DE102020111011A1 - Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method - Google Patents
Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020111011A1 DE102020111011A1 DE102020111011.1A DE102020111011A DE102020111011A1 DE 102020111011 A1 DE102020111011 A1 DE 102020111011A1 DE 102020111011 A DE102020111011 A DE 102020111011A DE 102020111011 A1 DE102020111011 A1 DE 102020111011A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- measuring system
- medium
- electrode
- redox
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/64—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Durchflussmessung eines Mediums (10), umfassend die Schritte: Erzeugen einer Redox-aktiven Spezies im Medium (10), und Messen der Konzentrationsabnahme der Redox-aktiven Spezies, wobei die Geschwindigkeit der Konzentrationsabnahme ein Maß für die Flussgeschwindigkeit (F1, F2, F3) des Mediums (10) darstellt. Die Erfindung offenbart weiter ein Messsystem (1) zur Durchführung des Verfahrens.The invention discloses a method for measuring the flow rate of a medium (10), comprising the steps: generating a redox-active species in the medium (10), and measuring the decrease in concentration of the redox-active species, the speed of the decrease in concentration being a measure of the flow rate ( F1, F2, F3) of the medium (10). The invention also discloses a measuring system (1) for carrying out the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchflussmessung eines Mediums und ein Messsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for measuring the flow rate of a medium and a measuring system for carrying out such a method.
Grundsätzlich besteht ein solches Messsystem, also ein Durchflussmesser aus zwei Hauptkomponenten, dem eigentlichen Messaufnehmer, der als Durchflusssensor dient, und einem Auswerte- und Speiseteil, das auch als Transmitter oder Messumformer bezeichnet wird.Basically, such a measuring system, i.e. a flow meter, consists of two main components, the actual measuring sensor, which serves as a flow sensor, and an evaluation and supply part, which is also referred to as a transmitter or measuring transducer.
Die Messverfahren der Durchflussmessung unterscheiden sich durch akustische Verfahren, gyroskopische Verfahren, magnetisch-induktive Verfahren, mechanisch-volumetrische Verfahren, optische Verfahren, thermische Verfahren oder Wirkdruck-/Stauverfahren. Also Durchflussmesser in geschlossenen Rohrleitungen zur Messung des Massendurchflusses sind hier beispielsweise auch die Coriolis- und Vortex-Massendurchflussmessung zu nennen.The measuring methods of flow measurement differ in acoustic methods, gyroscopic methods, magnetic-inductive methods, mechanical-volumetric methods, optical methods, thermal methods or differential pressure / damming methods. In other words, flow meters in closed pipelines for measuring the mass flow are, for example, also the Coriolis and Vortex mass flow measurement.
Nachteile der bekannten Möglichkeiten sind die teils aufwendigen Messaufbauten, der teils hohe Energiebedarf, die Notwendigkeit von mechanisch bewegten Teilen oder die Notwendigkeit einer dedizierte Zusatztechnik.Disadvantages of the known options are the sometimes complex measurement setups, the sometimes high energy requirement, the need for mechanically moving parts or the need for dedicated additional technology.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Durchflussmessung vorzuschlagen.The invention is based on the object of proposing an alternative flow measurement.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchflussmessung eines Mediums, umfassend die Schritte: Erzeugen einer Redox-aktiven Spezies im Medium; und Messen der Konzentrationsabnahme der Redox-aktiven Spezies, wobei die Geschwindigkeit der Konzentrationsabnahme ein Maß für die Flussgeschwindigkeit des Mediums darstellt.The object is achieved by a method for measuring the flow rate of a medium, comprising the steps of: generating a redox-active species in the medium; and measuring the decrease in concentration of the redox-active species, the rate of decrease in concentration being a measure of the flow rate of the medium.
Somit ergibt sich die Realisierung einer Durchflussmessung in elektrisch leitenden Medien ohne Nutzung mechanisch bewegter Teile unter Nutzung eines kostengünstigen und einfachen Aufbaus.This results in the implementation of a flow measurement in electrically conductive media without the use of mechanically moving parts using an inexpensive and simple structure.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Erzeugen der Redox-aktiven Spezies mittels Anlegen eines Spannungspulses an eine Arbeitselektrode im Medium erfolgt, wobei die Höhe des Spannungspulses gemäß der Redox-aktiven Spezies gewählt wird.One embodiment provides that the redox-active species are generated by applying a voltage pulse to a working electrode in the medium, the height of the voltage pulse being selected according to the redox-active species.
Die Messung kommt ohne zusätzliche Einbauten aus. Die benötigte Energie ist niedrig - die benötigte Spannung liegt zwischen 0,1 V und 2,5 V, bei einer Leistung von wenigen mW. Im Falle des Ausfalls eines bereits vorhandenen Durchflusssensors kann das Verfahren diese ersetzen und einen Anlagenausfall verhindern, z.B. so lange bis die defekte Durchflusssensor ersetzt wird.The measurement does not require any additional built-in components. The energy required is low - the voltage required is between 0.1 V and 2.5 V, with an output of a few mW. In the event of failure of an existing flow sensor, the procedure can replace it and prevent a system failure, e.g. until the defective flow sensor is replaced.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Konzentrationsabnahme mittels einer potentiometrischen Abklingkurve über die Zeit bestimmt wird.One embodiment provides that the decrease in concentration is determined over time by means of a potentiometric decay curve.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Messsystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: eine Arbeitselektrode; eine Gegenelektrode; und eine Datenverarbeitungseinheit, welche dazu ausgestaltet ist, einen Spannungspuls zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode anzulegen, und eine Abklingkurve der Spannung nach dem Spannungspuls zu detektieren.The object is further achieved by a measuring system for performing a method according to one of the preceding claims, comprising: a working electrode; a counter electrode; and a data processing unit which is configured to apply a voltage pulse between the working electrode and the counter electrode and to detect a decay curve of the voltage after the voltage pulse.
In einer Ausgestaltung umfasst das Messsystem weiter eine Referenzelektrode.In one embodiment, the measuring system further comprises a reference electrode.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Durchflusssensor die Arbeitselektrode und die Referenzelektrode umfasst.One embodiment provides that a flow sensor comprises the working electrode and the reference electrode.
In einer Ausgestaltung umfasst das Messsystem eine Opferelektrode.In one embodiment, the measuring system comprises a sacrificial electrode.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Gegenelektrode gebildet ist durch eine leitfähige, insbesondere metallische Behältniswandung.One embodiment provides that the counter electrode is formed by a conductive, in particular metallic, container wall.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Arbeitselektroden in verschiedenen Tiefen im Medium angeordnet sind.One embodiment provides that several working electrodes are arranged at different depths in the medium.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Datenverarbeitungseinheit aus der Abklingkurve mittels eines Modells eine Flussgeschwindigkeit ermittelt.One embodiment provides that the data processing unit determines a flow rate from the decay curve by means of a model.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Datenverarbeitungseinheit aus der Abklingkurve mittels eines Modells bei bekannter Flussgeschwindigkeit die Viskosität des Mediums ermittelt.One embodiment provides that the data processing unit determines the viscosity of the medium from the decay curve by means of a model with a known flow rate.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Modell auch andere Parameter wie Diffusionskoeffizienten, Gleichgewichtskoeffizienten, Temperaturverläufe, Viskositäten, oder geometrische Verhältnisse berücksichtigt werden.One embodiment provides that other parameters such as diffusion coefficients, equilibrium coefficients, temperature profiles, viscosities or geometric relationships are also taken into account in the model.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
-
1 zeigt das beanspruchte Messsystem. -
2 zeigt ein Zeit-Spannungs-Diagramm als Eingangssignal für das Messsystem aus1 -
3 zeigt ein Zeit-Spannungs-Diagramm als Ausgangssignal für verschiedene Durchflussraten.
-
1 shows the stressed measuring system. -
2 shows a time-voltage diagram as an input signal for themeasuring system 1 -
3 shows a time-voltage diagram as an output signal for various flow rates.
Die Durchflussmessung beruht auf der Generierung einer Redox-aktiven Spezies im zu messenden Medium
„Redox-Elektrode“ ist hierbei synonym für die Arbeitselektrode, siehe unten. Es wird ein Redox-Sensor verwendet und an dessen Redox-Elektrode ein Potential aufprägt, eine Redox-aktive Spezies generiert oder entsprechend ein Potential gemessen (und zwar gegen eine Referenzelektrode, die üblicherweise, siehe unten, auch Bestandteil des Redox-Sensors ist“Redox electrode” is synonymous with the working electrode, see below. A redox sensor is used and a potential is impressed on its redox electrode, a redox-active species is generated or a potential is measured accordingly (against a reference electrode, which is usually also part of the redox sensor, see below
Das beanspruchte Messsystem in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen
Dreielektrodenschaltung bedeutet Verwendung einer eigenständigen Referenzelektrode, die im Normalfall eine Elektrode
In eine metallische Rohrleitung
In regelmäßigen Abständen (z.B. in einem 10 min Intervall) wird beispielsweise per Relais die Platinelektrode
Für das Verfahren sind dabei drei Fälle zu unterscheiden.A distinction must be made between three cases for the procedure.
Das Messmedium
Wenn kein geeigneter Redox-Mediator zur Verfügung steht, dann werden durch Elektrolyse des Mediums z.B. Protonen generiert.If no suitable redox mediator is available, electrolysis of the medium generates protons, for example.
In einem dritten Fall kann eine Opferelektrode genutzt werden. Eine Opferelektrode löst sich beim angelegten Potential auf und setzt lösliche Redox-Spezies frei.In a third case, a sacrificial electrode can be used. A sacrificial electrode dissolves when the potential is applied and releases soluble redox species.
Durch unterschiedlich weites Eintauchen einer oder mehrerer Arbeitselektroden senkrecht zur Flussrichtung
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in einem flachen Abschluss der Elektrode zur Wandung, sodass durch den laminaren Bereich hindurch gemessen werden kann. Es werden keine Turbulenzen oder Strömungswiderstände eingeführt. Die Elektrode bleibt geschützt.A further advantageous embodiment consists in a flat termination of the electrode to the wall, so that measurements can be made through the laminar area. No turbulence or flow resistance is introduced. The electrode remains protected.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- MesssystemMeasuring system
- 22
- RohrleitungPipeline
- 33
- ArbeitselektrodeWorking electrode
- 44th
- GegenelektrodeCounter electrode
- 55
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 66th
- ReferenzelektrodeReference electrode
- 77th
- DurchflusssensorFlow sensor
- 1010
- Mediummedium
- tt
- ZeitTime
- tmtm
- Zeit der MessungTime of measurement
- FF.
- DurchflussFlow
- UinUin
- EingangsspannungInput voltage
- UoutUout
- AusgangsspannungOutput voltage
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020111011.1A DE102020111011A1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020111011.1A DE102020111011A1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020111011A1 true DE102020111011A1 (en) | 2021-10-28 |
Family
ID=78260892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020111011.1A Pending DE102020111011A1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020111011A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE939411C (en) | 1953-01-16 | 1956-02-23 | Siemens Ag | Device for flow measurement by means of charge carriers introduced into the flow in pulses |
DE3900942A1 (en) | 1989-01-14 | 1990-07-26 | Licentia Gmbh | Multiple sensor system |
US20080257063A1 (en) | 2002-10-09 | 2008-10-23 | Abbott Diabetes Care, Inc. | Devices and methods for use in assessing a flow condition of a fluid |
-
2020
- 2020-04-22 DE DE102020111011.1A patent/DE102020111011A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE939411C (en) | 1953-01-16 | 1956-02-23 | Siemens Ag | Device for flow measurement by means of charge carriers introduced into the flow in pulses |
DE3900942A1 (en) | 1989-01-14 | 1990-07-26 | Licentia Gmbh | Multiple sensor system |
US20080257063A1 (en) | 2002-10-09 | 2008-10-23 | Abbott Diabetes Care, Inc. | Devices and methods for use in assessing a flow condition of a fluid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2245430B1 (en) | Method for anticipatory maintenance and/or method for determining the electric conductivity of a magnetic-inductive flow meter | |
Krnjević et al. | Determination of iontophoretic release of acetylcholine from micropipettes | |
CN100385231C (en) | Electrochemical noise technique for corrosion | |
DE60034034T2 (en) | CONDUCTIVE MATERIAL AND APPARATUS FOR STUDYING AND DETERMINING PARTICLES | |
DE102012019657B3 (en) | A method for determining a thermal transport size and a flow velocity in a flowing medium and thermal transport size measuring arrangement | |
DE4439584A1 (en) | Transient method for determining solution resistance for simple and accurate measurement of corrosion rate | |
DE2757687C2 (en) | Method for determining the immersed surface of one of the electrodes of an electrochemical bath and device for carrying out the method | |
DE102019120446A1 (en) | Method for correcting two measured values from different analytical measuring devices and measuring point for carrying out the method | |
DE102020111011A1 (en) | Method for measuring the flow rate of a medium and measuring system for carrying out the method | |
DE2349579A1 (en) | POTENTIOMETRIC OXYGEN SENSOR | |
DE102013105832B4 (en) | Device and method for magnetic-inductive flow measurement | |
DE2339555A1 (en) | CORROSION MEASURING DEVICE | |
DE102011085841A1 (en) | Method for determining and / or monitoring at least one process variable of a medium, electrochemical sensor and system | |
DE102010030952A1 (en) | Device for determining and monitoring e.g. volume flow rate of biological fluid, calculates correction value based on flow rate values determined using measured temperatures, and power required to maintain temperature of heating element | |
DE2726533C3 (en) | Temperature compensation method and temperature compensator for solution concentration ultrasonic meters | |
EP2944952B1 (en) | System for determining the zeta potential for characterising a fixed liquid phase border with controlled pressure profile application | |
JPH07146276A (en) | Monitoring method of metal ion content in plating bath | |
WO2004046708A1 (en) | Method and device for monitoring a reference half cell | |
US3947329A (en) | Method of measuring accelerated corrosion rate | |
WO2023030844A1 (en) | Method for detecting bubbles or droplets of a first medium in a fluid second medium flowing through a measuring pipe | |
DE378326C (en) | Device for the determination and registration of the concentration, the contamination, etc. Like. Of electrolytically conductive fluids by means of Wheatstone Bridge | |
DE19637253A1 (en) | Miniaturised, membrane-covered, electro-chemical, gas analysis sensor | |
DE2219778C3 (en) | Method for determining physiological properties of native blood cells and arrangement for carrying out the method | |
DE102011085310A1 (en) | Method for determining intrinsic property e.g. concentration of ion in liquid medium, involves heating or cooling the portion of medium to predetermined temperature, using heating/cooling element | |
DE19925921A1 (en) | Method and gas sensor for determining the oxygen partial pressure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |