用于操作测量装置的方法和测量装置与流程

本发明涉及一种用于操作测量装置、特别是流量计的方法，所述测量装置包括用于接收或输送流体的测量管、布置在所述测量管的相应侧壁上的第一振荡换能器和第二振荡换能器、以及控制装置。本发明还涉及一种测量装置，特别是流量计。

背景技术：

测量通过测量管的流量的一种可能性涉及超声波测量仪。其中，使用至少一个超声换能器以便将超声波引入流过测量管的流体中，该超声波在直线路径上或者经过在壁或特殊反射元件处的多次反射之后被传导到第二超声换能器。通过测量管的流速可以根据超声波换能器之间的超声波的飞行时间来确定，或者根据当交换发射器和接收器时的飞行时间差来确定。

从文献wo2010/034713a2中，已知将兰姆波引入测量管的侧壁，该兰姆波从该侧壁被发射到流体中并用于测量流体性质。在这种情况下，已知当以特定频率激励兰姆波时，可以激励多个振荡模式。在上述文献中，使用了这样的事实：不同的激励波模式具有彼此不同的飞行时间，因此利用测量设施的相应配置，可以分别处理对不同模式的接收产生的测量信号，以确定在测量管中输送的介质的物理或化学性质。

在这种情况下的问题在于，特别是当传导波在管壁中相对短的距离上被传导时，不同模式的测量信号通常不可能被稳健地分离，或者仅能够使用复杂的算法进行分离，这在一方面增加了测量数据评估所需的计算力，在另一方面可能潜在地在测量数据中产生额外的假象或其他误差。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是找到一种比上述方法更稳健或计算密集度更小的可能方式，以便获得关于在流量计或类似测量装置中的流体性质或测量装置的状态的附加信息。

根据本发明，该目的通过引言中提到的类型的方法实现，其中，控制装置对于第一测量方向，按时间顺序连续地驱动第一振荡换能器，以用于对在测量管的侧壁中被传导的波的第一振荡模式和第二振荡模式进行相应的模式选择性激励，并且对于第二测量方向，按时间顺序连续地驱动第二振荡换能器，以用于对在在测量管的侧壁中被传导的波的第一振荡模式和第二振荡模式进行相应的模式选择性激励，被激励的波分别直接地在侧壁中被传导或间接地通过流体被传导到相应的另一个振荡换能器并在该相应的另一个振荡换能器处被记录，以便针对各个测量方向和振荡模式确定相应的测量数据，关于流体性质或测量装置状态的结果信息由控制装置根据两个测量方向和两个相应振荡模式的测量数据来确定。

因此根据本发明，代替多个模式的共同激励，提出了顺序地一个接一个地模式选择性地激励不同的模式。在这种情况下，模式选择性激励尤其是指纯模式或基本上纯模式的激励。特别地，在模式选择性地激励第一模式的情况下，该模式的幅值可以为第二模式的、或所有其他受激励的振荡模式的幅值的至少3或10或100倍，或者优选地更大，反之亦然。换言之，对于该第一振荡模式的模式选择性激励在第一时间区间中执行，并且对于第二振荡模式的模式选择性激励在第二时间区间中执行，该第二时间区间与第一时间区间不重叠。特别地，两个时间区间可以彼此分开，并且用于在另一个测量方向上的测量的激励可以例如在所述第一时间区间与第二时间区间之间发生，如下面将更详细地解释的。

因为振荡模式在不同时间被模式选择性地激励，所以可以确保对不同振荡模式的相应发射波的接收以足够的时间间隔发生，从而可以无问题地分离测量信号。模式选择性激励或高阶纯模式激励的可能性将在下面更详细地解释。除了模式选择性激励之外，还可以将相应的接收振荡换能器配置成使其执行模式选择性的接收，即基本上抑制了由不希望的模式产生的信号。由于通过根据本发明使用模式选择性激励，可以以显著的时间间隔执行对不同模式的接收，这种模式选择性的接收也是容易实现的，这将在下文更详细地说明。

因为在根据本发明的方法的范围内，至少四组单独的测量数据被记录，即在每种情况下针对第一测量方向和第一振荡模式、针对第一测量方向和第二振荡模式、针对第二测量方向和第一振荡模式、以及针对第二测量方向和第二振荡模式具有一组测量数据，基本上存在比传统流量测量的情况下更多的可用数据，因此特别是用于诊断目的的信息、或者可能提高测量精度的信息可以被确定作为结果信息。因此，结果信息尤其不涉及流体流动的性质，即例如流量、流速或流动轮廓，而是流体本身的性质，即特别是化学或物理性质。例如，结果信息可以涉及温度，以及特别是流体的静压或组分。在这种情况下，可以确定绝对量，即例如直接确定流体的温度或压力，或者例如可以确定与给定参考值的偏差，或者可以确定相应的性质是否落在预定的设定点范围内。

结果信息还可以涉及测量装置本身的状态，即例如测量管中沉积物存在的程度。在这种情况下，结果信息可以定性地指定操作状态正常程度。例如，可以根据结果信息确定测量装置已准备好用于运行、维护应该在特定间隔内执行、或者测量装置的状态可能导致大的测量误差从而应该暂停进一步操作的事实。然而，作为替代或补充，也可以确定特定的性质，例如，通过沉积物等确定测量被阻碍的程度。

可以激励具有相等频率的振荡模式作为第一振荡模式和第二振荡模式。特别地，第一振荡模式和第二振荡模式可以是兰姆波的振荡模式。激励频率可以优选地选择为使得可以在该激励频率下激励恰好两个振荡模式、特别是恰好两个兰姆波的振荡模式。可以根据侧壁的弥散关系确定相应的频率，例如可以理论地计算或测量。在激励兰姆波的情况下，激励频率可以选择为使得可以激励恰好一个不对称的振荡模式或恰好一个对称的振荡模式。如下面将更详细地解释的，通过相应地选择激励几何结构，可以特别地有意地抑制可以在特定频率处被激励的模式之一，使得剩余的模式可以基本上作为具有非常高的信噪比的纯模式被激励。

在根据本发明的方法中，优选地，可以首先通过第一振荡换能器和第二振荡换能器对第一振荡模式进行模式选择性激励并且记录第一振荡模式的针对两个测量方向的测量值，然后通过第一振荡换能器和第二振荡换能器对第二振荡模式进行模式选择性激励并且记录第二振荡模式的针对两个测量方向的测量值。以这种方式，可以使具有相同振荡模式和不同测量方向的测量之间的时间间隔最小化，并且以这种方式可以最小化在测量区域中的流体流动的变化所带来的影响。已经发现，利用这种测量过程，可以以特别高的精度和特别低的误差易产生度来确定流体本身的性质或关于测量装置的状态的信息。对于不同测量方向的测量可以在距彼此短的时间区间处进行。然而，通常应该有足够长的等待时间，以便完成激励波以及可能的另外的波在不同路径上反射或散射到相应的接收振荡换能器的传导。这通常是在大约100μs之后的情况，因此，例如可以在针对具有相同振荡模式的不同测量方向的两次测量之间使用100μs和10ms之间的时间间隔。

如在引言中已经提到的，结果信息可以涉及流体的温度和/或特别是流体的静压和/或流体的类型和/或流体的组分和/或测量管中的沉积物的存在。对于上述量，已经发现它们可以显著地影响不同振荡模式的飞行时间、或者不同振荡模式的接收幅值，从而可以通过根据本发明的方法很好地记录上述量。

各个测量数据可以涉及相应振荡模式的针对各个测量方向的振荡换能器之间的相应信号飞行时间和/或涉及针对相应振荡模式和测量方向的接收幅值。可以针对第一振荡模式和第二振荡模式分别确定第一测量方向和第二测量方向之间的信号飞行时间的差异，结果信息被确定为信号飞行时间的差异的函数或者为信号飞行时间的所述差异的比率的函数。作为替代或补充，可以根据针对相同测量方向的第一振荡模式和第二振荡模式之间的信号飞行时间或接收幅值的差异或比率来确定结果信息。结果信息可以根据上述信息或测量数据来确定，例如借助于查找表或函数关系(其例如已经预先凭经验确定或者在机器学习的范围内调教)。通过计算上述中间结果，可以根据需要减少或消除其他量(例如流速或流动轮廓)的影响，以便获得基本上与流体流动的特性无关的结果信息。

信号飞行时间尤其取决于相应模式在测量管侧壁中或在流体中的传播速度，并且还取决于传播路径，因此尤其取决于传导波被引入流体中的瑞利角。瑞利角又取决于在流体和侧壁中的声速。借助于在接收振荡换能器处的信号幅值，例如，可以记录在通过流体传输期间的振荡衰减。另外或作为替代方案，还可以获得关于测量轨迹的弥散行为的信息，例如通过评估激励脉冲的包络中的失真等。

在根据本发明的方法中，意在执行各个振荡模式的模式选择性激励、或特别是基本上纯模式的激励，目的是在不同振荡模式的激励之间进行切换。模式选择性可以例如通过使用叉指式换能器、或通过经由楔形耦合元件将振荡换能器耦合到侧壁来实现。然而，利用这种振荡换能器，在不同模式的激励之间的改变是相对困难的。尽管原则上可以调整振荡换能器和侧壁之间的耦合角，例如通过相应的致动器，或者使用不同的叉指式换能器来激励不同的振荡模式。然而，这使得测量装置的构造更为精细，并且这种激励模式的改变可能进一步导致对测量几何形状的影响，这在对测量数据的进一步处理中必须被考虑。

因此有利的是使得第一振荡换能器和/或第二振荡换能器分别包括多个振荡元件，第一振荡模式和/或第二振荡模式的模式选择性激励由在侧壁中传导的分波执行，该分波叠加以形成相应的传导波，并且通过至少一个振荡元件在侧壁的多个相互分开的激励区域中被激励，所述至少一个振荡元件振荡耦合到相应的激励区域，该振荡元件被驱动为使得通过分波的相消干涉至少部分地抑制了相应的其他振荡模式。

因此建议在多个相互分离的激励区域中激励测量管的侧壁，原则上可以通过对各个激励区域使用单独的振荡元件来实现各激励区域中的独立激励。通过叠加以这种方式被激励的分波产生总波，该总波随后在侧壁中被传导并用于在流体中激励压缩振荡。在这种情况下，激励区域的几何布置和相应的激励曲线彼此适配成使得待要被衰减的振荡模式通过相消干涉而衰减。在这种情况下，例如，可以优选地对两个振荡换能器执行具有相同频率的激励，在这种情况下，可以通过相应地选择激励的相位角或者激励的极性(polarity)、并且有时通过使幅值分布彼此适应来以受控的方式执行模式选择性激励，如下面将更详细地解释的。

振荡元件尤其可以是压电元件，其优选地在垂直于侧壁的振荡中被激励。振荡元件尤其可以是板形或条形的，并且平行于侧壁的表面设置。

可以使用第一振荡换能器或第二振荡换能器以激励侧壁的基本平面的波前。这可以例如通过以下方式实现：各个振荡元件基本上在侧壁的整个宽度上延伸，或者一起被驱动的多个振荡元件一起激励基本上在侧壁的整个宽度上延伸的激励区域。在这种情况下，不同的激励区域可以在测量管的纵向方向上彼此间隔开。然后可以调节激励区域的中部的间距和激励的相位角或极性，以便实现对不期望的振荡模式的预期的相消干涉。

如果借助于侧壁的已知的弥散关系，将用于激励传导波的激励频率选择为可以使得可以激励恰好两种振荡模式，在这两种振荡模式中的长波的一者的波长为这两种振荡模式中的短波的另一者的恰好双倍，则可以特别简单地构造振荡换能器。如果激励区域的中部间距随后被选择为对应于短波振荡模式的波长，则在两个激励区域中具有相同极性和相位的激励导致针对短波振荡模式的相长干涉和针对长波振荡模式的相消干涉。因此，发生短波振荡模式的基本上为纯模式的激励。然而，如果以180°的相移或以相反的极性进行激励，则将导致针对短波振荡模式的相消干涉和针对长波振荡模式的相长干涉，使得发生长波振荡模式的基本上为纯模式的激励。在所描述的情况下，因此可以实现针对待被模式选择性地激励的振荡模式的最佳的相长干涉以及针对不期望的振荡模式的最佳的相消干涉。然而，当两个振荡模式的波长彼此具有不同的比率时，特别是当激励区域中的激励之间的相位角可自由选择时，例如借助于用于控制信号的延迟(retardation)元件的辅助，也可以实现所描述的最佳相消干涉。因此，激励区域中的激励可以恒定地彼此适配成使得完全相消干涉总是基本上针对不期望的模式。

然而，所描述的过程仅适用于平面波前。原则上，可以使用任意形状的激励区域，所述激励区域的中部基本上彼此平行地延伸，以便实现上述结果。例如，可以使用同心的、特别是圆形或椭圆形的激励区域，以便在所有方向上实现所需的振荡模式的基本上各向同性的发射。由于执行这种基本上各向同性的发射的一组振荡元件可以被视为点状源，因此至少在足够大的距离处，多个这样的激励区域的组也可以沿着线或曲线布置而不在远场形成基本上为任意形状的波前。

优选地，也可以使用与用于发射传导波的相同的振荡元件或相应的振荡模式，以便通过相应的振荡换能器记录测量值。在这种情况下，特别优选地，通过接收振荡换能器模式选择性地接收已被另一个振荡换能器激励以用于当前测量的恰好一个振荡模式。这可以通过以下方式实现：分配给不同激励区域的振荡换能器的测量值与一种信号和/或相位和/或时间延迟相加，该信号和/或相位和/或时间延迟是根据待被接收的所需模式预先确定的。以这种方式，相对于被接收的模式的波长在接收侧执行一种梳状滤波。特别地，上述参数可以选择为使得不同激励区域的振荡元件的信号针对不期望的振荡模式相互抵消，从而基本上完全抑制了该模式对结果的影响。

振荡元件的激励可以以这样的方式进行：第一振荡元件和第二振荡元件的振荡模式以预定的相对极性和/或预定的相对相移相对应，用于第一振荡模式的模式选择性激励的预定的极性和/或相移与用于第二振荡模式的模式选择性激励的预定的极性和/或相移彼此不同。例如，一个激励区域的振荡元件的振荡模式可以相对于另一个激励区域的振荡元件的振荡模式反向或者被施加特定的相移(特别是180°的相移)，以便改变待被激励的振荡模式。如上所述，由此特别是可以实现相应的不期望模式的相消干涉。

对于第一振荡模式和/或第二振荡模式的模式选择性激励，可以以这样的方式驱动第一振荡元件和第二振荡元件：使得第二振荡元件的振荡幅值的时间曲线对应于第一振荡元件的振荡幅值的延迟了延迟时间的时间曲线。在这种情况下，延迟时间可以优选地选择为使得其对应于待被衰减的振荡模式从侧壁中的第一振荡元件到第二振荡元件的飞行时间，该振荡模式旨在被相消干涉。该飞行时间可以例如通过先前的测量来确定或者根据侧壁的弥散关系来确定。如果选择这样的延迟时间，则第一振荡元件和第二振荡元件可以以相反的极性振荡。因为不仅考虑了振荡的相对相位角而且调整了相对幅值，同时考虑了飞行时间，因此至少对于一个发射方向实现了不期望的振荡模式的最佳衰减。

所描述的行为可以例如通过以下方式来实现：共同的驱动信号被用于第一振荡元件和第二振荡元件的操作，尽管使用延迟第二振荡元件或第一振荡元件的驱动信号预定的延迟时间的附加延迟元件。第一振荡换能器或第二振荡换能器的这种结构还具有以下优点：激励区域或振荡元件的中部之间的间距可以基本上自由选择，仅需要选择适当的延迟时间。延迟时间可以在正在进行的操作期间或在预备测量期间容易地确定，从而使得例如由于制造公差或当前操作条件引起的偏差也可以容易地得到补偿。

类似的过程也可以用于接收侧的过滤。由第一振荡换能器或相应的第二振荡换能器接收的测量值可以在被加入到第一振荡换能器或相应的第二振荡换能器的测量值中或者从其中被减去之前被延时。因此可以直接实现接收侧的模式选择性。

