换能器设备以及由其形成的测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种换能器设备，其包括换能器壳体(100)、管(10)和温度传感器(70)。该管布置在换能器壳体的腔体内，使得在换能器壳体的壁的面向腔体的内表面(100+)与管壁的面向腔体的壳表面(10#)之间形成有中间腔室(100’)。而且，管被设计成在其内腔中引导流体(FL1)，使得管壁的面向所述内腔的内表面(10+)接触在内腔中引导的流体。温度传感器(70)通过布置在中间腔室(100’)内的温度传感器(701；702)且通过以导热的方式将温度传感器(701)联接至管壁的联接元件(712)和将温度传感器(702)联接至温度传感器(701)的联接元件(722)而形成，并且还被设计成检测测量点温度(θ1；θ2)，即，通过温度传感器(701；702)形成的第一或第二温度测量点处的温度，并且将所述温度转换成对应的温度测量信号(Θ1；Θ2)，即，表示测量点温度(01；02)的电测量信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种换能器设备，其适用于测量换能器设备的目标温度，以及时间变量目标温度，特别是在管的内腔中引导的流体的温度，和/或与流体接触的这种管的壁的温度。而且，本专利技术还涉及一种通过这种换能器设备形成的测量系统。
技术介绍
所讨论的类型的换能器包括：换能器壳体，具有由壁(通常是金属壁)包住的腔体；以及管，具有由壁(通常是金属壁)包围的内腔，并且以下述方式布置在换能器壳体的腔体内：在换能器壳体的壁的面向腔体的内表面与管的壁的外表面(即，管的壁的面向腔体的外表面)之间形成有中间空间，最普遍的是填充有空气和惰性气体的中间空间。具体地，至少一个管适于至少有时在其内腔中以下述方式引导流体(例如，气体、液体或可流动扩散物的形式的流体)流动：管的壁的面向内腔的内表面与在内腔中引导的流体接触，以形成第一类型的第一界面，即，流体与固相之间的界面。为了在相应换能器设备内在预定义测量点或参考点测量目标温度(即，相应换能器设备的温度)以及时间变量温度，这种换能器设备还包括通常两个或更多个温度传感器，在这种情况下，这两个温度传感器借助于布置在中间空间内的温度检测器形成，并因此在操作期间不与至少一个管的内腔中的流体接触，其中，至少一个温度传感器具有将其温度检测器导热地与壁连接的联接主体，例如，借助于导热粘合剂形成的联接主体。每个这种温度检测器例如可以是铂测量电阻、热敏电阻或热电偶，然而或者是借助于多个这种温度敏感的、电气的相应电子部件形成的电路。在每种情况下，温度传感器中的每个均适于将与在借助于相应温度检测器形成的温度测量位置处的温度对应的测量位置温度转换成对应的温度测量信号，即，表示特定测量位置温度的电测量信号，例如，具有取决于测量位置温度的电信号电压和/或取决于测量位置温度的电信号电流的电测量信号。例如，在这种换能器设备的情况下的目标温度可以是所测量的流体温度，即，在换能器设备的操作期间在至少一个管的内腔中引导的流体的温度，和/或管温度，即，管的与相应地位于内腔中的流体接触的壁的温度。另外，换能器设备可连接至例如借助于至少一个微处理器形成的测量和操作电子器件，以形成例如用于测量至少一个测量变量的测量系统，该测量变量即为测量流体的温度，或者还是在相应换能器设备的至少一个管中引导的流体的密度和/或粘度。进而，在应用借助于换能器设备产生的至少两个温度测量信号的情况下，测量和操作电子器件可适于生成表示至少一个测量变量的测量值。在这种测量系统的情况下，测量和操作电子器件通常容纳在至少一个相对坚固的，特别是防冲击、防压力和/或防风雨的电子器件壳体。电子器件壳体例如可布置成从换能器系统分开并仅通过柔性线缆与其连接；然而，该电子器件壳体也可直接布置在分别与其固定的换能器壳体上。除了别的之外，在EP-A 919 793,US-A 2004/0187599,US-A 2008/0127745,US-A 2011/0113896,US-A 4,768,384,US-A 5,602,346,US-A 6,047,457,US-B 7,040,179,US-B 7,549,319,WO-A 01/02816,WO-A 2009/051588,WO-A 2009/134268,WO-A 2012/018323,WO-A 2012/033504,WO-A 2012/067608或WO-A 2012/115639中分别示出了所讨论的类型的换能器设备的其他实例以及用其形成的相应测量系统。