法。

为了在确定取决于粘性的声速的修正值时也考虑温度，可以规定：设置与分析单元连接的传感器，用于确定待检查的液体的温度。

为了提供按照本发明的结构类型特别紧凑的设备，可以规定：

- 声脉冲发生器和声脉冲接收器构造为组合式声脉冲发生器/接收器，该组合式声脉冲发生器/接收器布置在测量段的一端；

- 在测量段的另一端，与声脉冲发生器/接收器对置地布置有对声音进行反射的分界面；而且

- 该声脉冲发生器/接收器能通过对到达的声脉冲的记录来激发，用来发出声脉冲。

附图说明

本发明的其它优点和设计方案从描述以及随附的附图中得到。

在下文，本发明的特别有利的、但是并非要限制性地理解的实施例依据随附的附图示意性地示出并且参考这些附图示例性地予以描述。

在下文：

图1示意性地示出了按照本发明的声音测量单元的结构；

图2示意性地示出了液体的接收信号；

图3示意性地示出了粘性不同的两种液体的接收信号；

图4示意性地示出了图2的脉冲宽度被录入的接收信号；

图5示意性地示出了图3的脉冲宽度被录入的多个接收信号；

图6示意性地示出了相对于粘性绘制的声脉冲的渡越时间的偏差；

图7示意性地示出了脉冲宽度与粘性之间的关系；而

图8示意性地示出了相对于粘性绘制的声速的偏差。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的用于确定在待检查的液体1中的取决于粘性的声速的修正值的设备10。在此，设备10包括：待检查的液体1所在的测量单元5；用于发出声脉冲的声脉冲发生器2；和用于记录到达的声脉冲的声脉冲接收器3。在此，声脉冲发生器2和声脉冲接收器3布置在测量单元5的外侧面，使得它们彼此对置。例如，压电超声信号发生器适合作为声脉冲发生器2，而相对应的超声信号接收器适合作为声脉冲接收器3。

在测量单元5中，在声脉冲发生器2与声脉冲接收器3之间布置有测量段4，而且分析单元6与声脉冲发生器2和声脉冲接收器3连接。为了防止由于体声波而引起的对在声脉冲接收器3上到达的声脉冲或接收信号的干扰，测量段4的长度被选择为使得在声脉冲发生器2与声脉冲接收器3之间的经过固体部分的路程长得多。

在所示出的实施例中，分析单元6操控声脉冲发生器2来在预先给定的时间点发出声脉冲，而由声脉冲接收器3提供的数据被分析单元6接收和分析。分析单元6被构造为：执行按照本发明的用于确定取决于粘性的声速的修正值的方法，有关这一点，在下文还进一步探讨。替选地，在按照本发明的设备10的情况下，分析单元6也可具有分开的控制或电子器件单元。

此外，在图1中示出的实施例中，用于确定待检查的液体1的温度的温度传感器7布置在测量单元5上并且与分析单元6连接。

这样设计的按照本发明的设备10例如可以被用于确定在液体中的声音渡越时间，例如在该液体流经管道期间确定在该液体中的声音渡越时间。在这种情况下，管道能被看作待检查的液体1所在的测量单元5。声脉冲发生器2和声脉冲接收器3彼此对置地分别布置在管道外表面上。

替选地，按照本发明的设备10也可以被用于嵌入到过程管线中，其中过程管线在这种情况下用作测量单元5。在此，声脉冲发生器2和声脉冲接收器3布置在尺寸小的叉状构件上并且在该构件上彼此对置。

按照本发明的设备10也适合于在使用尽可能少的样本量的情况下执行实验室测量。在此，例如在支撑结构中使用尺寸小的流量测量单元或样本容器作为测量单元5，以便将在待检查的液体1保存在其中。