对于至少一个测量方向，在测量管的侧壁中传导的波的又一振荡模式可以由振荡换能器的一个模式选择性地激励并且直接在侧壁中或间接地通过流体被传导到另一振荡换能器并记录在该另一振荡换能器中，以便确定针对所述又一振荡模式的进一步的测量数据，又一振荡模式的振荡频率不同于第一模式和/或第二模式的振荡频率，结果信息被确定为所述进一步的测量数据的函数。所述又一振荡模式在单独的时间区间内被激励，即例如在激励第一模式和第二模式之前或之后，或者在激励第一模式或第二模式的时间区间之间。由于使用不同的频率来激励进一步的振荡模式，仅通过相应选择激励区域的间距和激励极性，通常不再能够实现第一、第二和又一模式的纯模式激励。因此尤其有利的是，当打算使用又一模式时，使得激励区域中的激励的相位角可以自由地选择或者在两个以上的水平上选择。这可以例如通过上文说明的延迟元件实现，或者通过为振荡换能器产生单独的驱动信号来实现。通过使用又一模式，可获得关于测量装置或流体的行为的额外信息。

以这种方式，例如，可以采样另一范围的弥散关系。因此可以以更高的可靠性和准确性确定结果信息。

可以通过由机器学习方法调教的算法从测量数据确定结果信息。这在以下情况中可能是有利的，特别是当作为在根据本发明的方法的范围内执行的至少四个测量的测量数据在每种情况下不仅被记录单个值(例如信号飞行时间或者信号幅值)，而是意在被评估多个值，例如信号飞行时间和幅值，或者甚至整个记录的振荡曲线都要被评估。在这种情况下，通过首次测试测量，各个测量数据与所需的结果信息(即例如流体的温度或组分或测量管中沉积物的存在或量)的关系可能在理论上不能直接导出，也不容易识别。因此，调教用于确定结果信息的算法以使该算法通过其自身识别对应关系可能是有利的。

这可能在例如在用于提供调教数据组的预备测量中已知或以另一种方式确定所需的结果信息的情况下是可能的。例如，可以使用不同的已知流体温度或组分和/或测量管中的不同沉积量来执行多种调教测量。这些已知参数可以与测量数据一起形成调教数据组，该调教数据组可以通过算法在监控(monitored)学习的范围内使用。例如，如果正在调教神经网络，则可以将其他应用领域中已知的误差反向传播方法用于调教，其中测量数据由神经网络处理，并且来自得知于调教数据组的结果信息的结果的偏差通过最小化成本函数来减少。

作为替代方案，还可以通过例如使用关于流体性质对信号飞行时间、幅值等的影响的先前理论知识，或者通过统计评估先前的测试测量来指定用于确定结果信息的算法。

除了根据本发明的方法之外，本发明还涉及一种测量装置，特别是流量计，其具有用于接收或输送流体的测量管、布置在测量管的一个侧壁或相应侧壁上的第一振荡换能器和第二振荡换能器、和控制装置，其中控制装置适于执行根据本发明的方法。测量装置、或特别是测量装置的振荡换能器，还可以利用所解释的与根据本发明的方法相关的特征进行改进，并具有所提到的优点。

附图说明

本发明的其他优点和细节可以从下面描述的示例性实施例和相关附图中找到，其中，示意性地：

图1和图2示出了根据本发明的测量装置的示例性实施例的各种视图，通过该测量装置可以执行根据本发明的方法的示例性实施例，

图3示出了根据本发明的方法的示例性实施例的流程图

图4示出了根据本发明的测量装置的另一示例性实施例的详细视图。

具体实施方式

图1示出了用于确定与流体和/或流体流动有关的流体量(特别是流量)的测量装置1。如下面将更详细说明的那样，测量装置1还适于确定与流体本身和/或测量装置1的状态有关的结果信息。流体通过测量管3的内部4在由箭头7所示的方向上传送。为了确定流体量、特别是流量，可以由控制装置2确定从第一振荡换能器5到第二振荡换能器6的飞行时间以及从第二振荡换能器6到第一振荡换能器5的飞行时间之间的飞行时间差。在这种情况下，使用如下事实：该飞行时间取决于流体的平行于超声波束8通过流体的传播方向的速度分量。因此，由该飞行时间，可以在相应的超声波束8的方向上确定在相应的超声波束8的路径上平均流速，并且因此可以确定超声波束8所通过体积中的大致上的平均流速。

