用于確定流動氣體的至少一個氣體參數(shù)的方法
【專利摘要】一種用于借助于流量計來確定流動氣體的尤其是流量的至少一個氣體參數(shù)的方法，流量計包括氣體供給所經(jīng)過的測量部分，測量部分具有加熱元件和至少三個溫度傳感器，至少一個第一溫度傳感器布置在加熱元件的上游，至少一個第二溫度傳感器布置在加熱元件的區(qū)域中，以及至少一個第三溫度傳感器布置在加熱元件的下游，尤其是加熱元件自身能用作第二溫度傳感器，其中，計算單元根據(jù)第一、第二和第三溫度傳感器處的溫度測量值來確定該至少一個氣體參數(shù)，和/或計算單元根據(jù)各個不同溫度傳感器的溫度測量值和/或根據(jù)不同溫度傳感器的溫度測量值的組合來確定至少兩個單獨的氣體參數(shù)，第一、第二和第三溫度傳感器處的溫度測量值在確定氣體參數(shù)的范圍內(nèi)使用。
【專利說明】用于確定流動氣體的至少一個氣體參數(shù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助于流量計來確定流動氣體的至少一個氣體參數(shù)(尤其是流量)的方法，該流量計包括氣體供給所經(jīng)過的測量部分，該測量部分具有加熱元件和至少三個溫度傳感器，至少一個第一溫度傳感器布置在加熱元件的上游，至少一個第二溫度傳感器布置在加熱元件的區(qū)域中，以及至少一個第三溫度傳感器布置在加熱元件的下游，尤其是加熱元件自身可用作溫度傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]一種用于測量流過測量部分的氣體的流量和其他參數(shù)的方法是加熱測量部分的區(qū)域中的氣體，然后例如借助于布置在上游的一個溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)和布置在下游的一個溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)而對氣體流量進行確定。如果沒有氣流而且布置在上游和下游的溫度傳感器等同地遠離加熱元件，則將在這兩個溫度傳感器處測量到相同的溫度。隨著流過溫度傳感器和加熱元件的氣流增加，在所布置的溫度傳感器下游的方向上進行由加熱元件加熱的氣體的被引導(dǎo)的運輸。因此氣流增大導(dǎo)致了溫度分布的不對稱性增大并且進而導(dǎo)致用兩個溫度傳感器測量的溫度的差異增大。
[0003]但是，所測量的溫度差異并不是僅僅依賴于氣體流量，而且還依賴于其他參數(shù)，諸如決定了介質(zhì)溫度并且因此決定溫度基準點的環(huán)境溫度、流過測量部分的氣體的參數(shù)、或者流過測量部分的氣體混合物的成分的參數(shù)。通過對所描述類型流動的檢測，由此僅僅在至少環(huán)境溫度和氣體的種類或者成分是已知時可得到具有高精度的定量結(jié)果。
[0004]但是尤其是當測量天然氣的流動時，流過流量計的氣體的成分可能改變。在這種情況下，所必需的是根據(jù)氣體種類或者氣體成分來修正所獲得的數(shù)據(jù)。為此，需要確定流過測量部分的氣體的另外的參數(shù)。
[0005]為了確定另外的氣體參數(shù)，至少兩個溫度傳感器可應(yīng)用在加熱元件的每側(cè)上，以使得可以獲得關(guān)于溫度分布的附加信息?？商娲鼗蛘吡硗獾?，也可在兩種不同情況下測量至少一個溫度傳感器的溫度值，例如一次在氣體流動的情況下，而一次在氣體靜止的情況下等等。以這種方式，另外可能的是確定氣體的導(dǎo)熱率，從而對某些組的氣體來說可能進行流動測量補償。
[0006]但是，所描述的方法可僅僅確定了一個附加的氣體參數(shù)，從而對于僅僅一些氣體混合物來說進行校準仍是可能的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]所以，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于確定至少一個氣體參數(shù)的方法，其允許使用相對簡單的傳感器，而且對于許多氣體類型而言允許精確地確定附加的氣體參數(shù)。
[0008]通過在前言中所提及類型的方法，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了該目的，在本發(fā)明中:計算單元根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值來確定至少一個氣體參數(shù)，和/或計算單元根據(jù)各個不同溫度傳感器的溫度測量值和/或根據(jù)不同溫度傳感器的溫度測量值的組合來確定至少兩個單獨的氣體參數(shù)，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值在確定氣體參數(shù)的范圍時使用。
[0009]本發(fā)明是基于以下構(gòu)思的:除了布置在加熱元件上游和下游的溫度傳感器之外，使用在加熱元件處的至少一個第二溫度傳感器。已知的是，使用在加熱元件處的溫度傳感器出于診斷流量計的目的。相反地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，加熱元件區(qū)域中的溫度傳感器處的溫度值旨在在確定至少一個氣體參數(shù)時使用，在這種情況下，特別的是，加熱元件自身可用作第二溫度傳感器。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，確定三個溫度傳感器的溫度值，并且所有這三個溫度值都用于在確定一個或多個氣體參數(shù)的范圍時使用。
[0010]在最簡單的情況下，可使用所有三個溫度傳感器的溫度值來確定單個氣體參數(shù)。這例如在初步測量時通過編譯包括校準值的三維查找表可能實現(xiàn)，這些校準值根據(jù)所有三個溫度測量值表示氣體參數(shù)。
[0011]例如，依賴于所有三個溫度值的流量可通過使用這種查找表來確定。當然，同樣可能的是通過多個這種查找表從三個溫度測量值確定多個參數(shù)；例如，也可確定導(dǎo)熱率或者熱擴散率。同樣可能的是，這些表格包含關(guān)于氣體成分或者氣體類型的信息。
[0012]代替使用查找表的是，當然也可能的是，例如用溫度傳感器的溫度值的加權(quán)和表示氣體參數(shù)對溫度值的依賴性。這種加權(quán)和可被認為是氣體參數(shù)的三維依賴性的線性擬合。此外，同樣可能的是增加另外的和分量，這例如依賴于兩個溫度測量值的乘積、溫度測量值的乘方等。使用加權(quán)和相對于使用多維查找表的重要優(yōu)點是:流量計的計算單元的存儲器使用量顯著減小，這是有益的，因為對于流量計來說應(yīng)該使用盡可能簡單的計算單元。
[0013]在這種情況下同樣可能的是，將已經(jīng)進行預(yù)處理的溫度值提供給計算單元。例如，可能提供一種電子轉(zhuǎn)換單元，該電子轉(zhuǎn)換單元連接溫度傳感器，從而電子轉(zhuǎn)換單元的輸出信號依賴于多個溫度傳感器的溫度測量值。在這種情況下，例如，可使用簡單模擬的加法或者減法回路以已經(jīng)進行預(yù)處理的方式提供多個溫度傳感器的溫度測量值的線性組合或者提供輸出信號的線性組合。
[0014]對確定氣體參數(shù)的上述三維校準表的確定或者描述了一組氣井的公式的研究結(jié)果可能要求非常高的。由此，對于計算單元同樣可能確定至少兩個單獨的氣體參數(shù)。例如，除了流量之外，可確定氣體的導(dǎo)熱率和/或熱擴散率。當可以將特定的氣體參數(shù)分配到溫度傳感器處的溫度測量值的特定的獨立結(jié)合時，這尤其是明顯可能的。在這種情況下，例如，可使用兩個溫度測量值之間的和或者差來表示一維校準表中的值，所述值于是被讀取，尤其是以插值的方式被讀取。因為在這種情況中僅僅存在一維校準表，對流量計的校準基本上更明顯是可能的。
[0015]通常地，氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)將依賴于溫度測量值中的至少兩個。因為三個溫度傳感器的三個測量值是可獲得的，所以可確定氣體的三個獨立的物理參數(shù)。這些例如可以是氣體流量、熱擴散率和導(dǎo)熱率。下面將通過舉例來說明對這些參數(shù)的確定。
[0016]正如前言中所解釋的那樣，流量從三個溫度傳感器處的溫度分布的非對稱性而得到確定。這種非對稱性可例如通過第一溫度傳感器和第三溫度傳感器的溫度差來表示，該溫度差被確定為用于氣體流動的測量值。這種溫度差是通過獲得兩個單獨的溫度測量值以及隨后減去計算單元中的溫度值來確定的。
[0017]隨著日益更大的氣體流動，日益增多的被加熱氣體從加熱元件運輸?shù)降谌郎囟葌鞲衅鳎瑥亩M管溫度也隨著流動的進一步增加而降低而第三溫度傳感器處的溫度測量值還是增加。由于反向的氣體流動，對于氣體而言變得日益更困難的是從加熱元件擴散到第一溫度傳感器。所以，氣體流量形成了第三溫度傳感器處的溫度與第二溫度傳感器處的溫度之間的溫度差的單調(diào)函數(shù)，尤其是開平方函數(shù)。為了考慮該依賴性的非線性以及依賴于另外的參數(shù)的依賴性，例如可使用校準表。
[0018]氣體的熱擴散率可例如從溫度分布寬度獲取。如果氣體的熱擴散率較高，則更遠離加熱元件仍舊能測量到升高的溫度。曲線的這種變寬可例如通過考慮第一溫度測量傳感器的溫度測量值和第三溫度測量傳感器處的溫度測量值之和來確定。如果這兩個溫度測量值之和較大，則溫度分布寬，其繼而對應(yīng)于高的熱擴散率。正如之前根據(jù)非對稱性確定的氣體流量，具有校準值的查找表同樣可用于根據(jù)曲線的寬度來確定熱擴散率。
[0019]作為最后的氣體參數(shù)，例如，可確定流過測量部分的氣體的導(dǎo)熱率。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通常實現(xiàn)了加熱元件的未調(diào)整加熱。如果流過測量部分的氣體的導(dǎo)熱率高，則這意味著大量的能量被運輸離開加熱元件。所以在加熱元件以相同的加熱功率進行加熱時加熱元件處的溫度降低。因而第二溫度傳感器處的高溫度對應(yīng)于低導(dǎo)熱率，而低溫度對應(yīng)于高導(dǎo)熱率。在這種情況下，第二溫度傳感器處的溫度值因而被直接用作用于確定導(dǎo)熱率的相關(guān)值。正如上面關(guān)于氣體流量和熱擴散率的確定，在此可通過使用具有校準值的查找表來實現(xiàn)對該參數(shù)的確定。
[0020]正如前言中所提到的那樣，三個溫度傳感器的使用使得確定三個獨立的氣體參數(shù)成為可能。如上所述氣體參數(shù)在氣體參數(shù)確定時是獨立的這一事實可易于從以下事實中看到:各個特征量(即，第一溫度傳感器處的溫度值與第三溫度傳感器處的溫度值的差，第一溫度傳感器處的溫度值和第三溫度傳感器處的溫度值的和，以及第二溫度傳感器處的溫度)是線性獨立于溫度傳感器處的溫度值的線性結(jié)合。這意味著相應(yīng)的特征測量值也是線性獨立的。這些量中的一個量的變化因此并不自動導(dǎo)致這些量中的另一量變化。因此這些量是獨立的。
[0021]通常，在流量計中，設(shè)置另外的溫度傳感器，其測量環(huán)境溫度或者遠離加熱元件的氣體的溫度。這在上面的說明中并未提及，因為環(huán)境溫度或者氣體溫度可被直接確定為獨立的參數(shù)。
[0022]當確定多個氣體參數(shù)時，尤其有益的是，一個氣體參數(shù)的值可根據(jù)至少一個另外的參數(shù)而修正。正如所解釋的那樣，氣體流量依賴于溫度分布的非對稱性，并且同樣依賴于熱擴散率和導(dǎo)熱率。然而因為這些另外的量可在根據(jù)本發(fā)明的方法中測量到，所以也可能對初始確定的氣體流量進行修正。這種修正只可單向進行，也就是說，例如，已確定的氣體流量根據(jù)已確定的熱擴散率和/或?qū)崧识M行修正，盡管該修正還可自身一致性地進行，也就是說，氣體流量動通過另外的參數(shù)中的一個或兩個進行初始修正，并且另外的參數(shù)隨后通過氣體流量等而得以修正。
[0023]正如通過舉例已經(jīng)解釋的那樣，根據(jù)至少三個溫度傳感器的溫度測量值，可能確定三個獨立的氣體參數(shù)，這三個獨立的氣體參數(shù)通過計算單元根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器的溫度測量值的三個線性獨立的線性結(jié)合而得到確定。這種線性結(jié)合典型地計算為加權(quán)和，在這種情況下權(quán)重也可以是負的。這是有益的，尤其是當在用于計算至少一個參數(shù)(尤其是至少兩個參數(shù))的權(quán)重方面兩個溫度測量值的權(quán)重不等于零時。
[0024]此外，在至少三個溫度傳感器的測量區(qū)域外面并且離加熱元件一段距離處的環(huán)境溫度和/或氣體溫度，尤其是在氣體進入到第一溫度傳感器的測量區(qū)域中之前和/或在從第三溫度傳感器的測量區(qū)域排出之后，可通過至少一個第四溫度傳感器進行測量。所以，在計算氣體參數(shù)時可能考慮離加熱元件一段距離處的環(huán)境溫度或者氣體溫度。尤其是，該溫度可被認為是獨立的參數(shù)，盡管其也可以與三個溫度傳感器的溫度值相關(guān)聯(lián)。
[0025]此外，可能的是，當正在確定至少兩個氣體參數(shù)時，重復(fù)地確定這些氣體參數(shù)，該確定相對于氣體參數(shù)中的至少一個另外的氣體參數(shù)通過以不同時間間隔對于氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)重復(fù)進行。通常，對于流量計來說期望的是盡可能經(jīng)濟地操作。因此應(yīng)避免不必要的測量和計算過程。如果此時期望這些氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)(例如氣體的成分)相比于這些氣體參數(shù)中的另外的氣體參數(shù)(例如流量)慢得多地改變，則更快改變的參數(shù)可通過短時間間隔(例如每秒或者每秒幾次)進行測量，而緩慢改變的參數(shù)以幾秒甚至幾分鐘的間隔進行測量。因為對于緩慢變化的參數(shù)來說，將期望在快速改變參數(shù)的測量之間沒有變化量或者僅僅有輕微的變化量，緩慢變化的氣體參數(shù)的之前測量的確定值可仍舊用來修正已確定的用于更快改變的氣體參數(shù)的值。
[0026]通常，流量旨在被確定為流量計的氣體參數(shù)。在這種情況下，未修正的流量可依據(jù)第一溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值被確定為氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)，從而已修正的流量依照未修正的流量和已確定的氣體參數(shù)中的至少一個另外的氣體參數(shù)進行確定。
[0027]尤其是，已確定的氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)可描述氣體的導(dǎo)熱率或者氣體的熱擴散率。正如前言中所解釋的那樣，導(dǎo)熱率可例如通過根據(jù)第二溫度傳感器的溫度測量值來確定，而熱擴散率可根據(jù)第一溫度測量傳感器和第三溫度測量傳感器處的測量值之和來確定或者依據(jù)這些溫度測量傳感器的各自值來確定。
[0028]通常，在氣體中，在若干已測量的氣體參數(shù)之間存在相互作用。例如，導(dǎo)熱率和/或熱擴散率可對溫度分布和流量的對稱關(guān)系有影響。在最簡單的情況下，這可通過在確定氣體參數(shù)時考慮另外的氣體參數(shù)的已確定的值而進行修正。例如，可能在具有校準值的多個查找表之間進行改變和/或插值，盡管也可使用簡單的附加修正因子等。
[0029]對于描述導(dǎo)熱率的已修正的氣體參數(shù)來說，可能根據(jù)描述導(dǎo)熱率的未修正的氣體參數(shù)以及描述流量的氣體參數(shù)而被確定為氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)。通過這種補償，可能修正對流量的影響，并且因此也修正了平均流速對所確定的導(dǎo)熱率的影響。
[0030]對氣體參數(shù)的修正或者對氣體參數(shù)的確定在這種情況下根據(jù)多個之前確定的氣體參數(shù)或者由這些氣體參數(shù)所確定的那些溫度測量值當然也是可能的。在這種情況下，用于確定或者修正的氣體參數(shù)已經(jīng)被預(yù)先確定，在這種情況下，尤其是為了確定這些氣體參數(shù)，，相比于確定將被確定或者被修正的氣體參數(shù)，可能使用在不同時間確定的溫度測量值。然而，作為一種替代，同樣可能的是在恰好一瞬間使用了至少三個溫度傳感器的測量值，用來確定用于進行修正或者確定的那些氣體參數(shù)以及確定被修訂或者被確定的氣體參數(shù)。
[0031]在這種情況下，對于描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)來說尤其可能的是，將根據(jù)描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)和描述流量的氣體參數(shù)來確定氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)，該根據(jù)描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)和描述流量的氣體參數(shù)中的每一個根據(jù)至少一個即時獲得或者之前獲得的溫度測量值來確定。
[0032]因為氣體參數(shù)之間的依賴性通常是相互的，也就是說，例如被確定的流量依賴于實際熱擴散率，并且被確定的熱擴散率依賴于實際流量，可通過迭代法進行對這些值的修正。因此，可能的是，通過迭代法來交替地確定氣體參數(shù)中的至少兩個氣體參數(shù)，氣體參數(shù)中的至少一個第一氣體參數(shù)在第一步驟中根據(jù)氣體參數(shù)中的至少一個第二氣體參數(shù)來確定，尤其是根據(jù)溫度傳感器中的至少一個溫度傳感器處的溫度測量值來確定，并且氣體參數(shù)中的至少第二氣體參數(shù)在第二步驟中根據(jù)氣體參數(shù)中的第一氣體參數(shù)來確定，尤其是根據(jù)溫度傳感器處的溫度測量值或者溫度傳感器中的至少一個另外的溫度傳感器處的溫度測量值來確定。
[0033]在這種迭代法中，對于溫度傳感器處的溫度測量值來說可能的是僅僅在方法開始時確定。然而，同樣可能在每個迭代步驟中或者至少在采用第一參數(shù)的迭代步驟中考慮溫度傳感器的當前溫度測量值。
[0034]正如所解釋的那樣，將被確定的氣體參數(shù)與為此所使用的溫度值或者為此所使用的溫度值組合之間的關(guān)系通常是非線性的并且依賴于氣體類型等。所以，可能使用查找表，尤其是多維查找表，查找表的值被讀取，尤其是根據(jù)溫度傳感器的分別被賦予到查找表的一維中的溫度測量值以插值的方式被讀取，從而確定氣體參數(shù)或者這些氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)。這些查找表在用來確定氣體參數(shù)之前、在流量計校準期間可被確定。
[0035]在最簡單的情況下，將具有已知參數(shù)的多種氣體或者氣體混合物以多種流速供給而流過流量計，并且在此期間可分別對溫度傳感器處的溫度值進行確定。對于多種氣體，在這種情況下確定了一種關(guān)系，通過這種關(guān)系，對于溫度測量值的每個組合，可確定氣體參數(shù)的的特定值。這個值也可以是氣體類型、氣體混合物中氣體的比例，或者氣體混合物本身。因此，這些表格中的條目可以并不僅僅是數(shù)字值。字母數(shù)字信息或者賦予給字母數(shù)字信息的值也可直接存儲在查找表中。
[0036]然而，同樣可能的是，溫度傳感器的溫度測量值并不唯一地確定氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)，從而通過所有溫度傳感器的相同的溫度測量值，為氣體參數(shù)確定多個不同值，對被確定值的選定依賴于下述參數(shù):溫度傳感器中至少一個溫度傳感器的先前溫度測量值；和/或相同氣體參數(shù)的先前值或者這些氣體參數(shù)中的另外的氣體參數(shù)的先前值；和/或流量計的已知操作條件，尤其是關(guān)于將預(yù)期的氣體成分的信息。
[0037]尤其是，流量計被校準用于多個氣體和/或氣體混合物，也就是說，氣體參數(shù)旨在被確定用于多組氣體或者氣體混合物。在這種情況下，可能的是，對于在溫度傳感器處所確定的溫度的組合，并不將唯一值賦予給這些氣體參數(shù)中的一個或多個。例如，可能的是依賴于流過流量計的氣體混合物，某一溫度分布對應(yīng)于高熱擴散率的情況下的大流量動，但是在較小氣體流量情況下可以為另外的氣體測量的相似值，例如因為熱擴散率較小且另外的未測量的氣體參數(shù)同樣也有差別。
[0038]在這些情況下，尤其可能實現(xiàn)了對氣體參數(shù)的一致性檢驗。例如，可能已知的是某些氣體并沒有包含在氣體混合物中，從而可排除一些值。計算單元自身在沒有附加外部信息的情況下可能已經(jīng)實現(xiàn)了一致性檢驗，原因在于:在確定氣體參數(shù)時考慮了先前確定的氣體參數(shù)或者溫度傳感器處的值。例如，更可能的是相比于完全不同的氣體成分突然流過流量計，氣體成分僅僅稍微改變。
[0039]在這種一致性檢驗的范圍中，可能的是完全舍棄了可能氣體參數(shù)中的一些，尤其是當確定可能性低于預(yù)定極限值時。然而，同樣可能的是，將氣體參數(shù)的值形成為氣體參數(shù)的各種可能值的加權(quán)和，加權(quán)因子依賴于氣體參數(shù)值的正確性概率。
[0040]正如提到的，使用大的查找表來確定氣體參數(shù)常常是可能不利的，這是因為在流量計中通常使用具有非常有限資源的計算單元。因此，對于氣體參數(shù)相對于溫度傳感器處的溫度值的依賴性通過線性擬合法或者多項式擬合法進行擬合從而計算氣體參數(shù)是有益的。例如，未修正的流動可直接從第一溫度傳感器和第三溫度傳感器之間的差計算，在這種情況下，該差可被依比例決定，并且偏差量可被添加到依比例決定的差中。比例和偏移量尤其可依賴于被確定的另外的氣體參數(shù)。如果知曉氣體參數(shù)并不足以通過這種擬合精確表示全部值的范圍，則同樣可能使用多項式擬合法，其中考慮了例如溫度測量值的差的乘方或者和的乘方。因而在計算氣體參數(shù)時使用了溫度測量值的較高次乘方或者不同溫度測量值的乘積。
[0041]氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)還可以是至少兩個氣體的混合比、氣體類型的濃度或者氣體的氣體類型。這尤其是在已經(jīng)知曉僅僅一小組氣體可流過測量部分時是可能的。所述參數(shù)的確定尤其是有益的，因為在這種情況下，例如依賴于氣體的類型，對于另外的氣體參數(shù)等可使用不同的計算方法。此外，通過確定氣體類型或者混合比，同樣可能確定氣體的不能在流量計自身中直接確定的另外的參數(shù)。例如，可能確定氣體的熱值，從而于是可能例如代替純粹的體積推導(dǎo)而根據(jù)實際熱值來推導(dǎo)出氣體量。
[0042]為了獲得關(guān)于流過流量計的氣體的進一步信息以及更加準確地確定氣體參數(shù)，或者為了確定另外的氣體參數(shù)，在溫度測量值被確定的情況下同樣可進行修改。在這種情況下，加熱元件的加熱功率可在第一值和至少一個第二值之間改變，從而確定了至少一個另外的獨立氣體參數(shù)。
[0043]尤其是，至少一個溫度傳感器的溫度測量值或者由此推導(dǎo)的值可在關(guān)掉加熱元件時確定，從而至少一個氣體參數(shù)根據(jù)該溫度測量值來確定。
[0044]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，關(guān)于氣體的附加信息通過評估至少三個溫度傳感器的溫度測量值而提供。在這種情況下，尤其是在氣體的定性成分已知的情況下，氣體的熱值被確定為氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)尤其是有益的。熱值確定與流量確定的結(jié)合使得尤其是并不僅僅根據(jù)所提供的氣體體積而根據(jù)所提供的氣體總熱值來進行輸送氣體量的計算成為可能。
[0045]因此，本發(fā)明涉及一種流量計，所述流量計包括計算單元和氣體供給所經(jīng)過的測量部分，該測量部分具有加熱元件和至少三個溫度傳感器，至少一個第一溫度傳感器布置在加熱元件的上游，至少一個第二溫度傳感器布置在加熱傳感器的區(qū)域中，以及至少一個第三溫度傳感器布置在加熱元件的下游，第二溫度傳感器尤其是通過加熱元件形成的，并且計算單元被形成以便實施上述的方法。
[0046]流量計可尤其包括多個第二溫度傳感器，所述多個第二溫度傳感器布置成緊挨著加熱元件的上游和下游，并且分別或者一起提供溫度測量值。另外或者可替代地，流量計可包括多個第一溫度傳感器和/或多個第三溫度傳感器，它們分別單獨或者一起提供溫度測量值。通過使用多個溫度傳感器，可改善測量質(zhì)量。特別地，通過兩個第二溫度傳感器相對于加熱元件的對稱布置，尤其容易的是可能在不必將溫度傳感器直接布置在加熱元件自身處的情況下實現(xiàn)了對加熱元件區(qū)域的溫度測量。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明的流量計中，溫度傳感器的溫度值可尤其是直接獲得并且經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，在這種情況下，可完全數(shù)字化地實現(xiàn)用于確定氣體參數(shù)的溫度測量值的后續(xù)進一步處理和結(jié)合。然而，當然也可能至少部分地通過單個模擬或者數(shù)字回路來實現(xiàn)溫度測量值的結(jié)合。尤其是，對于流量值來說可能包括電子轉(zhuǎn)換單元，所述電子轉(zhuǎn)換單元將第一溫度傳感器或者第一溫度傳感器中的至少一個連接到第二溫度傳感器或者第二溫度傳感器中的至少一個，和/或連接到第三溫度傳感器或者第三溫度傳感器中至少一個，或者將第二溫度傳感器或者第二溫度傳感器中的至少一個連接到第三溫度傳感器或者第三溫度傳感器中的至少一個，從而電子轉(zhuǎn)換單元的至少一個輸出信號依賴于電子轉(zhuǎn)換單元所連接的溫度傳感器的線性結(jié)合的溫度測量值，所述線性結(jié)合尤其是通過加法或減法和/或通過乘法和/或通過除法來實現(xiàn)，從計算單元形成以于根據(jù)電子轉(zhuǎn)換單元的輸出信號來確定氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]可以在下列示例性實施例中及其相關(guān)附圖中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其他優(yōu)點和細節(jié)，附圖中:
[0049]圖1示意性示出了按照本發(fā)明的流量計的一個示例性實施例，
[0050]圖2示意性示出了按照本發(fā)明的方法的一個示例性實施例的順序，
[0051]圖3示意性示出了按照本發(fā)明的方法的另一示例性實施例的順序，
[0052]圖4示意性示出了按照本發(fā)明的方法的第三示例性實施例的順序，
[0053]圖5示意性示出了按照本發(fā)明的方法的第四示例性實施例的順序，
[0054]圖6示意性示出了按照本發(fā)明的方法的第五示例性實施例的順序。

【具體實施方式】
[0055]圖1示出了流量計的一個示例性實施例，該流量計用于確定至少一個氣體參數(shù)。流量計I包括測量部分2，該測量部分位于管道3的內(nèi)部。這里，例如，管道3形成為具有小高度的矩形管道，以便產(chǎn)生層流。
[0056]存在加熱元件4，該加熱元件同心地布置在測量部分2的內(nèi)部，該加熱元件可由控制器5控制?？刂破?可形成為單獨的控制器，盡管其也可由計算單元10控制。典型地實現(xiàn)由控制器5所引起的加熱元件4的驅(qū)動以使得加熱元件4的加熱能力是恒定的。為了獲得關(guān)于流過測量部分2的氣體的另外信息，加熱元件4的加熱能力然而仍然也可通過控制器5在兩個值或者更多個值之間改變。如果加熱元件4在寬的溫度范圍內(nèi)具有幾乎恒定的電阻，則可足以通過控制器5供給其恒定電壓或者恒定電流，以實現(xiàn)恒定的加熱能力。然而，對于控制器5來說也可能將加熱能力調(diào)節(jié)到恒定值。
[0057]除了加熱元件4之外，三個溫度傳感器6、7和8布置在測量部分2中。溫度傳感器7布置在加熱元件4的區(qū)域中。兩個溫度傳感器6、8分別布置在加熱元件的上游和下游。箭頭11表示了氣體的流動方向。溫度傳感器6、7和8的測量值被計算單元10獲得。這可例如通過模擬/數(shù)字變換來實現(xiàn)。此外，測量環(huán)境溫度的另一溫度傳感器9可布置在氣流中，但是比溫度傳感器6、8更遠離加熱元件4。環(huán)境溫度大體對應(yīng)于流入的氣體溫度，因此可用于使得已確定的氣體參數(shù)更加精確。
[0058]計算單元10獲得了溫度傳感器6、7、8和9處的溫度，并且從溫度傳感器6、7、8和9處的溫度值來確定一個或多個氣體參數(shù)；計算單元至少使用溫度傳感器6、7和8處的溫度值來確定氣體參數(shù)。在下面參照圖2到圖6來描述對溫度傳感器6、7和8處的溫度值的估計。
[0059]圖2通過舉例示出了一種從圖1中所示出的溫度傳感器6、7和8的溫度值來確定氣體參數(shù)的可能方法。在同時實現(xiàn)或者在短時間間隔下實現(xiàn)的步驟S1、S2和S3中，獲得了溫度傳感器6處的溫度值Tl、溫度傳感器7處的溫度值T2以及溫度傳感器8處的溫度值T3。為了進一步處理這些值，使用了以下事實:不同的流量和不同的另外的氣體參數(shù)導(dǎo)致了測量部分2內(nèi)部的不同溫度分布。溫度將典型地回落到環(huán)境溫度，在加熱元件4周圍形成鐘形分布。然而，從溫度分布的高度、寬度以及不對稱，可能確定出必要的氣體參數(shù)。例如，流量可從溫度分布的不對稱性得到確定。如果幾乎沒有氣體流過測量部分2，則溫度應(yīng)該從加熱元件4在兩個方向上均勻地減小，從而溫度將在等同地遠離加熱元件放置的溫度傳感器6和8處基本相同。然而，如果氣體流過測量部分2，則其效果是暖空氣從加熱元件4在溫度傳感器8的方向上被移動。其結(jié)果是溫度傳感器8處的溫度值T3升高。如果流動進一步增加，則溫度值T3再次減小。同時，不太暖的空氣可從加熱元件4擴散到溫度傳感器6，這是由于溫度傳感器8處的溫度T減小。
[0060]為了計算氣體流動，在步驟S4中，因此可從溫度值T3中減去溫度值Tl。溫度傳感器6和8處的溫度值Tl和T3之間的差是氣體溫度分布不對稱性的良好測量。因此該差值也形成了對流量的良好測量。
[0061]為了考慮該依賴性的非線性和偏差，在步驟S6中，在步驟S4中所確定的差值可用作用于讀取查找表的索引。作為一種替代，在步驟S6中，也可能為在步驟S4中所確定的差值設(shè)置一偏移量，并且將其按照比例設(shè)置，或者添加另外的高次因子，例如該差值的平方坐寸ο
[0062]在步驟S6中，步驟S4中所確定的差值的進一步處理也尤其用于輸出或者存儲，以在步驟S9中確定以傳統(tǒng)單位(例如cmVs等)表示的值。步驟S6中所使用的比例和偏移系數(shù)或者在步驟S6中使用的查找表，可在流量計的校準范圍時確立。
[0063]在所示的示例性實施例中，首先假定步驟S6中的處理一直以相同的方式執(zhí)行。然而，應(yīng)當指出的是步驟S6中的處理也可依賴于當前測量或者之前測量的另外的氣體參數(shù)或者溫度值。
[0064]可提供正測量的氣體類型的表示或者例如可用于修正在步驟S6中所計算的流量的一個另外的氣體參數(shù)是流過測量部分2的氣體或者氣體混合物的導(dǎo)熱率。在所示的方法中，加熱元件4典型地以恒定功率加熱。加熱元件4的溫度或者在步驟S2中通過溫度傳感器7在加熱元件4處所測量的溫度T2因此依賴于熱量被多快地遠離溫度傳感器4傳遞。如果氣體的導(dǎo)熱率高，則可發(fā)生較強的熱量傳遞，并且溫度T2低于導(dǎo)熱率非常低并且因此幾乎不發(fā)生任何熱量遠離該加熱元件4傳遞的情況。在步驟S2中所測量的溫度T2因而可直接用作流過測量部分2的氣體導(dǎo)熱率的測量，尤其是當氣體處于靜止時。
[0065]在步驟S2中所測量的值可在步驟S7中被進一步處理，以便考慮偏移量和比例，或者查找表可在步驟S7中使用來考慮溫度值T2與導(dǎo)熱率之間關(guān)系的非線性。應(yīng)用關(guān)于步驟S6的論述來確定和使用這些查找表。
[0066]隨后，在步驟S7中所確定的值可在步驟SlO中輸出或者存儲。此時再次地，對于所確定的值來說可能根據(jù)已確定的另外的氣體參數(shù)而被修正，正如下面將更加詳細地解釋的。
[0067]除了溫度分布的高度(正如所解釋的導(dǎo)熱率的測量)以及溫度分布的不對稱性(正如所解釋的流量的測量)，也可確定溫度分布的寬度。溫度分布的寬度可被認為是對氣體中熱傳遞多快地發(fā)生的測量，也就是說，熱擴散率的測量。溫度分布的較大寬度導(dǎo)致了溫度傳感器6和8處的溫度值(即，溫度值Tl和T3)升高。例如，溫度值Tl和T3的總和被認為是對寬度的測量。該總和在步驟S5中由在步驟SI和S3中所測量的溫度值Tl和T3來形成。此時再次地，在步驟S8中進行進一步處理，對于該進一步處理，應(yīng)用關(guān)于S6和步驟S7的論述。在步驟Sll中輸出或者存儲所確定的針對熱擴散率的值。
[0068]已經(jīng)通過已提出的且相對直接地實施的方法，除了流量之外，可確定的附加的氣體參數(shù)，即，例如熱擴散率和導(dǎo)熱率。除了在步驟S9、SlO和Sll中直接表示或者存儲這些值之外，當然可能根據(jù)已確定的另外的氣體參數(shù)來修正這些氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)的值。對于已確定的另外的氣體參數(shù)來說也可能已經(jīng)在處理過程S6、S7和S8中考慮過。例如，在步驟S6中，可能在用于計算流量的多個查找表之間進行選擇或者插值，在查找表之間的選擇或者插值依賴于正在被確定的導(dǎo)熱率和熱擴散率。此外，同樣可在計算中使用另外的傳感器的值，例如另外的溫度傳感器9的溫度值。下面將參照其他附圖來解釋這些更復(fù)雜的組合。
[0069]圖3通過舉例示出了一種根據(jù)多個測量值來確定一個或多個參數(shù)的方法。首先，在步驟S12、S13、S14和S15中確定了測量值。在步驟S13、S14和S15中，確定了溫度Tl、T2和T3，正如針對步驟SI到S3已經(jīng)解釋的那樣。在步驟S12中，也確定了在另外的溫度傳感器9處的溫度值。當然，其他補充參數(shù)，例如在溫度傳感器6、7和8處的溫度，在加熱元件的加熱功率不同的情況下，在布置在測量部分中的預(yù)定位置處的另外的溫度傳感器處的溫度、關(guān)于氣體成分的已知值等也可在步驟S12或者另外的步驟中得到確定。因此，在步驟S12到S15中，多個參數(shù)(尤其是四個參數(shù))得到確定，這些參數(shù)隨后用作對于多維查找表中進行查詢的索引。例如，如果使用溫度Tl、T2、T3以及在另外的溫度傳感器9處的溫度，則對于將被確定的每個氣體參數(shù)獲得了四維查找表。例如，在此示出了在步驟S17、S18和S19中的三個氣體參數(shù)的確定。對于單個氣體參數(shù)的確定，現(xiàn)在將僅僅解釋原理。等同地確定另外的氣體參數(shù)。
[0070]如果僅僅旨在要確定流量，則為此可以使用例如查找表，該查找表例如在流量計I的校準過程期間已經(jīng)確定。對于這種校準過程，多種不同的氣體類型可在不同流動速度和環(huán)境條件的情況下流過流量計1，從而分別獲得了溫度傳感器6、7和8的溫度值以及另外的溫度傳感器的溫度值。對于多組氣體，在這種情況下，可能的是從溫度值Tl、T2和T3以及在另外的溫度傳感器9處的溫度來確定流量的唯一確定數(shù)據(jù)。但是，在個別的情況下，可能的是對于不同的流量已經(jīng)在校準期間產(chǎn)生了在溫度傳感器6、7、8和9處相同的溫度組合，例如當已經(jīng)使用不同的氣體成分時。為了解決這種不確定性，在測量過程中，除了當前所測量的溫度值Tl、T2、T3之外，也可能使用前述溫度測量值、附加的已知參數(shù)(例如流過流量計的氣體種類)、之前所確定的氣體參數(shù)等。
[0071]與傳統(tǒng)的流量器相比，通過考慮溫度Tl、T2和T3以及另外的溫度傳感器9，進行明顯更精確的流量確定是可能的。當然也同樣用于其他參數(shù)。如果旨在要確定多個參數(shù)，則單獨的多維查找表被簡單地用于參數(shù)中的每一個參數(shù)。
[0072]對于通過使用查找表來確定一個或者多個參數(shù)來說可替代或者另外地，當依據(jù)溫度值T1、T2和Τ3以及另外溫度傳感器9的溫度值來確定多個參數(shù)時，對于要確定的氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)也可能根據(jù)同時確定的氣體參數(shù)或者之前確定的氣體參數(shù)。以這種方式，可修正氣體參數(shù)之間的相互依賴性。例如，描述導(dǎo)熱率的已修正的氣體參數(shù)可通過下述方式來計算:首先確定描述導(dǎo)熱率的未修正的氣體參數(shù)以及描述流量的氣體參數(shù)，以及通過根據(jù)這兩個參數(shù)來計算已修正的氣體參數(shù)。作為一種替代，同樣可能的是，根據(jù)已確定的多個另外的氣體參數(shù)來確定一個氣體參數(shù)。例如，描述熱擴散率的氣體參數(shù)可被確定為氣體參數(shù)，這是根據(jù)描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)以及描述流量的氣體參數(shù)來確定的。
[0073]圖4示出了用于確定流動的第三示例性實施例，其中不同的氣體參數(shù)以不同的頻率測量。這是有益的，因為由此可減小流量計的動力消耗。尤其是，氣量計經(jīng)常通過電池等供給能量，并且旨在在不更換電池的情況下運行很長時間。因此，對氣量計和其他流量計的耗電量進行優(yōu)化是所期望的。下文中的步驟S20到S26示出了對三個氣體參數(shù)的首次確定。對三個氣體參數(shù)的確定基本上如圖3中所示地實現(xiàn)，盡管在這種情況下示出了僅僅使用溫度值Τ1、Τ2和Τ3。當然，當在方法中使用另外的溫度傳感器9的溫度值或者另外的測量值時也可實施該方法。從所獲得的溫度值Τ1、Τ2和Τ3，通過在步驟S23中使用三個三維的查找表，確定了三個氣體參數(shù)，這些參數(shù)在步驟S24、S25和S26中被輸出、存儲等。當然，代替多個多維查找表的是，在步驟23中同樣可能使用溫度測量值Tl、T2和T3與氣體參數(shù)之間的更簡單關(guān)系，正如例如結(jié)合圖2所解釋的那樣。
[0074]如果假定氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)(例如流量)相比于其他氣體參數(shù)(例如熱擴散率和/或?qū)嵝?并且因而相比于流過流量計I的氣體成分明顯更快地改變，則可隨后足以在相對短間隔內(nèi)重復(fù)測量一個或者多個參數(shù)(例如流量)，而僅僅在較長時間間隔之后再次確定另外的氣體參數(shù)。
[0075]在步驟S27到S30中示出了對更快變化的氣體參數(shù)的確定。在步驟S27和S28中，再次確定溫度傳感器6和8處的溫度值Tl和T3。從這兩個溫度值，在步驟S29中，例如可確定流量，并且在步驟S30中，流量被輸出或存儲等。可能的是步驟S29中的確定僅僅在步驟S27和步驟S28所測量的溫度上實現(xiàn)。例如，這可通過確定溫度值Tl和T3之間的差以及進行適當?shù)倪M一步處理而實現(xiàn)，正如結(jié)合圖2所解釋的。同樣可能使用二維查找表。
[0076]然而，同樣可能使用在步驟S25和S26中所確定的另外的氣體參數(shù)，以用于在步驟S29中確定流量。因為假定這兩個氣體參數(shù)緩慢變化，所分別確定的參數(shù)可用于流量的多次確定。
[0077]步驟S27到S30可重復(fù)多次。這表示為步驟S31。但是在較快變化的氣體參數(shù)的多次確定之后，應(yīng)該再次確定緩慢變化的氣體參數(shù)，這在步驟S32到步驟S38中進行。這種確定對應(yīng)于步驟S20到步驟S26中的確定。
[0078]尤其是通過使用之前所確定的緩慢變化的氣體參數(shù)的值，在快速變化的氣體參數(shù)的多次確定的情況下，該快速變化的氣體參數(shù)的確定精度的顯著改善是在緩慢變化的氣體參數(shù)不必以相同頻率來測量的情況下實現(xiàn)的。
[0079]正如已經(jīng)提到的，可能的是在流量計的校準期間，所確立的是一個或者多個氣體參數(shù)的多個值導(dǎo)致了相同的溫度值T1、T2和Τ3，以及另外的傳感器處的相同值。在這種情況下，應(yīng)該確定這些值中哪個值是正確值。在圖5中示出了這種確定的實例。這里，在步驟S39中，獲得了第一所有有效的確定值，也就是，尤其是溫度值Τ1、Τ2和Τ3。在步驟S40中，可進行對這些確定值的評估，以便確定了至少一個氣體參數(shù)。已經(jīng)參照圖2到圖4并且還將參照圖6解釋了針對該評估的各種可能性。為了更加清楚，在圖5中僅僅示出對一個氣體參數(shù)的確定。
[0080]現(xiàn)在，可能的是，氣體參數(shù)并不唯一地在步驟S40中得到確定。這里，舉例來說，示出了在步驟S41、S42和S43中確定三個可能的氣體參數(shù)。為了解決這種不定性，可能有益的是獲得附加的信息。所以，可能的是，在步驟S44中以加熱元件4不同的功率進行加熱，并且在步驟S45中獲得在步驟S40中所測量的測量參數(shù)的另外的值。然而，該方法的其余部分在沒有這些附加步驟的情況下同樣是可能的。
[0081]在步驟S46中，嘗試了確定在步驟S41、S42和S43中所確定的氣體參數(shù)中哪一個是正確的氣體參數(shù)。在這種情況下，可能使用加熱后所獲得的附加的測量值，盡管同樣可能使用針對另外的氣體參數(shù)所確定的值或者例如可在該步驟中使用的關(guān)于可能的氣體成分的信息。
[0082]此外，可能的是，氣體參數(shù)的之前所確定的值或者之前所確定的溫度值被存儲或者可在步驟S46中使用來確定實際的氣體參數(shù)。在步驟S47中，針對是否可能確定唯一的參數(shù)進行核對。如果并不是這種情況，則該方法可從開始處重復(fù)。以這種方式，可在較長時間期間內(nèi)獲得參數(shù)，以使得可能區(qū)分對于氣體參數(shù)的不同可能性。如果不可能在較長時間內(nèi)確定一值，則輸出錯誤，這表明另外的參數(shù)對于評估來說是必需的，盡管同樣可形成對于氣體參數(shù)的不同可能性的平均值。同樣可能的是，通過使用之前的測量值和附加的測量數(shù)據(jù)及信息，確定對于氣體參數(shù)的不同值的概率以及計算在步驟S48中所確定的所輸出或者存儲的氣體參數(shù)而作為利用概率進行加權(quán)的這些可能氣體參數(shù)的總和。
[0083]在之前的示例性實施例中，假定依照單個溫度值或者多個溫度值的總和或者差值來確定氣體參數(shù)，或者使用多維表來確定該氣體參數(shù)。多維表的使用在計算單元中需要大量的內(nèi)存，并且對這種多維校準表的確定是要求很高的。另一方面，依照單個溫度值或者溫度參數(shù)的總和或者差值所進行的氣體參數(shù)的直接確定通常并不足以實現(xiàn)期望的準確性。在一些情況下，最初可能有益的是分別確定氣體參數(shù)，然后根據(jù)另外的氣體參數(shù)來修正它們。
[0084]因為對于第一氣體參數(shù)所確定的這些值典型地依賴于第二氣體參數(shù)的實際值，以及對于第二氣體參數(shù)所確定的值依賴于第一氣體參數(shù)的實際值，所以，存在不能夠易于解決的相互關(guān)聯(lián)性。所以有益的是迭代地計算氣體參數(shù)的值。
[0085]圖6中示出了這種迭代計算的一個實例。這里，在步驟S49中，首先獲得一個或者多個測量值(尤其是溫度測量值Τ1、Τ2和/或Τ3)，由此在步驟S50中確定第一氣體參數(shù)。例如，對第一氣體參數(shù)的這種確定可在這里通過溫度值的簡單的求和或者求差而實現(xiàn)，正如參照圖2中所解釋的那樣。在確定第一氣體參數(shù)之后，可在步驟S51中獲得另外的測量值?？梢源嬖谠诓襟ES49中已經(jīng)讀取的溫度傳感器的當前值，盡管同樣可能讀取其他溫度傳感器或者使用另外的值。在步驟S52中，則確定第二氣體參數(shù)。為了確定第二氣體參數(shù)，一方面，可以使用在步驟S52中新獲得的值，另一方面，可以使用在步驟S49中已經(jīng)獲得的值。另外，在步驟S52中確定第二氣體參數(shù)時考慮了在步驟S50中所確定的第一氣體參數(shù)的值。在步驟S52中，因此依照測量值和第一氣體參數(shù)來確定第二氣體參數(shù)。
[0086]在步驟S53中，可核對最終確定，這例如可以是收斂式判別法，例如對于氣體參數(shù)所連續(xù)確定的兩個值不超過某一最大差值。如果這種收斂判別法未滿足，則可從步驟S49重復(fù)進行該方法，盡管在步驟S50中，除了計算第一氣體參數(shù)之外，使用了在之前迭代中在步驟S52中所確定的第二氣體參數(shù)。此外同樣可能使用之前迭代的溫度測量值。一旦在步驟S53中收斂式判別法得以滿足，就在步驟S54中輸出最后確定的第一氣體參數(shù)和第二氣體參數(shù)。
[0087]顯然，該方法還可擴展到對另外的氣體參數(shù)的確定；例如，在步驟S50和/或步驟S52中可確定多個氣體參數(shù)。
[0088]參照圖6描述的確定方法是一種自身一致性(self-consistent)的方法，也就是說，在該方法中，彼此影響的多個參數(shù)進行迭代計算，從而多次運行之后這些參數(shù)的值收斂。
[0089]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，將所示出的不同示例性實施例進行結(jié)合是一種明確的方式。例如，將迭代法與多維查找表相組合來對值進行確定是可能的，迭代同樣可以在一致性確定的范圍內(nèi)使用，并且附加傳感器的值可易于集成到該方法中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助于流量計來確定流動氣體的至少一個氣體參數(shù)的方法，所述至少一個氣體參數(shù)尤其是流量，所述流量計包括氣體供給所經(jīng)過的測量部分，該測量部分具有加熱元件和至少三個溫度傳感器，至少一個第一溫度傳感器布置在加熱元件的上游，至少一個第二溫度傳感器布置在加熱元件的區(qū)域中，以及至少一個第三溫度傳感器布置在加熱元件的下游，尤其是加熱元件自身能夠用作第二溫度傳感器， 其特征在于， 計算單元根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值來確定所述至少一個氣體參數(shù)，和/或 所述計算單元根據(jù)各個不同溫度傳感器的溫度測量值和/或根據(jù)不同溫度傳感器的溫度測量值的組合來確定至少兩個單獨的氣體參數(shù)，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值在確定氣體參數(shù)的范圍內(nèi)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 根據(jù)所述至少三個溫度傳感器的溫度測量值，確定三個獨立的氣體參數(shù)，所述三個獨立的氣體參數(shù)由計算單元根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器的溫度測量值的三個線性無關(guān)的線性組合來確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于， 通過至少一個第四溫度傳感器來測量環(huán)境溫度和/或在所述至少三個溫度傳感器的測量區(qū)域之外并且離加熱元件一段距離處的氣體溫度，通過至少一個第四溫度傳感器進行的所述測量尤其是氣體進入到第一溫度傳感器的測量區(qū)域中之前和/或在從第三溫度傳感器的測量區(qū)域排出之后進行。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 當正在確定至少兩個氣體參數(shù)時，重復(fù)地確定氣體參數(shù)，對于氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)，相比于氣體參數(shù)中的至少一個另外的氣體參數(shù)，所述重復(fù)地確定以不同的時間間隔重復(fù)進行。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 將未修正的流量確定為來自第一溫度傳感器和第三溫度傳感器處的溫度測量值氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)，由未修正的流量以及已確定的氣體參數(shù)中的至少一個另外的氣體參數(shù)來確定已修正的流量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 已確定的氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)描述了氣體的導(dǎo)熱率或者氣體的熱擴散率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 根據(jù)描述導(dǎo)熱率的未修正的氣體參數(shù)以及描述流量的氣體參數(shù)將描述導(dǎo)熱率的已修正的氣體參數(shù)確定為氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 根據(jù)描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)以及描述流量的氣體參數(shù)將描述熱擴散率的氣體參數(shù)確定為氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)，所述描述導(dǎo)熱率的氣體參數(shù)和描述流量的氣體參數(shù)中的每一個根據(jù)至少一個即時獲得的溫度測量值或者先前獲得的溫度測量值來確定。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 通過迭代法交替地確定氣體參數(shù)中的至少兩個氣體參數(shù)，氣體參數(shù)中的至少一個第一氣體參數(shù)通過在第一步驟中根據(jù)氣體參數(shù)中的至少一個第二氣體參數(shù)來確定，尤其是根據(jù)溫度傳感器中的至少一個溫度傳感器處的溫度測量值來確定，以及氣體參數(shù)中的至少第二氣體參數(shù)在第二步驟中根據(jù)氣體參數(shù)中的第一氣體參數(shù)來確定，尤其是根據(jù)所述溫度傳感器的溫度測量值或者根據(jù)溫度傳感器中的至少一個另外的溫度傳感器處的溫度測量值來確定。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 使用查找表來確定氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個，所述查找表尤其是多維查找表，所述查找表尤其根據(jù)分別賦予到查找表的一維的至少一個溫度傳感器的溫度測量值以插值方式來讀取。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 溫度傳感器的溫度測量值并不唯一地確定氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)，從而在所有溫度傳感器的溫度測量值相同的情況下，為氣體參數(shù)確定多個不同值，對已確定的值的選擇依賴于下述參數(shù):溫度傳感器中的至少一個溫度傳感器的先前溫度測量值、和/或同一氣體參數(shù)的先前值或者氣體參數(shù)中的另一個氣體參數(shù)的先前值、和/或流量計的已知操作條件，尤其是關(guān)于預(yù)期的氣體成分的信息。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 氣體參數(shù)對溫度傳感器處的溫度值的依賴性通過線性擬合法或者多項式擬合法擬合以便計算氣體參數(shù)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的一個氣體參數(shù)是至少兩種氣體的混合比例、氣體類型的濃度或者氣體的氣體類型。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 加熱元件的加熱功率在第一值和至少一個第二值之間變化，以確定至少一個另外的獨立的氣體參數(shù)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 在關(guān)掉加熱元件時確定至少一個溫度傳感器的溫度測量值或者由其導(dǎo)出的值，根據(jù)該溫度測量值來確定至少一個氣體參數(shù)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的方法，其特征在于， 尤其是在氣體的定性成分已知的情況下，將氣體的熱值確定為氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個氣體參數(shù)。
17.一種流量計，所述流量計包括計算單元(10)和測量部分(2)，所述測量部分具有氣體供給所經(jīng)過的加熱元件(4)和至少三個溫度傳感器出、7、8)，至少一個第一溫度傳感器(6)布置在加熱元件(4)的上游，至少一個第二溫度傳感器(7)布置在加熱元件(4)的區(qū)域中，以及至少一個第三溫度傳感器(8)布置在加熱元件(4)的下游，第二溫度傳感器(7)尤其是由加熱元件(4)形成， 其特征在于， 計算單元(10)被形成以執(zhí)行現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到16中一項所述的方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流量計，其特征在于， 其包括多個第二溫度傳感器(7)，所述多個第二溫度傳感器緊挨著加熱元件(4)的上游和下游布置，以及所述多個第二溫度傳感器單獨地或者一起提供溫度測量值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的流量計，其特征在于， 其包括電子轉(zhuǎn)換單元，所述電子轉(zhuǎn)換單元將第一溫度傳感器或者第一溫度傳感器中的至少一個連接到第二溫度傳感器或者第二溫度傳感器中的至少一個，和/或連接到第三溫度傳感器或者第三溫度傳感器出、7、8)中的至少一個，或者將第二溫度傳感器或者第二溫度傳感器中的至少一個連接到第三溫度傳感器或者第三溫度傳感器(7、8)中的至少一個，從而電子轉(zhuǎn)換單元的至少一個輸出信號依賴于通過電子轉(zhuǎn)換單元所連接的溫度傳感器(6、.7、8)的線性組合測量值，所述線性組合尤其是通過加法或者減法和/或通過乘法和/或通過除法進行組合，計算單元(10)被形成以根據(jù)電子轉(zhuǎn)換單元的輸出信號來確定氣體參數(shù)或者氣體參數(shù)中的至少一個。
【文檔編號】G01D21/02GK104236652SQ201410270525
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】C·席爾姆 申請人:液體比重計有限公司