Ultrasonic characterization of liquids using resonance antireflection

Um den Massenstrom einer Flüssigkeit zu bestimmen, muss neben der Strömungsgeschwindigkeit auch die Dichte der Flüssigkeit gemessen werden. Experimentell wurde untersucht, ob eine Ultraschallströmungsmessung mit einer Ultraschalldichtemessung kombiniert werden kann. Die Dichtebestimmung erfolgte mit einem 1 MHz-Prüfkopf, der in einer Referenzflüssigkeit (Wasser) untergebracht war. Testflüssigkeit und Referenzflüssigkeit waren durch eine Quarzglasplatte der Dicke lambda/2 voneinander getrennt. Der Prüfkopf wurde mit 10 VSS-Spannungsimpulsen (Sinusbursts der Periodenzahl 40) angeregt. Die Schallbündelachse stand senkrecht zur Quarzglasplatte. Gemessen wurde der Reflexionskoeffizient der Platte, der von der Schallgeschwindigkeit und Dichte beider Flüssigkeiten abhängt. Bei der lambda/2-Plattendicke ist die Reflexion minimal (destruktive Interferenz). Der Reflexionskoeffizient wurde ermittelt aus der Höhe des eingeschwungenen Bereichs des Empfangssignals (quasi-monochromatische Messung) und der Höhe der ersten Halbwelle des Empfangssignals (diese ist unbeeinflusst von Interferenzeffekten). Zwischen der gesuchten Dichte und dem Reflexionskoeffizienten besteht ein einfacher formelmäßiger Zusammenhang. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Dichtemessung mit einer Genauigkeit von besser als +/- 1,5 % möglich ist.