BR102014008437A2

BR102014008437A2 - unidade do sensor de fluxo para medir uma vazão de uma corrente de fluido, e método para medir uma vazão de uma corrente de fluido ao longo de uma faixa operacional de vazões

Info

Publication number: BR102014008437A2
Application number: BR102014008437A
Authority: BR
Inventors: Andrew J Milley; Richard C Sorenson
Original assignee: Honeywell Int Inc
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-11-10
Also published as: CN104101392B; CA2847783C; AU2014202006B2; US20140298919A1; AU2014202006A1; CN104101392A; EP2789995A1; EP2789995B1; CA2847783A1; US9207109B2

Abstract

unidade do sensor de fluxo para medir uma vazão de uma corrente de fluido, e método para medir uma vazão de uma corrente de fluido ao longo de uma faixa operacional de vazões. uma unidade do sensor de fluxo inclui um sensor de fluxo para detectar um parâmetro de fluxo. o sensor de fluxo pode fornecer um sinal de saída do sensor de fluxo, que é relacionado ao parâmetro detectado. um bloco de controle operativamente conectado ao sensor de fluxo pode receber uma medida relacionada à vazão da corrente de fluido e ativar o aquecedor do sensor de fluxo a uma temperatura de aquecedor, para que a temperatura de aquecedor possa ser dependente da vazão da corrente de fluido, que faz com que a saída analógica do sensor de fluxo seja relativamente linear ao longo de um intervalo operacional previsto de vazões.

Description

UNIDADE DO, SENSOR DE FLUXO PARA MEDIR UMA VAZÃO DE UMA CORRENTE DE FLUIDO,' E MÉTODO PARA MEDIR UMA VAZÃO DE UMA CORRENTE DE FLUIDO AO, LONGO DE UMA FAIXA OPERACIONAL DE VAZÕES

Campo [0001] A presente divulgação refere-se geralmente a sensores e, mais particularmente, a sensores de fluxo.

Fundamentos [0002] Sensores de fluxo são comumente usados em uma ampla variedade de aplicações, incluindo, por exemplo, aplicações médicas, aplicações de controle de voo, aplicações de processo industrial, aplicações de controle de combustão, aplicações de monitoramento de tempo, bem como outras aplicações. Sensores de fluxo muitas vezes fornecem uma saida não-linear. Para. ajudar a compensar isso, a saida analógica não-linear de um sensor de fluxo é convertida no domínio digital, usando um conversor analógico/" digital. Um microprocessador é, então, usado para compensar a saída não-linear do sensor de fluxo em uma saída mais linear, que pode ser usada mais facilmente por um sistema. Este processo de compensação, incluindo a conversão da saída analógica não-linear do sensor de fluxo no domínio digital, pode reduzir a resolução e precisão do sensor de fluxo.

Sumário [0003] Essa divulgação se refere geralmente a sensores e, mais particularmente, a sensores de fluxo. Em uma forma de realização ilustrativa, uma unidade do sensor inclui um sensor de fluxo, tendo um aquecedor e um bloco de controle operativamente conectado ao aquecedor. O bloco de controle pode ser configurado para receber uma medida relacionada a uma vazão de uma corrente de fluido e ativar o aquecedor do sensor de fluxo a uma temperatura de aquecedor, que é dependente da vazão medida da corrente de fluido. Quando a temperatura de aquecedor do sensor de fluxo é controlada com bcise na vazão da corrente de fluido, o sensor de fluxo pode ser capaz de produzir um sinal analógico de saida, que; é .substancialmente linear ao longo de um intervalo operacional previsto de vazões. [0004] Em outra forma de realização ilustrativa, uma unidade do sensor ~ de fluxo pode incluir um primeiro sensor de fluxo tendo um: elemento de aquecimento, um microcontrolador configurado para controlar o elemento de aquécimento do primeiro sensor dé fluxo,. e um segundo sensor de fluxo. O microcontrolador, pode controlar o elemento- de aquecimento do primeiro sensor de fluxo, para que o elemento de aquecimento seja ativado a uma temperatura de aquecedor. O segundo sensor de fluxo pode, fornecer uma vazão de um fluido detectado para o f - . microcontrolador para exame no controle do elemento de aquecimento . do primeiro sensor de fluxo> Por exemplo, o microcontrolador pode usar a entrada de vazão fornecida pelo segundo sensor de fluxo para controlar a temperatura de aquecedor do elemento de aquecimento do primeiro sensor . de fluxo, para que o primeiro sensor de fluxo gere um sinal analógico de saida, que seja substancialmente linear ao longo de uma faixa operacional de vazões. Em alguns casos, a unidade do sensor de fluxo 'pode incluir um sensor de' temperatura capaz de medir uma temperatura ambiente do fluido recebido ao longo de uma faixa, de temperaturas operacionais. Em tais casos e, possivelmente, em outros casos, o microcontrolador pode controlar á temperatura de, aquecedor do elemento de aquecimento do primeiro sensor de fluxo, para que o primeiro sensor de fluxo gere um sinal analógico de saida, que seja substancialmente linear na faixa operacional de vazões e seja substancialmente independente da temperatura ao longo da faixa de temperaturas operacionais. [0005] Em alguns casos, um método pode ser usado para detectar uma vazão com a unidade do sensor de fluxo e, um sinal analógico .de saída, que é substancialmente linear ao 'longo de uma faixa operacional de vazões. O método pode incluir um aquecedor de um aquecer uma corrente de fluido, detectar a corrente de fluido aquecida com o primeiro sensor de fluxo, e produzir, a partir do primeiro sensor de fluxo, um sinal analógico de saída, que é relacionado a uma vazão da corrente de fluido. Uma temperatura do aquecedor do primeiro sensor de fluxo podé ser controlada com base em uma medida relacionada à vazão . da ; corrente de fluido recebida de um segundo sensor de fluxo e/ou uma temperatura ambiente riecebida de um sensor de temperatura ambiente, para fornecer uma saída analógica substancialmente linear ao longo de uma faixa: operacional de vazões e/ou fornecer uma saída analógica, ; que é independente da temperatura ao longo de uma j - faixa de temperaturas operacionais. [0006] O sumário precedente é fornecido ;para , facilitar uma compreensão de algumas das características da presente i divulgação ( e não pretende ser uma descrição completa. Uma percepção completa da divulgação pode ser obtida, pela tomada do relatório descritivo completo, reivindicações, desenhos e resumo como um todo.

Breve Descrição dos Desenhos [0007] Ά divulgação pode ser entendida mais completamente, tendo em cbnsideração a seguinte descrição de várias formas de realização * ilustrativas da divulgação, em conexão com os desenhos que acompanham, em que: a: Figura 1 é um diagrama de blocos· esquemático de uma unidade detectora ilustrativa; a Figura 2 é um diagrama de blocos: esquemático de uma unidade detectora ilustrativa, com um bloco de controle tendo um ou mais irecursos ilustrativos separados ; de um ASIC ou microcontropLador; a; Figura 3 é o diagrama de blocos esquemático de uma j:· unidade detectora ilustrativa, com um bloco de controle tendo um ou mais jrecursos ilustrativos contidos : em um ASIC ou microcontrolador; a .Figura 4 é um diagrama de blocos esquemático de outra unidade detectora ilustrativa tendo uma primeira matriz e uma segunda matriz; a Figura 5 é um jdiagrama de blocos esquemático de um í processamento de produção (pós-sinal ilustrativo da arte prévia . f de um sinal; analógico de saída não-linear de um sensor de fluxo; ‘ - { a; Figura 6 é um -diagrama de blocos esquemático de um processamento de produção*;' pós-sinal .ilustrativo de um sinal analógico de saída linear de um sensor de fluxo; e a? Figura 7 é um diagrama de fluxo esquemático de um método - ilustrativo para operar uma .. unidade detectora ilustrativa. [0008] Embora a divulgação seja passível de várias A j modificações e formas alternativas, seus detalhes específicos f foram mostrados a título de exemplo nos desenhos e serão ! ·' Í' y , t descritos em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que a intenção não é .limitar a! divulgação às formas de realização ilustrativas particulares ] aqui descritas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e ; i '' alternativas incidentes no espírito e alcance da divulgação.

Descrição [0009] A descrição séguinté deve ser lida tendo como referência ; os desenhos, erh que números de referência similares indicam elementos similares ao longo das várias vistas. A descrição è· desenhos mostrlam vários exemplos,, que se destinam a ser ilustrativos da divulgação reivindicada. . [00010] Â Figura 1 é um ;diagrama. de blocos esquemático de uma unidade detectora de fluxè ilustrativa 10. A unidade detectora í | de fluxo ilustrativa 10 inclui um sensor de fluxo 14, que produz t · I. ou gera um sinal analógico de saída, do sensor 12, que é . substancialmente linear aó longo de uma faixa operacional de vazões. 0 ,sensor de fluxb ilustrativo 14 aa Figura 1 inclui quatro elementos detectorés (por exemplo, resistores detectores Rl, R2, R3, R4) conectados em uma configuração completa da ponte de Wheatstóne, que, fornece um sinal analógico diferencial de t I: saida do sensor 12. Este,! no entanto, é apenas um exemplo de configuração de sensor, sendo contemplado que qualquer tipo de | ! sensor e/òu conf iguração) de sensor aprjopriada pode ser utilizado, ,;como desejado. Álém disso, está previsto que o sensor de fluxo ; 14 pode produzir um sinal analógico de saida ; j í diferencial!, ou de tipo simples 12, conforme dejsejado. [00011] De maneira ilust rjativa, um sinal analógico de saida 12 do sensor :de fluxo 14 (por exemplo, o circuito em ponte do sensor de fluxo 14) pode (ser considerado linear, se uma saida í, * ' [- nominal definida do sensor;de fluxo 14 for perfeitamente linear.

Um sinal analógico, de saida 12 do sensor de fluxo 14 pode ser substancialmente linear, sé houver certo nível de erro longe da saida nominal linear definida do sensor de fluxo 14, Por exemplo, um sinal analógico de saida 12 do sensor de fluxo 14 pode ser substancialmente linear, se a leitufa de saida diferir . í . - da saida nominal linear definida do sensor de. fluxo em menos de . ‘ í 10%, em qualquer ponto joperacional ao, léngo de uma faixa 1 í 1 operacional prevista (por ! exemplo, intervalo;) de vazões, menos Γ r '[' , í i . de 5%, menos de 3%, menos* de 2%, menos de Jl%, entre 1% e 5%, entre 2% ê 5%, entre 1%1‘e 10%, ou ter qualquer outro erro percentual similar de uma saida nominal lineajr definida ou ideal do sensor de fluxo. [00012] Conforme mostradp no gráfico da ^Figura 5, sensores i 1 normais de' fluxo emitem Uma saida de" tensão não-linear 50 ao ' ί longo de uma faixa operacional (ou seja, intervalo) de vazões. 1 f ‘ | Por exemplo, embora a saida. de tensão de um sensor de fluxo ' i, possa aumentar em resposta a um aumento na , vazão, a saida de tensão nãoflinear 50 pode não aumentar ao longo de uma linha. [00013] Em alguns casos,jo sensor de fluxo jl4 da Figura 1 pode ser um sensor de fluxo do tipo de anemômetro térmico e pode : .1 incluir um ou mais elementos de aquecxmènto, tais como o ; 1 _ '1 aquecedor 16 e um ou mais I elementos detectorjes (por exemplo, os ,fluido fluindo sobre ou em torno do,; sensor de fluxo 14. A t . estrutura particular do' sensor de fluxo 14! não é crítica e, I- '· ' portanto, rião é discutida em mais detalhes. Como o fluido flui na direção ' da seta 22 da Figura 1, ’ os . resistores RI, R4 podem ser posicipnados acima do aquecedor 16,. e os resistores R2, R3 pode ser posicionados a jusante do aquecedor 16. Isto, no entanto, não pretende ser .um fator limitanté. Em alguns casos, apenas um òu dois- elementos detectores podem ser fornecidos e, em .outros casos,, cinco ou mais. elementos detectores podem ser previstos. -Em alguns casos, todos os elementos detectores .podem ser posicionados a montante, (ou a jusante) do aquecedor 16. [00014] Em alguns casos, os elementos detectores podem ser resistores ; termicamente sensíveis, que têm coeficientes relativamente altos de temperatura positiva; ou negativa, para r que a resistência dos resistores (por exemplo, RI, R2, R3, R4) varie com' a temperatura. Em alguns casos, os elementos detectores ípodem ser termistores. Em alguns casos, os elementos í . ' detectores ,| incluindo os resistores RI, R2, R3 e R4, podem ser dispostos em uma configuração de ponte de Wheatstone, mas isto não é necessário. ; [00015] D(e maneira ilustrativa, quando não houver nenhuma corrente de fluido presente sobre ou em torno do sensor de fluxo 14 e o aquecedor 16 for aquecido a uma temperatura superior a V uma temperatura ambiente do fluido fluindo pelo sensor de fluxo 14, uma Idistribuição de temperaturas . pode ser criada e transmitida em uma distribuição geralmente simétrica em torno do aquecedor 16 aos elementos'detectores a montante (resistores Rl, Λ v R4) e aos ‘elementos detectores a jusante (resistores R2, R3) . Assim, serrt nenhum fluxo,, elementos detectores a montante e elementos .'detectores a jusante podem detectar a temperatura igual ou sêmelhante (por exemplo, dentro de .25 por cento, 10%, 5%, 1%, 0,01%, 0,001% etc.). Em alguns casos, isso pode produzir um sinal ánalógico de saída do sensor 12, .que é em torno de [00016] Quando uma corrente de fluido diferente de zero estiver presente sobre e/ou em torno do sensor de fluxo 14, e o aquecedor 16 for aquecido a uma temperatura superior à temperatura ambiente do fluido na corrente de fluido, a "—distribuição simétrica de temperaturas pode ser perturbada e a quantidade ; de perturbação pode estar relacionada à vazão da corrente de; fluido sobre o sensor de fluxo 14.. A vazão do fluido pode fazer com que os resistores a montante Rl, R4 detectem uma temperatura; relativamente mais fria do que os resistores a jusante R2, R3. Em outras palavras, a vazão da corrente de fluido pode causar um diferencial de temperatura entre os resistores a montante Rl, R4 e os resistores a jusante R2, R3, que está relacionado à vazão da corrente de fluido sobre ou em torno do sensor de fluxo 14. O diferencial de temperatura entre os resistores a montante Rl, R4 e as resistores a jusante R2, R3 pode produzir um sinal analógico de saida do sensor 12 que é diferente de zero, porque a ponte de Wheatstone torna-se desequilibrada. í [00017] Em outro exemplo ilustrativo, o fluxo de massa e/ou a velocidade : da corrente de fluido pode ser determinada, fornecendo uma condição de.temperatura com transiente elevado no aquecedor 16 que, por sua vez, provoca uma condição de temperatura com transiente elevado (por exemplo, um pulso de calor) na corrente de fluido. Quando houver uma vazão diferente de zero no fluxo do fluido, os resistores a montante Rl, R4 podem receber uma resposta transitória mais tarde do que os resistores a jusante R2, R3. A vazão da corrente de fluido pode ser, em seguida, calculada usando o retardo de tempo entre os resistores a montante Rl, R4 e os resistores a jusante R2, R3, ou entre o:momento em que o aquecedor 16 é energizadô ei quando a condição de temperatura elevada correspondente (por exemplo, pulso de calor) é detectada por um dos resistores a.montante Rl, R4 e os resistores a jusante R2, R3. [00018] C;omo.-mostrado na Figura 1, a unidade do sensor de fluxo 10 pode tejj: um bloco de controle 18 operativamente acoplado ao . elemento dé aquecimento ou' aquecedor 16 do sensor de fluxo 14 . \ '· Em alguns [casos, o bloco, de controle 18 pode ser configurado "-para receber uma medida relacionada à vazão e/ou outro parâmetro j de fluxo de um fluido em; uma corrente de fluido passando por cima ou em torno do sensor de fluxo 14. Com a(s) medida(s) I ‘ relacionada(s) à vazão e/ou outro parâmetro ; de fluxo do fluido na corrente de fluido, o bloco de controle 18 pode ativar o t- aquecedor /16 do sensor de fluxo 14 a uma temperatura de aquecedor, [que é dependente da vazão e/ou de outro parâmetro da f . corrente de fluido. Em resposta ao bloco de controle 18 ajustar ! . o aquecedor 16 a uma temperatura de aquecedor, que é dependente da vazão e/ou de outro(s) parâmetro(s) de fluxo, o sensor de fluxo 14 pode fornecer um sinal analógico de saida 12, que é £ . substancialmente linear ào longo de uma : faixa operacional prevista dás vazões do fluido na corrente de fluxo. í . 4 · [00019] Em alguns casos, o bloco de controle 18 pode incluir um j ' ‘ circuito [integrado de aplicação especifica (ASIC) ou microcontrólador 19, mas ' isso não é necessário. 0 ASIC ou i microcontrólador 19 do bloco de controle 18 pode ser configurado para controlar um ajuste da temperatura de aquecedor do elemento de aquecimento ou aquecedor 16 do primeiro sensor de fluxo 14, para que ó elemento de aquecimento ou aquecedor 16 possa ser ativado a juma temperatura de aquecimento desejada. Em alguns casos, o bloco de controle 18 pode incluir memória e/ou um processador no ASIC ou microcontrolador 19, onde a memória pode armazenar um ou mais parâmetros para processar sinais e emitir sinais de controle. [00020] Ém alguns casos, o ASIC ou microcontrolador 19 pode f . incluir uiíia ou mais tabelas de pesquisa . 21 armazenadas na memória, ohde.'as 'tabelas de pesquisa podem .ser configuradas para relacionar; um ou mais'parâmetros a uma temperatura de aquecedor sensor de fluxo 14 forneça um sinal analógicjo de salda 12, que seja substgncialmente lineár ao longo de umâ faixa operacional ] * de va-zoesv j Por exemplo, o bloco de controle 18 pode usar uma medida relacionada à vazao. da corrente de; fluido, como uma ; I ! '-entrada para a tabela de pesquisa 21 (ver Figura 2), para determinarruma temperatura Ide aquecedor para o aquecedor 16, que : . · · í ' | é dependente da vazão da [corrente de fluido. Como alternativa i ] ' - . ou, além disso, o' bloco f- de controle 18 [pode utilizar uma ' ; í temperatura; ambiente ou outra medição de temperatura, outras - ϊ ' ' ' Í; ' l: medidas relacionadas à vazjão, ou outros parâmetros de fluxo do fluido na ,corrente de fluido (por exemplo,; pressão, umidade, . ! r tipo de fluido na . corrente de. fluido, condutividade térmica do .1 !' [ fluido na porrente de fluído etc.), como entrada para a tabela f' i . de pesquisa 21, para determinar uma temperatura de aquecedor ou i. ajuste da temperatura de aquecedor do aqtecedor 16, que é dependente dela. [00021] Em um exemplo, a tabela de pesquisa 21 pode fornecer a l í; correlação ‘entre uma determinada vazão do flúido e um ajuste da : . f - t: temperatura de aquecedor, para que o sinal adalógico de saída 12 j· [ í seja substancialmente linear ao longo de uma jfaixa de vazões. Da mesma forma, a tabela dè pesquisa 21 pode fojrnecer a correlação entre uma 'dada temperatura ambiente detectada do fluido e o ajuste da temperatura de aquecedor, para qu^ o sinal analógico de saída 12 seja substancialmente independentje da temperatura na faixa de fazões. Em alguris casos, o ajustei da temperatura de aquecedor para o aquecedor 16 do sensor dje fluxo 14, que é necessário ! para fornecer juma saída analógica substancialmente linear, pode ser determinado através de uma tabela de pesquisa ! ~ I ' .} 21, que éi indexada por' ipma vazão detectada do fluido e uma temperatura ambiente detectada do fluido. { [00022] Quando fornecida,; a tabela de pesquisa 21 armazenada no ’ í ASIC ou microcontrolador Í19 do bloco de controle 18 pode ser : ! | preenchida!a qualquer momento. Por exemplo, a tabela de pesquisa da calibração da unidade do sensor de fluxo 10. Como alternativa ou além disso, a tabela de pesquisa 21 pode ter relações, que são preenchidas no momento da calibração da unidade do sensor de fluxo 10, após uma calibração da unidade do sensor de fluxo 10, ou em qualquer combinação de tempos relacionados ou não relacionados a uma calibração da unidade do sensor de fluxo 10. [00023] Em alguns casos, o ASIC ou microcontrolador 19 pode incluir um ; ou mais parâmetros diferentes da tabela de pesquisa 21, tais . como equações programadas ou quaisquer outras estruturas de dados, que permitam o ASIC ou microcontrolador 19 controlar o ajuste da temperatura de aquecedor, para produzir um sinal analógico de saida 12, que é substancialmente linear ao longo de uma faixa operacional prevista de vazões. [00024] Em alguns casos, o ASIC ou microcontrolador 19 pode incluir um; conversor analógico/ digital 30 configurado para receber uma entrada de vazão de um segundo sensor de fluxo 24 e/ou a temperatura ambiente de um sensor de temperatura 26. Em alguns casos, o conversor analógico/ digital 30 pode receber a entrada dei vazão de um segundo sensor de fluxo 24 e/ou a : temperatura ambiente de um sensor de temperatura 26 em sinais analógicos,: e converter os sinais no dominio digital, para que eles sejam utilizáveis para indexação na tabela de pesquisa 21. [00025] Além disso, ou alternativamente, o ASIC ou microcontrolador 19 pode incluir um conversor digital/ analógico 32 para fornecer um sinal analógico de controle, para controlar a temperatura de aquecedor do elemento de aquecimento ou aquecedor 16. Em alguns casos, o conversor digital/ analógico 32 pode receber um sinal digital, como resultado de indexar uma vazão detectada e/ou uma temperatura ambiente detectada em uma tabela de‘ pesquisa 21. no ASIC ou microcontrolador 19, e converter ò sinal digital no sinal analógico de controle e, em seguida, fornecer o sinal analógico de controle (por exemplo, ') _ sinal de tensão ou corrente) ao elemento de aquecimento ou [00026] Em alguns casos, a unidade do sensor de fluxo 10 pode incluir um [primeiro sensor de. fluxo 14. e ura segundo sensor de fluxo 24, .como mostrado . nas Figuras 1-4. O segundo sensor de { . \ fluxo 24 pôde ter a mesma configuração que o primeiro sensor de fluxo 14, qu pode ter uma configuração diferente, como desejado. O primeiro; sensor de fluxo 14 e o segundo sensor de fluxo 24 podem ser f>osicionados em uma