在工业测量和自动化技术中使用的上述类型的测量系统的情况下，特定的测量和操作电子器件通常经由对应的电线也电连接至通常与相应测量系统分开布置且通常空间分布的上级电子数据处理系统，由相应的测量系统产生的且对应地借助于这些测量值信号中的至少一个承载的测量值近乎及时(例如，实时)地转发至该上级电子数据处理系统。所讨论的类型的测量系统借助于设置在上级数据处理系统内的数据传输网络还通常彼此连接和/或连接至对应的电子处理控制器，例如，连接至在位安装的程序逻辑控制器(PLC)或连接至安装在远程控制室中的处理控制计算机，其中，借助于相应测量系统产生且以适当方式数字化并被对应地编码的测量值被转发。借助于这种处理控制计算机，所传输的测量值例如在监控器上可被进一步处理并形象化为对应的测量结果和/或被转换成用于实施为致动装置的其他现场设备(诸如，磁操作阀、电动机，等等)的控制信号。由于现代测量布置也可以对应的方式被监控，并且在给定情况下，通常从这种控制计算机直接控制和/或配置，用于测量系统的操作数据经由上述数据传输网络被相等地发送，其通常关于传输物理学和/或传输逻辑混合。因此，数据处理系统通常也用于与下游数据传输网络的要求对应地调节由测量系统发送的测量值信号，例如，适当地用于数字化，并且在给定情况下转换成对应电报，和/或用于对其在位评估。为了这个目的，在与相应连接线电联接的这种数据处理系统中设置有评估电路，该评估电路预处理和/或进一步处理，以及在需要的情况下，适当地转换由相应测量系统接收的测量值。至少部分地(特别是，连续地)服务于这种工业数据处理系统中的数据传输的是现场总线，诸如FOUNDATION FIELDBUS,RACKBUS–RS 485,PROFIBUS等现场总线，或者例如还是基于ETHERNET标准的网络，以及对应的通常全面地标准化的传输协议。可替换地或者补充地，在所讨论的类型的现代测量系统的情况下，测量值也可被每电台地无线传输至特定数据处理系统。除了用于处理和转换从相应连接的测量系统发送的测量值所需的评估电路，这种上级数据处理系统通常还具有一种电源电路，该电源电路用于向所连接的测量系统供应电能并将在给定方式中由所连接的现场总线直接供给的对应供电电压提供于相应的电子器件和其所连接的电线，并用于驱动流动通过相应电子器件的电流。在这种情况下，供电电路可例如与仅一个测量系统或对应电子器件精确地关联，并且可和与对应测量系统关联(例如结合在对应的现场总线适配器)的评估电路一起容纳在公用的电子器件壳体中，例如形成为顶帽轨道模块。然而，还非常通用的是在给定情况下彼此空间远离的分开的电子器件壳体中容纳供电电路和评估电路，并用于经由外部线缆将其对应地连接在一起。所讨论的类型的换能器尤其应用在电子振动测量系统中以用于确定测量变量，例如，在过程线路(例如，管线)中引导的流体的质量流量、密度或粘度，相应地，它们是这种测量下同的一体式部件。借助于这种换能器设备形成的这种电子振动测量系统(例如，以科里奥利质量流测量装置形式的测量系统，或科里奥利质量流测量系统)的构造和操作本身对于本领域技术人员而言是已知的，并且例如在上文提及的EP-A 919 793,US-A 2004/0187599,US-A 2008/0127745,US-A 2011/0113896,US-A 4,768,384,US-A 5,602,346,US-B 7,040,179,US-B 7,549,319,WO-A 01/02816,WO-A 2009/051588,WO-A 2009/134268,WO-A 2012/018323,WO-A 2012/033504,WO-A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换能器设备，包括：‑换能器壳体(100)，所述换能器壳体具有由壁，特别是金属壁，包住的腔体；‑管(10)，所述管具有由壁，特别是金属壁，包围的内腔(10’)，‑‑其中，所述管以在所述换能器壳体的壁的面向所述腔体的内表面(100+)与所述管的壁的面向所述腔体的外表面(10#)之间形成有中间空间(100’)的方式布置在所述换能器壳体的腔体内，并且‑‑其中，所述管适于以所述管的壁的面向所述内腔的内表面(10+)接触在所述内腔中引导的流体以便形成第一类型的第一界面(II11)，即流体与固相之间的界面的方式，在所述管的内腔中引导流体(FL1)，特别是至少有时流动的流体，特别是气体、液体或可流动分散物；‑以及，温度传感器(70)，所述温度传感器通过下述形成：‑‑布置在所述中间空间(100’)内的第一温度检测器(701)，特别是通过铂测量电阻器、热敏电阻或热电偶形成的第一温度检测器，‑‑将所述第一温度检测器(701)与所述管的壁导热地联接的第一联接主体(711)，‑‑与所述第一温度传感器(701)间隔开的且布置在所述中间空间内的第二温度传感器(702)，特别是通过铂测量电阻器、热敏电阻或热电偶形成的第二温度检测器，‑‑以及，将所述第二温度检测器(702)与所述第一温度检测器(701)导热地联接的第二联接主体(712)，‑‑其中，所述温度传感器适于记录第一测量温度即通过所述第一温度检测器形成的第一温度测量位置处的温度，并且适于将所述第一测量温度转换成第一温度信号(θ1)，即，表示所述第一测量温度的第一电测量信号，特别是具有取决于所述第一测量温度的电信号电压和/或取决于第一测量温度的电信号电流的第一电测量信号，‑‑并且其中，所述温度传感器适于记录第二测量温度即，通过所述第二温度检测器形成的第二温度测量位置处的温度，并且适于将所述第二测量温度转换成第二温度测量信号，即，表示所述第二测量温度的第二电信号(θ2)，特别是具有取决于所述第二测量温度的电信号电压和/或取决于所述第二测量温度的电信号电流的第二电测量信号；‑其中，所述换能器壳体和所述管适于将流体(FL2)，特别是具有小于1W/(m·K)的比热导率的流体，特别是气体或惰性气体，保持在中间空间(100’)中，以便以所述管(10)的壁的面向所述中间空间的外表面(10+)接触保持在所述中间空间(100’)中的流体(FL2)，从而形成第一类型的第二界面(II12)的方式形成包围所述管的流体体积；‑其中，以下述方式，所述温度传感器(70)接触所述管的壁的外表面(10#)以形成第二类型的第一界面(II21)，即，两个固相之间的界面，并且所述温度传感器(70)接触所述管周围的流体体积以形成第一类型的第三界面(II13)：‑‑第一热敏电阻R1反抗由在所述第二类型的第一界面(II21)与所述第一温度测量位置之间起支配作用的温差ΔT1引起的且总体上穿过界面(II21)并进一步流动至所述第一温度测量位置的热通量Q1，‑‑第二热敏电阻R2反抗由在所述第一温度测量位置与所述第二温度测量位置之间起支配作用的温差ΔT2引起的且总体上从所述第一温度测量位置流动至所述第二温度测量位置的热通量Q2，‑并且第三热敏电阻R3反抗由在所述第二温度测量位置与所述第一类型的第三界面(II13)之间起支配作用的温差ΔT3引起的且总体上从所述第二温度测量位置流动至界面(II13)且同样总体上穿过界面(II13)的热通量Q3。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.13 DE 102014103430.91.一种换能器设备，包括：-换能器壳体(100)，所述换能器壳体具有由壁，特别是金属壁，包住的腔体；-管(10)，所述管具有由壁，特别是金属壁，包围的内腔(10’)，--其中，所述管以在所述换能器壳体的壁的面向所述腔体的内表面(100+)与所述管的壁的面向所述腔体的外表面(10#)之间形成有中间空间(100’)的方式布置在所述换能器壳体的腔体内，并且--其中，所述管适于以所述管的壁的面向所述内腔的内表面(10+)接触在所述内腔中引导的流体以便形成第一类型的第一界面(II11)，即流体与固相之间的界面的方式，在所述管的内腔中引导流体(FL1)，特别是至少有时流动的流体，特别是气体、液体或可流动分散物；-以及，温度传感器(70)，所述温度传感器通过下述形成：--布置在所述中间空间(100’)内的第一温度检测器(701)，特别是通过铂测量电阻器、热敏电阻或热电偶形成的第一温度检测器，--将所述第一温度检测器(701)与所述管的壁导热地联接的第一联接主体(711)，--与所述第一温度传感器(701)间隔开的且布置在所述中间空间内的第二温度传感器(702)，特别是通过铂测量电阻器、热敏电阻或热电偶形成的第二温度检测器，--以及，将所述第二温度检测器(702)与所述第一温度检测器(701)导热地联接的第二联接主体(712)，--其中，所述温度传感器适于记录第一测量温度即通过所述第一温度检测器形成的第一温度测量位置处的温度，并且适于将所述第一测量温度转换成第一温度信号(θ1)，即，表示所述第一测量温度的第一电测量信号，特别是具有取决于所述第一测量温度的电信号电压和/或取决于第一测量温度的电信号电流的第一电测量信号，--并且其中，所述温度传感器适于记录第二测量温度即，通过所述第二温度检测器形成的第二温度测量位置处的温度，并且适于将所述第二测量温度转换成第二温度测量信号，即，表示所述第二测量温度的第二电信号(θ2)，特别是具有取决于所述第二测量温度的电信号电压和/或取决于所述第二测量温度的电信号电流的第二电测量信号；-其中，所述换能器壳体和所述管适于将流体(FL2)，特别是具有小于1W/(m·K)的比热导率的流体，特别是气体或惰性气体，保持在中间空间(100’)中，以便以所述管(10)的壁的面向所述中间空间的外表面(10+)接触保持在所述中间空间(100’)中的流体(FL2)，从而形成第一类型的第二界面(II12)的方式形成包围所述管的流体体积；-其中，以下述方式，所述温度传感器(70)接触所述管的壁的外表面(10#)以形成第二类型的第一界面(II21)，即，两个固相之间的界面，并且所述温度传感器(70)接触所述管周围的流体体积以形成第一类型的第三界面(II13)：--第一热敏电阻R1反抗由在所述第二类型的第一界面(II21)与所述第一温度测量位置之间起支配作用的温差ΔT1引起的且总体上穿过界面(II21)并进一步流动至所述第一温度测量位置的热通量Q1，--第二热敏电阻R2反抗由在所述第一温度测量位置与所述第二温度测量位置之间起支配作用的温差ΔT2引起的且总体上从所述第一温度测量位置流动至所述第二温度测量位置的热通量Q2，-并且第三热敏电阻R3反抗由在所述第二温度测量位置与所述第一类型的第三界面(II13)之间起支配作用的温差ΔT3引起的且总体上从所述第二温度测量位置流动至界面(II13)且同样总体上穿过界面(II13)的热通量Q3。2.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第一热敏电阻R1和所述第二热敏电阻R2满足以下条件： 0.1 < R 2 R 1 < 200. ]]>3.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第一热敏电阻R1、所述第二热敏电阻R2和所述第三热敏电阻R3满足以下条件： R 3 R 1 + R 2 > 1. ]]>4.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第一热敏电阻R1和所述第三热敏电阻R3满足以下条件： R 3 R 1 > 1. ]]>5.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，-其中，所述第一热敏电阻R1小于1000K/W，并且-其中，所述第二热敏电阻R2小于1000K/W。6.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第一热敏电阻R1小于30K/W，特别是小于25K/W。7.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第一联接主体(711)至少部分地，特别是主要地或完全地，由比热导率λ711大于所述中间空间中的流体(FL2)的比热导率λF和/或大于1W/(m·K)的、且比热容cp711小于所述中间空间中的流体的比热容cpF和/或小于2000J/(kg·K)的材料构成，特别是由导热粘合剂构成，特别是以所述材料的比热导率λ711与所述中间空间中的流体的比热导率λF的比λ711/λF大于2和/或所述材料的比热容cp711与所述中间空间中的流体(FL2)的比热容cpF的比cp711/cpF小于0.9的方式。8.根据权利要求7所述的换能器设备，其中，所述第二联接主体(712)至少部分地，特别是主要地或完全地，由比热导率λ712小于所述第一联接主体(711)的材料的比热导率λ711和/或小于10W/(m·K)的、和/或比热容cp712小于所述第一联接主体的材料的比热容cp711和/或小于1000J/(kg·K)的材料构成，特别是由合成材料、陶瓷、相应地金属构成。9.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述第三热敏电阻R3的电阻值大于500K/W，特别是大于5000K/W，和/或小于20000K/W，特别是10000K/W。10.根据前述权利要求中的一项所述的换能器设备，其中，所述温度传感器通过所述第一联接主体接触所述管的壁的外表面(10#)以形成第二类型的第一界面(II21)，即，两个固相之间的界面。11.根据前述权利要求中的一项所述的换能器，其中，所述温度传感器通过第三联接主体(713)而形成，所述第三联接主体将所述第二温度检测器与形成在所述中间空间中的流体体积热联接并接触所述流体体积以形成所述第一类型的第三界面(II13)。12.根据权利要求11所述的换能器设备，其中，所述第三联接主体，特别是排他地，通过应用在所述第二温度检测器上的合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷德·里德，朱浩，迈克尔·维斯曼，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH