BR112014029058B1

BR112014029058B1 - Montagem de sensores para medir propriedades físicas de um gás sob pressão dentro de um cilindro de gás que compreende um corpo de cilindro de gás e um arranjo de válvula que define um volume interno fixo do cilindro de gás, e cilindro de gás para conter um gás sob pressão

Info

Publication number: BR112014029058B1
Application number: BR112014029058-0A
Authority: BR
Inventors: Neil Alexander Downie; Clayton Mathew Ludik
Original assignee: Air Products And Chemicals, Inc
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2021-06-22
Also published as: TW201350849A; ES2536091T3; BR112014029058A2; CA2874516C; MX363762B; CN104303039A; KR101659201B1; MX2014013703A; CA2874516A1; JP2015526694A; CN104303039B; EP2667176B1; PL2667176T3; EP2667176A1; KR20150005707A; US20150128682A1; TWI473995B; TW201350803A; TWI479128B; JP5990322B2

Abstract

montagem de sensores para medir propriedades físicas de um gás sob pressão dentro de um cilindro de gás que compreende um corpo de cilindro de gás e um arranjo de válvula que define um volume interno fixo do cilindro de gás, e cilindro de gás para conter um gás sob pressão. é fornecida uma montagem de sensor (200) para medir as propriedades físicas de um a gás sob pressão dentro de um vaso de pressão (100). a montagem de sensor (200) compreende um alojamento e um oscilador piezelétrico (202) para imersão no gás dentro do vaso de pressão (100). a montagem de sensor (200) é disposta, quando imersa em dito gás, para medir a densidade do gás dentro do vaso de pressão (100). 0 alojamento compreende uma primeira câmara e uma segunda câmara. a primeira câmara está em comunicação fluida com a segunda câmara e substancialmente abriga dito oscilador piezelétrico. a segunda câmara está em comunicação fluida com o interior do vaso de pressão. ao fornecer dito um arranjo, os conteúdos verdadeiros (ou seja, massa) do fluido em um vaso de pressão como um cilindro podem ser medidos diretamente e precisamente. o alojamento da presente invenção alivia o ruído e erros gerados por correntes de convecção dentro de um cilindro de gás 100, permitindo uma determinação precisa de massa, ou taxa de alteração de massa através de derivação direta da densidade do gás no cilindro.

Description

[0001] A presente invenção refere-se um método de, e um aparelho para medir o verdadeiro conteúdo de um cilindro de gás sob pressão. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um método de, e um aparelho para, medir com precisão os verdadeiros conteúdos, ou taxa de variação de verdadeiros conteúdos, de um cilindro de gás utilizando um oscilador piezelétrico e blindagem de alojamento.

[0002] Os métodos e aparelhos aqui descritos podem ser aplicados a sistemas onde gases de pressão relativamente elevada (por exemplo, cerca de 10 bar ou superior) estão presentes, como, por exemplo, o fornecimento de gases em cilindros de alta pressão ou de fábricas que utilizam os gases de alta pressão. A presente invenção refere-se particularmente aos gases "limpos", ou seja, os gases com poucas ou nenhumas impurezas ou contaminantes como vapor de água ou poeira.

[0003] Um cilindro de gás comprimido é um vaso de pressão concebido para conter gases a altas pressões, ou seja, a pressões significativamente maiores do que a pressão atmosférica. Cilindros de gás comprimido são usados em uma ampla gama de mercados, desde o baixo custo do mercado industrial em geral, ao mercado médico, para aplicações de alto custo, como a manufatura de produtos eletrônicos que utilizam gases especiais de corrosivosde e alta pureza, tóxicos ou pirofóricos. Normalmente, os recipientes de gás sob pressão compreendem aço, alumínio ou compósitos e são capazes de armazenar os gases comprimidos liquefeitos ou dissolvidos, com uma pressão máxima de enchimento de até 450 bar g (onde bar g é uma medida da pressão (em bar) acima da pressão atmosférica) para a maioria dos gases, e até 900 bar g para gases como hidrogênio e hélio.

[0004] A presente invenção é particularmente aplicável a gases permanentes. Gases permanentes são gases que não podem ser liquefeitos por pressão por si só, e, por exemplo, podem ser fornecidos em cilindros a uma pressão de até 450 bar g. Exemplos são argônio e nitrogênio. No entanto, isto não deve ser tomado como limitativo e o termo gás pode ser considerado para abranger uma gama mais vasta de gases, por exemplo, um gás permanente e um vapor de um gás liquefeito. Os vapores de gases liquefeitos estão presentes acima do líquido em um cilindro de gás comprimido. Os gases que se liquefazem sob pressão à medida que eles são comprimidas para enchimento de um cilindro de gases não são permanentes e estão descritos com mais precisão como gases liquefeitos sob pressão ou como vapores de gases liquefeitos. Como um exemplo, o óxido nitroso é fornecido dentro de um cilindro em forma líquida, com uma pressão de vapor de equilíbrio de 44,4 g bar a 15°C. Tais vapores não são gases permanentes ou verdadeiros como eles são aptos a serem liquefeitos por pressão ou temperatura em torno de condições ambientais.

[0005] Em muitos casos, é necessário controlar o conteúdo de um determinado cilindro ou vaso de pressão para determinar a quantidade de gás restante. Isto é particularmente crítico em situações como as aplicações de saúde.

[0006] Sabe-se para calcular, em conformidade com as leis dos gases, o verdadeiro conteúdo de um cilindro a partir do conhecimento da pressão de gás dentro de um cilindro. Medição de pressão é uma técnica bem conhecida e há uma variedade de dispositivos que funcionam para medir a pressão. O tipo mais convencional utiliza um diafragma elástico equipado com elementos de medição de tensão. No entanto, apesar de um dos sensores de pressão de custos mais baixos atualmente feitos, estes sensores tendem a ser relativamente grandes em tamanho, e têm uma estrutura mecânica que apesar de ser produzida por métodos de produção em massa de fotolitografia ainda é relativamente complexo e caro de fazer. Eles também têm certo grau de fragilidade e requerem calibração e compensação de temperatura, antes de poderem ser usados.

[0007] Outra medida de pressão utilizada é um medidor de Bourdon. Tal medidor compreende um tubo frágil, achatado de parede fina, extremidade fechado, que está ligado na extremidade oca de um tubo fixo que contém a pressão do fluido a ser medido. Um aumento da pressão faz com que a extremidade fechada do tubo descreva um arco. Tal medidor compreende componentes delicados, que são vulneráveis a danos causados por, por exemplo, exposição a altas pressões.

[0008] Um problema que torna dificil medir com precisão a quantidade de gás em um vaso de gás é a relação temperatura- pressão dos gases contidos no interior do cilindro. De acordo com as leis de gases, a pressão exercida por uma determinada quantidade de gás a volume constante é diretamente proporcional à sua temperatura. Portanto, conforme a temperatura de um gás aumenta, assim será a pressão do gás.

[0009] Consequentemente, medir a pressão usando um medidor de pressão, como um medidor de Bourdon vai para cima e para baixo de forma proporcional à temperatura absoluta, por exemplo, a partir de uma temperatura inicial de 20°C, para, por exemplo, 50°C em um ambiente iluminado, a pressão indicada no um medidor de Bourdon vai aumentar em 10%.

[00010] Um problema adicional é que, a fim de determinar o conteúdo de um cilindro usando uma medição de pressão, o medidor de pressão é obrigado a ser corrigido para a compressibilidade do gás. Isto é complicado devido ao comportamento de um gás a alta pressão não ser conforme o comportamento de um gás ideal.

[00011] Um tipo alternativo de dispositivo usado para medir as propriedades físicas dos gases é um dispositivo piezelétrico, como um cristal de quartzo. Os cristais de quartzo demonstram comportamento piezelétrico, ou seja, a aplicação de tensão a elas resulta em ligeira compressão ou alongamento do sólido, e vice-versa.

[00012] "A Precise and Robust Quartz Sensor based On Tuning Fork Technology For (SF6)-Gas Density Control" Zeisel et al., Sensors and Actuators 80 (2000) 233-236 revela um esquema em que urn sensor de cristal de quartzo é usado para medir a densidade de gás SF6 em equipamentos de alta e média tensão elétrica em baixas pressões de gás. A medição da densidade do gás SF6 é fundamental para a segurança do aparelho. Este documento descreve uma aplicação de baixa pressão para a tecnologia de sensor de quartzo em que as pressões de até 8 bar g são usadas.

[00013] A patente norte-americana US 4.644.796 divulga um método e um aparelho para medir a pressão de um fluido através de um oscilador de cristal de quartzo alojado dentro de um alojamento de volume variável, compreendendo uma montagem de fole. 0 volume interno do alojamento varia devido à compressão/expansão do fole por pressão de fluido externo. Por conseguinte, a densidade do fluido no interior do alojamento varia conforme o volume interno do alojamento varia. A densidade no interior do alojamento pode ser medida utilizando um oscilador de cristal de quartzo.

[00014] Os arranjos acima descrevem a utilização de um sensor de estado sólido, como um oscilador de cristal de quartzo. No entanto, nenhuma das disposições e métodos acima é adequado para medir com precisão a massa de gás em um vaso sob pressão, como um cilindro de gás.