为了一方面允许将振荡换能器5、6布置在测量管3外部，另一方面为了降低与在流动轮廓的不同位置处的不同流速相关的敏感度，超声波束8、即压力波不是由第一振荡换能器5直接在流体中引起的。而是，传导波通过振荡换能器5在测量管3的侧壁9中被激励。激励以使得在侧壁9中激励兰姆波的频率进行。当侧壁9的厚度10与横波在固体中的波长(由固体中横波的声速与激励频率之比得出)具有可比性时，这样的波可以被激励。

由振荡换能器5在侧壁9中激励的传导波由箭头11示意性地表示。流体的压缩振荡由传导波激励，该压缩振荡在传导波的整个传播路径中被发射到流体中。这通过在流动方向上相互偏置的超声波束8示意性地表示。发射的超声波束8在相对的侧壁12处被反射并且通过流体被传导回到侧壁9。在侧壁9处，入射的超声波束8再次激励侧壁9中的传导波，该传导波由箭头13示意性地表示并且可以被振荡换能器6记录，以确定飞行时间。作为替代或补充，可以通过布置在侧壁12上的振荡换能器15记录发射的超声波。在所示的示例中，超声波束8在通向振荡换能器6、15的路径上在侧壁9、12处不经反射，或者仅被反射一次。当然，可以使用较长的测量轨迹，其中超声波束8在侧壁9、12处被反射若干次。

为了稳健地记录流速或流量，有利的是，振荡换能器5、6配置成使得波以兰姆波的恰好一个振荡模式波通过所述振荡换能器传导，即，例如可以仅激励不对称的兰姆波或仅激励对称的兰姆波。在这种情况下，压缩波以瑞利角14发射，所述瑞利角取决于流体中压缩波的声速和侧壁9中被激励的模式的声速。

如所解释的，除了流速或流量之外，还要确定流过测量管3的流体的另一特性(特别是物理或化学特性，诸如温度、压力、流体类型或流体成分)，或者与测量装置1有关的诊断信息(即例如测量管中的沉积物对测量的影响有多大、或者总体上是否存在维护需求)。确定相应量的一种可能性是使用可以选择性地激励不同的振荡模式的振荡换能器5、6。在这种情况下，可以进行总共四次测量，其中，改变传导波的传播方向和用于测量的振荡模式。可以从所有这些测量的测量数据确定结果信息，即例如上述量之一。允许这种选择性模式激励的振荡换能器5的一种可能结构如图2所示。下面将参考图3讨论对不同测量方向和振荡模式进行多次测量以及联合地处理测量结果。

图2示出了振荡换能器5的结构，通过该结构，可以在壁9中对传导的总波进行基本上纯模式的激励，在这种情况下，可以选择性地激励不同的振荡模式。振荡换能器5包括两个相互分开的激励区域16、17，其中，分别在壁9中传导的叠加以形成总波的分波由相应的振荡元件18、19(例如压电元件)激励。兰姆波被激励为分波。由于振荡元件18、19基本上是矩形的并且在整个激励区域16、17中耦合到壁，因此基本上平面的波被激励为分波，所述分波在传播方向23、24上穿过壁9。

为了进行纯模式激励，激励区域16、17的中部21、22之间的间距20、由控制装置2预定的激励频率、以及激励的相对相位角或极性被选择为使得待被衰减的分波的振荡模式基本上被传播方向23、24上的相消干涉抑制。实现这一点的一个简单的可能性是根据壁9的弥散关系，将激励频率选择为使得待被衰减的振荡模式的波长25在所选择的激励频率下是激励区域16、17的中间部分21、22之间的间距的两倍。由于振荡元件18、19是基本相同地构造并且由控制装置2利用共同的驱动信号驱动，分波的相消干涉导致与待被衰减的振荡模式相关联，从而使得待被衰减的振荡模式基本上被完全抑制。如果然后将激励频率选择为使得仅激励待被衰减的振荡模式和单个又一衰减模式(其可以利用壁9的已知弥散关系容易地实现)，则可以进行对又一振荡模式的基本上为纯模式的激励。

在所示的示例性实施例中，激励频率被选择为使得进一步激励的振荡模式的波长26恰好是待被衰减的振荡模式的波长25的一半。以这种方式，实现了以下优点：在激励区域16、17中被激励的分波相对于进一步的振荡模式相长干涉，使得该振荡模式具有更大的幅值。因此，如果用相同的驱动信号驱动振荡元件18、19，则发生具有波长26的振荡模式的模式选择性激励或基本上为纯模式的激励。

为了也允许用于第二振荡模式的模式选择性激励或基本为纯模式的激励，使用开关装置27，该开关装置在图2中表示为单独的部件，但也可以集成到控制装置2或振荡换能器5中。在所示的示例性实施例中，使用了非常简单地构造的开关装置，这使得可以在由控制装置2提供的输入信号和由逆变器电路28反向的信号之间切换。作为逆变器电路28的替代，例如还可以修改振荡元件19的电极与控制装置2的互连，以便改变激励模式。例如，为了激励第一振荡模式，由控制装置2提供的信号可以施加到振荡元件19的背离测量管的电极，并且面向测量管的电极可以放置在接地电势。为了激励第二振荡模式，可以使用反向互连。所产生的效果基本上对应于使用逆变器电路28。

由于互连或驱动信号的反向，振荡元件以具有相对于振荡元件18的振荡模式反向的极性的振荡模式振荡。这样的影响是针对具有波长26的第一振荡模式相消干涉和针对具有波长25的第二振荡模式的相长干涉，从而针对第二振荡模式发生模式选择性激励或纯模式激励。

如果确保第二振荡元件19的振荡幅值的时间曲线对应于第一振荡元件18的振荡幅值的延迟了一延迟时间的时间曲线，该延迟时间对应于从第一振荡元件18到第二振荡元件19的一个激励模式的飞行时间，则可以进一步改善传播方向23的模式纯度。如果不能确保，则特别是在激励脉冲的开始或结束时可能发生某种模式不纯物，这是因为，由于振荡元件18、19之间的飞行时间和激励脉冲的有限长度，例如，振荡元件19将在由振荡元件18发出的传导波已经通过时继续振荡该振荡元件的区域时继续振荡。

以低费用实现这一点的一种可能性是另外提供延迟元件29，该延迟元件将控制装置2提供的控制信号延迟该延迟时间。如果将延迟时间被选择为使得其对应于待被衰减的振荡模式在振荡换能器18、19之间的飞行时间，并且执行振荡换能器19的反向驱动，则独立于在激励区域16、17的中部21、22之间的间距20，可以确保针对待被衰减的振荡模式在传播方向23上总是发生基本上完全的相消干涉，从而针对其余的振荡模式发生基本上纯模式的激励或模式选择性的激励。通过设置延迟时间来进行待被激励的振荡模式的选择。

图3示出了用于操作测量装置1的方法的流程图，该方法使得可以研究流体的物理或化学性质或测量装置的状态。在这种情况下，在步骤s1中，振荡换能器5最初由控制装置2驱动，以便模式选择性地激励在侧壁9中传导的兰姆波的第一振荡模式，例如非对称模式。传导波直接或通过流体被传导到第二振荡换能器6，其中在步骤s2中记录针对该测量方向和第一振荡模式的测量数据。

在步骤s3和s4中，对第二测量方向重复相应的测量。在这种情况下，在步骤s3中，振荡换能器6被驱动以便模式选择性地激励第一振荡模式，并且该第一振荡模式直接地或通过流体被传导到第一振荡换能器5，以便在步骤s4中在所述第一振荡换能器处记录第二测量数据。

上述方法顺序对应于这样的测量方法，该测量方法例如可以用于确定流速并因此确定流率。为此，例如，分别记录传播通过流体的传导波的飞行时间(即振荡换能器5、6处的激励和相应的另一振荡换能器5、6处的接收之间的时间)作为第一测量数据和第二测量数据就足够了。这些飞行时间的差值取决于流速，因此可以根据差值确定流速。在现有技术中，原则上已知相应的方法。

然而，为了获得关于流体的附加信息和/或关于测量装置的状态的信息，在步骤s5中执行对所使用的振荡模式的改变。例如，可以使用参考图2说明的开关装置27，以便在相应的振荡换能器5、6的至少一个振荡元件的正常驱动和反向驱动之间切换。在这种情况下，优选地也针对接收振荡换能器进行相应的切换。例如，振荡元件18、19的信号可以针对第一模式的接收被添加并且针对第二振荡模式的接收被减去。替代地，如所解释的，可以修改延迟时间以便改变激励模式或接收模式。

步骤s6至s9又对应于步骤s1至s4，振荡换能器5或6分别在步骤s6或s8中被激励以激励第二振荡模式，从而在步骤s7和s9中，还确定与第二振荡模式有关的针对第一测量方向或第二测量方向的测量数据。

因此在步骤s10中，提供总共四组测量数据。如已经说明的那样，测量数据在最简单的情况下可以是纯信号飞行时间。作为替代或补充，也可以将相应的接收的振荡的振荡幅值作为测量数据考虑在内。原则上，也可以分别使用所接收的振荡的整个曲线作为测量数据，例如相应的振荡换能器5、6的数字化信号。根据这些测量数据，在步骤s10中，可以确定关于流体的性质(即例如温度、静压或流体的类型或组分)和/或测量装置的状态(例如通过沉积物弹出测量管)的结果信息。为此，例如，可以针对每个振荡模式首先确定第一测量方向和第二测量方向之间的信号飞行时间的差异，并且可以根据差异或这些差异的比率来确定结果信息，例如借助于查找表。结果信息可能依赖的高度相关的信息还有在相同测量方向上针对不同振荡模式的信号飞行时间或接收幅值的差异或比率。

特别是当要考虑复杂的测量数据(例如数字化的振荡曲线)时，对于已经由待在步骤s10中使用的机器学习方法调教的算法可能是有利的。通过先前的调教测量，其中针对先前已知的结果信息分别确定相应的测量数据，这样的算法也可以被调教以识别和学习在测量数据和结果信息之间的最初难以识别的关系。

图4示出了振荡换能器5的另一个实施例，其可用于代替参照图2说明的实施例。虽然图2所示的实施例基本上产生平面波前，但其可能对于实现传导波的基本上各向同性的发射，从而使得振荡换能器5用作点状源是有利的(例如在非常宽的侧壁的情况下)。也可以使用图4中所示的例如沿着线的多个装置，以便能够至少在远场中通过多个有效的点辐射器实现基本上平面的波前。

为了实现基本上各向同性的发射，振荡换能器30布置在第一圆31上，并且振荡换能器33布置在第二圆34上，两个圆具有相同的中心32。圆31、34之间的间距35可以如参考图2所解释的那样关于激励区域16、17的中部的间距20来选择。当如参考振荡元件18所解释的那样驱动振荡元件30，并且如参考振荡元件19所解释的那样驱动振荡元件33时，相应的所需振荡模式的纯模式各向同性的发射类似地发生。

如果使用连续的圆而非圆弧段形式的振荡元件30、33作为振荡元件，则可以进一步改善各向同性。然而，图4中所示的较小圆形元件的使用允许更简单的生产，这是因为需要在生产范围内非常小心地处理大面积陶瓷部件以避免损坏。

在一个示例性实施例(未示出)中，还可以偏离所示的圆形形状，例如通过使用椭圆而不是圆31、34。

附图标记列表

1测量装置

2控制装置

3测量管

4内部

5振荡换能器

6振荡换能器

7箭头

8超声波束

9侧壁

10厚度

11箭头

12侧壁

13箭头

14瑞利角

15振荡换能器

16激励区域

17激励区域

18振荡元件

19振荡元件

20间距

21中部

22中部

23传播方向

24传播方向

25波长

26波长

27开关装置

28逆变电路

29延迟元件

30振荡元件

31圆

32中心

33振荡元件

34圆

35间距

s1-s10步骤