超声颗粒测量系统

摘要

本发明涉及超声颗粒测量系统（1），包括：超声变换器（2），其具有至少一个超声变换器元件（4）和至少一个耦合元件（5），其中，在操作期间，经由耦合元件（5）通过超声变换器元件（4）能够发射和接收声信号。耦合元件（5）被设计为声透镜，并且超声颗粒测量系统（1）包括评估单元，该评估单元适合于分析由颗粒向超声变换器（2）反射的声信号的反射信号的振幅，其中，评估单元被用来计数在预定时间间隔中比预定阈值大的反射信号的振幅的数量。

权利要求

1.超声颗粒测量系统(1)，包括：

超声变换器(2)，所述超声变换器(2)具有至少一个超声变换器元件(4)和至少一个耦合元件(5)，其中，在操作期间，经由所述耦合元件(5)通过所述超声变换器元件(4)发送和接收声信号，其中，所述耦合元件(5)被实施为声透镜；以及评估单元，所述评估单元适合于对从颗粒向所述超声变换器(2)反射的声信号的反射信号的振幅分析，其中，利用所述评估单元来计数在预定时间间隔中比预定阈值大的反射信号的振幅的数量，其中，所述超声变换器元件(4)适合于发送第一频率的第一声信号，并且所述超声变换器元件(4)适合于发送第二频率的第二声信号，并且所述超声颗粒测量系统(1)具有控制单元，所述控制单元适合于激励所述超声变换器元件(4)以发送所述第一声信号并且用于激励所述超声变换器元件(4)以发送所述第二声信号，其中，所述第一频率与所述第二频率不同，其中，所述评估单元操作以使得在被测介质中的颗粒的颗粒大小根据接收的大于预定阈值的所述反射信号的振幅来断定，所述的断定经由把振幅幅值与颗粒大小相关联而发生，其中，在所述被测介质中的颗粒浓度根据在预定时间间隔中接收的具有比所述预定阈值大的振幅的反射信号的振幅的数量来断定。

2.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述第一频率达到至少2MHz，并且所述第二频率达到至多10MHz。

3.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述超声变换器元件(4)被布置在测量管(8)中，并且，用于沿着共享的信号路径(9)来发送所述第一声信号和所述第二声信号的所述超声变换器元件(4)被激励为使得所述信号路径(9)相对于测量管轴线具有90°的角度。

4.根据权利要求3所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述超声颗粒测量系统(1)被实施为使得所述声透镜在水状被测介质中的焦距与所述测量管(8)的直径的比率达到至少0.2。

5.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中至少所述耦合元件(5)被实施为平凹声透镜。

6.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中至少所述耦合元件(5)被实施为声学菲涅耳透镜。

7.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中至少所述耦合元件(5)是由聚合物制造的。

8.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述超声变换器元件(4)直接地粘附到所述耦合元件(5)的第二接触表面(6)。

9.根据权利要求1所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述第一频率和所述第二频率是可调整的。

10.根据权利要求3所述的超声颗粒测量系统(1)，其中所述测量管(8)具有至少20mm的直径的大体圆形的截面。

11.利用测量管(8)中布置的超声变换器(2)来记录被测介质中的颗粒的方法，其中，通过所述超声变换器(2)来产生声信号以借助从所述颗粒向所述超声变换器反射的所述声信号的反射信号的振幅分析来记录在所述被测介质中的颗粒，其中，经由声透镜来聚焦至少由所述超声变换器(2)产生的所述声信号，其中，评估单元被用来计数在预定时间间隔中比预定阈值大的反射信号的振幅的数量，其中，由所述超声变换器(2)产生的所述声信号的频率根据预定规格而被设置在预定频率范围内，其中，在所述被测介质中的颗粒的颗粒大小根据接收的大于预定阈值的所述反射信号的振幅来断定，所述的断定经由把振幅幅值与颗粒大小相关联而发生，其中，在所述被测介质中的颗粒浓度根据在预定时间间隔中接收的具有比所述预定阈值大的振幅的反射信号的振幅的数量来断定。

12.根据权利要求11所述的方法，其中

所述阈值被根据由所述超声变换器(2)产生的所述声信号的频率来预定。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中

所述超声变换器(2)被激励以用于发送具有大于2MHz的频率的所述声信号。

14.根据权利要求1至10中的一项所述的超声颗粒测量系统(1)的用途，其中，所述超声颗粒测量系统(1)被布置在管线系统中颗粒过滤器的下游。

说明书

超声颗粒测量系统

技术领域

[0001] 本发明涉及超声颗粒测量系统，该超声颗粒测量系统包括超声变换器，该超声变换器具有至少一个超声变换器元件和至少一个耦合元件，其中，在操作期间，经由耦合元件通过超声变换器元件可发送和可接收声信号，其中，超声变换器被布置在测量管中。

背景技术

[0002] 超声变换器通常由机电变换器元件和耦合层构成，该机电变换器元件例如是压电元件，也被简称为压电，该耦合层也被称为耦合楔子或者不经常地被称为引入元件。耦合层在该情况下大多数时候由合成材料制造，而压电元件在工业过程测量技术中通常由压电陶瓷构成。在压电元件中产生超声波，并且该超声经由耦合层被引导到管壁并且从那里被引导入液体内。

[0003] 在压电元件和耦合层之间可以布置另一个耦合层，所谓的适应或匹配层。该适应或匹配层在该情况下执行发送超声信号并且同时减小由不同的声阻抗引起的在两种材料之间的界面处的反射的功能。

[0004] 也已知用于断定在作为被测介质的流体中的颗粒的浓度和/或大小的超声方法和测量装置。因此，US 6,481,268示出了具有至少一个超声变换器的这样的测量装置。由超声变换器发送的超声信号被在被测介质中的颗粒反射回变换器，并且在那里记录为回波。一个实施例示出在测量管上彼此相对地布置的两个超声变换器。这两个超声变换器发送和/或接收实质上垂直于测量管轴线的超声信号。另一个实施例示出具有被实施为透镜的耦合元件的单独的超声变换器，以便将超声信号聚焦到测量管内。在该文献中未提供对流的测量。

[0005] 在另一个现有技术的专利US 5,251,490中，示出了超声流测量装置，其利用多普勒测量原理来断定通过测量管的流。将超声信号以被声透镜聚焦并且在被测介质中的颗粒上被反射的波的形式来发送。该反射在焦点的直接附近最大。从在耦合和反射的波之间的频移来确定液体的流速。

[0006] US 5,533,408公开了一种使用行程时间差原理和多普勒原理的组合的超声流测量装置。然而，在这一点上，每种情况具有其本身的传感器。在超过或未超过预定测量值时，发生在两个测量原理的传感器之间的切换。

[0007] WO 03/102512 A1提出了一种用于流动的流体的行程时间差测量的方法，其中，作为补充，断定超声信号在流体中的颗粒上的反射，以便从其了解颗粒的浓度。在这一点上，通常提供两个超声变换器来用于行程时间差测量，其中，这些超声变换器的至少一个是从发送状态迅速地可切换到它可以接收其发送信号在流体中的颗粒上的反射的接收状态，或者，提供另外的超声变换器，该另外的超声变换器被布置为使得它们可以接收该反射。为了断定在被测介质中的颗粒的浓度和大小，评估移动颗粒的多普勒频移。在不移动的被测介质中的测量因此是不可能的。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种简单的超声颗粒测量系统，利用该超声颗粒测量系统，能够根据预定的数量级断定在被测介质中的每单位时间的颗粒计数和/或颗粒的颗粒大小。

[0009] 根据本发明实施例的超声颗粒测量系统包括：至少一个超声变换器元件和至少一个耦合元件，其中，在操作期间，经由耦合元件通过超声变换器元件可发送和可接收声信号。超声变换器元件例如在测量管中被布置为使得声信号以例如相对于测量管轴线的90°的角度或甚至以更小的角度沿着在测量管中的至少一个信号路径传播。耦合元件在该情况下被实施为声透镜。而且，超声颗粒测量系统包括评估单元，该评估单元适合于对从颗粒向超声变换器反射的声信号的反射信号的振幅分析，其中，利用评估单元，可断定由超声变换器接收的反射信号的振幅的幅值，并且其中，利用评估单元，可计数在预定时间间隔中比预定阈值大的振幅的数量。

[0010] 评估单元适合于记录和评估由超声变换器元件接收的声反射信号的信号振幅，反射信号是从由超声变换器发送的声信号反射回超声变换器的、在被测介质中的颗粒的反射信号。评估单元因此分析由超声变换器接收的这些反射信号的振幅，其中，至少可断定比预定阈值大的幅值，并且其中，至少可计数它们在预定时间间隔中的数量。从接收的反射信号的大于预定阈值的振幅断定在被测介质中的颗粒的颗粒大小。这经由将振幅幅值与颗粒大小相关联而发生。因此，仅可断定预定大小的颗粒。存在颗粒的最小大小以及最大大小两者。如果存在比最大大小大的颗粒，则在它们的大小上不能再区分。最大大小实质上源自透镜的聚焦。从在预定时间间隔中接收的反射信号中的大于预定阈值的振幅的数量，断定在被测介质中的预定最小大小的颗粒的颗粒浓度。

[0011] 耦合元件被实施为声透镜，例如被实施为平凹声透镜或声学菲涅耳透镜。耦合元件包括第一接触表面和至少另一个第二接触表面，该第一接触表面在操作期间接触被测介质，在该第二接触表面上布置和紧固了超声变换器元件。第一接触表面具有例如具有大于5mm的声学有效曲率半径的轮廓。特别地，这个声学有效曲率半径大于10mm。在一个实施例中，声学有效曲率半径达到最大150mm，特别是最大50mm。曲率半径取决于测量管直径和耦合元件的材料以及被测介质的化学成分和物理属性，因为特别地，声信号的传播速度取决于声信号在其中传播的材料。

[0012] 透镜传统上以至少一个椭圆或圆表面为边界。球体具有整体相同的曲率，使得能够经由曲率来限定这样的透镜。这对于椭圆在一定程度上也成立。通过例如菲涅耳透镜来形成例外。菲涅耳透镜被划分为多个例如环形部分，环形部分在截面上可以由棱柱近似。理想上，菲涅耳透镜的环形部分形成具有预定曲率半径的传统透镜的部分。这因此有益地等于声学有效曲率半径。

[0013] 自然地，透镜的声学有效曲率半径和焦距经由折射率特性彼此组合。这些继而取决于分别在耦合元件、被测介质中的声音的速度。

[0014] 菲涅耳透镜的优点可以是与传统透镜相比较的透镜的低厚度。以这种方式，耦合元件可以被实施为很薄，由此，它可以通过使两个接触配合件彼此阻抗匹配来作为在被测介质和超声变换器元件之间的适应或匹配层。另一个优点源自菲涅耳透镜的特殊实施例。它具有带有相应高度的单独台阶，台阶在每种情况下是大约n*λ/2，n是自然数，并且λ是在透镜中的声信号的波长。透镜因此实际上被执行为λ/2适应或匹配层，这导致与传统透镜相比较的改善的声信号传输。

[0015] 超声变换器可以紧固在测量管中，其中，超声变换器的耦合元件因此在操作期间接触被测介质，特别是与其第一接触表面接触。因此，这是所谓的内联(inline)超声颗粒测量系统。

[0016] 本发明的超声颗粒测量系统因此特别用在过程工业的工厂中，特别是在颗粒过滤器后的管线系统中，以用于监控过滤器的功能，例如用于诊断是否例如存在小的泄漏或过滤器的渗透率对于从特定大小起的，例如从1微米直径起的，颗粒有多大。基于模型来推断颗粒的直径。实际上，反射面积对于反射信号是决定性的。然而，假定在模型中的颗粒是球体。在该情况下，颗粒不大于100微米，特别地，它们具有不大于10微米的直径，并且被测介质不比100FNU更浑浊，或者被测介质的混浊度例如小于10FNU。在很浑浊的测量信号的情况下，声信号可能被吸收，并且流测量不再可能。因此，仅应当测量对于人眼仍然看起来清楚的介质。在此，不要求高度精确的混浊度测量，本超声颗粒测量系统当它被根据本发明实施时可以首先传递故障的指示。本发明的另一种方法是利用被实施为透镜的本发明的至少一个耦合元件改装已经存在的超声流测量系统。在该情况下，一种选择是将完整的没有透镜的超声变换器更换为本发明的超声变换器，或者更换耦合元件。在本发明的另外的实施例中，在操作期间的预定阈值的高度是可适应的，并且/或者，在超过预定阈值的情况下，能够发出警告。

[0017] 与混浊度测量系统相反，使用本发明的超声颗粒测量系统，不是根据用于混浊度测量的标准之一来断定被测介质的混浊度，而是相反，如上所述，仅根据在被测介质中出现的、从特定大小起的颗粒的频率来确定被测介质的混浊度。因此，它比混浊度测量装置更多地涉及颗粒计数器。因为评估在颗粒上的反射的振幅以用于颗粒测量，而不必计算多普勒频移，所以在很慢流动的介质的情况下，甚至在静止的介质的情况下，颗粒也是理论上是可测量的。

[0018] 通过借助声透镜的聚焦，仅在测量管中的被测介质的小体积的流中确定颗粒。这个体积取决于透镜的声学有效曲率半径ROC、在透镜中的声音的速度cLens和被测介质中的声音的速度cMedium与声信号的波长λMedium。该体积在该情况下可以被假定为例如圆柱的，并且因而被称为聚焦管。在焦点周围的这个聚焦管的半径可以被例如表达为其中，a代表超声变换器元件的半径，并且 聚焦管的长度因此达到例如
在ROC为5mm、聚焦管的长度为0.5mm并且聚焦管的半径为0.26mm的情况下，导致0.11mm3的体积。分别假定ROC达到50mm、长度和半径是50.1mm和2.6mm，则体积将变为
1064mm3。在这些示例中，假定超声变换器元件是圆形的。例如压电元件的超声变换器元件的半径自然地在发送时刻将声信号横向地限于其传播方向。在这个体积中，在颗粒上反射声信号，这因此意味着它也可以被称为测量体积。声信号的能量的很大部分集中在这个体积中。仅当声信号在颗粒上充分地反射时，可以测量颗粒。这例如是对于大多数固体颗粒的情况。除了声信号在颗粒的表面上的入射角之外，颗粒和被测介质的声阻抗与在它们的材料中的声速也对于反射起作用。如果被测介质和颗粒具有相同的声阻抗，则没有反射。声阻抗必须因此充分地分开使得产生足够的反射。因此，通过升高或降低清楚地采集反射信号的振幅所根据的阈值，也可能调整要考虑哪种类型的颗粒。

[0019] 超声颗粒测量系统包括控制单元，控制单元适合于激励超声变换器元件以发送不同频率的至少两种声信号。它们特别地从超声变换器元件大体垂直地被辐射。如果超声变换器元件因此具有例如盘状形式，则声信号是垂直的。如果盘状超声变换器元件然后被布置得与测量管轴线平行，则从超声变换器元件垂直于测量管轴线地发送声信号。

[0020] 发送的声信号的频率范围在该情况下是例如在下限值和上限值之间可变地可调整的。通常，以下称为“测量频率”的仅一个频率用于所描述的颗粒测量。然而，这是在第一频率和至少另一个第二频率之间可变的。特别地，测量频率和随其的第一频率和第二频率位于从2MHz至10MHz的范围中。超声颗粒测量系统的分辨率随着用于测量的声信号的测量频率而增大。利用越高的频率检测到越小的颗粒。因此，本发明的一个实施例包括可变阈值。它根据超声颗粒测量系统的应用而被预定，例如由用户设置，或者它根据被测介质而被预定。它可以由超声颗粒测量系统例如根据从在被测介质中的颗粒向超声变换器反射的声信号的反射信号的振幅而被预定。特别地，阈值是根据由超声变换器产生的声信号的频率而被预定的。

[0021] 测量频率例如是由用户可调整的。用户取决于应用来进行频率设置。替代地，超声颗粒测量系统例如通过下述方式来进行测量频率的调整：有时地利用预定频率范围的所有频率以用于测量，并且根据预定规格来选择测量频率，直到在查看测量频率的下一个时间点。

[0022] 在一个实施例中，超声颗粒测量系统包括控制单元，例如微处理器，该控制单元适合于激励超声变换器元件以发送第一形式的声信号，特别是第一脉冲串信号序列，并且适合于激励超声变换器元件以发送第二形式的声信号，特别是第二脉冲串信号序列，该第二形式与第一形式不同，特别是第一脉冲串信号序列因此与第二脉冲串信号序列不同。除了连续信号之外，应用所谓的连续波脉冲串信号以用于借助超声进行的行程时间差测量，在该情况下用于颗粒检测。在信号中的差异在于在脉冲串信号序列中的单独脉冲串的数量和/或在脉冲串序列中的单独脉冲串的分离和/或在单独脉冲串信号的脉冲形状。在脉冲串信号序列的仅少量脉冲串的情况下，信号能量比在许多脉冲串的情况下小。为了获得足够的反射振幅，必须向被测介质内发送对应多的信号能量。相反，如果向被测介质内发送很多快速序列的脉冲串，则由此导致与窄带连续信号类似的窄带信号。

[0023] 在进一步改进中，超声颗粒测量系统被实施为使得声透镜在水状被测介质中的焦距与测量管的直径的比率达到至少0.2。在本发明的溶液的实施例中，该比率在0.4和0.6之间。超声变换器位于测量管中。为了不显著地影响流，它仅向测量管内整体突出小程度。通过透镜及其聚焦，聚焦了声信号；对于这个模型产生第一信号圆锥。在聚焦后的信号传播方向上，声信号重新散布，它较宽。因此，对于这个模型产生第二信号圆锥，该第二信号圆锥以其尖端在透镜的焦点处接触第一信号圆锥的尖端——因此在这个模型中产生双圆锥。

[0024] 在具有1100m/s至1900m/s的被测介质中的声速的被测介质的情况下，在超声变换器的声透镜的曲率半径从5mm至50mm并且在超声变换器的被实施为声透镜的耦合元件中的声速大约是2000m/s至大约3000m/s的情况下，焦距为15mm至60mm。

[0025] 本发明的另一个进一步改进提供了，耦合元件由诸如PEEK或PVC的聚合物制造。超声变换器元件例如由压电陶瓷或PVDF构成。在该情况下，根据一个实施例，超声变换器元件直接地粘附到耦合元件的第二接触表面。省略通常布置在耦合元件和超声变换器元件之间的适应或匹配层。作为超声变换器元件或PVDF盘或PVDF膜的压电陶瓷盘因此与耦合元件直接接触，其间仅具有粘结层。另一方面，也存在例如利用饱和或高度粘稠的油而不是粘结剂的液体耦合。

