本發(fā)明涉及熱式流量測量設(shè)備，尤其是，用于確定和/或監(jiān)測通過管道的能流動介質(zhì)的質(zhì)量流和/或流速的熱式流量測量設(shè)備以及用于操作此流量測量設(shè)備的方法，該熱式流量測量設(shè)備包括至少三個傳感器元件和電子單元。此外，可提供與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息。該流量測量設(shè)備因此包括診斷功能。

背景技術(shù)：

在處理測量技術(shù)中，大范圍應用熱式流量測量設(shè)備。例如，申請人以t-switch、t-trend或t-mass為型號制造和銷售的對應領(lǐng)域的設(shè)備。從大量公開文獻中得知基礎(chǔ)的測量原理。

通常，本發(fā)明領(lǐng)域的流量測量設(shè)備包括至少兩個傳感器元件，這兩個傳感器元件均具有被盡可能相同實施的溫度傳感器。這些傳感器元件中的至少一個被能加熱地實施。在這點而言，傳感器元件可包含輔助電阻加熱器。然而，替選地，溫度傳感器還可以被實施為電阻元件，例如，rtd電阻元件(電阻溫度檢測)形式的電阻元件，尤其是，諸如也能以品牌名pt10、pt100和pt1000商購得到的鉑元素形式的電阻元件。例如，由于電流供應增加，導致也被稱為電阻溫度計的電阻元件隨后經(jīng)由被供應給它的電功率的轉(zhuǎn)換而被加熱。

經(jīng)常，溫度傳感器布置在圓柱殼尤其是金屬殼(尤其是不銹鋼或hastellloy(耐鹽酸鎳基合金))內(nèi)。殼用作保護溫度傳感器例如不受腐蝕介質(zhì)影響的外殼。在特別地至少一個可加熱溫度傳感器的情況下，必須另外確保在可加熱溫度傳感器和殼之間提供可能最佳的熱接觸。

為了記錄質(zhì)量流和/或流速，在能流動介質(zhì)至少有時或至少部分地流過的管道中引入這至少兩個傳感器元件。傳感器元件與介質(zhì)熱接觸。為此，它們可被直接集成在管道中或被直接集成在能安裝在現(xiàn)有管道中的測量管中。這兩個選項是本發(fā)明的主題，即使當下文中只討論管道時。

在操作中，這至少兩個溫度傳感器中的至少一個被加熱(有源溫度傳感器)，而第二溫度傳感器保持未被加熱(無源溫度傳感器)。應用無源溫度傳感器來記錄能流動介質(zhì)的溫度。在此情況下，術(shù)語“介質(zhì)的溫度”意指在沒有加熱單元的附加熱輸入的情況下介質(zhì)所具有的溫度。有源傳感器元件常常被加熱，使得在這兩個溫度傳感器之間建立固定溫度差異，其中，考慮將加熱功率的改變作為質(zhì)量流和/或流速的度量。然而，替選地，供給的加熱功率可保持恒定，使得考慮用對應的溫度改變來確定質(zhì)量流和/或流速。

如果在管道中不存在流量，則經(jīng)由熱傳導、熱輻射并且在給定情況下還經(jīng)由自由對流，從介質(zhì)內(nèi)的有源溫度傳感器中帶走熱。為了保持一定的溫度差，則例如需要隨時間變化而變化的恒定熱量。相比之下，在存在流量的情況下，用流動的較冷介質(zhì)的流量來附加地冷卻有源溫度傳感器。由于強制對流，導致發(fā)生附加的熱傳輸。對應地，因此，由于流體，導致為了保持固定溫度差而必須供應增加的加熱功率，或者導致有源溫度傳感器和無源溫度傳感器之間的溫度差減小。

可利用所謂的熱傳遞系數(shù)來表示供應到有源溫度傳感器的加熱功率或溫度差異與通過管道的介質(zhì)的質(zhì)量流和/或流速之間的該函數(shù)關(guān)系。然后，使用熱傳遞系數(shù)對通過管道的介質(zhì)的質(zhì)量流的依賴性來確定質(zhì)量流和/或流速。與此同時，介質(zhì)的熱物理性質(zhì)以及管道中主導的壓力對測得的流體有影響。另外，為了考慮流體對這些變量的依賴性，在流量測量設(shè)備的電子單元內(nèi)提供特征曲線或函數(shù)確定性方程的部分的形式的熱物理性質(zhì)。

不能利用熱式流量測量設(shè)備來直接區(qū)分往前引導流量和往后引導流量。在這種情況下，術(shù)語“流方向”在這里意指宏觀的流方向，使得不用考慮局部發(fā)生的渦流或方向偏差。如果流方向是未知的，則尤其在流量隨時間變化并不恒定或者另外在非常小流量的情況下，在確定質(zhì)量流和/或流速時，可能不利地遭遇可考慮的測量誤差。

已經(jīng)開發(fā)并且公開了各種熱式流量測量設(shè)備，除了確定質(zhì)量流和/或流速外，這些流量測量設(shè)備具有針對流量方向檢測的輔助功能。為了確認流量方向，頻繁利用以下事實：直接環(huán)繞特定傳感器元件的不同局部流量導致相應傳感器元件在被分別供應相等加熱功率的情況下冷卻速率不同。通過參照流量分布來不等地布置至少兩個傳感器元件，或者另外，通過至少兩個傳感器元件的不同幾何實施例，可例如通過在至少兩個傳感器元件中的至少一個直接附近將阻流體集成在管道中來實現(xiàn)不同的局部流量。

在de102010040285a1的流量測量設(shè)備的情況下，例如，在第一能被加熱溫度傳感器和第二能被加熱溫度傳感器之間的連接管線上的測量管內(nèi)布置板。隨后，基于由至少兩個能被加熱溫度傳感器的相應加熱功率和溫度導致的所謂決策系數(shù)的比較，確認介質(zhì)的流量方向。同樣地，在專利公開文獻de102009045956a1和de102009045958a1中考慮用這些決策系數(shù)來確定流量方向。在這種情況下，de102009045956a1的流量測量設(shè)備包括導流主體，導流主體與能被加熱溫度傳感器一起布置在與管道軸基本平行的管線中，并且有進一步的溫度傳感器與其分隔開布置。相比之下，在de102009045958a1的流量測量設(shè)備的情況下，至少兩個能被加熱溫度傳感器布置在兩個套筒部分中，并且至少兩個套筒部分指向參照測量管軸的至少兩個方向。

在de102007023840b4中，描述了具有流量方向檢測的流量測量設(shè)備，該流量測量設(shè)備包括至少三個傳感器元件，其中兩個傳感器元件一個接一個地布置在流量方向上并且這兩個傳感器元件中的至少一個被加熱，并且至少有時，參照流量方向，被加熱的傳感器布置在未被加熱傳感器元件的前方，并且有時，未被加熱傳感器布置在被加熱傳感器元件的前方。此外，第三傳感器元件能周期性暫時被加熱并且布置在跨第一兩個傳感器元件的流量外部。相應獲得的測量值的偏差是介質(zhì)的流量方向的度量。

在給定情況下，相當大的測量值惡化的其他成因在于例如所利用的傳感器元件中的至少一個的熱阻改變，該熱阻改變可導致在其他恒流條件的情況下從加熱單元到介質(zhì)中的熱傳遞改變。該熱阻改變也被稱為傳感器漂移。在給定情況下，當有效熱阻的改變保持低于一定能預定極限值時，并且在檢測到該改變的情況下，可用合適的對策來消除傳感器漂移以及對確定質(zhì)量流和/或流速而言的負面影響。否則，在給定情況下，流量測量設(shè)備必須至少部分被取代。

基本上，參照熱阻，區(qū)分內(nèi)部熱阻和外部熱阻。內(nèi)部熱阻取決于傳感器元件內(nèi)(例如，套筒內(nèi))的獨立組件，還有其他。因此，傳感器漂移可源自由于材料膨脹等帶來的拉伸負荷而導致的焊料連接缺陷。相比之下，外部熱阻受接觸介質(zhì)的相應傳感器元件的表面上的堆積、材料去除或材料變形(例如，腐蝕)影響。因此，在進行長時間操作和/或與腐蝕介質(zhì)接觸的情況下，外部熱阻的改變是尤為相關(guān)的。此外，在氣態(tài)或汽化介質(zhì)的情況下，因溫度傳感器中的至少一個上形成冷凝物，質(zhì)量流或流速的測量也劣化。

根據(jù)工藝現(xiàn)狀，已知多個流量測量設(shè)備，可利用流量測量設(shè)備來致動與傳感器元件中的至少一個有關(guān)的診斷。因此，提供與這些傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息。

de102005057687a1描述了一種熱式流量測量設(shè)備，該熱式流量測量設(shè)備具有至少兩個能被加熱溫度傳感器，其中，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器能交替地作為無源未被加熱溫度傳感器和有源被加熱溫度傳感器進行操作，在第一測量間隔期間，無源未被加熱溫度傳感器提供與當前介質(zhì)溫度有關(guān)的信息，在第二測量間隔期間，有源被加熱溫度傳感器提供與通過管道的介質(zhì)的質(zhì)量流有關(guān)的信息。一旦在第一測量間隔和第二測量間隔期間提供的兩個溫度傳感器的對應測量值相互偏離，控制/評估單元就發(fā)出報告和/或從事校正。以這種方式，可識別堆積和冷凝物的形成。

類似地，在de102007023823a1中公開了一種熱式流量測量設(shè)備及其操作方法，該熱式流量測量設(shè)備具有兩個分相交替可被加熱的傳感器元件。在這種情況下，基于相應的被加熱傳感器元件來交替確認質(zhì)量流，其中，參照相應的未被加熱傳感器元件來確認介質(zhì)溫度。輔助地，根據(jù)測量值與兩個傳感器元件的比較，可檢測這兩個傳感器元件中的至少一個的污垢。

在us8,590,360b2中描述了用第一加熱功率使第一可被加熱傳感器元件被加熱或冷卻，并且用第二加熱功率使第二可被加熱傳感器元件被加熱或冷卻。通常，這兩個加熱功率被選定成，使得這兩個傳感器元件的溫度有所不同。然后，通過比較介質(zhì)和/或表征熱傳遞系數(shù)的至少兩個獨立變量的溫度，可進行與流量測量設(shè)備有關(guān)的診斷。

最后，根據(jù)wo/2008/142075a1得知在此情況下與介質(zhì)熱接觸的能被加熱溫度傳感器因交流的電流或電壓信號和至少部分釋放到流動介質(zhì)的所生成熱而被加熱的方法。測量在溫度傳感器內(nèi)發(fā)生的被加熱和/或冷卻處理的過程，并且據(jù)此診斷溫度傳感器的狀態(tài)，尤其是其污垢和/或堆積。同時，可確定質(zhì)量流。

原理上，所描述的具有診斷功能的流量測量設(shè)備檢測熱阻的改變?；诖?，隨后可推導存在堆積和/或冷凝物的形成。這對應于外部熱阻的改變。然而，如上所述，還可因內(nèi)部熱阻的改變而引起傳感器漂移。通過相應傳感器元件內(nèi)使用的構(gòu)造和材料，尤其是，通過例如套筒或外殼內(nèi)的不同成分，或者通過各種材料連接和/或過渡(諸如，例如焊接連接)來確定內(nèi)部熱阻。因此，將期望提供一種診斷功能，利用該診斷功能，在至少三個傳感器元件中的至少一個中有傳感器漂移的情況下，可區(qū)分外部熱阻和內(nèi)部熱阻的改變。

然而，適于診斷堆積和/或冷凝物形成或用于提供與至少一個傳感器元件的狀態(tài)有關(guān)的信息的這些流量測量設(shè)備中的大部分不能夠同時確認流量和診斷或同時地流量和流量方向或這二者。在分別應用測量原理的情況下，獨立傳感器元件有時被加熱，并且有時用于記錄介質(zhì)的溫度。對應地，在傳感器元件中的一個每次溫度改變時，必須等待記錄下一個測量值，直到在不同情況下新溫度變得穩(wěn)定為止。因此，例如，不能連續(xù)地確定質(zhì)量流和/或流速。對應地，這些方法假設(shè)，至少在至少一個傳感器元件達到穩(wěn)定的新溫度所需的時間期間，通過管道的介質(zhì)的流速幾乎恒定。然而，實際上頻繁發(fā)生的情況是，流速隨時間推移至少略有變化，這進而可導致測量結(jié)果錯誤。在流速高的情況下，這尤其是有問題的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

從上述的工藝現(xiàn)狀開始，本發(fā)明的目的是熱式流量測量設(shè)備以及操作對應流量測量設(shè)備的方法，利用該熱式流量測量設(shè)備和方法，可盡可能精確地確定質(zhì)量流和/或流速。

關(guān)于該設(shè)備，用熱式流量測量設(shè)備來實現(xiàn)確定和/或監(jiān)測通過管道的能流動介質(zhì)的質(zhì)量流φm和/或流速vd，該熱式流量測量設(shè)備包括：

至少三個傳感器元件和電子單元，

其中，這至少三個傳感器元件中的每個

-至少部分地和/或有時與介質(zhì)熱接觸，并且

-包括能被加熱溫度傳感器，以及

其中，電子單元被實施成

-用加熱功率加熱這三個傳感器元件中的每個，

-記錄它們的溫度，

-同時加熱這至少三個傳感器元件中的至少兩個，

-確認介質(zhì)的質(zhì)量流φm和/或流速vd，

-根據(jù)這至少三個傳感器元件的溫度和/或加熱功率和/或由該溫度和/或加熱功率中的至少一個推導出的至少一個變量的成對比較，提供與這至少三個傳感器元件中的至少一個的熱阻改變有關(guān)的信息，

-根據(jù)對供應到這至少三個傳感器元件中的至少一個的加熱功率的突變δp的響應，提供與至少一個傳感器元件的內(nèi)部熱阻改變有關(guān)的信息，以及

-在這至少三個傳感器元件中的至少一個的內(nèi)部和/或外部熱阻發(fā)生改變的情況下，對質(zhì)量流φm和/或流速vd的測量值執(zhí)行校正和/或為了生成并輸出與這至少一個傳感器元件的狀態(tài)有關(guān)的報告。

在這種情況下，所供應的加熱功率可以是恒定的，因此對應于固定值，或者是可調(diào)節(jié)的，采用了在進行操作時可改變和/或控制所供應的加熱功率這樣的方式。

那么，電子單元必須能夠?qū)⑦@三個傳感器元件中的每個相互獨立地被加熱以及同事使至少兩個被加熱。此外，這些傳感器元件中的至少一個保持未被加熱并且用于記錄介質(zhì)的溫度。在為了確定質(zhì)量流和/或流速在至少一個被加熱傳感器元件之間設(shè)置恒定的溫度差并且顯示介質(zhì)溫度的情況下，電子單元應該具有用于控制供應到被加熱傳感器元件中的每個的加熱功率的至少兩個控制單元。因此，例如，可應用至少兩個被加熱傳感器元件中的一個來確認質(zhì)量流和/或流速和其他，以便進行診斷。有利地，為了使得在進行操作時可選擇被加熱和未被加熱傳感器元件的任何組合，存在針對被加熱傳感器元件中的每個的單獨控制單元。然而，如果根據(jù)在供應恒定加熱功率的情況下導致的被加熱和未被加熱傳感器元件之間的溫度差確定了質(zhì)量流和/或流速，則這三個傳感器元件中的每個應該卻能夠獨立地供給可確定的恒定加熱功率。然后，可以將在不同情況下被加熱傳感器元件中的一個和記錄介質(zhì)溫度的傳感器元件之間的溫度差以及另外被加熱至不同溫度的兩個傳感器元件之間的溫度差二者進行比較。

以這種方式，這至少三個傳感器元件中的每個是可獨立被加熱的，由此，在不同情況下，這至少三個傳感器元件中的至少兩個可同時被加熱，可連續(xù)且非常精確地確定質(zhì)量流和/或流速。同時，可以進行診斷，進而可以得到與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息。參照本發(fā)明的流量測量設(shè)備的其他優(yōu)點在于，不僅可以得到這至少三個傳感器元件中的至少一個表現(xiàn)出傳感器漂移的信息，而且可以得到這至少三個傳感器元件受到影響的信息。然后，但是在傳感器元件中的一個處發(fā)生傳感器漂移的情況下，可仍然精確地確定流量。例如，如果在第一傳感器元件的情況下檢測到傳感器漂移，則可以不中斷地切換至用于確定質(zhì)量流和/或流速的第二傳感器元件。

此外，有利地，可根據(jù)響應來確定該至少一個傳感器元件的內(nèi)部熱阻改變。這樣提供了與傳感器元件功能能力有關(guān)的、與例如套筒內(nèi)的獨立組件的狀態(tài)有關(guān)的或者另外與焊接連接有關(guān)的信息。有利地，本發(fā)明的熱式流量測量設(shè)備因此使得能夠區(qū)分內(nèi)部熱阻和外部熱阻的改變。與此同時，不僅可識別在其情況下發(fā)生傳感器漂移的傳感器元件，而且可檢測傳感器漂移的成因。

在流量測量設(shè)備操作期間，還可有利地執(zhí)行診斷功能。為此，不必卸載測量設(shè)備。另外，可在介質(zhì)流過管道的同時執(zhí)行診斷功能。

所供應的加熱功率的突變δp＝p1-p2可以是正或負的。對應地，例如，在之前未被加熱的傳感器元件在某個時間點被加熱之后，或者，相反地，在切斷通向傳感器元件的加熱功率之后，可記錄至少一個傳感器元件的響應。然而，還可在所供應加熱功率的改變δp從第一值變成第二值的情況下，記錄響應。重要的是，所供應的加熱功率突然發(fā)生改變δp，不連續(xù)地或連續(xù)地控制該改變。本發(fā)明的電子單元必須對應地被實施為記錄響應，因此具有高得足以記錄所測量變量的取樣速率，將記錄和分析對該變量的響應。理想地，取樣速率應該處于毫秒或更小的區(qū)域內(nèi)。因此，關(guān)注的是僅僅能在測量設(shè)備中實現(xiàn)的方法。

出于診斷目的對至少一個傳感器元件的響應執(zhí)行分析涉及如下的特征：所供應加熱功率的突變δp同樣地使從傳感器元件內(nèi)的加熱單元傳輸?shù)狡浔砻娴臒嵬蛔儯M而進行熱傳播。該熱傳輸大體非常取決于各種因素和各種物理、化學和材料特定參數(shù)，尤其是諸如(例如)密度ρ、熱導率λ、比熱容c還有特定一種或多種材料的熱擴散系數(shù)α的熱物理材料性質(zhì)。然而，相應組件的幾何形狀以及材料轉(zhuǎn)變也起到作用。然而，在真實情況下，與傳感器元件老化和影響熱傳輸相關(guān)的另外其他效果開始考慮諸如例如熱和/或機械負荷。

直到該時間點，當被傳輸?shù)臒岬竭_傳感器元件的表面時，僅僅由提到的變量來限定熱傳輸。從該時刻起，當被傳輸?shù)臒岬竭_傳感器元件的表面時，相比之下由流過傳感器元件的介質(zhì)來主導熱傳輸。對響應的分析因此給出與內(nèi)部熱阻改變有關(guān)的信息，這是因為該分析集中在被傳輸?shù)臒徇€未到達傳感器元件表面的時間段。

在尤其優(yōu)選的實施例中，電子單元被實施為確定能流動介質(zhì)的流量方向。除了能夠提供診斷的輔助功能外，與該實施例對應的流量測量設(shè)備接著因此還供應例如與至少一個傳感器元件的狀態(tài)還有流量方向檢測有關(guān)的信息。這樣進一步更加增加了可實現(xiàn)的測量準確性。

另一個實施例包括電子單元被不中斷地(進而連續(xù)地)實施成確認質(zhì)量流和/或流速、確定介質(zhì)的流量方向和/或提供與這至少三個傳感器元件中的至少一個的內(nèi)部和/或外部熱阻有關(guān)的信息。

有利的是這至少三個傳感器元件中的至少一個具有參照幾何形狀、構(gòu)造和材料的第一實施例時以及這至少三個傳感器元件中的至少第二個具有與第一實施例不同的第二實施例時。此外，有利的是這至少三個傳感器元件中的至少兩個布置在管道內(nèi)的參照局部環(huán)繞介質(zhì)流量等同的第一位置處并且其中這至少三個傳感器元件中的至少一個布置在管道內(nèi)的參照局部環(huán)繞介質(zhì)流量的與第一位置不同的第二位置處時。管道內(nèi)的獨立傳感器元件的不同幾何形狀實施例和/或布置還意指，對于傳感器元件中的每個，介質(zhì)流量所引起的冷卻速率是不同的。這對于檢測流速但是還有與傳感器漂移有關(guān)的診斷而言，這是尤其有利的。這樣的原因在于，對于往前引導流量和往后引導流量而言，特征曲線(分別地，溫度、所供應加熱功率以及熱物理性質(zhì)之間的功能依賴性還有獨立傳感器元件的其他參數(shù))是不同的。

在優(yōu)選的實施例中，在阻流體或其他流量影響模塊前方或后方的直接附近，參照管道的縱軸來布置這至少三個傳感器元件中的至少一個。在這種情況下，有利的是阻流體的橫截面區(qū)域是三角形、矩形、平行四邊形、梯形、圓形或橢圓形時。通過該度量，相比于不布置在阻流體后方的傳感器元件或者相比于布置在不同幾何形狀的阻流體后方的傳感器元件，目的是改變環(huán)繞特定傳感器元件的局部流量分布。按照規(guī)則，在這種情況下，集成阻流體所實現(xiàn)的效果大于由不同幾何形狀實施例或布置所導致的效果。

在優(yōu)選的實施例中，該至少一個傳感器元件包括外殼，尤其是金屬(尤其是不銹鋼或hastelloy)的外殼，其中，在外殼的內(nèi)部中，至少溫度傳感器(尤其是rtd電阻元件)按外殼和溫度傳感器熱接觸這樣的方式布置。外殼保護傳感器元件，以防其受損。尤其在腐蝕介質(zhì)的情況下，此保護是高度有利的。

在尤其優(yōu)選的實施例中，熱式流量測量設(shè)備包括精確地三個傳感器元件，其中，這三個傳感器元件中的至少一個布置在阻流體或另一個流量影響模塊的直接附近。在這種情況下，有利的是第一傳感器元件和第二傳感器元件對稱布置在與管道平行的虛擬軸的相對側(cè)，其中，第三傳感器元件布置在虛擬軸上，并且其中，在穿過第一傳感器元件和第二傳感器元件的虛擬連接線和第三傳感器元件之間布置阻流體，阻流體與第三傳感器元件的間隔小于與虛擬連接線的間隔。

有利地，電子單元包括存儲器單元，在功能狀態(tài)下針對傳感器元件對所供應功率突變的響應的至少一個參考被存儲在存儲器單元中。可在制造或參數(shù)化流量測量設(shè)備期間安裝該參考曲線。然后，可通過將測量曲線與布置在存儲器單元中的參考曲線進行比較，例如，通過將可預定的某些特征時間點的相應函數(shù)值進行比較，對響應執(zhí)行分析。

此外，有利的是電子單元被實施成使得它可在通常小于100ms的時間間隔內(nèi)記錄至少100個測量值時。被分析其響應的所測量變量的最小取樣速率的該規(guī)范確保在記錄響應可用的短時間間隔內(nèi)記錄充分數(shù)量的測量值。

此外，本發(fā)明的目的是在正常操作模式下以及在診斷模式下通過操作用于確定和/或監(jiān)測通過管道的能流動介質(zhì)的質(zhì)量流φm和/或流速vd并且具有至少三個傳感器元件和電子單元的尤其是根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項所述的熱式流量測量設(shè)備的方法而實現(xiàn)的，

其中，在正常操作模式下，用能調(diào)諧加熱功率和所記錄的其溫度使這至少三個傳感器元件中的至少一個被加熱，并且確定介質(zhì)的質(zhì)量流φm和/或流速vd，以及

其中，在診斷模式下，執(zhí)行至少如下的步驟：

-用第一加熱功率和所記錄的其溫度加熱第一傳感器元件，

-用第二加熱功率和記錄的其溫度加熱第二傳感器元件，

-利用未被加熱的第三傳感器元件來記錄介質(zhì)的溫度，

-根據(jù)第一或第二傳感器元件的加熱功率和/或溫度和/或由這些變量中的至少一個推導出的至少一個變量，確定介質(zhì)的質(zhì)量流φm和/或流速vd，

-根據(jù)第一和/或第二傳感器元件的溫度和/或加熱功率和第三傳感器元件的溫度和/或由這些溫度和/或加熱功率推導出的至少一個變量的成對比較，推導與這至少三個傳感器元件中的至少一個的熱阻改變有關(guān)的信息，

-根據(jù)對供應到這至少三個傳感器元件中的至少一個的加熱功率的突變δp的響應，推導與至少一個傳感器元件的內(nèi)部熱阻改變有關(guān)的信息，以及

-對質(zhì)量流φm和/或流速vd的測量值執(zhí)行校正和/或生成并輸出與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的報告。

以這種方式，可連續(xù)且精確地確定質(zhì)量流和/或流速。同時，可以進行診斷，進而可以得到與這至少三個傳感器元件中的至少一個的外部和/或內(nèi)部熱阻的改變有關(guān)的信息。該診斷不僅僅限于傳感器元件中的至少一個的熱阻已經(jīng)改變的信息。本發(fā)明的方法使得，在給定情況下，相反地，能夠提供與這三個傳感器元件中的哪個具有改變后的熱阻或者在什么情況下熱阻仍然恒定有關(guān)的信息。此外，由此可將內(nèi)部熱阻的改變與外部熱阻的改變區(qū)分開，因此不僅可識別在其情況下已經(jīng)發(fā)生傳感器漂移的傳感器元件，而且可檢測傳感器漂移的成因。

在這種情況下，可將針對至少兩個同時被加熱的傳感器元件所供應的加熱功率和/或溫度調(diào)諧成相同值或不同值。此外，所供應的加熱功率的突變可以是正或負的。

本發(fā)明的方法的優(yōu)選變型提供通過溫度和/或加熱功率和/或通過由這些溫度和/或加熱功率推導出的至少一個變量來確認介質(zhì)的流量方向。

在本發(fā)明的方法另外的優(yōu)選實施例中，沒有中斷地同時確認與介質(zhì)的質(zhì)量流、流速、流量方向和/或這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息。

此外，有利的是在不同情況下用能調(diào)諧加熱功率和在給定情況下計算并應用于所有以下測量的溫度校正項使這至少三個傳感器元件中的至少兩個同時被加熱之前對所測量介質(zhì)溫度執(zhí)行重新調(diào)節(jié)時。在這種情況下，可考慮以下情況：在流量測量設(shè)備啟動時，第一傳感器元件和第二傳感器元件被加熱。在向這些傳感器元件供應加熱功能之前，用這二者或甚至用所有傳感器元件來確定介質(zhì)的溫度。如果獨立于彼此測量的值相互偏離，則計算溫度校正項。以這種方式，可抵消由于不可防止的制造容差和相應校準的差異而導致的測量值偏差。當在操作期間被加熱的傳感器元件來回改變時，發(fā)生另一種情況，使得執(zhí)行其他溫度比較。在這種情況下，關(guān)心的可以是介質(zhì)溫度或供應的相等加熱功率下的溫度。

優(yōu)選實施例提供了，執(zhí)行至少三個傳感器元件的功率系數(shù)pc的比較。功率系數(shù)pc是通過將供應到可加熱傳感器元件s的加熱功率p及其溫度t與利用附加未被加熱傳感器元件sm而確認的介質(zhì)溫度tm進行比較得到的，并且被定位為

有利地，根據(jù)加熱功率尤其是諸如溫度或電阻的變量來評估對傳感器元件的所測量特征變量的響應。記錄這些變量特別簡單。例如，在任何情況下，溫度被記錄在熱式流量測量設(shè)備中。

尤其優(yōu)選的實施例包括隨時間的變化來記錄對至少一個傳感器元件的溫度t(t)和/或電阻r(t)的響應，并且利用所記錄的對至少一個傳感器元件的溫度和/或電阻的響應與對溫度和/或電阻的至少一個參考響應，推導至少一個傳感器元件的熱阻改變，并且其中，在超過針對熱阻改變的能預定極限值時，生成并輸出與至少一個傳感器元件的故障有關(guān)的報告。一旦加熱單元所生成的熱到達至少一個傳感器元件的表面，溫度或電阻的曲線隨外部熱傳遞系數(shù)和/或外部流量條件的變化而變化。

在另外尤其優(yōu)選的實施例中，確認溫度和/或電阻的梯度，其中，利用溫度和/或電阻的響應的梯度和/或由其推導的至少一個傳感器元件的變量與溫度和/或電阻的至少一個參考響應的梯度的比較，推導至少一個傳感器元件的熱阻改變，以及其中，在超過針對熱阻改變的能預定極限值時，生成并輸出與至少一個傳感器元件的故障有關(guān)的報告。在給定情況下，通過考慮所測量響應和參考響應，使得它們之間的改變更可見。

基本上，有利的是當按使用于記錄對溫度t(t)和/或電阻r(t)的響應的時間間隔小于利用加熱功率突變而供應的熱為了從傳感器元件的內(nèi)部行進到其表面所需的時間這樣的方式來選擇該時間間隔時?；诤线m的估計，可建立至少一個傳感器元件內(nèi)的熱傳輸?shù)淖畲箢A期時間跨度。這樣節(jié)省了不必要測量值的存儲，這些不必要測量值是在熱傳輸已經(jīng)被能流動介質(zhì)主導的時間點記錄的，并且與之相關(guān)聯(lián)地，參照所提供的計算能力的熱式流量測量設(shè)備的能力降低。

針對具有精確地三個傳感器元件的熱式流量測量設(shè)備來設(shè)計該方法的另一個優(yōu)選實施例并且該實施例包括如下的方法步驟：

在正常操作模式下，第一傳感器元件被供給第一加熱功率、所記錄的其溫度和所確定的質(zhì)量流和/或流速，

在診斷模式的第一時間間隔中，

-第一傳感器元件和第二傳感器元件被加熱，

-基于第一傳感器元件來確定質(zhì)量流和/或流速，以及

-執(zhí)行功率系數(shù)pc(s1，s3)與pc(s2，s3)的比較，

在診斷模式的第二時間間隔中，

-第一傳感器元件和第三傳感器元件被加熱，

-基于第一傳感器元件來確定質(zhì)量流和/或流速，以及

-執(zhí)行功率系數(shù)pc(s1，s2)與pc(s3，s2)的比較，并且用其來確認流動介質(zhì)的方向，以及

在診斷模式的第三時間間隔中，

-第二傳感器元件和第三傳感器元件被加熱，

-基于第二傳感器元件來確定質(zhì)量流和/或流速，以及

-執(zhí)行功率系數(shù)pc(s2，s1)與pc(s3，s1)的比較，并且用其來確認流動介質(zhì)的方向。

因此，在這三個時間間隔中的每個中，至少三個傳感器元件中的另一個保持未被加熱并且用于記錄介質(zhì)的溫度tm?；谶@三個時間間隔中的不同功率系數(shù)的比較，接著推導與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息并且對質(zhì)量流和/或流速的測量值執(zhí)行校正和/或生成并輸出與至少一個傳感器元件的狀態(tài)有關(guān)的報告。

在這種情況下，有利的是供應到這至少三個傳感器元件中的至少一個的熱功率的至少一個改變(尤其是針對之前未被加熱傳感器元件被加熱的情況或者針對之前被加熱的傳感器元件不再被加熱的情況)采用的是供應到特定傳感器元件的加熱功率的突變形式時，其中，根據(jù)特定傳感器元件對加熱功率的該突變的響應，推導與特定傳感器元件的內(nèi)部熱阻有關(guān)的信息。例如，在這三個時間間隔中的一個開始之前，可對針對這至少三個傳感器元件中的至少一個的響應執(zhí)行分析。

當然，在熱式流量測量設(shè)備具有不止三個傳感器元件的情況下，那么上診斷模式具有不止三個時間間隔。

可以例如基于以上提到的所謂決策系數(shù)dc來執(zhí)行各種傳感器元件的功率系數(shù)的比較。兩個傳感器元件s1和s2之間的決策系數(shù)dc(s2，s1)被定義為

其中，pc1和pc2是參照第三未被加熱傳感器元件s3的第一傳感器元件s1和s2的功率系數(shù)。

根據(jù)這至少三個傳感器元件中的哪個是否以及何時存在熱阻改變，在給定情況下，不必經(jīng)過所有三個時間間隔。

最后，根據(jù)本發(fā)明，另外，可確認這至少三個傳感器元件中的至少一個內(nèi)的電阻的漂移。傳感器元件也可在熱阻不發(fā)生改變的情況下漂移。這導致電阻的特征曲線隨至少一個傳感器元件的溫度變化而變化，該變化導致溫度測量有缺陷。這里，可使用功率系數(shù)的成對比較，并且事實上，在至少一個傳感器元件處于未被加熱狀態(tài)時，例如，基于確定溫度校正項時的相，檢測(即，確認)至少一個傳感器元件內(nèi)的電阻的改變。在當前測量的溫度校正項偏離在制造特定傳感器元件時確定的校正項并例如被布置在電子單元內(nèi)并且該偏離超過可預定的極限值時，可用電阻已經(jīng)發(fā)生改變的偏離推導它。以這種方式，可將內(nèi)部和外部熱阻的改變和電阻的改變區(qū)分開。

附圖說明

現(xiàn)在，將基于附圖更詳細地說明本發(fā)明及其優(yōu)點，這些圖中的圖示出如下：

圖1根據(jù)工藝現(xiàn)狀的熱式流量測量設(shè)備的示意圖，

圖2兩個典型傳感器元件的示意圖，

圖3根據(jù)權(quán)利要求4和/或權(quán)利要求5所述的具有三個傳感器元件的熱式流量測量設(shè)備的示意圖，

圖4具有三個傳感器元件的熱式流量測量設(shè)備的示意圖，在這三個傳感器元件中，有一個布置在阻流體后方，

圖5在不同流量方向的情況下隨雷諾數(shù)的變化而變化的功率系數(shù)特征曲線的曲線圖，

圖6(a)響應于突變的熱功率隨時間變化的溫度變化(b)諸如圖2中示出的傳感器元件的電等效電路圖，

圖7示出響應于針對傳感器元件的突變后加熱功率，內(nèi)部熱阻的不同變化如何導致不同溫度梯度的曲線圖。

圖8可能的評估方法的框圖。

在附圖中，相等特征設(shè)置有相等的參考符號。本發(fā)明的設(shè)備總體帶有參考符號1。參考符號上的質(zhì)數(shù)指示實施例的不同示例。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)工藝現(xiàn)狀的熱式流量測量設(shè)備1的示意圖。介質(zhì)3所流過的管道2中密封集成了兩個傳感器元件4、7，采用了使它們至少部分且至少有時與介質(zhì)3熱接觸的方式。兩個傳感器元件4、7中的每個包括外殼6、6a，在這種情況下，外殼6、6a被周期性實施，并且在外殼6、6a中布置相應的溫度傳感器5、8。尤其是，兩個傳感器元件4、7中的每個的兩個溫度傳感器5、8應該與介質(zhì)3熱接觸。

在該示例中，第一傳感器元件4被實施為有源傳感器元件，使得它具有可加熱的溫度傳感器5。當然，具有諸如以上提到的外部加熱元件的傳感器元件4同樣落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在操作時，可對應地通過傳遞加熱功率p1將其加熱至溫度t1。相比之下，第二傳感器元件7的溫度傳感器8不能被加熱并且用于記錄介質(zhì)的溫度tm。

最后，熱式流量測量設(shè)備1還包括電子單元9，電子單元9用于進行信號記錄、評估和供給或供電。已知熱式流量測量設(shè)備1具有不止兩個傳感器元件4、7以及還有相應傳感器元件4、7的幾何形狀實施例和布置的大部分變化。

圖2中示出諸如可用于例如圖1中的流量測量設(shè)備的兩個傳感器元件的示意性立體圖。這二者被基本上實施為有源傳感器元件4并且可在需要時被加熱。在不同情況下，兩個外殼6、6a具有圓柱銷形套的形狀。端面10、10‘在操作期間至少部分和/或至少有時突出，與介質(zhì)3熱接觸。用于構(gòu)造傳感器元件4、4‘的材料常常是用高熱導率進行區(qū)分的材料。

為了簡化4、4‘二者的情況，未示出位于端面10、10‘對側(cè)并且例如被固定在電子單元或傳感器保持器的外殼中的第二端部。對于圖1的例示，同樣如此。

圖2a中的傳感器元件4其端部10被塞11閉合，塞11通常與外殼6接合或者通過焊接被接合。在這個示例中，該塞及其下面的分隔件12形成一件式單片組件，其與銷形外殼6的內(nèi)部13機械和熱接觸。然而，已知還有兩部分實施例。此外，按確保良好熱接觸和對應的良好導熱這樣的方式，將電阻元件14焊接在分隔件12上。在該示例中，自由地暴露位于焊接連接對側(cè)的電阻元件14的第二表面14a。

在圖2b中示出典型傳感器元件的第二實施例。分隔件12‘按銷形套的形式與外殼6‘形成壓配合。通常，在制造期間，利用塞11‘從端部10‘開始將它推入外殼6‘中。然后，通過焊接，例如，使用激光焊接方法將塞plug11‘結(jié)合到外殼6‘。分隔件12‘具有圓柱形的形狀，具有沿著其縱軸延伸的凹槽15‘。電阻元件14‘被焊接在凹槽15‘中。在該示例中，同樣地，自由地暴露位于焊接連接對側(cè)的電阻元件14‘的第二表面14a‘。

常常，在后續(xù)制造步驟中，用熱導率較小的合適填料(未示出)來填充中空間隔，采用了使另外位于相應焊接連接對側(cè)的相應電阻元件14、14‘的表面14a，14a‘被相應使用的填料覆蓋這樣的方式。此外，未示出任何所需的連接線纜。

常常，電阻元件14、14‘是布置在陶瓷支撐件上的鉑元件，例如，pt10、pt100或pt1000元件。頻繁用于分隔件12、12‘的是銅，而外殼6，6‘由不銹鋼構(gòu)成?？蛇x地，此外，外殼可在外表面上設(shè)置有涂層。

在圖3和圖4中用穿過管道的二維剖面圖示示出熱式流量測量設(shè)備1的兩種可能布置或?qū)嵤├?。用箭頭示出介質(zhì)3的宏觀流量方向3a。圖2的熱式流量測量設(shè)備1‘包括三個有源傳感器元件4a、4b、4c，這些有源傳感器元件在不同情況下包含能被加熱溫度傳感器(未示出)。第一傳感器元件4a和第二傳感器元件4b具有相等幾何形狀的實施例，具有圓形形狀的橫截面區(qū)域，并且布置在參照環(huán)繞它們的局部流量等同的管道2內(nèi)的兩個位置3b處。第三傳感器元件4c具有與具有正方形形狀的橫截面區(qū)域的第一幾何實施例不同的第二幾何實施例。此外，第三傳感器元件4c布置在局部環(huán)繞流量不同于第一位置3b的管道2內(nèi)的第二位置3b‘處。用箭頭指示局部流量分布。

圖4示出二維剖面圖示的其他熱式流量測量設(shè)備1“。介質(zhì)3在與圖2的示例相同的方向上流動。另外，該熱式流量測量設(shè)備1“包括三個有源傳感器元件4a‘、4b‘和4c‘。類似地，如圖2中一樣，第一傳感器元件4a‘和第二傳感器元件4b‘對稱布置在與管道平行的虛擬軸的相對側(cè)，其中，第三傳感器元件4c‘布置在虛擬軸上，并且其中，在穿過第一傳感器元件4a‘和第二傳感器元件4b‘的虛擬連接線和第三傳感器元件4c‘之間布置阻流體，阻流體與第三傳感器元件4c‘的間隔小于與虛擬連接線的間隔。此外，第一傳感器元件4a‘和第二傳感器元件4b‘被同樣地實施。阻流體16具有三角形的橫截面區(qū)域。然而，要理解，對于阻流體16而言，其他幾何實施例是可能的。阻流體16影響流量分布3a，使得對于第三傳感器元件4c‘而言，得到局部流量3b“，局部流量3b“相比于環(huán)繞傳感器元件4a‘和4b‘的局部流而言發(fā)生改變。

環(huán)繞各種傳感器元件4a、4b、4c、4a‘、4b‘、4c‘的不同局部流量3b、3b‘、3b“導致針對這些傳感器元件的冷卻速率是不同的。被參考用來確定質(zhì)量流和/或流量方向的特征曲線或函數(shù)確定性方程對應地有所不同。此外，由于管道2內(nèi)的不同布置或者由于不同的幾何實施例，對于往前或往后引導流3a，這些特征曲線或函數(shù)關(guān)系同樣地有所不同。這些差異使得例如能夠進行可靠的方向檢測，從而對應地更精確確認質(zhì)量流和/或流速。舉例來說，圖5示出對于往前引導流量和往后引導流量而言、參照無源進而未被加熱的傳感器元件sm的校準后被加熱傳感器元件s的功率系數(shù)隨雷諾數(shù)re的變化而變化的特征曲線。在流量方向的反轉(zhuǎn)點(re＝0)處，功率系數(shù)存在突變。此外，往前引導流的功率系數(shù)位于20-30％的范圍內(nèi)，而往后引導流的功率系數(shù)共計50-60％。對應地，基于該特征曲線，即使當傳感器元件只表現(xiàn)出小漂移時，也可精確地確定流量方向。

圖6a通過舉例的方式示出響應于針對諸如圖2中示出的傳感器元件供應的加熱功率的突變隨時間變化而變化的溫度。下面的描述排他性地關(guān)注(而不限于一般性原則)作為特征測量變量的溫度的評估。然而，另外，相應的假設(shè)和結(jié)果可按簡單方式傳遞到諸如(例如電阻)的其他特征測量變量。

對于時間點tstart＝0，供應到至少一個傳感器元件的功率從第一值p1突變成第二值p2。通常，功率跳變共計大約δp＝50-500mw。優(yōu)選地，在執(zhí)行功率跳變的同時，傳感器元件上的功率損耗保持恒定。然而，可供選擇地，還可使用恒定的電流或電壓信號。然后，以合適的時間間隔來測量因功率跳變而造成的溫度響應。為了在其內(nèi)發(fā)生響應的小時間間隔內(nèi)確保足夠數(shù)量的測量值，取樣速率通常共計≤1ms。

在圖6a中用包圍線指示所關(guān)注的用于分析響應的時間間隔17。典型的時間間隔是例如100ms。在該時間跨度內(nèi)，僅僅通過傳感器元件4的幾何構(gòu)造以及在傳感器元件內(nèi)得到的熱傳播進而通過相應使用材料的熱阻和熱容量來確定作為對功率跳變響應的溫度變化?？衫缤ㄟ^諸如圖6b中例如示出的等效電路圖來示出熱傳輸對獨立組件和材料轉(zhuǎn)變的依賴性。在左上方的是傳感器元件14、14‘的草圖，傳感器元件14、14‘具有布置在陶瓷支撐件18上的鉑薄膜元件19形式的集成電阻元件。在等效電路圖中將傳感器元件14、14‘表示為熱源。用并聯(lián)連接的電阻20a-f和電容器21a-f來表示傳感器元件的每個組件。同樣地，考慮電阻rfluid20g形式下的流動流體的影響。對于傳感器元件(諸如，圖2中示出的傳感器元件)，那么，用于鉑元件的電阻器和電容器(rplatin、cplatin)20a、21a、用于陶瓷支撐件的電阻器和電容器(rceramic、cceramic)20b，21b、用于電阻元件14、14‘和分隔件12、12‘之間的焊接連接的電阻器和電容器(rsolder、csolder)20c，21c、用于分隔件12、12‘的電阻器和電容器(rcopper、ccopper)20d、21d、用于外殼6、6‘的電阻器和電容器(rsteel、csteel)20e、21e和在給定情況下的用于外殼6、6‘的涂層的電阻器和電容器(rcoating、ccoating)20f、21f。附加地，在等效電路圖中要注意相應組件上的溫度，即，傳感器元件的溫度tsensor、環(huán)境的溫度tambient和傳感器元件表面上的溫度tsurface。

通過選擇比從加熱單元到傳感器元件表面的熱傳輸所需的時間少的測量持續(xù)時間，可確保，例如，對于溫度而言的相應記錄的測量值與外部影響無關(guān)，尤其與質(zhì)量流或流速的改變無關(guān)。這樣使得能夠有利地，可在流量測量設(shè)備進行操作時執(zhí)行診斷功能。理想地，可甚至與確定質(zhì)量流和/或流速并行地執(zhí)行診斷功能。

為了診斷至少一個傳感器元件的功能能力，理想地，考慮溫度的第一導數(shù)或梯度。因此，在本示例中，分析溫度的增加速率。這隨著傳感器漂移而改變。如果只因內(nèi)部熱阻的改變而引起傳感器漂移，則根據(jù)圖6b的等效電路圖，溫度的增加速率隨著內(nèi)部熱阻和/或電容的改變而改變。在例如至少一個傳感器元件4、4‘的電阻元件14，14‘喪失其結(jié)合的情況下，分隔件12、12‘和電阻元件14，14‘之間的熱阻rsolder由于形成了薄空氣層而增大。由于空氣是熱導率小的良好電絕緣體，因此形成空氣層使得溫度增加的速率更大。這樣的原因在于，從電阻元件14，14‘釋放的熱可不再被快速地傳遞到分隔件12、12‘。對應地，在傳感器元件4、4‘上測得的溫度的增加速率上升?？舍槍Φ刃щ娐穲D中示出的電阻20a-g以及電容器21a-f中的每個來執(zhí)行類似考慮。除了溫度外，所測量的變量此外尤其適于被歸一化成所供應加熱功率的溫度梯度。

然后，將針對可預定的特征離散時間點的參考曲線或參考值有利地布置在電子單元9內(nèi)集成的存儲器單元9a中，使得可將相應的測量值進行比較。如果檢測到參考值和測量值之間的可預定偏差，則為消費者生成和輸出報告和/或警告。在這種情況下，可容許偏差可在不同情況下特別地匹配流量測量設(shè)備的應用或特定需要。以這種方式，消費者可根據(jù)其預定的準確需要，針對測量值和關(guān)聯(lián)參考值之間的最大可容許偏差在不同的極限值中進行選擇。

圖7通過舉例的方式示出在功率跳變之后以100ms為時間間隔的隨時間變化而變化的溫度梯度的不同曲線。獨立曲線對應于不同的相同構(gòu)造的傳感器元件，在此情況下，分隔件12、12‘和電阻元件14，14‘之間的焊接連接質(zhì)量變化。

除了溫度梯度外，例如，可確認作為對功率跳變的響應的溫度響應的時間常數(shù)τ以及端值tend。利用這些另外的變量，可與同時確認的質(zhì)量流和/或流速測量相結(jié)合地進行另外的診斷，或者在已知的外部處理條件下，諸如，例如，在所謂的零點測量期間，利用相對于時間常數(shù)τ或溫度升高δt＝tend-tstart的期望值和實際值進行可信度檢查來進行另外的診斷。例如，如基于外部熱阻改變地，可推導與至少一個傳感器元件上的污垢、堆積形成和/或材料去除有關(guān)的信息。然而，為此，同樣地，隨著質(zhì)量流、流速或與質(zhì)量流和/或流速算術(shù)相關(guān)的變量的變化而變化的響應的時間常數(shù)τ或溫度升高δt＝tend-tstart的傳感器特定特征值必須被布置在電子單元中。

圖8最終示出用于操作流量測量設(shè)備1的方法的選擇的框圖。所示出的步驟是針對具有三個傳感器元件4a、4b和4c的流量測量設(shè)備1的示例，尤其是諸如圖4中示出的流量測量設(shè)備1“。有利地，可連續(xù)地且以高測量精度來確定質(zhì)量流或流速。另外，可確定管道內(nèi)的介質(zhì)流量方向并且提供與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息。理想地，甚至可確認三個傳感器元件4a、4b和4c中的哪個表現(xiàn)出熱阻改變。

以下，出于簡便目的，用s1表示第一傳感器元件(例如，在圖4中用4a′表示的傳感器元件)，用s2表示第二傳感器元件(例如，4b′)并且用s3表示第三傳感器元件(例如，4c′)。

在正常操作模式22下，通過傳遞加熱功率p11，使至少s1被加熱至第一溫度t11。相比之下，s2和s3保持未被加熱并且用于記錄介質(zhì)的溫度tm。當然，原理上，三個傳感器元件s1、s2和s3中的每個可被加熱，或者可保持在正常操作模式22下未被加熱。然后，可用加熱功率p11、被加熱傳感器元件s1的溫度t11以及介質(zhì)的溫度tm，確定質(zhì)量流φm或流速vd。

可選地，在啟動所謂的診斷模式24之前，可執(zhí)行溫度重新調(diào)節(jié)23。在這種情況下，比較兩個未被加熱傳感器元件s2和s3的溫度。在檢測到利用兩個傳感器元件得到的介質(zhì)的溫度tm的測量值偏差δt2，3的情況下，可確認所謂的溫度校正項并且將其按t(s3)+δtkor，2，3＝t(s2)這樣的方式應用于所有以下測量。

在診斷模式24下，可用不同的選項?；舅悸肥且圆煌瑫r間間隔向三個傳感器元件中的兩個供應相等或不同的加熱功率并且任憑傳感器元件中的一個未被加熱。根據(jù)兩個傳感器元件的溫度和/或加熱功率和/或由這些溫度和/或加熱功率推導出的至少一個變量的成對比較，隨后可提供與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息，和/或?qū)|(zhì)量速率和/或流速的測量值執(zhí)行校正和/或生成并輸出與這至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的報告。此外，在針對三個傳感器元件中的每個執(zhí)行所供應熱功率的每次改變的情況下，可對響應執(zhí)行分析25?？晒┻x擇地，另外，只有在需要時才可執(zhí)行響應，其中，另外在沒有響應分析的情況下完成診斷模式24。通過執(zhí)行響應分析25，可推導與傳感器元件s1、s2、s3中的至少一個的內(nèi)部或外部熱阻是否已改變有關(guān)的信息。因此，不僅可確定傳感器元件s1、s2、s3中的哪個表現(xiàn)出傳感器漂移，而且還可替代地確認傳感器漂移的成因。如果利用響應分析25確認內(nèi)部熱阻沒有改變，則例如可推導外部熱阻的改變。

在圖8中示出的框圖中，在第一時間間隔24a中，s1和s2被加熱，而s3保持未被加熱。在第二(第三)時間間隔24b(24c)中，隨后s1和s3(s2和s3)被加熱，而進而s2(s1)保持未被加熱。在被加熱傳感器元件每次改變之前，可選地，可執(zhí)行新的溫度重新調(diào)節(jié)23，并且在給定情況下，確認其他溫度校正項δtkor，1，2或δtkor，1，3。用連接不同間隔24a-c的箭頭和用于溫度重新調(diào)節(jié)23的部分來指示這些選擇。然后，例如，在第一時間間隔24a之前，可參照第二傳感器元件s2并且事實上在接通加熱功率p12時，執(zhí)行(諸如基于圖5和圖6說明的)響應分析25。在第二時間間隔24b開始時，進而，可在截止加熱功率p12時針對傳感器元件s2或者在接通加熱功率p32時針對第三傳感器元件執(zhí)行響應分析。在第三時間間隔24c開始之前，可參照第一傳感器元件s1(截止過程)或者參照第二傳感器元件s2(接通過程)來執(zhí)行任一種響應分析。用獨立時間間隔24a-c和響應分析25之間的相應箭頭來指示這些。用于此過程的限制性條款是，在不同情況下，不同加熱功率突然接通或截止，視情況而定。

通過計算時間間隔13a、13b、13c中的每個中的相應功率系數(shù)pc(s1，s2)、pc(s1，s3)、pc(s2，s3)、pc(s3，s2)、pc(s3，s1)和/或pc(s2，s1)和相應決策系數(shù)，得到基于溫度和/或加熱功率的成對比較而獲得與至少三個傳感器元件中的至少一個的狀態(tài)有關(guān)的信息的機會。根據(jù)不同決策系數(shù)的比較，可確認三個傳感器元件s1、s2、s3中的哪個的熱阻已經(jīng)改變。有時，這可能不起作用。根據(jù)給定傳感器元件的熱阻改變的大小，在改變僅僅小的情況下，可對所確認的質(zhì)量流φm和/或流速vd的測量值執(zhí)行校正。然而，如果改變大于能預定極限值，則生成并輸出與相應傳感器元件s1、s2、s3的狀態(tài)有關(guān)的報告或至少三個傳感器元件s1、s2、s3中的至少一個的熱阻已經(jīng)改變的報告。在同樣地執(zhí)行響應分析25的情況下，此外可以區(qū)分內(nèi)部熱阻和外部熱阻的改變。在已知至少三個傳感器元件s1、s2、s3中的哪個的熱阻已經(jīng)發(fā)生改變的情況下，可用剩余的兩個功能傳感器元件來執(zhí)行與正常操作模式22對應的測量操作，直到服務(wù)于漂移后的傳感器元件。

根據(jù)配置，不需要執(zhí)行所有三個時間間隔24a-c，因為例如傳感器元件s1、s2、s3都沒有表現(xiàn)出熱阻的改變，或者已經(jīng)在第一時間間隔或第二時間間隔中，清楚傳感器元件s1、s2、s3中的哪個的熱阻已經(jīng)發(fā)生改變。

到通過所有三個時間間隔24a、24b和24c的程度，隨后得到診斷信息d1、d2和d3的三個不同陳述，這些陳述是通過例如基于相應決策系數(shù)在時間間隔24a-c中的每個中能確認的功率系數(shù)的比較得到的。此外，在給定情況下，診斷信息d1、d2和d3此外還包含各種響應分析25的結(jié)果。通過比較診斷信息d1、d2和d3，可最終在給定情況下確認三個傳感器元件s1、s2或s3中的哪個的內(nèi)部或外部熱阻已經(jīng)改變。在外部熱阻改變的情況下，當因此例如已經(jīng)發(fā)生污垢或堆積時，消費者可僅僅原位執(zhí)行清潔過程，而不必更換受影響的傳感器元件。

在這里示出的示例中，此外，在診斷模式24的第二時間間隔24b和第三時間間隔24c中執(zhí)行方向檢測3a。由于針對圖4的傳感器調(diào)整了這里示出的流程圖，因此s3的局部環(huán)繞的流量3b“不同于s1和s2的局部環(huán)繞流量3a，使得當兩個被加熱傳感器元件中的一個是s1或s2并且第二被加熱傳感器元件是s3時，可最有效地完成方向檢測3a。

在第三時間間隔24c中，s2和s3被加熱。對應地，為了連續(xù)確定質(zhì)量流φm和/或流速vd，至少對于該時間間隔，應該發(fā)生從s1到s2的改變。在改變之前，因此有機會尤其進行溫度重新調(diào)節(jié)23。在檢測到s3的熱阻改變的情況下，大致相同。然而，在給定情況下，應該利用必須維修熱式流量測量設(shè)備1的報告來告知消費者。

如果診斷模式24的結(jié)果是s1的(內(nèi)部或外部)熱阻已經(jīng)改變，則可針對正常模式22從s1切換成s2，使得確保對質(zhì)量流φm和/或流速vd進行連續(xù)正確和精確的確定。

根據(jù)消費者的需要，啟用診斷模式24和/或方向檢測3a。然而，同樣可以連續(xù)地或者與確定質(zhì)量流φm和/或流速vd并行地執(zhí)行診斷模式24和/或方向檢測3a。另外，消費者可選擇是應該連續(xù)地還是只有在需要時在診斷模式24內(nèi)執(zhí)行響應分析25。例如在圖5中在時間間隔13b和13c中重復地執(zhí)行方向檢測3a，并且可將所獲得的與流量方向r2和r3有關(guān)的信息相互進行比較，以檢查測量結(jié)果。在這些時間間隔中，布置在阻流體16后方的第三傳感器元件s3被加熱，這對于方向檢測3a的準確性而言是尤其有利的。比較布置在等同位置處并且相同實施的兩個傳感器元件的比較一般并且沒有實現(xiàn)精確的方向檢測。

為了評估在診斷模式24的不同時間間隔24a-c中獲得的診斷信息d1、d2和d3，可參照外部熱阻的改變來假設(shè)這三個傳感器元件中的至少一個上的污垢和/或堆積形成導致相應的功率系數(shù)相比于正常狀態(tài)有負向漂移，而發(fā)生磨損導致正向漂移。

如果選擇除了圖8的圖示所利用的熱式流量測量設(shè)備外的熱式流量測量設(shè)備的布置和/或?qū)嵤├瑒t必須在給定情況下對獨立步驟稍加修改。與傳感器元件的數(shù)量及其布置和/或?qū)嵤├裏o關(guān)地，保留正常模式22和診斷模式24之間的改變的基本過程。同樣，仍然有可選地執(zhí)行溫度重新調(diào)節(jié)23和/或方向檢測3a的機會。此外，本發(fā)明的每種方法利用兩個被加熱傳感器元件的溫度和/或加熱功率和第三未被加熱傳感器元件的溫度和/或由這些溫度和/或加熱功率中的至少一個推導出的變量的成對比較。在這種情況下，不同傳感器元件可在不同時間間隔中被加熱。供應到傳感器元件中的一個的加熱功率的每次改變可伴隨著響應分析25。

總之，本發(fā)明的流量測量設(shè)備和/或本發(fā)明的方法的應用因此提供了以下的優(yōu)點：

1)可與外部影響(諸如，例如，隨時間變化而變化的介質(zhì)的非恒定流量)無關(guān)地，檢測因內(nèi)部或外部熱阻的改變而引起的傳感器漂移。

2)可確認哪個傳感器元件具有傳感器漂移。

3)能檢測到傳感器漂移的成因，即，可檢測內(nèi)部或外部熱阻是否已經(jīng)發(fā)生改變。

4)可在進行操作時，進而在處理條件下，執(zhí)行診斷功能。

5)不必要另外進行安裝。

6)在執(zhí)行此分析(在任何情況下)不是診斷模式的組成的情況下，用于執(zhí)行響應分析的測量操作的中斷共計最大≈1s；可甚至與測量操作并行地發(fā)生加熱功率和/或溫度的成對比較。

7)評估與響應關(guān)聯(lián)的多個特征變量在給定情況下，有助于檢測外部熱阻的改變。

8)在執(zhí)行診斷功能期間簡單地實現(xiàn)測量值評估。

參考符號的列表

1熱式流量測量設(shè)備

2管道，分別地，測量管

3介質(zhì)

3a宏觀流量方向

3b環(huán)繞傳感器元件的局部流量

4有源傳感器元件

4a、4b、4c有源傳感器元件的不同布置/實施例

5能加熱溫度傳感器

5a、5b、5c傳感器元件4a、4b、4c的能加熱溫度傳感器

6、6a外殼

7無源傳感器元件

8溫度傳感器

9電子單元

9a電子單元的存儲器單元

10傳感器元件的端部

11塞

12分隔件

13銷形外殼的內(nèi)側(cè)

14電阻元件

15分隔件的凹槽

16阻流體

17響應所關(guān)注的時間間隔

18電阻元件的陶瓷支撐件

19電阻元件的鉑元件

20、20a-g通過傳感器元件的熱傳輸?shù)牡刃щ娐穲D的電阻

21、21a-f通過傳感器元件的熱傳輸?shù)牡刃щ娐穲D的電容

22正常操作模式

23溫度重新調(diào)節(jié)

24診斷模式

24a、24b、24c診斷模式的第一、第二、第三時間間隔

25響應分析

s1第一傳感器元件，例如，4a

s2第二傳感器元件，例如，4b

s3第三傳感器元件，例如，4c

pxy在時間間隔y中供應到傳感器元件sx的加熱功率

txy在時間間隔y中的傳感器元件sx的溫度

pc功率系數(shù)

dc決策系數(shù)

d1、d2、d3診斷信息

r2r3介質(zhì)#的流量方向

φm質(zhì)量流

vd流速

tm介質(zhì)溫度

δtkor，x，y傳感器元件x和y之間的用于重新調(diào)節(jié)的溫度校正項

δt參照供應到傳感器元件中的一個的加熱功率的溫度升高