本发明专利技术提出一种用于检测流过流动管(122)的流体介质的至少一个特性、尤其是流动特性的流量计(110)。所述流量计(110)具有至少一个用于检测流体介质的至少一个第一流动特性的超声传感器(114)。所述流量计(110)还具有至少一个用于检测流体介质的至少一个第二流动特性的有效压力传感器(116)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于检测流体介质的特性的流量计。
技术介绍
在技术和自然科学的很多领域中，流体介质必须被以预给定的或者说受控的速率输送给一个过程或者从该过程导出。为此目的，尤其允许使用流量计，流量计被设置用于测量流体介质的体积流量或质量流量。根据所测得的流量可以例如执行调节措施。机动车技术中的空气量测量领域是一个重要的应用领域，但是本专利技术不仅仅限于该应用领域。在此， 可以例如在内燃机的进气歧管中测量以及必要时通过相应的调节装置例如节流阀调节输送给燃烧过程的吸入空气量。除了用热学方法测量空气质量以外，长久以来在汽车制造或者在其它
中存在用压力方法测量进气歧管中的空气量、尤其体积流量和/或质量流量的可能性。流量计的例子、如尤其所谓的流量孔板在Robert Bosch GmbH Sensoren im Kraftfahrzeug, 2001版，96-103页中被描述。流量计的其它例子是普朗特探头(Prandtl-Sonde)或皮托管探头(Pitot-Sonde)，它们例如在飞机中用于确定飞机的速度。由现有技术已知的流量计的一个更现代的例子是德国Puchheim的Systec Controls公司的所谓德尔塔巴(Deltaflow) 全压头探针。其它的空气流量计例如在Robert Bosch GmbH Sensoren im Kraftfahrzeug, 2007版，86-91页中被描述。用于在机动车中测量空气量的很多传感器根据所谓的伯努利原理工作。这类传感器的一些例子在DE 10 2007 023 163中被描述。根据伯努利原理的空气流量计基本上基于以下基本原理流动管的流动横截面局部地通过一个干扰元件从原始横截面A1变窄至较小的横截面A2。空气的体积流量或质量流量的测量通过以下方式实现在干扰元件前面和后面测量压力P1或P2并且由其确定差压。为此，第一测量点安置在未变窄的区域中并且第二测量点安置在变窄的区域中。由所测得的压差△ P允许分析地或凭经验推断出体积流量或质量流量，例如根据以下公式Δ ρ = Qv2 · ρ · (1/A22-IA12)在此，Qv表示空气或流体介质的体积流量，P表示密度(它在此也被假设为常数)，以及A1或A2表示变窄的或未变窄的横截面。为了将体积流量换算成质量流量或将质量流量换算成体积流量或者为了改善结果的精度，可以附加地进行绝对压力或温度的测量，由此例如允许推断出流体介质的密度。然而，按照伯努利原理或其它有效压力测量原理工作的装置尤其在低空气流量时或者在剧烈变化的空气流量时具有显著的动态误差。因此，对于低的空气流量通常使用超声测量原理，它在确定的流动范围内确保非常精确的测量。超声流量计(USD)借助声波测量流动的介质(气体、液体)的速度。这些流量测量装置包括至少一个传感器，该传感器不仅将声波发射器的功能而且将声波接收器的功能统一在自身中。声学的流量测量提供了相对于其它测量方法的优势。该测量在很大程度上与所使用的介质的特性、例如导电性、密度、温度和黏度无关。运动的机械部件的缺失减小了维护耗费并且不会形成通过横截面变窄的压力损失。所述方法的缺点是它们分别具有一个有限的范围，在该有限的范围中它们能够足够精确地测量流动的介质的质量流量或体积流量。如果一个大的流动范围(该流动范围此外可以检测整个测量范围中的流动速度变化的高动态性)被覆盖，则各个测量原理要么在高的流动范围内要么在低的流动范围内具有高测量精度。因此所希望的是一种流量计，它至少在很大程度上避免了现有技术的缺点。尤其是该流量计应当在宽的范围内可用于测量流体介质的体积流量和/或质量流量并且也应当可用于高的通流速度。
技术实现思路
本专利技术主要基于以下认知通过使用至少一个另外的、与介质特性无关的测量原理，能够避免或者至少减小根据有效压力原理工作的装置的所描述的动态误差。因此，为了检测大的流量范围，至少两个测量原理、即超声测量原理和有效压力测量原理被结合。超声测量原理可以尤其用于检测低的流量范围以及由此尤其用于小的流量。相反，有效压力原理尤其可以用于高的流量范围并且因此用于高的流量。由此可以实现两个相对于外来物体、例如灰尘、颗粒、脏水和油的污染比较不敏感的测量原理被结合，从而实现了通常仅能用热学的流量计达到的测量范围。因此提出了一种用于检测流过流动管的流体介质的至少一个特性的流量计。所述至少一个特性可以尤其是至少一个流动特性。流量计具有至少一个用于检测流体介质的至少一个第一流动特性的超声传感器。流量计、还具有至少一个用于检测流体介质的至少一个第二流动特性的有效压力传感器。流体介质的所述至少一个特性原则上可以包括流体介质和/或流体介质流的任意的物理和/或化学特性。流体介质的所述至少一个特性可以在使用第一流动特性和/或第二流动特性的情况下求得。例如，所述至少一个特性可以是第一流动特性、第二流动特性或第一和第二流动特性的组合。尤其地，流体介质的所述至少一个特性可以包括流体介质的至少一个流动特性。在本专利技术的范围中，流动特性指的是原则上任意的特性，它以任意方式表征流体介质的流动。例如，流动特性可以包括以下测量参数的一个或多个流动速度、 流体介质的质量流量、流体介质的体积流量。变换地或附加地，流体介质的所述至少一个特性也可以包括例如流体介质的密度和/或温度的特性。所提到的和/或其它的特性的任意组合也是可能的。流体介质可以是气体和/或液体或者也可以是两种物态的混合物。流体介质应当适合于流过该流动管，例如在泵送和/或抽吸过程的范围中。作为流动管原则上可以使用所有任意的空腔，其适合于将流体介质容纳在其中， 而在此不使介质与外界接触。流动管可以构造为封闭的或部分敞开的。优选地，流动管长形地成形，用以使至少两个地点相互连接，在这两个地点之间应当交换介质。在此所有的形状和/或横截面可以呈现例如圆形的、圆的或多边形的横截面。该流动管可以直线地构成， 但是也可以具有弯曲部。在流体介质在流动管中从一个地点交换至另一个地点时，流体介质优选在主流动方向上运动。主流动方向理解为流体介质的局部主流动方向，例如在测量地点上的主流动方向。主流动方向可以自然地、例如通过流动管的相应弯曲部变化。超声传感器在此指的是具有至少一个超声换能器、优选至少两个超声换能器的传感器元件。此外，超声传感器例如包括其它元件，尤其是至少一个被设置用于反射超声波的反射面。超声换能器指的是声电换能器元件，它适合用于发送和/或检测超声波。超声换能器的例子是压电换能器元件。这样的超声传感器原则上本身由现有技术公知。流量计可以例如具有超声换能器，它们彼此横向于主流动方向设置，使得它们能够彼此间交换超声波，该超声波具有至少一个平行于流体介质的主流动方向的速度分量。例如，超声换能器可以倾斜地沿着或逆着主流动方向入射到流动管中和/或检测超声波。超声波可以运动通过流体介质并且可以例如碰上至少一个反射面，该反射面可以设置在流动管中。变换地或附加地，超声传感器的至少一个反射面可以通过流动管本身构成，其方式是管内侧用作超声波的反射面。用超声波测量速度的一个例子是测量传播时间差。对于该测量方法，流体介质应尽可能均勻并且仅具有小的固体含量，如其在纯气体、纯液体和气体液体混合物时那样。例如至少两个传感器可以在主流动方向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2010.09.08 DE 102010040396.21.用于检测流过流动管(122)的流体介质的至少一个特性的流量计(110)，其中，所述流量计(110)具有至少一个用于检测所述流体介质的至少一个第一流动特性的超声传感器(114)，所述流量计(110)还具有至少一个用于检测所述流体介质的至少一个第二流动特性的有效压力传感器(116)。2.根据权利要求1所述的流量计(110)，其中，所述至少一个特性选自流动速度、流体介质的质量流量、流体介质的体积流量、流体介质的温度、流体介质的密度。3.根据以上权利要求之一所述的流量计(110)，其中，所述有效压力传感器(116)是一选自包括以下传感器的组的传感器普朗特探头(146)、皮托管探头、流量孔板、文丘里探头(124)、差压传感器(142)。4.根据以上权利要求之一所述的流量计(110)，其中，所述有效压力传感器(116)包括至少一个使流动变窄的元件(135)。5.根据以上权利要求之一所述的流量计(110)，其中，所述超声传感器(114)和所述有效压力传感器(116)相对于...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·康策尔曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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