用于流动流体的测量装置和测量探头制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测量流动流体(2)的流速(v)的测量装置(1)，包括：第一测量元件(3)，其被配置成测量流体(2)的流速(v)并且包括能够暴露于流动流体(2)的界面(6)；第二测量元件(4)，其被配置成测量流体(2)的特征特性并且包括能够暴露于流动流体(2)的界面(7)；以及评估单元(5)，其连接到第一和第二测量元件(3、4)并且被配置成通过由第二测量元件(4)测量的流体(2)的特性对流速(v)的测量的影响来校正由第一测量元件(3)测量的流速(v)。本发明专利技术还涉及一种用于这种测量装置(1)的测量探头(17)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流动流体的测量装置和测量探头
本专利技术涉及一种测量装置，其包括用于测量流动流体的流速的测量元件。本专利技术还涉及用于这种测量装置的测量探头。
技术介绍
流动流体是液体或气体介质，例如空气、水或油，或者液体和气体介质的混合物。上述类型的测量装置例如用于流量测量，例如在充油式传动装置的流动通道中，或者用于在风速测量中测量风速。特别地，电磁、差压和超声方法以及量热方法已知用于流量测量。在后一种方法中，加热例如具有温度相关电阻并暴露于流动流体的传感器。流过传感器的导热界面的流体从界面提取热量，并因此从传感器提取热量。可以根据所供给的热量和传感器的温度而确定的所提取的热量取决于流体的流速，从而可以推断流速。然而，除了流速之外，所提取的热量还取决于界面和流体之间的温差以及其质量密度。如果流体的温度未知，则这可以用很少的额外努力来确定，例如使用另一温度传感器。类似的关系适用于上述其它测量方法，电磁、差压和超声方法。在许多应用中，例如当测量流动管道中的风速或流速时，要被测量的流体(例如空气、水或油)关于其流速是已知的。因此，其质量密度，如果还不知道的话，能够以足够的精度进行估计，并且以这种方式可以获得无歧义的测量结果。相反，如果流体的质量密度未知，则流速的相应测量不能产生无歧义的结果，因为具有高质量密度和低流速的流体的测量值可以与具有低质量密度和高流速的流体的测量值一致。例如在测量在部分充油的传动装置的流动管道中的流体的流速时出现这种情况，因为不知道在什么时间点哪个流体流过测量元件。在过去，通常随后手动地校正多义或歧义，然而这是一个复杂过程且不是非常准确的。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于测量流速的测量装置及其测量探头，它们即使对于不同的流体也总是提供无歧义的测量结果。根据本专利技术的第一方面，该目的通过一种用于测量流动流体的流速的测量装置来实现，该测量装置的特征在于：第一测量元件，其被配置为测量所述流体的流速并且包括能够暴露于流动流体的界面；第二测量元件，其被配置为测量所述流体的特性并且包括能够暴露于所述流动流体的界面；以及评估单元，其连接到所述第一和第二测量元件，并且被配置为通过由第二测量元件测量的流体的特性对流速的测量的影响来校正由第一测量元件测量的流速。本专利技术基于以下发现：通过测量流体的特性，即，流体本身的物理特性，诸如光密度、荧光性、相对介电常数或其欧姆电阻，来以高精度确定流体是可能的。这样，作为两种测量的组合的结果，无歧义地测量几种不同流体的流速是可能的：各个流动流体基于相应的测量的特征特性被区分，使得测量装置在校准之后在任何时间点提供无歧义的、流体特定的流速测量值。省去了复杂的手动后续校正。在此过程中，测量装置不仅能够区分不同相的(液态的或气态的)流体，而且能够基于流体的相应测量的特征特性的不同来区分例如不同的油、油和水或者不同的气体，并且甚至能够确定流体的混合比。例如，可以使用电磁、差压和/或超声方法来测量流体的流速。第一测量元件的上述界面优选地是导热的，并且上述第一测量元件被配置成基于其导热界面与流动流体之间的热传递来量热地测量流体的流速。这种用于量热测量的测量元件具有简单的设计和稳健且可靠的操作。根据应用和可以使用的流体，第二测量元件例如可以测量流体的荧光性、相对介电常数或欧姆电阻。相比之下，当第二测量元件的上述界面是透明的，并且上述第二测量元件被配置成基于其透明界面对流动液体的光学反射率或折射率来测量流体的光学密度时，这是特别有利的。即使两种流体的光密度的微小差异也足以确保例如由于在透明界面处发生或不发生全反射而能够无歧义地区分这些流体。这样，例如，基于由第二测量元件确定的光密度来确定齿轮油等的气体含量也是可能的，并且可以相应地校正流速的测量。在实际应用中，由于相同的折射率，不同流体将不可区分的情况是不大可能的。根据所谓的加热方法，量热的第一测量元件可通过布置在第一温度传感器和第二温度传感器之间的附加加热元件来加热流体，其中，流动流体的温度差在加热元件的上游和下游被感测。相比之下，在优选实施例中，第一测量元件包括用于流体的温度的第一温度传感器，以及第二温度传感器，该第二温度传感器由调节电路加热到与流体温度相比恒定的温度差，并且包括上述导热界面，其中由调节电路提供给第二温度传感器的加热功率是流速的度量。在该过程中，与所述加热方法相比，流体被加热更少，这不仅节省了能量，而且有助于避免流动流体中可能的副作用。此外，测量元件可以具有更加节省空间的设计。在有利的变型中，上述第一温度传感器是热电偶的第一焊接接头，并且上述第二温度传感器是热电偶的第二焊接接头，该热电偶用于测量第一焊接接头和第二焊接接头之间的流体的温度差。热电偶直接获得温度差，从而省去了对两个温度的单独测量，随后计算该温度差，这就从整体上简化了测量装置。光学第二测量元件特别优选地包括用于发射光束的光源、用于光束的光导、捕获在透明界面处发生的光束的反射或折射的光传感器、以及用于光传感器的检测器电路，该光导包括所发射的光束以锐角撞击在其上的前述透明界面，该检测器电路用于检测透明界面的光学反射率或折射率。第二测量元件的这种设计是简单且稳健的。根据要求，一方面，基于折射光束在光传感器上的撞击点来测量光束在透明界面处的折射角并且因此确定流体的精确光密度是可能的，为此，还可以评估光束的反射的可能部分；作为替代或附加地，可以测量入射光线在透明界面处发生全反射的角度，例如通过光源在透明界面处以不同的角度按时间顺序扇出光束或发射光束，并且在该过程中还考虑反射的光束在光传感器上的局部或时间撞击。另一方面，在大多数情况下，识别在透明界面处是否发生全反射，即，流体的光密度是否与光导的光密度充分不同就足够了，从而以简单的方式区分两种不同的流体，一种是光学致密的，另一种是光学不太致密的。当评估单元布置在壳体中，并且同时第一和第二温度传感器、光源、光导和光传感器布置在与壳体分离的测量探头中时是有利的。这样，可以产生灵活可用的、特别是光滑的测量探头，而不必集成整个测量装置并将其暴露于流动流体。测量数据在此过程中可以经由电缆或无线连接从测量探头传输到评估单元。特别有利的是，调节电路和检测器电路还布置在壳体中。这样，测量装置的这些部件也不暴露于流体的温度，并且测量探头甚至更小且更稳健。在第二方面，本专利技术提供一种测量探头，其尤其可用于上述类型的测量装置，包括：载体；用于测量流体的流速的第一测量变送器，其锚定在载体处并且包括界面；用于测量流体的特征特性的第二测量变送器，其锚定在载体处并且包括界面；以及电连接部，两个测量变送器连接到该电连接部，其中，第一和第二测量变送器的前述界面设置在测量探头的外侧上，用于浸入流动流体中。关于测量探头的进一步的变型实施例以及将流速的测量与流动流体的特征特性的测量相结合以通过所测量的特征特性的影响来校正流速的测量的优点，参考关于测量装置的上述说明。特别地，当上述第一测量变送器包含包括上述界面的第一温度传感器和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量流动流体(2)的流速(v)的测量装置，其特征在于：/n第一测量元件(3)，其被配置为测量所述流体(2)的所述流速(v)并且包括能够暴露于所述流动流体(2)的界面(6)；/n第二测量元件(4)，其被配置为测量所述流体(2)的特征特性并且包括能够暴露于所述流动流体(2)的界面(7)；以及/n评估单元(5)，其连接到所述第一和第二测量元件(3、4)，并且被配置为通过由所述第二测量元件(4)测量的所述流体(2)的所述特性对所述流速(v)的测量的影响来校正由所述第一测量元件(3)测量的所述流速(v)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180822 EP 18190129.91.一种用于测量流动流体(2)的流速(v)的测量装置，其特征在于：
第一测量元件(3)，其被配置为测量所述流体(2)的所述流速(v)并且包括能够暴露于所述流动流体(2)的界面(6)；
第二测量元件(4)，其被配置为测量所述流体(2)的特征特性并且包括能够暴露于所述流动流体(2)的界面(7)；以及
评估单元(5)，其连接到所述第一和第二测量元件(3、4)，并且被配置为通过由所述第二测量元件(4)测量的所述流体(2)的所述特性对所述流速(v)的测量的影响来校正由所述第一测量元件(3)测量的所述流速(v)。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一测量元件(3)的上述界面(6)是导热的，并且上述第一测量元件(3)被配置成基于其导热界面(6)与所述流动流体(2)之间的热传递来量热地测量所述流体(2)的所述流速(v)。


3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，上述第一测量元件(3)包括第一温度传感器(8)以及第二温度传感器(9)，所述第一温度传感器(8)用于所述流体(2)的温度，所述第二温度传感器由调节电路(10)加热到与所述流体(2)的温度相比恒定的温差并且包括上述导热界面(6)，由所述调节电路(10)供应到所述第二温度传感器(9)的加热功率是所述流速(V)的度量。


4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，上述第一温度传感器(8)是热电偶(E)的第一焊接接头(8')，上述第二温度传感器(9)是所述热电偶(E)的第二焊接接头(9')，所述热电偶(E)用于测量所述第一和第二焊接接头(8'、9')之间的所述流体(2)的温度差。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述第二测量元件(4)的上述界面(7)是透明的，并且上述第二测量元件(4)被配置成基于其透明界面(7)对所述流动液体(2)的光学反射率或折射率来测量所述流体(2)的光学密度(n)。


6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，上述第二测量元件(4)包括用于发射光束(12)的光源(11)、用于所述光束(12)的光导(13)、光传感器(14)和用于所述光传感器(14)的检测器电路(15)，所述光导包括发射的光束(12)以锐角(α)撞击在其上的上述透明界面(7)，所述光传感器捕获在所述透明界面(7)处发生的所述光束(12)的反射或折射，所述检测器电路用于检测所述透明界面(7)的光学反射率或折射率。

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·泰瑟尔，
申请(专利权)人：格拉茨技术大学，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT