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Title:
DEVICE FOR DETERMINING A SPEED OF SOUND OF A SOUND SIGNAL IN A FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/005343
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for determining a speed of sound in a fluid (1) in a fluid container (3), comprising a sound transducer (5), a first reflector element (7), which is arranged in a fluid space (11), at least one additional reflector element (13, 15), which is arranged in the fluid space (11), wherein the first reflector element (7) and the at least one additional reflector element (13, 15) are integrally formed in a reference element (17), and a control unit (19), which is designed to control the sound transducer (5) in such a way that a specified sound signal (S) is produced, to determine a first signal propagation time period between a transmission time and a reception time of a first reflection of the sound signal (S) on the first reflector element (7), to determine a respective additional signal propagation time period between the transmission time and a reception time of a respective additional reflection of the sound signal (S) on the respective additional reflector element (13, 15), and to determine the speed of sound within the fluid (1) on the basis of the first signal propagation time period and the respective additional signal propagation time period of the sound signal (S).

Inventors:
PFEIFFER KARL-FRIEDRICH (DE)
WEBER CLAUS (DE)
GROTEVENT HENNING (DE)
JÄGER WIGHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/065400
Publication Date:
January 14, 2016
Filing Date:
July 06, 2015
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
G01N29/024; G01H5/00; G01N29/22
Foreign References:
US20040093948A12004-05-20
US20090158821A12009-06-25
DE102004028547A12006-02-02
Other References:
See also references of EP 3087387A1
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Claims:
Vorrichtung zum Bestimmen einer Schallgeschwindigkeit in einem Fluid (1) in einem Fluidbehälter (3), umfassend

- einen Schallwandler (5) , der zum Senden und Empfangen von Schall ausgebildet ist,

- ein erstes Reflektorelement (7), das in einem ersten Abstand (Dl) zu dem Schallwandler (5) in einem Flu- idraum (11) des Fluidbehälters (3) angeordnet ist,

- mindestens ein weiteres Reflektorelement (13, 15), das in einem jeweiligen vorgegebenen weiteren Abstand (D2, D3) zu dem ersten Reflektorelement (7) in dem Flu- idraum (11) des Fluidbehälters (3) angeordnet ist, wo¬ bei das erste Reflektorelement (7) und das mindestens eine weitere Reflektorelement (13, 15) einstückig in einem Referenzelement (17) ausgebildet sind, und dazu ausgebildet sind, durch den Schallwandler (5) erzeug¬ ten Schall zurück zu dem Schallwandler (5) zu reflek¬ tieren, wobei das Referenzelement (17) in einem Kopp¬ lungsbereich des Referenzelements (17) fix mit einem Bodenabschnitt (9) des Fluidbehälters (3) gekoppelt ist, und

- eine Steuereinheit (19), die dazu ausgebildet ist,

— den Schallwandler (5) derart anzusteuern, dass ein vorgegebenes Schallsignal (S) erzeugt wird, dessen HauptStrahlungsrichtung (HSR) parallel zu dem Bo¬ denabschnitt (9) des Fluidbehälters (3) verläuft,

-- eine erste Signallaufzeit zu ermitteln zwischen ei¬ nem Sendezeitpunkt des Schallsignals (S) und einem Empfangszeitpunkt einer ersten Reflexion des

Schallsignals (S) an dem ersten Reflektorelement (7) ,

— eine jeweilige weitere Signallaufzeit zu ermitteln zwischen dem Sendezeitpunkt des Schallsignals (S) und einem Empfangszeitpunkt einer jeweiligen weite¬ ren Reflexion des Schallsignals (S) an dem jeweili¬ gen weiteren Reflektorelement (13, 15), und -- abhängig von der ersten Signallaufzeit und der je¬ weiligen weiteren Signallaufzeit die Schallge¬ schwindigkeit des Schallsignals (S) innerhalb des Fluids (1) zu ermitteln.

Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Kopplungsbe¬ reich des Referenzelements (17) mindestens eine Ausneh¬ mung (19) aufweist.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder

2, bei der der Kopplungsbereich des Referenzelements (17) mindestens eine Bohrung (21) aufweist.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis

3, bei der der Kopplungsbereich des Referenzelements (17) mit Kunststoff umspritzt ist.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Referenzelement (17) ausgehend von einer dem Schallwandler (5) zugewandten Seite des ersten Reflek¬ torelements (7) in HauptStrahlungsrichtung (HSR) des Schallsignals (S) hin zu einer dem Schallwandler (5) ab¬ gewandten Seite des mindestens einen weiteren Reflektor¬ elements (13, 15) in den Fluidraum (11) ragend monoton steigend ausgebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein in den Fluid¬ raum (11) ragender Teilbereich des Referenzelements (17) zwischen zwei in HauptStrahlungsrichtung (HSR) des

Schallsignals (S) aufeinanderfolgenden Reflektorelemen¬ ten (7, 13, 15) als Ebene parallel der HauptStrahlungs¬ richtung (HSR) des Schallsignals (S) ausgebildet ist.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Referenzelement (17) aus einem Metall ausgebil¬ det ist.

Description:
Beschreibung

Vorrichtung zum Bestimmung einer Schallgeschwindigkeit eines Schallsignals in einem Fluid

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Schallgeschwindigkeit eines Schallsignals in einem Fluid in einem Fluidbehälter . Zum Bestimmen einer Schallgeschwindigkeit eines Schallsignals in einem Fluid in einem Fluidbehälter kann ein Schallwandler sowohl als Schallerzeuger als auch als Schallempfänger be ¬ trieben werden. Für eine Bestimmung der Schallgeschwindigkeit des Schallsignals in dem Fluid können mittels des Schallwand- lers Schallimpulse in das zu vermessende Fluid abgegeben wer ¬ den. Aus der Laufzeit der Schallimpulse können Rückschlüsse auf die Schallgeschwindigkeit des Schallsignals in dem Fluid gezogen werden. Die Druckschrift US 2009/0158821 AI beschreibt ein Gerät zur Messung eines oder mehrerer Ultraschallparameter einer Auf ¬ schwemmung umfassend in einem flüssigen Träger gelöste Parti ¬ kel. Das Gerät umfasst eine oder mehrere Ultraschallsensoren zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen sowie einen oder mehrere Reflektoren, die zumindest eine reflektierende Oberfläche aufweisen und angeordnet sind die Ultraschallwel ¬ len zu den Ultraschallsensoren zu reflektieren. Das Gerät um ¬ fasst ferner ein Gehäuse, das die Ultraschallsensoren und Re ¬ flektoren in beabstandet zueinander fixiert, umfassend eine Öffnung in das Gehäuse, die es der Aufschwemmung erlaubt in den Zwischenraum zwischen Ultraschallsensoren und Reflektoren zu strömen.

Die Druckschrift DE 10 2012 207 732 AI beschreibt ein Verfah- ren zur Ermittlung der Ultraschallgeschwindigkeit in einer in einem Gehäuse befindlichen Flüssigkeit mithilfe eines Ultra ¬ schallsensors entlang einer einen ersten Referenzpunkt und einen darüber angeordneten zweiten Referenzpunkt aufweisenden Messstrecke. Bei einem Füllstand deutlich höher als der zwei- te Referenzpunkt wird die Ultraschallgeschwindigkeit durch Messung der Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Referenz ¬ punkten bei bekannter Distanz zwischen den beiden Referenz ¬ punkten ermittelt. Bei sich dem zweiten Referenzpunkt annä ¬ herndem Füllstand wird die Ultraschallgeschwindigkeit ermit- telt, die Laufzeit bis zum ersten Referenzpunkt gemessen und der Abstand des ersten Referenzpunktes vom Ultraschallsensor kalibriert. Bei einem Flüssigkeitsstand unterhalb des zweiten Referenzpunktes wird die Laufzeit bis zum ersten Referenz ¬ punkt gemessen und der kalibrierte Abstand zur Berechnung der Ultraschallgeschwindigkeit verwendet.

Die Druckschrift US 2012/0118059 AI beschreibt ein System zur Bestimmung einer Qualität oder einer Menge an Fluid in einem Tank, bei dem ein Schallwandler in der Nähe des Bodens des Tanks angeordnet ist, sodass Schall in Richtung eines fixier ¬ ten Objekts mit bekanntem Abstand gerichtet ist. Das System umfasst ferner einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Fluids sowie eine Steuereinheit, die ausgebil ¬ det ist, abhängig von der Temperatur des Fluids und einer Laufzeit des Schallsignals auf eine Verschmutzung des Fluids zu schließen.

Die Druckschrift US 4,679,175 A beschreibt ein Ultraschallab- standsmessverfahren und eine Vorrichtung, bei der ein Schall- wandler periodisch ein Paar Bündel akustischer Energie ent ¬ lang eines akustischen Pfads hin zu einem Zielobjekt sendet und ein Echo des ersten akustischen Bündels eines jeden Bün ¬ delpaars genutzt wird um einen Spit zenreferenzpegel zu ermit- teln, und ein Echo des zweiten Bündels eines jeden Bündel ¬ paars genutzt wird um einen Abstand zu dem Zielobjekt zu be ¬ stimmen wenn sein Pegel einen vorgegebenen Bruchteil des Spit zenreferenzpegels übersteigt .

Die Druckschrift US 5,604,301 A beschreibt ein Verfahren zur Trennung einer Flüssigkeit sowie einem Ultraschall- Partikelerfassungsgerät mit einem in der Flüssigkeit versenk ¬ ten Sender, Empfänger und Reflektor.

Die Druckschrift US 6,330,831 Bl beschreibt ein Messsystem zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Fluids, wobei das System Messungen eines Ultraschallsignals durch ¬ führt, das sich durch das Fluid hin zu einem Reflektor in dem Fluid ausbreitet, und zumindest eine Reflektionsmessung ein ¬ schließt, wobei das Ultraschallsignal sich entlang eines Dif- ferenzialpfads in dem Fluid ausbreitet, der geeignet ist ei ¬ nen Wert der Fluidimpedanz lokal an dem Reflektor zu bestim ¬ men .

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und zu ¬ verlässige Vorrichtung zum Bestimmen einer Schallgeschwindig ¬ keit in einem Fluid zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un ¬ teransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum

Bestimmen einer Schallgeschwindigkeit in einem Fluid in einem Fluidbehälter, die einen Schallwandler umfasst, der zum Sen ¬ den und Empfangen von Schall ausgebildet ist. Ferner umfasst die Vorrichtung ein erstes Reflektorelement, das in einem ersten Abstand zu dem Schallwandler in einem Fluidraum des Fluidbehälters angeordnet ist. Des Weiteren um- fasst die Vorrichtung mindestens ein weiteres Reflektorele ¬ ment, das in einem jeweiligen vorgegebenen weiteren Abstand zu dem ersten Reflektorelement in dem Fluidraum des Fluidbe- hälters angeordnet ist.

Das erste Reflektorelement und das mindestens eine weitere Reflektorelement sind einstückig in einem Referenzelement ausgebildet . Das erste Reflektorelement und das mindestens eine weitere

Reflektorelement sind dazu ausgebildet, durch den Schallwand ¬ ler erzeugten Schall zurück zu dem Schallwandler zu reflek ¬ tieren .

Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Schallwandler derart anzusteuern, dass ein vorgegebenes Schallsignal erzeugt wird, dessen Haupt ¬ strahlungsrichtung parallel zu einem Bodenabschnitt des

Fluidbehälters verläuft. Des Weiteren ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine erste Signallaufzeit zu ermitteln zwi ¬ schen einem Sendezeitpunkt des Schallsignals und einem Emp ¬ fangszeitpunkt einer ersten Reflexion des Schallsignals an dem ersten Reflektorelement. Des Weiteren ist die Steuerein ¬ heit dazu ausgebildet, eine jeweilige weitere Signallaufzeit zu ermitteln zwischen dem Sendezeitpunkt des Schallsignals und einem Empfangszeitpunkt einer jeweiligen weiteren Refle ¬ xion des Schallsignals an dem jeweiligen weiteren Reflektor ¬ element. Des Weiteren ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, abhängig von der ersten Signallaufzeit und der jeweiligen weiteren Signallaufzeit die Schallgeschwindigkeit des Schall ¬ signals innerhalb des Fluids zu ermitteln.

Eine Anordnung von mindestens zwei Reflektorelementen in dem Fluidraum hat den Vorteil, dass zur Bestimmung der Schallge- schwindigkeit des Schallsignals in dem Fluid lediglich ein

Abstand zwischen dem ersten Reflektorelement und dem mindes ¬ tens einen weiteren Reflektorelement bekannt sein muss. Die einstückige Ausbildung der Reflektorelemente ermöglicht eine einfache Montage der Reflektorelemente. Ferner trägt die einstückige Ausbildung der Reflektorelemente dazu bei, dass der jeweilige vorgegebene weitere Abstand im Wesentlichen un ¬ abhängig von Montage, Alterung und Temperatur ist. Des Weite ¬ ren ist dadurch beispielsweise eine Kalibrierung der Vorrich ¬ tung lediglich optional. Zudem trägt die einstückige Ausbildung der Reflektorelemente dazu bei, dass ein Austausch oder eine Änderung eines Reflek ¬ torelements, beispielsweise anwendungsbedingt oder defektbe ¬ dingt, im Wesentlichen unabhängig von dem Fluidbehälter, der Steuereinheit und dem Schallwandler ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Referenzelement in einem Kopplungsbereich des Referenzelements fix mit dem Fluidbehälter gekoppelt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Refe ¬ renzelement in dem Kopplungsbereich des Referenzelements fix mit dem Bodenabschnitt des Fluidbehälters gekoppelt .

Dies ermöglicht eine Bestimmung der Schallgeschwindigkeit auch bei geringem Füllstand des Fluidbehälters.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kopp ¬ lungsbereich des Referenzelements mindestens eine Ausnehmung auf .

Dies ermöglicht eine formschlüssige Verbindung des Referenz ¬ elements mit dem Fluidbehälter. Ferner wird eine Oberfläche des Referenzelements derart vergrößert, dass eine stoff ¬ schlüssige Verbindung mit hoher Zuverlässigkeit ermöglicht wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kopp ¬ lungsbereich des Referenzelements mindestens eine Bohrung auf . Dies ermöglicht eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung des Referenzelements mit dem Fluidbehälter . Ferner wird eine Oberfläche des Referenzelements derart vergrößert, dass eine Stoffschlüssige Verbindung mit hoher Zuverlässig ¬ keit ermöglicht wird.

Beispielsweise weist der Bodenabschnitt des Fluidbehälters in diesem Zusammenhang mindestens einen Befestigungsstift auf, der zu einem Heißverstemmen mit dem Kopplungsbereich des Re ¬ ferenzelements im Rahmen eines Herstellens einer Kopplung mit dem Kopplungsbereich des Referenzelements ausgebildet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kopp ¬ lungsbereich des Referenzelements mit Kunststoff umspritzt. Dies ermöglicht eine kostengünstige und robuste mechanische Kopplung des Referenzelements mit dem Fluidbehälter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Refe ¬ renzelement ausgehend von einer dem Schallwandler zugewandten Seite des ersten Reflektorelements in HauptStrahlungsrichtung des Schallsignals hin zu einer dem Schallwandler abgewandten Seite des mindestens einen weiteren Reflektorelements in den Fluidraum ragend monoton steigend ausgebildet.

Eine derartige Anordnung trägt zu einem Betrieb der Vorrich- tung im Wesentlichen frei von einer Störreflexion zwischen einer dem Schallwandler zugewandten Seite und einer dem

Schallwandler abgewandten Seite zweier in HauptStrahlungs ¬ richtung des Schallsignals aufeinanderfolgenden Reflektorele ¬ mente bei.

Ferner trägt die Anordnung im Falle eines sich beispielsweise temperaturbedingt ausdehnenden, insbesondere gefrorenen Flu- ids dazu bei, dass ein dem Schallwandler näher angeordnetes Reflektorelement zweier in HauptStrahlungsrichtung des

Schallsignals aufeinanderfolgender Reflektorelemente im We ¬ sentlichen frei von einer an seiner dem Schallwandler abge ¬ wandten Seite anliegenden Kraft des sich ausdehnenden Fluids ist, die entgegengesetzt zu einer an einer dem Schallwandler zugewandten Seite eines dem Schallwandler entfernter angeord ¬ neten Reflektorelements anliegenden Kraft des sich ausdehnen ¬ den Fluids ist, so dass der jeweilige vorgegebene weitere Ab ¬ stand zwischen den beiden Reflektorelementen unverändert bleibt .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein in den Fluidraum ragender Teilbereich des Referenzelements zwischen zwei in Hauptstrahlungsrichtung des Schallsignals aufeinan- derfolgenden Reflektorelementen als Ebene parallel der Haupt- Strahlungsrichtung des Schallsignals ausgebildet.

Eine derartige Anordnung ermöglicht einen Betrieb der Vor ¬ richtung im Wesentlichen frei von einer Reflexion an dem in den Fluidraum ragenden Teilbereich des Referenzelements zwi ¬ schen den zwei in HauptStrahlungsrichtung des Schallsignals aufeinanderfolgenden Reflektorelementen, so dass zu einem ho ¬ hen Wirkungsgrad der Vorrichtung beigetragen wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Refe ¬ renzelement aus einem Metall ausgebildet.

Dadurch wird eine zuverlässige Reflexion der Schallsignale an den Reflektorelementen des Referenzelements ermöglicht.

Ferner ist das Referenzelement dadurch robust gegenüber einer Krafteinwirkung, so dass der jeweilige vorgegebene weitere Abstand im Wesentlichen unabhängig von einer Alterung und ei ¬ ner Temperaturveränderung unverändert bleibt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Schallgeschwindigkeit eines Fluids ,

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen der Schallgeschwindigkeit des Fluids, und

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen der Schallgeschwindigkeit des Fluids.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren ¬ übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Schallge ¬ schwindigkeit in einem Fluid 1, umfassend einen Fluidbehälter 3 mit einem Bodenabschnitt 9 sowie einem Fluidraum 11, der mit dem Fluid 1 befüllt ist. Bei dem Fluid 1 handelt es sich beispielsweise um ein flüssiges Medium zur Schadstoffredukti- on in Abgasen, das vorzugsweise ein Reduktionsmittel und/oder einen Reduktionsmittelvorläufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung aufweist.

Beispielsweise zum Bestimmen eines Füllstands des Fluids 1 in dem Fluidraum 11 mittels Schall ist eine bekannte Schallge ¬ schwindigkeit eines vorgegebenen Schallsignals S in dem Fluid 1 erforderlich. Zu diesem Zweck ist beispielsweise in dem Fluidraum 11 ein Schallwandler 5 angeordnet, der zum Senden und Empfangen von Schall ausgebildet ist. Der Schallwandler 5 kann beispielsweise ferner durch eine Gehäusewandung des Flu- idbehälters 3 an den Fluidraum 11 angekoppelt sein.

Der Schallwandler 5 wird durch eine Steuereinheit 19 ange ¬ steuert, das vorgegebene Schallsignal S zu erzeugen. Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit des Schallsignals S in dem Fluid 1 ist in HauptStrahlungsrichtung HSR des Schall ¬ signals S ein erstes Reflektorelement 7 in einem ersten Ab- stand Dl zu dem Schallwandler 5 in dem Fluidraum 11 des Flu- idbehälters 3 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, den durch den Schallwandler 5 erzeugten Schall zurück zu dem Schall ¬ wandler 5 zu reflektieren.

Die Steuereinheit 19 ist dazu ausgebildet, eine erste Signal ¬ laufzeit zu ermitteln zwischen einem Sendezeitpunkt des

Schallsignals S und einem Empfangszeitpunkt einer ersten Re ¬ flexion des Schallsignals S an dem ersten Reflektorelement 7. Im Falle, dass der erste Abstand Dl beispielsweise aufgrund einer geringen Fertigungstoleranz oder durch eine Kalibrie ¬ rung hinreichend genau bekannt ist, kann so bereits die

Schallgeschwindigkeit des Schallsignals S innerhalb des Flu ¬ ids 1 abhängig von der ersten Signallaufzeit ermittelt wer ¬ den .

Durch eine temperaturbedingt hervorgerufene Schwankung des ersten Abstands Dl, beispielsweise durch eine temperaturab ¬ hängige Signallaufzeit an einer Zwischenschicht zwischen dem Schallwandler 5 und dem Fluid 1, oder durch Alterungseffekte, beispielsweise durch ein Setzen von elastischen Komponenten oder Schrumpfungen, kann ein Fehler bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit des Schallsignals S innerhalb des Flu ¬ ids 1 auftreten. Aus diesem Grund ist in einem jeweiligen vorgegebenen weite ¬ ren Abstand D2 zu dem ersten Reflektorelement 7 ein weiteres Reflektorelement 13 in dem Fluidraum 11 des Fluidbehälters 3 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, durch den Schallwandler 5 erzeugten Schall zurück zu dem Schallwandler 5 zu reflek- tieren. Beispielsweise sind die Reflektorelemente 7, 13 fix mit dem Bodenabschnitt 9 des Fluidbehälters 3 gekoppelt, wo ¬ bei das erste Reflektorelement 7 zu dem Bodenabschnitt 9 eine erste Höhe Hl aufweist, mit der das erste Reflektorelement 7 in den Fluidraum 11 ragt, und das weitere Reflektorelement 13 eine weitere Höhe H2 aufweist, mit der es in den Fluidraum 11 ragt. Die erste Höhe Hl ist beispielsweise geringer als die weitere Höhe H2, so dass das vorgegebene Schallsignal S, des ¬ sen HauptStrahlungsrichtung HSR beispielsweise parallel zu dem Bodenabschnitt 9 des Fluidbehälters 3 verläuft sowohl an dem ersten Reflektorelement 7, als auch an dem weiteren Re ¬ flektorelement 13 reflektiert wird.

Die Steuereinheit 19 ist dazu ausgebildet, eine weitere Sig ¬ nallaufzeit zu ermitteln zwischen dem Sendezeitpunkt des Schallsignals S und einem Empfangszeitpunkt einer weiteren Reflexion des Schallsignals S an dem weiteren Reflektorele- ment 13. Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit des Schall ¬ signals S in dem Fluid 1 kann nun beispielsweise eine Diffe ¬ renz zwischen der ersten Signallaufzeit und der weiteren Sig ¬ nallaufzeit ermittelt werden, so dass abhängig von dem weite ¬ ren Abstand D2 die Schallgeschwindigkeit des Schallsignals S ermittelt werden kann.

Dies hat den Vorteil, dass lediglich der vorgegebene weitere Abstand D2 zwischen dem ersten Reflektorelement 7 und dem weiteren Reflektorelement 13 bekannt sein muss. Beispielswei- se wird dadurch die temperaturbedingt hervorgerufene Schwan ¬ kung des ersten Abstands Dl kompensiert.

Der weitere Abstand D2 zwischen dem ersten Reflektorelement 7 und dem weiteren Reflektorelement 13 muss in diesem Fall je- doch weiterhin mit einer hohen Genauigkeit bekannt sein oder kalibriert werden. Alterungs-, montage- oder temperaturbe ¬ dingt ist nicht sichergestellt, dass diese Bedingung immer erfüllt ist. Ein zweites Ausführungsbeispiel (Figur 2) unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die beiden Re ¬ flektorelemente 7, 13 einstückig in einem Referenzelement 17 ausgebildet sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der weitere Abstand D2 zwischen dem ersten Reflektorelement 7 und dem weiteren Reflektorelement 13 im Wesentlichen tempera- tur-, montage- und alterungsunabhängig konstant bleibt. Der weitere Abstand D2, als auch eine Ausrichtung der Reflektor ¬ elemente 7, 13 zueinander ist in diesem Fall lediglich von einer Fertigung des Referenzelements 17 abhängig.

Eine Kalibrierung der Vorrichtung ist in diesem Fall bei- spielsweise lediglich optional, da der weitere Abstand D2 entweder aufgrund von Fertigungstoleranzen des Referenzele ¬ ments 17 oder durch Vermessung bereits vor einer Montage der Vorrichtung hinreichend genau bekannt ist. Des Weiteren trägt eine einstückige Ausbildung der Reflektor ¬ elemente 7, 13 in dem Referenzelement 17 zu einer vereinfach ¬ ten Montage der Reflektorelemente 7, 13 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel bei, da nur ein einzelnes Bauteil mon ¬ tiert werden muss. Dies ermöglicht zudem, dass beispielsweise eine anwendungs- oder defektbedingte Änderung an dem Refe ¬ renzelement 17 im Wesentlichen unabhängig von dem Fluidbehäl- ter 3, dem Schallwandler 5 und der Steuereinheit 19 durchge ¬ führt werden können. Zur Montage des Referenzelements 17 weist dieses beispiels ¬ weise in einem Kopplungsbereich mindestens eine Ausnehmung 19 auf. Diese ermöglicht beispielsweise eine formschlüssige Ver ¬ bindung des Referenzelements 17 mit dem Fluidbehälter 3. Fer ¬ ner wird eine Oberfläche des Referenzelements 17 derart ver- größert, dass eine Stoffschlüssige Verbindung mit hoher Zu ¬ verlässigkeit ermöglicht wird. Beispielsweise ist der Kopp ¬ lungsbereich des Referenzelements 17 zu diesem Zweck mit Kunststoff umspritzt. Beispielsweise ist das Referenzelement 17 ausgehend von einer dem Schallwandler 5 zugewandten Seite des ersten Reflektor ¬ elements 7 in HauptStrahlungsrichtung HSR des Schallsignals S hin zu einer dem Schallwandler 5 abgewandten Seite des weite ¬ ren Reflektorelements 13 in den Fluidraum 11 ragend monoton steigend ausgebildet. Insbesondere ein in den Fluidraum 11 ragender Teilbereich des Referenzelements 17 zwischen dem ersten Reflektorelement 7 und dem weiteren Reflektorelement 13 ist dabei als Ebene parallel der HauptStrahlungsrichtung HSR des Schallsignals S ausgebildet.

Dies hat den Vorteil, dass die weitere Reflexion des Schall- Signals S an dem weiteren Reflektorelement 13 im Wesentlichen unabhängig von dem ersten Reflektorelement 7 zurück zu dem Schallwandler 5 reflektiert wird. Im Wesentlichen tritt so keine Störreflexion zwischen den beiden Reflektorelementen 7, 13 auf, sodass beispielsweise zu einer Effizienz der Vorrich- tung beigetragen wird.

Im Falle eines sich beispielsweise temperaturbedingt ausdeh ¬ nenden, insbesondere gefrorenen Fluids 1 liegt beispielsweise eine erste Kraft des sich ausdehnenden Fluids an einer dem Schallwandler 5 zugewandten Seite des weiteren Reflektorele ¬ ments 13 an. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegt jedoch bedingt durch eine monoton steigende Ausbildung des Referenzelements 17 keine der ersten Kraft entgegen ge ¬ richtete Kraft des sich ausdehnenden Fluids an einer dem Schallwandler abgewandten Seite des ersten Reflektorelements 7 an, so dass der weitere Abstand D2 zwischen dem ersten Re ¬ flektorelement 7 und dem weiteren Reflektorelement 13 im We ¬ sentlichen konstant bleibt. Das dritte Ausführungsbeispiel (Figur 3) unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Refe ¬ renzelement 17 in dem Kopplungsbereich mindestens eine Boh ¬ rung 21 aufweist. Beispielsweise weist der Bodenabschnitt 9 des Fluidbehälters 3 mindestens einen Befestigungsstift auf, der im Rahmen eines Herstellens einer Kopplung mit dem Kopp ¬ lungsbereich des Referenzelements zu einem Heißverstemmen mit dem Kopplungsbereich ausgebildet ist. Alternativ oder zusätz- lieh ist der Kopplungsbereich des Referenzelements 17 bei ¬ spielsweise mit Kunststoff umspritzt.

Ferner umfasst das Referenzelement 17 das erste Reflektorele- ment 7, das in dem ersten Abstand Dl zu dem Schallwandler 5 angeordnet ist und mit der ersten Höhe Hl in den Fluidraum 11 ragt, sowie mindestens ein weiteres Reflektorelement 13, 15, das in einem jeweiligen weiteren Abstand D2, D3 zu dem ersten Reflektorelement 7 angeordnet ist und mit einer jeweiligen weiteren Höhe H2, H3 in den Fluidraum ragt, derart, dass der durch den Schallwandler 5 erzeugte Schall durch die Reflek ¬ torelemente 7, 13, 15 jeweils zurück zu dem Schallwandler 5 reflektiert wird. Beispielsweise ist das Referenzelement 17 aus einem Metall gefertigt, so dass der jeweilige weitere Abstand D2, D3 zwi ¬ schen dem mindestens einen Reflektorelement 13, 15 und dem ersten Reflektorelement 7 im Wesentlichen temperatur- und al ¬ terungsunabhängig konstant ist.