corrente de fluido, para· que eles fiquem sob; as mesmas condições de vazão e/ou (condições de temperatürájs da corrente de fluido. [00027] De maneira, ilustrativa, o primeiro ,sensor de fluxo 14 pode ser considerado um sensor de fluxo primário, e o segundo sensor de i fluxo 24 pode ' ser considerado um sensor de fluxo f ; secundário.] Além disso, ou alternativamente, o primeiro sensor de fluxo 1^ pode ser um sensor fino de fluxo, configurado para fornecer uma vazão final e/ou refinada relacionada à saida, e o segundo sensor de fluxo 24 pode ser um sensor grosseiro de fluxo, configurado para fornecer uma vazão inicial ou outra medição do parâmetro de fluxo. [00028] Em alguns casos ilustrativos, o segundo sensor de fluxo f 24 pode fornecer uma medida relacionada, à vazão da corrente de fluido (por exemplo, uma. entrada de vazão do fluido) para o bloco de controle 18. A medida relacionada à vazão da corrente de fluido ipode . ser uma medição da vazão inicial do fluido na t corrente de fluido, um parâmetro de fluxo diferente, ou uma combinação[desses. Uma vez que a medição da vazão atinge o bloco de controle 18, o ASIC ou microcontrolador 19 pode usar a entrada de!vazão fornecida pelo segundo sensor de fluxo 24, para controlar à temperatura de aquecedor do elemento de aquecimento ou aquecedor 16 do primeiro sensor de fluxo 14, para que o primeiro sensor de fluxo 14 produza um sinal analógico de-saida, f ; que seja t substancialmente linear ao longo de uma faixa operacional de vazões. !.· ·. [00029] Gomo alternativa, ou além de usar a entrada de vazão aquecimento; ou aquecedor 16, o ASIC ou microcontrolador 19 do bloco de controle 18 pode usar uma temperatura detectada ou parâmetro de temperatura detectada para controlar a temperatura de aquecedor do elemento de aquecimento ou aquecedor 16. Por exemplo, o ASIC ou microcontrolador 19 do bloco de controle 18 pode indexar uma temperatura detectada e/ou a vazão detectada na tabela de pesquisa 21, para identificar um ajuste da temperatura de aquecedor para o elemento de aquecimento ou aquecedor 16 do primeiro sensor de fluxo 14, para que o primeiro sensor de fluxo 14 forneça .uma saída analógica, que seja substancialmente linear com respeito à vazão detectada pelo primeiro sensor de fluxo 14 ao longo de uma faixa de operação de vazões, e possa ser substancialmente independente da temperatura. Em um exemplo, uma saída analógica pode ser considerada substancialmente independente da temperatura, se a saída analógica não mudar em mais de 10^ ao longo de uma faixa de temperaturas operacionais (por exemplo, 55 a 125 graus C) da unidade do sensor de fluxo 10, menos de 5%, menos de 3%, menos de 2%, menos de 1%, entre 1% - 5%, entre 2% - 5%, entre 1% - 10%, ou qualquer outro intervalo adequado. [00030] Em alguns casos, a unidade do sensor de fluxo 10 pode incluir um· sensor de temperatura 26 operativamente conectado ao bloco de controle 18, conforme mostrado nas Figuras 1-4. De maneira ilustrativa, o sensor de temperatura 26 pode ser posicionadd na corrente de fluido, para que o sensor de temperatura 26 fique sob as mesmas condições de vazão e/ou condições de temperaturas da corrente de fluido, que o primeiro sensor de fluxo 14 e/ou o segundo sensor de fluxo 24. [00031] Em um exemplo, o sensor de temperatura 26 pode ser um sensor de ' temperatura ambiente para detectar uma temperatura ambiente da corrente de fluido ou outra temperatura ambiente ao longo de , uma faixa de temperaturas operacionais. Como alternativa ou além disso, o sensor de temperatura 26 pode medir fluido. A£>ós o sensor de temperatura 2 6: ter detectado a temperatura ambiente de f um fluido ou outro parâmetro de temperaturá relacionado ao fluido, o sensor; de temperatura 26 pode enviar a temperatura detectada ou parâmetro de temperatura detectado ao ASIC ou microçontrolador 19 do bloco de controle 18 que, então, pode indexar a temperatura· ou parâmetro de temperaturá detectado na tabela de pesquisa 21. [00032] O sensor de temperatura 26 pode ser conectado operativamente ao bloco dé controle 18, pará que ele possa ser configurado para retransmitir uma temperatura detectada (por exemplo, uma temperatura ambiente da corrente de fluido oü outra temperaturá detectada) ao bloco de controle 18, ou de outra ; i forma tornar a temperatura detectada, disponível para o bloco de i j controle 18. A .medida ;recebida, relaciobada à temperatura detectada,; pode ser utilizada pelo bloco de controle 18 para ativar o aquecedor 16 do sensor de fluxo 14 a uma temperatura de aquecedor, . que é pelo menos parcialmente dependente da temperatura detectada (por exemplo, temperatura ambiente detectada da corrente de fluido ou outra temjperatura detectada), da vazão do fluido na corrente de fluido e/ou da temperatura detectada e da vazão do: fluido na corrente de fluido. Por exemplo, o bloco de controle 18 pode usar a, medição relacionada t à vazão ido fluido na f corrente de fluido e/ou' a medida relacionada à temperatura· detectada (por exemplo, a temperatura ambiente da corrente de fluido ou outra temperatura detectada) como entradas de uma ou máis tabelas de pesquisa 21. De maneira ilustrativa, a tabela de ; pesquisa 21 pode (fornecer ajustes da V j temperatura de aquecedor íao aquecedor 16 dó primeiro sensor de : ’ í fluxo 14,' que são relacionados a e/ou dependem da vazão da ( i corrente de fluido e/ou da temperatura detectada (por exemplo, da temperatura ambiente da corrente de fluido) e/ou que podem resultar èm um sinal, analógico de saída sublstancialmente linear 12 do primeiro sensor de fluxo 14. [00033] Ém alguns casos, a unidade do sensòr de fluxo 10 pode ' } incluir uma ou mais. matrizes de detecção 20. Em alguns casos, onde a unidade do sensor), de fluxo 10 pode incluir uma única matriz de jdetecção 20, uní ou mais. dentre o primeiro sensor de fluxo 14, p segundo sensor de fluxo 24, o bljoco de controle 18, e o sensor de temperaturaj 26 podem ser posiicionados na matriz ; [ £ singela de. detecção 20, conforme mostrado nas Figuras 2 e 3.

Alternativpmente, em algurjs exemplos, o segundo sensor de' fluxo 24, o bloco de controle 18, e o sensor de 'temperatura 26 (por f í j 1 ·[ · exemplo, j um sensor dej temperatura ambiente)· podem ser . i f posicionados em uma primeira matriz 20a, e o primeiro sensor de fluxo 14 pode ser posicionado em uma secjunda matriz 20b, como mostrado na Figura 4. [00034] Como acima discjutido, o primeiro j sensor de fluxo 14 [ v t pode incluir um ou mais elementos detectores ou de detecção de temperaturia (por exemplo’, resistores RI, i R2, R3, R4 etc.) \ } dispostos ,sde qualquer maneira (por exemplo, uma configuração de ponte de iwheatstone ou olitra configuração) , que possa fornecer í i I um sinal ànalogico de sai;da 12 relacionado à vazão do fluido da corrente de fluido. .Em alguns casos, e ao [contrário de saídas ' ‘ i .. j analógicas de sensores normais de fluxo, coino. mostrado em 50 na Figura 5,J a saída analóçjica da unidade do sensor de fluxo 10 -t . pode ser: substancialmerite linear ao longo de uma . faixa operacional da corrente dè fluido, como mostrado em 60 na Figura ' I i' I' 6. Por exemplo, como discutido neste documento, o bloco de controle [18 pode ativar o aquecedor 16 dcj primeiro sensor de fluxo 14t para que o sinal analógico de' saídâ do circuito em ponte do f sensor de fluxo 14 seja substarjicialmente linear na faixa operacional, preyistja 'de vazões e/ou Seja substancialmente independepte da temperatura na faixa de temppraturas prevista. [00035] !Ά Figura 5 mostíra uma configuração típica para unidade ' ). · t do sensor de fluxo fornecendo um sinal ana[lógíco de sarda nâo~ linear. jComo mostrado] para obter um sinal analógico . í . r substanci:almente linear da unidade típica do sensor de fluxo, a j saída anajlógica não-linear do sensor de fluxo pode ser amplifi.cadâ com um amplificador analógico 52, o sinal analógico amplificadcp pode ser convertido de analógico em digital com um conversor janalógico/ digital 54, o sinal digital pode ser compensado; com. relação à temperatura e formato, com matemática de compensação digital (algoritmos), conforme mostrado em 55, e o sinal digital compensado pode ser convertido de volta em um t sinal analógico com um conversor digital/: analógico 58, que J. · . ‘ , | produz um í sinal analógico substancialmente ; linear ao longo de I uma faixa (operacional de vazões. Este processo de compensação, ! incluindo (conversão da sàída analógica não-linear do sensor de fluxo para] o domínio digital, como mostrado em 54, pode reduzir j a resolução e precisão da saída do sensor de (fluxo. í ; [00036] Com a unidade do sensor de fluxo divulgada 10, e como mostrado n-a Figura 6, o sinal analógico de sàída 12 do sensor de fluxo 14 pode ter uma resolução maior e um. tempo de resposta | j mais rápido. Por exemplo, o sinal analógico cie saída 12 pode ser amplificado còm um amplificador analógico 3(6, para fornecer um sinal analógico amplificado, que possui alta resolução (por exemplo, infinita), porque ele não foi conVertido em um sinal digital por um conversor analógico em digital. Além de fornecer t um sinal analógico de saída substancialmente linear amplificado de alta resolução, a unidade do sensor de fluxo divulgada 10 l· ; ! pode ter. jum tempo de resposta mais rápido, reduzindo o pós- f- ' : processamento de um sinal:analógico de saída e, em alguns casos, pode reduzir o custo do sensor. [00037] [Em alguns casos ilustrativos, como mostrado na Figura 7, a unidade do sensor de fluxo 10 pode (ser utilizada em um t ‘ [ método 10p para medir uma vazão de uma- corrente de fluido ao : . ; ! t longo de uma. faixa operacional de vazões da (unidade do sensor de fluxo. 10.! Em alguns casosi, o método pode incluir aquecimento 102 \ j _ j de um aquecedor 16 de um sensor de fluxo 14 !á uma temperatura de aquecedor) que pode estar acima de uma temperatura ambiente fluido. A -corrente de fluido aquecida pode ser, então, detectada 104, usanjdo um ou mais elementos detectores, que podem ser espaçados a alguma distância do aquecedor 16. Em alguns casos, uma vez que a corrente de fluido aquecida foi detectada, um sinal analógico de saida : 12 de um sensor de fluxo primário 14 pode ser produzido 106,. onde. o sinal analógico de saida 12 pode ser relacionado à vazão da corrente de fluido, com base nos l resultadosj. da detecção 104 da corrente 'de fluido aquecido. [00038] Em alguns casos, a temperatura de aquecedor do 4 · ; aquecedor j.l6 pode ser controlada 108, ,. com base em uma medida relacionadá à vazão da corrente de fluido·, onde controlar a temperaturá de aquecedor pode envolver o ajuste da temperatura de aquecedor, baseado, pelo menos parcialmente, em uma medida relacionada a uma vazão da corrente de 'fluido. De maneira ilustrativa, a temperatura de aquecedor do aquecedor 16 pode ser controladaí 108, . para que o sinal analógico de saida seja , i '· substanciajmente linear . ao longo das vazões operacionais da i ' unidade doi sensor de fluxo 10. f ’ [00039] Em alguns casos, o método 100 para medir uma vazão de uma corrente de fluido ao longo de uma faixa operacional, de vazões da [unidade do sensor de fluxo 10 pode incluir detecção I 110 de uma temperatura ambiente da corrente de fluido com um sensor de ! temperatura 26. A temperatura detectada pode ser, então, usajda para controlar 108 a temperatura de aquecedor do 1 · aquecedor Í6. Em,alguns casos, uma medida relacionada à vazão da l corrente de fluido pode ser detectada 1.12 por um sensor de fluxo secundário! 24. A medida relacionada à vazão pode ser, então, •f usada parajajudar a controlar 108 a temperatura de aquecedor do 1 ' -aquecedor 16. \ ' ; [00040] Em alguns casos, quando a. medida relacionada à vazão da corrente de fluido for ' recebida pelo ASIC ou microcontrolador 4 . - 19, o sinal.portando a medida relacionada à vazão da corrente de fluido pode ser convertido de um sinal analógico em um sinal sinal portando a medida : relacionada à vazão da corrente de j . ' [ fluido pode ser efetuada i antes de o sinal 1 chegar ao ASIC ou } ! microcontrèlado-r 19, ou depois que o sinal ; atingir o ASIC ou ; f microcontrólador 19, dependendo de onde o cjonversor analógico/ digital 30‘possa estar sitiJiado na unidade do sensor de fluxo 10. [00041] Ém alguns casos, o controle 108: da temperatura de aquecedor ípode ser efetjuado, pelo menosf parcialmente, por ! ! í determinação de um ajuste jdo sensor de tempefatura do aquecedor. I i '| Em alguns casos, a medida relacionada à vazão da corrente de í 1 fluido e/ομ a uma temperatura detectada do fluxo pode ser usada 1 (, ; como entrada para uma tabela de pesquisa 21, para controlar a j ,j | temperatura de aquecedor djo aquecedor 16. Por exemplo, o ASIC ou ] ί microcontrplador 19, que [pode incluir uma |ou mais tabelas, de pesquisa 2'l e receber a (s) medida (s) relacionada (s) à vazão da corrente c(e fluido e/ou à[ temperatura detecjtada do fluxo, pode coincidir - 'com a(s) medilda(s) recebida (s) ; relacionada (s) à • - Í-. ' * - corrente de.fluido para um ajuste da temperatura de aquecedor na 1 1 - j.. ' ' Ϊ . tabela de ^pesquisa 21, e -emitir esse ajuste/ ao primeiro sensor de. fluxo ÍL4 para ajustarj o aquecedor 16, para que o primeiro sensor de^ fluxo 14 forneça um sinal ânalógico de saida substancialmente linear 12 ao longo de uma faixa operacional de vazões e possa ser substancialmente independente da temperatura - ao longo de uma faixa operacional de temperaturas. i i [00042] Em alguns casos,! o(s) sinal (is) criado (s) a partir da 1' [ . }·. tabela de i pesquisa 21 pode (m) ser em formato digital. Em tais j . í f . casos, cs sinais digitais podem ser convertidos em sinais de controle Analógico com urri conversor digitalj/ analógico 32. Uma ϊ í f ' vez que o ' sinal digital fjoi convertido em um sinal analógico, o sinal analógico pode ser,: aplicado ao aquecedor 16 do primeiro sensor de ifluxo 14. [00043] ífendo assim descrito várias foirmás de realização ilustrativjas da presente .divulgação, as pessoas' com habilidade \ | na arte í irão perceber ] prontamente que outras formas de reiVindlCaÇÓeS âCJUl 3Γ16Χ&3 , Alterações podem Ser feitas HOS detalhes, ;partícularmenté! em matéria de formato, tamanho e ; í i disposição; das partes, sem ultrapassar o âmbito da divulgação. Obviamentei o âmbito da divulgação é def|inido . na linguagem expressa pelas reivindicações acrescentadas. — REIVINDICAÇÕES, -

Claims

1. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO PARA MEDIR UMA VAZÃO DE UMA CORRENTE DE FLUIDO, caracterizada pelo fato de compreender: sensor de fluxo tendo um aquecedor; e bloco de controle operativamente acoplado ao aquecedor do sensor de fluxo, o bloco de controle configurado para receber uma medida relacionada à vazão da corrente de fluido e ativar o .aquecedor 'do' sensor de fluxo a uma temperatura de aquecedor, que é dependente da vazão da corrente de fluido; e do sensor de fluxo fornecer um sinal analógico de salda, quej é substancialmente linear ao longo de um intervalo operacional previsto ide vazões.

2. UNIDADE DO; SENSOR DE FLUXO, de acordo com a reivindicação 1,. caracterizada· pelo fato do bloco de controle ser configurado ,para usar . a medida relacionada à vazão da, corrente de 'fluido, , como uma entrada para uma tabela de pesquisa, parâ determinar a temperatura de aquecedor, que é dependente da vazão da corfente de fluido.

3. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO, de acordo com qualquer uma das rejfvindicações 1 ou 2, caracterizada.pelo fato da tabela de pesquisa incluir valores, que- são determinados durante a calibração da unidade do sensor de fluxo.

4. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO, de; acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de ainda compreender um sensor de fluxo secundário, onde o sensor de fluxo secjundário fornece a medida relacionada à vazão da corrente dje fluido para o bloco de controle.

5. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ;a 4, caracterizada pelo fato de ainda compreender um sensor de - temperatura ambiente para detectar uma temperaturja ambiente da corrente de fluido, onde o bloco de controle·recebe uma medida relacionada à temperatura da corrente de fluido, e onde o bloco' de controle é configurado para ativar aquecedor, que depende dá vazão da corrente de fluido e da temperatura ambiente da corrente de fluido.

6. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO,1 de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato do bloco de controle ser configurado para "usar a medida relacionada à vazão da corrente de fluido e a medida relacionada à temperatura ambiente da correntis de fluido, corJo entradas para uma ou mais tabelas de pesquisa, jpara ' determinar -a temperatura de aquecedor, que é dependentej da. vazão da corrente de fluido e da temperatura ambiente da corrente de fluido.

7. UNIDADE DO. SENSOR DE FLUXO; de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato do sensor de fluxo, do bloco de controle e do sensor de temperatura ambiente serem posicionadps em.uma matriz comum.

8. UNIDADE DO SENSOR DE FLUXO, de ; acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada -pelo fato do sensor de fluxo incluir um ou mais elementos detectores de temperatura, conectados em uma configuração de ponte, e da ponte fornecer o sinal analógico de saída, que é relacionado íà vazão da corrente de fluido,f e do bloco de controle ser configurado para ativar o aquecedor j do sensor de fluxo, para que ο I sinal analógico de saida da ponte seja substancialmente linear na faixa operacional prevista de vazões.

9. MÉTODO. PARÁ MEDIR. UMA VAZÃO DE UMA CORRENTE DE FLUIDO AQ LONGO DE, - UMA FAIXA OPERACIONAL DE VAZÕES, caracterizado pelo fato de compreender: aquecer um aquecedor de um primeiro sensor de fluxo a uma tempeiatura de aqueceJior, que está acima de uma temperatura ambiente da corrente dej fluido para aquecer a corrente de fluido; detectar a corrjente de fluido aquecida usando um ou mais elementos detectores do primeiro sensor de fluxo, que são espaçados jdo aquecedor; ejmitir, a partir ; do primeiro sensor de fluxo, um sinal analógico de saída, que esjtá. relacionado à vazão da corrente de fluido, baáeado na etapa de detecção; cjontrolar a tempèratura de aquecedor, com base em uma medida relacionada à vazão; da corrente de fluido recebida de um segundo sensor de .fluxo.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato' ' da etapa de controle controlar ' a temperatura de aquecedor baseado na medida relacionada à vazão da correntjs de fluido, para que o sinal analógico de saída seja substanciaímente linear na;faixa operacional de vazões.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10,; caracterizado pelo fato de ainda compreender detecção da 'temperatura ambiente da corrente de fluido, e Lontrolar a temperatura de aquecedor baseado na medida relacionada à vazão da ;corrente de fluido e com base na temperatura ambiente detectada da corrente de fluido.

12. MÉTODO, de acordo Com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, : caracterizado pelo fato de ainda compreender recepção da medida relacionada' à vazão da corrente de fluido jde um sensor de fluxo secundário.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender conversão, da medida relacionada à vazão da corrente de fluido proveniente do sensor de fluxo sjecundário, de um; sinal analógico em um sinal digital.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de ainda compreender: determinar um ajuste da temperatura de aquecedor, e converter o ajuste da temperatura de aquecedor, de um valor digital em um sinal analógico de controle da temperatura de aquecedor, que·é fornecido para o aquecedor usando um. conversor diaital em analócrico. - !

15. MÉTODO, de acordo , com qualquer uma das reivindicações 9 a 13,. caracterizado ; pelo fato de ainda compreender o uso da medida relacionada à vazão da corrente de fluido, como uma entrada para uma tabela de pesquisa para controlar a temperatura de aquecedor.