在图1中示出的实施例中，分析单元6操控声脉冲发生器2，使得由声脉冲发生器2发出声脉冲。在此，声脉冲被发送经过固体-液体-固体的层序列，其中测量单元5的外壁分别上固体。这些声脉冲在经过待检查的液体1中的预先给定的测量段4之后被声脉冲接收器3记录，其中在经过测量段4之后被接收到的首个脉冲的首次到达Tof1、Tof2（图2）被确定而且被接收到的首个声脉冲在待检查的液体1中的渡越时间被分析单元6确定。

图2示出了在待检查的液体1中的接收信号的示例，其中相对于在x轴上以μs为单位的渡越时间，在y轴上绘制以任意单位[a.u.]的信号强度I。如下那个时间间隔被看作声脉冲的渡越时间，该时间间隔在声脉冲发生器2发出声脉冲的激发时间点T₀与声脉冲接收器3记录在经过测量段4之后被接收到的首个声脉冲的首次到达Tof1之间。

在此，例如规定在声脉冲接收器3上被接收到的首个声脉冲的首次过零，作为首次到达Tof1、Tof2，该首次过零在声脉冲的被记录的首个最大值之后被记录，如这在图3至5中示出的那样。在该规定的情况下，在声脉冲接收器3上特别精确地确定首次到达是可能的。

替选于此，也可以规定声波在声脉冲接收器3上的被记录的首次抵达或者在声脉冲接收器3上到达的首个声脉冲的首个最大值的峰值位置，作为首次到达Tof1、Tof2。

原则上，根据声脉冲的该渡越时间和测量段4的长度，能计算出待检查的液体1的声速。在此，实际的渡越时间通过信号在接收器上的首次升高来表征。如果如在图3中示意性地示出的实施例中那样选择首次过零Tof1作为首次到达用于进行分析，则渡越时间还被修正了脉冲宽度P1的数值（参见图4）。

在此，声速例如根据测量段4的长度除以声脉冲的实际渡越时间来得到。因为被接收到的声脉冲的开始信号、即接收信号的记录开始常常不能足够精确地被确定，所以确定被接收到的声脉冲的被记录的首次过零，作为被接收到的第一声脉冲的首次到达Tof1。

在声脉冲在液体中传播时的声速是物质特征参量而且可以被用于物质表征。在有很多液体溶液和混合物的情况下，声速与成分的浓度直接成比例，而且因而可以有利地被用于在例如两个成分系统中的浓度确定。根据在借助于液体中的声速、该液体的压缩性和密度之间的关系的情况下确定声速，可以确定密度作为其它物质特征参量。

因而，为了尽可能精确地表征待检查的液体1的物质特征参量，值得期望的是尽可能精确地确定在待检查的液体1中的声速。在声脉冲穿过待检查的液体1时，该声脉冲受到由于不同的过程引起的衰减，所述不同的过程造成能量消耗。声脉冲的频率成分被液体1和经过的分界面改变，而高粘性η使衰减提高而且因此使频率成分的变化增强。

因而，在声脉冲接收器3上到达的声脉冲是在频率不同的情况下的不同的声波相速度与不同的振幅的叠加，该声脉冲不能完整地被记录和分析。

图3示意性地示出了针对在图2中示出的待检查的液体1的在声速更小而且粘性η更大或衰减更大的另一液体的情况下的被接收到的声脉冲。在此，相对于在x轴上以μs为单位的渡越时间，信号强度I以任意单位[a.u.]绘制在y轴上。第二种液体的更低的声速在应答信号的更晚的出现以及在时间上更晚地发生的首次到达Tof2中表现出来，而与待检查的液体1相比更大的粘性η或更大的衰减在更小的信号振幅中反映出来。

组速度、即粘性介质的不同的声波相速度的叠加还与声脉冲发生器2的频率有关。在确定声音渡越时间或声速时这样形成的测量误差在测量段的长度小于1cm的测量单元5的情况下是特别的，因为在测量段4这么短的情况下，不再可能完整地分析在声脉冲接收器3上到达的接收信号。此外，出现的测量误差在待检查的液体1的大于1000mPa·s的高粘性的情况下特别显著。

测量段被设计得越短，分析电子装置也必须能够越迅速地切换或记录。目前供支配的分析电子装置具有的采样频率太小并且对于小的传播距离来说并不允许对频谱的完整的记录和分析。

令人惊讶的是，尽管在液体中导致到达的声信号的衰减和传播的效果不同，仍可以将粘性η这里以第一近似来用于修正而且可以通过根据对粘性η（以及必要时声速）已知的液体的各个值的确定得出的简单的修正表格或修正函数来使用声速。

如果声脉冲的在发出声脉冲T₀的时间点与被记录的首次到达Tof2之间的所测量的渡越时间通过例如校正或校准测量被分配给液体的已知的声速，则能在图3中看出：在声脉冲或接收信号强烈衰减的情况下，首次到达Tof2相对于实际的首次到达Tof'2有偏差。从中可见：所测量的首次到达Tof2与实际的首次到达Tof'2相比偏差了参量ΔTof。因此，首次到达偏差ΔTof的大小与粘性η有关，但是例如也与温度有关。

在从现有技术公知的用于确定在待检查的液体1中的声速值的设备和方法中，没有考虑所述由粘性造成的衰减。

在按照本发明的用于确定在待检查的液体1中的取决于粘性的声速的修正值的设备10或按照本发明的用于确定在待检查的液体1中的取决于粘性的声速的修正值的方法中，对在确定声音渡越时间时由于粘性η形成的测量误差进行修正。在此，例如对于粘性η分别已知的液体来说，针对粘性η与被接收到的首个声脉冲的首次到达偏差ΔTof之间的关系，提供第一修正表格，而预先给定或确定待检查的液体1的粘性值η。

紧接着，关于待检查的液体1的在测量时获得的被接收到的首个声脉冲的首次到达Tof1、Tof2的粘性η方面进行修正，为此使用预先给定的或所确定的粘性值η和第一修正表格。根据被接收到的首个声脉冲的经修正的渡越时间和预先给定的测量段4的长度，仅仅确定在待检查的液体1中的声速。

因此，确保了在具有长度小于1cm的短的测量段4的测量单元5中对声音渡越时间或声速的精确的分析，因为在测量单元5的结构尺寸这么小的情况下，不再可能借助于例如在声脉冲接收器3上到达的声脉冲或接收信号的傅里叶变换来执行对接收信号的完整的分析。

图6示出了针对在粘性η与被接收到的首个声脉冲的首次到达偏差ΔTof之间的关系的第一修正表格的示例。在此，在图6中，以毫秒为单位的首次到达偏差ΔTof相对于以mPa·s为单位的粘性η的根（sqrt）来绘制。为了制订这种第一修正表格，优选地测量至少六种液体，并且从中确定对首次到达偏差ΔTof的修正。首次到达偏差ΔTof与粘性η有关，使得对于某个被测量的首次到达Tof1、Tof2来说，在待检查的液体1的粘性η被确定时能从被寄存的第一修正表格中推导出所要修正的误差。

为了制订第一校正表格，例如使用声速已知的校正样本。在此，针对校正样本中的每个校正样本来测量的在声脉冲发生器2发出声脉冲的时间点T₀与在声脉冲接收器3上的接收信号的首次到达Tof1、Tof2、也就是说被记录的首次过零之间的时长利用对于校准样本、例如标准溶液来说的已知的声音渡越时间来校正。

这意味着：将根据声脉冲的渡越时间和测量段4的长度计算的声速与校正样本的已知的声速进行比较，而且在对于该校正样本来说已知的粘性η的情况下推导出由粘性造成的首次到达偏差ΔTof。

因此，在按照本发明的方法中，为了确定待检查的液体1的声速，将所确定的首次到达Tof1、Tof2修正了取决于粘性的误差。

因为温度也影响首次到达偏差ΔTof，所以在按照本发明的方法中，可选地也可以在不同的温度下提供针对在粘性η与首次到达偏差ΔTof之间的关系的第一修正表格。

在此，待检查的液体的温度在对待检查的液体1进行测量、例如借助于传感器7对待检查的液体1进行测量期间被确定，而且紧接着在借助于第一修正表格来修正在测量时获得的声速值的情况下被考虑。

在这种情况下，在制订第一修正表格时，在优选地至少三个不同的温度下测量优选地至少六种校正样本，而且据此制订第一修正表格，在该第一修正表格中，在确定首次到达偏差ΔTof时考虑由粘性和温度造成的误差。因此，在修正针对待检查的液体1来测量的首次到达Tof1、Tof2时，对由粘性和温度造成的失真进行修正。

替选地，具有对首次到达ΔTof的修正与声速分析相结合的建模也是可能的。

替选地，借助于第一校正表格，可以根据被接收到的首个声脉冲的渡越时间来确定或推导出在待检查的液体1中的声速。为此，借助于在声速和粘性η分别已知的液体上的校正测量，提供针对被接收到的首个声脉冲的首次到达Tof1、Tof2的第一校正表格。校正表格是分配表格，在该分配表格中，液体i的首次到达Tofi或渡越时间分别被分配给液体i的已知的声速。因此，借助于第一校正表格、针对待检查的液体1确定的首次到达Tof1、Tof2和针对待检查的液体1确定或者预先给定的粘性η，可以推导出声速的修正值。

对于首次到达偏差ΔTof的修正或声速的修正来说所需的粘性值η在按照本发明的设备10或按照本发明的方法中针对待检查的液体1预先给定或确定。在图1中示出的设备10的情况下，例如预先给定而且例如在分析单元6上输入待检查的液体1的粘性η的已知的粘性值η或已知的值域。

替选地，可以提供待检查的液体1的粘性η的已知的粘性值η或值域的数据库，而且在该数据库中可以确定待检查的液体1的粘性η的粘性值η或已知的值域。例如，在分析单元6中可以寄存不同的液体的粘性η的已知的粘性值η或值域的这种数据库。

替选地，可以借助于确定粘性η的方法、尤其是借助于弯曲振动器来确定待检查的液体1的粘性值η。为此，例如将用于确定粘性η的测量设备与按照本发明的设备10相结合，或者将用于确定粘性η的测量设备的另一分析单元与分析单元6连接，使得将针对待检查的液体1来确定的粘性测量值传输给设备10的分析单元6。

替选地，在按照本发明的方法或按照本发明的设备10中，也可以直接根据对在声脉冲接收器3上到达的首个声脉冲或接收信号的脉冲宽度的确定来近似地确定待检查的液体的粘性η。

在此，根据已知的并且优选的方法，确定射入的首个声脉冲的半值宽度作为被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度P、P1、P2，如这在图4中针对第一种待检查的液体1示出的那样。在此，在图4中，相对于在x轴上以μs为单位的渡越时间，信号强度I以任意单位[a.u.]绘制在y轴上。在此，半值宽度说明了在声脉冲接收器3上被接收到的信号在最大振幅的一半大小上的全宽。这提供如下优点：省去了对要困难地确定的开始信号、也就是说首次接收到声脉冲的时间点的精确的分析，而且可以以因此简单的方式来制订第二校正表格，该第二校正表格说明了在粘性η与脉冲宽度P、P1、P2之间的在工件侧确定的关系。

替选地，可以确定在开始信号、也就是说首次接收到声脉冲的时间点与声脉冲的被记录的首次过零之间的时间间隔，作为被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度P、P1、P2。

在此，脉冲宽度P、P1、P2取决于由于待检查的液体1造成的衰减、声脉冲发生器2的激发频率、温度以及待检查的液体1的粘性η。在此，声脉冲发生器2的激发频率以及测量段4的长度是恒定的，而应将粘性η看作唯一的变量，也假定温度恒定。

图7示出了以纳秒为单位的脉冲宽度P与粘性η的根（sqrt）之间的关系。在此能看出：在声脉冲发生器2的激发脉冲相同的情况下，在声脉冲接收器3上到达的声脉冲在粘性较高的介质中传播时比在粘性较低的介质中传播时衰减得更强烈。这种情况一方面导致信号振幅的减小而另一方面导致脉冲宽度P、P1、P2的增大。

这也能在图5中看出，在那里，相对于在x轴上以μs为单位的渡越时间t，在y轴上绘制以任意单位[a.u.]的信号强度I，而且待检查的液体1的被记录的首个声脉冲的脉冲宽度P1小于其它液体的脉冲宽度P2而且信号振幅大于其它液体的信号振幅。

为了根据脉冲宽度P、P1、P2来确定粘性η，对于粘性η分别已知的多种液体来说，提供针对在粘性与在经过测量段4之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度P、P1、P2之间的关系的第二校正表格。这种第二校正表格或校正函数的示例在图7中示出。

紧接着确定在待检查的液体1中的在经过测量段4之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度P，而且借助于第二校正表格或校正函数以及被接收到的声脉冲的所确定的脉冲宽度P来确定待检查的液体1的粘性值。

如在图7中可见，脉冲宽度P根据粘性η来变化并且随着粘性η增加而升高。脉冲宽度变化造成首次到达偏差ΔTof。如上文所描述的那样，在了解粘性η的情况下，针对测量段4已知并且声脉冲发生器2的激发频率恒定的某个测量单元类型，例如在使用修正表格的情况下可以对该首次到达偏差ΔTof进行修正。

必要时，这两个步骤、也就是说借助于脉冲宽度P、P1、P2来确定待检查的液体的粘性η以及基于待检查的液体1的所确定的粘性η来确定首次到达偏差ΔTof也可以被寄存在唯一的共同的修正表格中或作为共同的修正函数来寄存。这种共同的修正表格或修正函数在分析步骤中基于针对待检查的液体来确定的脉冲宽度P、P1、P2提供由粘性造成的首次到达偏差ΔTof，该由粘性造成的首次到达偏差应在确定待检查的液体的声速时被考虑。

为了制订该共同的修正表格，执行多次修正测量，优选地在粘性η和声速分别已知的至少六种样本上执行多次修正测量。在此，为了描述在首次到达偏差ΔTof与从脉冲宽度P、P1、P2中推导出的粘性η之间的关系，在通常情况下需要更高阶的多项式。优选地，例如为了借助于二阶多项式进行描述，需要粘性η和声速已知的至少6种或者更多种样本。

替选地，根据第一校正表格和第二校正表格可以制订共同的修正表格或修正函数，该第一校正表格说明了声速和粘性η分别已知的液体的被接收到的首个声脉冲的首次到达Tof1、Tof2，而第二校正表格是对于粘性η分别已知的液体来说在粘性η与脉冲宽度P、P1、P2之间的关系。

因此，以简单的方式就可以借助于共同的修正表格和针对待检查的液体1来确定的被接收到的首个声脉冲的首次到达Tof1、Tof2以及所确定的脉冲宽度P、P1、P2来确定取决于粘性的声速的修正值。

必要时，具有相对应的多项式形成和校正测量的样本的温度也可以在共同的修正表格或共同的修正函数中得以考虑。

可选地，该温度可以在测量待检查的液体1时被测量并且在修正首次到达Tof1、Tof2时被考虑。因此，针对待检查的液体1的首次到达修正或针对待检查的液体1所确定的渡越时间的修正取决于粘性和温度，其中通过测量和已知的参考值得到的两个参量提供用于分析声速。

图8示出了相对于声速已知的待检查的液体1的粘性η的根（sqrt）绘制的以米每秒为单位的声速偏差Δv的图示，对于该液体来说，在分析声速时，修正是基于粘性η来进行的。在此，粘性η是根据相应的液体的在经过测量段4之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度P来确定的。在图8中能看出：对由粘性造成的首次到达偏差的考虑得出对待检查的液体1的声速的所确定的测量值的显著改善。

替选地，按照本发明的设备10也可以被设计为使得声脉冲发生器2和声脉冲接收器3构造为组合式声脉冲发生器/接收器，其中该声脉冲发生器/接收器布置在测量段4的一端。在测量段4的与该声脉冲发生器/接收器对置的另一端布置有对声音进行反射的分界面，而且该声脉冲发生器/接收器能通过对到达的声脉冲的记录来激发，用来发出声脉冲。也就是说，由该组合式声脉冲发生器/接收器发出的声脉冲射到固体-液体分界面上，被反射，紧接着被该组合式声脉冲发生器/接收器记录并且在记录之后发出新的声脉冲。例如组合式压电超声发生器/接收器适合作为组合式声脉冲发生器/接收器。

因此，只有声脉冲的在分界面上被反射的部分被用于分析声速。这样设计的设备10的优点是：声脉冲只在待检查的液体1中传播而没有穿越由固体-液体-固体构成的层序列。

由此，利用这种设备10来确定的声音渡越时间或声速的特点在于高分辨率和可重复性，而且测量对于浓度或温度的变化来说是立刻就灵敏的，使得能实时地获得无漂移的测量结果。此外，这种测量单元5的设计是鲁棒的并且需要较少移动的部件。按照本发明的设备10的这种设计方案特别适合于吸收性强的待检查的液体1，因为这里多次反射强烈被减弱地出现而且在该待检查的液体1的情况下不干扰对首次到达Tof1、Tof2的确定。

替选地，任何按照本发明的设备10也都可以恒温地实施，使得温度在测量期间保持恒定而且省去了在修正取决于粘性的声速时对温度的考虑。

Claims (14)

1.一种用于确定在待检查的液体（1）中的取决于粘性的声速的修正值的方法，

- 其中声脉冲被产生并且被传输给所述待检查的液体（1），

- 其中所述声脉冲在经过所述待检查的液体（1）中的预先给定的测量段（4）之后被记录，

- 其中在经过所述测量段（4）之后被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）被确定而且所述被接收到的首个声脉冲在所述待检查的液体（1）中的渡越时间被确定，

其特征在于，

- 预先给定或确定所述待检查的液体（1）的粘性值（η）；而且

- 将所述被接收到的首个声脉冲的渡越时间和所述粘性值（η）用于确定在所述待检查的液体（1）中的声速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

- 对于粘性（η）分别已知的液体来说，针对在粘性（η）与被接收到的首个声脉冲的首次到达偏差（ΔTof）之间的关系，提供第一修正表格；

- 借助于所述第一修正表格和预先给定的或所确定的粘性值（η），关于所述待检查的液体（1）的在测量时获得的被接收到的首个声脉冲的首次到达的粘性（η）方面进行修正；而且

- 通过根据所述被接收到的首个声脉冲的经修正的渡越时间和预先给定的测量段（4）的长度进行计算，确定在所述待检查的液体（1）中的声速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

- 对于声速和粘性（η）分别已知的液体来说，针对被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2），提供第一校正表格；而且

- 借助于所述第一校正表格，将被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）和预先给定的或所确定的粘性值（η）用于确定在所述待检查的液体（1）中的声速。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，确定

- 声脉冲在所述声脉冲的被记录的首个最大值之后的首次过零；或者

- 所述声脉冲的被记录的首次抵达；或者

- 被记录的首个声脉冲的首个最大值的峰值位置，

作为所述被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，

- 预先给定所述待检查的液体（1）的粘性（η）的已知的粘性值（η）或者已知的值域；或者

- 提供液体的粘性（η）的已知的粘性值（η）或值域的数据库，而且在所述数据库中确定所述待检查的液体（1）的粘性（η）的粘性值（η）或已知的值域。

6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，借助于确定粘性（η）的方法、尤其是借助于弯曲振动器来确定所述待检查的液体（1）的粘性值（η）。

7.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，

- 对于粘性（η）分别已知的液体来说，针对在粘性（η）与在经过所述测量段（4）之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度（P、P1、P2）之间的关系，提供第二校正表格；

- 确定在所述待检查的液体（1）中在经过所述测量段（4）之后被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度（P、P1、P2）；而且

- 借助于所述第二校正表格和所述被接收到的首个声脉冲的所确定的脉冲宽度（P、P1、P2），确定所述待检查的液体（1）的粘性值（η）。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定

- 在首次接收到声脉冲的时间点与所述声脉冲的被记录的首次过零之间的时间间隔；或者

- 所述被接收到的首个声脉冲的半值宽度，

作为所述被接收到的首个声脉冲的脉冲宽度（P、P1、P2）。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

- 对于声速和粘性（η）分别已知的液体来说，在不同的温度下，提供针对在粘性（η）与首次到达偏差（ΔTof）之间的关系的第一修正表格或者针对被接收到的首次到达（Tof1、Tof2）的第一校正表格；

- 确定在测量期间所述待检查的液体（1）的温度；而且

- 在借助于所述第一修正表格或所述第一校正表格来修正在测量时获得的声速的情况下考虑温度。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，

- 将针对粘性（η）与首次到达偏差（ΔTof）之间的关系的第一修正表格和针对粘性（η）与脉冲宽度（P、P1、P2）之间的关系的第二校正表格用于制订共同的修正表格，其中

- 借助于针对所述待检查的液体（1）确定的脉冲宽度（P、P1、P2）和所述共同的修正表格来确定所述首次到达偏差（ΔTof），而且

- 通过根据所述被接收到的首个声脉冲的经修正的渡越时间和预先给定的测量段（4）的长度进行计算，确定在所述待检查的液体（1）中的声速；或者

- 将对于声速和粘性（η）分别已知的液体来说针对被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）的第一校正表格和对于粘性（η）分别已知的液体来说针对在粘性（η）与脉冲宽度（P、P1、P2）之间的关系的第二校正表格用于制订共同的修正表格，

- 其中借助于所述共同的修正表格，使用针对所述待检查的液体（1）来确定的被接收到的首个声脉冲的首次到达（Tof1、Tof2）和针对所述待检查的液体（1）来确定的脉冲宽度（P、P1、P2），用于确定声速。

11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述待检查的液体的粘性（η）大于1000mPa·s和/或所述测量段（4）的长度小于1cm。

12.一种用于确定在待检查的液体（1）中的取决于粘性的声速的修正值的设备，所述设备包括

- 用于发出声脉冲的声脉冲发生器（2）和用于记录到达的声脉冲的声脉冲接收器（3），

其中在测量单元（5）中，在所述声脉冲发生器与所述声脉冲接收器之间布置有预先给定的测量段（4）；和

- 与所述声脉冲发生器（2）和所述声脉冲接收器（3）连接的分析单元（6），

其特征在于，

所述分析单元被构造为执行根据权利要求1至11之一所述的方法。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，与所述分析单元（6）连接的传感器（7）被设置用于确定所述待检查的液体（1）的温度。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，

- 所述声脉冲发生器（2）和所述声脉冲接收器（3）构造为组合式声脉冲发生器/接收器，所述声脉冲发生器/接收器布置在所述测量段（4）的一端；

- 在所述测量段的另一端，与所述声脉冲发生器/接收器对置地布置有对声音进行反射的分界面；而且

- 所述声脉冲发生器/接收器能通过对到达的声脉冲的记录来激发，用来发出声脉冲。