[0026] 在另外的进一步改进中，利用至少2MHz的测量频率，至少超声变换器元件是可激励的。更经常地，在特定谐振频率处激励超声变换器元件。该超声变换器元件拥有相对窄的可用频率范围。因此，接收频率也通常位于测量频率周围的区域中。高测量频率的益处是作为结果的声信号的短波长，由此，在颗粒测量上的分辨率升高——记录小的颗粒，因为这些也反射回波。

[0027] PVDF是比压电陶瓷更宽带的。而且，PVDF变换器具有更好的信噪比(SNR)。然而，振幅比压电陶瓷小，这特别是对于较小颗粒的检测是不利的。通过超声颗粒测量系统的应用来对应地确定超声变换器元件的选择。如果要求宽的可用频带，因此根据应用要求在第一和第二频率之间的大差异或对于特定频率的精确的可调谐性，将PVDF选择和应用为超声变换器元件。如果相反需要高振幅，则依赖压电陶瓷作为超声变换器。

[0028] 在本发明的超声颗粒测量系统的另外的进一步改进中提供了，测量管具有大体圆形的截面，其具有至少20mm、特别是至少30mm的直径。测量管直径至多达到例如150mm或例如甚至仅120mm。对应地选择超声变换器，特别是其透镜。

[0029] 在本发明的用于利用在测量管中布置的本发明的超声变换器来记录在被测介质中的颗粒的方法中，其中，声信号沿着在测量管的至少一个信号路径传播，由超声变换器产生借助从颗粒向超声变换器反射的声信号的反射信号，即在颗粒上的声信号的反射，的振幅分析来记录在被测介质中的颗粒的声信号。根据本发明经由声透镜来聚焦由超声变换器产生的声信号。声透镜这种情况下具有至少一个焦点，该至少一个焦点位于测量管中的体积中。声信号沿着直线的信号路径在模型中传播。实际上，它们的传播取决于许多因素，并且例如是瓣形的。

[0030] 在本发明的方法的进一步改进中，从接收的反射信号的大于预定阈值的振幅，断定在被测介质中的颗粒的颗粒大小，这些反射信号在该颗粒上反射。因此，经由接收的反射信号、即回波的振幅的幅值来断定颗粒大小。

[0031] 在本发明的另外的实施例中，例如，在超过预定阈值时输出警告，和/或，在预定时间间隔中大于预定阈值的颗粒超过预定数量时输出警告。

[0032] 在本发明的另外的实施例中，预定阈值的水平在操作期间是例如由用户可适应的，或者，其取决于过程参数而自动地适应，该过程参数诸如例如是被测介质和位于被测介质中的颗粒，特别是与被测介质的声阻抗相比较的颗粒的声阻抗。

[0033] 在本发明的方法的另外的进一步改进中提供了，从在预定时间间隔中接收的、振幅大于预定阈值的反射信号的振幅的数量，因此从它们的出现频率，来断定在被测介质中的颗粒浓度。超声变换器元件传递在评估单元中处理的电压信号。自然地，超声变换器元件也记录被称为在电压信号中的噪声的干扰。如果现在执行信号的阈值分析，则仅进一步处理在这个预定阈值之上的那些值，并且因此，将那些值识别为颗粒。这些振幅或峰值一方面被计数，并且与此一起影响颗粒频率，并且另一方面经由它们的幅值来确定颗粒大小。

[0034] 本发明的另一个进一步改进使得，超声变换器被激励到第一脉冲串信号序列和第二脉冲串信号序列，其中，第一脉冲串信号序列与第二脉冲串信号序列不同。因此，可以将两个不同的脉冲串信号序列用于颗粒测量。

[0035] 在该方法的另外的进一步改进中，至少将超声变换器激励到大于2MHz的测量频率。测量频率也可以大于5或10MHz，例如，甚至20MHz。因为声信号的波长是λ＝c/f，并且c是声速，并且f是测量频率，所以在较高的测量频率和其他相同条件下波长较小。以这种方式，可检测较小的颗粒。如果测量频率比20MHz大得多，则在被测介质中的声信号的吸收很高，特别是当仅在被测介质中包含少量颗粒时。则用于流测量的足够强的声信号仅是非常难实现的。

附图说明

[0036] 现在基于附图更详细地描述本发明，附图的图包含实施例的不同示例。在具有相同附图标记的图中提供了相同的元件。附图的图示出如下：

[0037] 图1是本发明的超声颗粒测量系统；以及

[0038] 图2是本发明的超声颗粒测量系统的超声变换器。

具体实施方式

[0039] 图1示意地示出了本发明的超声颗粒测量系统1。经由耦合元件来发送和/或接收声信号的超声变换器2以相对于测量管轴线的一定角度而被紧固在测量管8中。这是所谓的内联测量系统。贯穿超声变换器2的中心轴线在此建模超声信号传播所沿着的信号路径。

[0040] 超声变换器2包括声透镜10，声透镜10在测量管8中聚焦超声信号。超声变换器2的声透镜10的焦点位于用于颗粒测量的体积11中。这个体积11源自透镜的聚焦。它在此围绕信号路径9旋转对称，并且实质上椭圆地以所示的截面而被绘制。在这个体积中，通过声信号在颗粒上的反射来记录颗粒。

[0041] 本发明的超声颗粒测量系统的发明用途例如在管线系统中过滤器的下游，因此在过滤器后通过管线系统的被测介质的流动方向上，以例如用于过滤器的功能监控。

[0042] 图2图示本发明的超声变换器2的构造。这包括例如高频压电陶瓷的超声变换器元件4。替代地，PVDF盘也适用于作为超声变换器元件。超声变换器元件4可以将电信号转换为机械振荡并且将其转换为声信号，并且也将声信号转换为电信号。它因此作为传感器和致动器两者。超声变换器元件4经由被实施为声透镜10的耦合元件来发送和接收声信号。耦合元件——相应的声透镜——10具有多个表面，例如：第一接触表面6，其在操作期间接触在测量管中的被测介质；以及，第二接触表面7，其与超声变换器元件4接触。超声变换器元件4例如直接地粘附在声透镜10的第二接触表面7上，而在其间没有任何适应或匹配层。然而，这在此不应当被排除。

[0043] 超声变换器元件4经由两条电缆13和插头连接器14与测量变送器(measuring transmitter)(未示出)连接。在超声变换器元件4后的超声变换器2中的连接器空间12中，可以设置所谓的衬垫，例如，振荡阻尼器，它直接地与超声变换器元件4连接。在这个示例中，连接器空间12由在超声变换器元件4周围的外壳3界定。

[0044] 透镜10在此被实施为具有第一接触表面6和平面的第二接触表面7的平凹透镜，第一接触表面6具有预定的曲率半径，在此例如为14mm。等同地，透镜10可以被实施为具有轮廓的第一接触表面6的菲涅耳透镜，第一接触表面6具有等同的声学有效曲率半径。菲涅耳透镜被划分为多个分段或部分，该多个分段或部分一起形成这个具有该声学有效曲率半径的轮廓。

[0045] 声学有效曲率半径和条件的焦距经由折射率而相关，并且这些取决于在被测介质中、分别地在耦合元件中的声速。菲涅耳透镜的台阶高度例如由n×λ/2给出，其中。λ是在耦合元件中的声信号的波长，并且n是自然数。

[0046] 附图标记列表

[0047] 1  超声颗粒测量系统

[0048] 2  超声变换器

[0049] 3  超声变换器外壳

[0050] 4  超声变换器元件

[0051] 5  耦合元件

[0052] 6  耦合元件的第一接触表面

[0053] 7  耦合元件的第二接触表面

[0054] 8  测量管

[0055] 9  信号路径

[0056] 10 声透镜

[0057] 11 用于颗粒测量的体积

[0058] 12 在超声变换器中的连接器空间

[0059] 13 电缆

[0060] 14 插头连接器