[00015] Uma complicação adicional no que se refere à medição das propriedades fisicas de um gás contido em uma garrafa de gás é o movimento do gás no interior do cilindro. Por exemplo, se o topo de um cilindro de gás está frio, correntes vigorosas de convecção podem ser configuradas que podem distorcer as medidas das propriedades fisicas do gás.

[00016] O número Grashof (Gr) é um número sem dimensão que se aproxima da proporção da flutuabilidade para a força viscosa agindo sobre um fluido. 0 valor de Gr fornece uma indicação da probabilidade de ocorrência de convecção em fluidos particulares - quanto maior o valor de Gr, a convecção é mais provável de ocorrer.

[00017] O valor de Gr de, por exemplo, o gás argônio a uma pressão de 300 bar g de pressão de dentro de um cilindro de gás é muito grande. Argônio a tais pressões elevadas tem uma densidade que se aproxime da água, mas tem uma viscosidade significativamente mais baixa (cerca de cinquenta vezes mais baixa do que a água) . Além disso, Argônio tem uma tendência muito maior para expandir quando aquecido do que a água. Como resultado, mesmo pequenos gradientes de temperatura negativa (ou seja, onde a parte superior do cilindro é mais fria) pode acionar a uma forte convecção do gás no cilindro de gás.

[00018] Um gradiente de temperatura ao longo do comprimento de um cilindro pode ocorrer em um número de circunstâncias em uso. Por exemplo, se um cilindro foi recentemente enchido, se ele for movido entre ambientes em diferentes temperaturas, ou em uma situação em que um fluxo é desenhado a partir de uma válvula ligada ao cilindro, o topo do cilindro pode ser significativamente mais frio do que o volume do cilindro. O gradiente de temperatura pode ser muitas vezes superior a 10°C e mesmo tão elevado quanto 30°C. No momento, as válvulas de Redução de Pressão Integradas (VIPRs) estão se tornando cada vez mais populares.

[00019] No entanto, essas válvulas ficam particularmente frias conforme o gás se expande a partir da pressão de armazenagem. Portanto, como um resultado destas diferenças de temperatura, por convecção, muitas vezes, ocorrer dentro de um cilindro. A convecção ocorre de uma maneira turbulenta, com modulações aleatórias de densidade e temperatura, de tal modo que p ~ 1/T, com quase nenhuma alteração na pressão.

[00020] Em geral, uma abordagem para medir as propriedades fisicas de um gás dentro de um cilindro é colocar um sensor no interior do próprio cilindro de gás. Isto permite que o sensor monitorize as propriedades de gás no centro do cilindro.

[00021] No entanto, quando o fluxo é desenhado a partir de um cilindro de gás usando um cilindro que tem um VIPR, fortes correntes de convecção são geradas. As correntes de convecção levam a ruído excessivo quando se mede as propriedades de gases, como a taxa de mudança de conteúdo em massa de um cilindro, tornando os resultados das medições imprecisos ou até mesmo sem sentido. Por conseguinte, as disposições de medição conhecidas sofrem de um problema técnico que são incapazes de proporcionar uma medição precisa das propriedades físicas de um gás em um recipiente, como um cilindro de gás onde a convecção é provável que possa ser encontrada.

[00022] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma montagem de sensores para medir propriedades físicas de um gás sob pressão dentro de um cilindro de gás que compreende um corpo de cilindro de gás e uma disposição de válvula que define um volume interno fixo do cilindro de gás, a montagem de sensor que compreende um alojamento, um oscilador piezelétrico para a imersão no gás dentro do cilindro de gás e um circuito de acionamento podem ser operados para acionar o oscilador piezelétrico de modo a que o oscilador piezelétrico entre em ressonância a uma frequência de ressonância, a montagem do sensor sendo disposta para determinar a densidade do gás no interior do cilindro de gás a partir da frequência de ressonância do oscilador piezelétrico, quando imerso em dito gás, em que, em uso, o alojamento está localizado dentro do volume interno fixo do cilindro de gás e compreende uma primeira câmara e uma segunda câmara, sendo a primeira câmara em comunicação fluida com a segunda câmara e que encerra substancialmente dito oscilador piezelétrico, e sendo a segunda câmara em comunicação fluida com o interior do cilindro de gás.

[00023] O arranjo da presente invenção refere-se a uma montagem de sensor. A montagem de sensor inclui um oscilador piezelétrico fechado dentro de um alojamento. 0 alojamento é uma estrutura autocontida que compreende pelo menos duas câmaras e está disposto para ser colocado dentro de um vaso de pressão, como um cilindro de gás. Isto permite uma colocação ideal da montagem do sensor no interior do vaso de pressão, onde ele pode ser, por exemplo, espaçada das paredes do vaso, onde as variações de temperatura ou fluxo de camada limite podem afetar, por exemplo, a medição da densidade.

[00024] De acordo com uma modalidade, é proporcionada uma montagem de sensor para medir de propriedades fisicas de um gás sob pressão dentro de um vaso de pressão, a montagem do sensor que compreende um alojamento e um oscilador piezelétrico para a imersão no gás dentro do vaso de pressão, o oscilador piezelétrico sendo arranjado, quando imerso no dito gás, para medir a densidade do gás no interior do vaso de pressão, em que o alojamento compreende uma primeira câmara e uma segunda câmara, a primeira câmara em comunicação fluida com a segunda câmara e que encerra substancialmente dito oscilador piezelétrico, e a segunda câmara que está em comunicação fluida com o interior do vaso de pressão.

[00025] Ao fornecer uma dita disposição, os verdadeiros conteúdos (isto é, massa) de fluido em um vaso de pressão, como um cilindro, podem ser medidos diretamente, sem a necessidade de compensar fatores como a temperatura ou a compressibilidade. O alojamento da presente invenção alivia o ruido e os erros gerados por correntes convectivas no interior de um cilindro de gás, permitindo uma determinação precisa da massa, ou a taxa de variação da massa através da derivação direta a partir da densidade do gás no cilindro.

[00026] Além disso, o oscilador piezelétrico é um dispositivo em estado sólido, que é resistente a altas pressões ou mudanças bruscas de pressão e, como tal, é menos provável que se torne danificado pela pressão de "deformação", ou outros fatores ambientais. A estrutura do oscilador piezelétrico permite que o oscilador piezelétrico seja totalmente imerso no gás, em contraste com medidores convencionais (como um medidor de Bourdon), que requer um diferencial de pressão para funcionar.

[00027] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende ainda um circuito de acionamento operável para acionar o oscilador piezelétrico de modo que o oscilador piezelétrico entre em ressonância a uma frequência de ressonância e para medir a dita frequência de ressonância ao longo de um periodo de tempo predeterminado, para determinar a densidade do gás em dito vaso de pressão.

[00028] Em uma modalidade, o vaso de pressão tem um volume interno fixo e a montagem do sensor é ainda configurada para determinar, a partir da medição de densidade e do volume interno do dito vaso de pressão, a massa do gás dentro do vaso de pressão.

[00029] Em uma modalidade, a montagem do sensor é ainda disposta para realizar medições repetidas da massa do gás dentro do vaso de pressão em intervalos de tempo discretos, para se obter uma pluralidade de medições, e para determinar, a partir de dita pluralidade de medições, o fluxo de massa de gás para/a partir do vaso de pressão durante os intervalos de tempo discretos.

[00030] Em uma modalidade, os intervalos de tempo discretos são da ordem de segundos.

[00031] Em uma modalidade, a filtragem numérica é aplicada às ditas medidas.

[00032] Em uma modalidade, a primeira câmara tem uma parede que compreende uma primeira abertura que permite a comunicação fluida entre a primeira e a segunda câmaras, e a segunda câmara tem uma parede que compreende uma segunda abertura para permitir a comunicação fluida entre a segunda câmara e o volume interior da vaso de pressão.

[00033] Em uma modalidade, a primeira e/ou segunda abertura tem dimensões inferiores ou iguais a 0,35 mm.

[00034] Em uma modalidade, a primeira e/ou segunda abertura tem dimensões inferiores ou iguais a 0,22 mm.

[00035] Em uma modalidade, o alojamento é substancialmente cilíndrico.

[00036] Em uma modalidade, o alojamento tem um comprimento de 230 mm ou menos.

[00037] Em uma modalidade, o alojamento tem um comprimento de 80 mm ou menos.

[00038] Em uma modalidade, o dito oscilador piezelétrico compreende um oscilador de cristal de quartzo.

[00039] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um cilindro de gás para conter um gás sob pressão, o cilindro de gás que compreende: um corpo de cilindro de gás que define um volume interno fixo; uma disposição de válvula ligada ao dito corpo do cilindro de gás e disposto de modo a permitir o enchimento seletivo do cilindro de gás, com gás ou dispensa de gás a partir do dito cilindro de gás; e a montagem do sensor do primeiro aspecto.

[00040] De acordo com uma modalidade, é proporcionado um vaso de pressão para conter um gás sob pressão, o vaso de pressão com um volume interno fixo e que compreende: um corpo de vaso de pressão que define um volume interno fixo; uma disposição de válvula ligada ao dito corpo de vaso e disposta de modo a permitir o enchimento seletivo do vaso de pressão com gás ou dispensa de gás a partir do dito vaso; e a montagem do sensor do primeiro aspecto.

[00041] Em uma modalidade, a montagem do sensor está localizada totalmente dentro do volume interno fixo do vaso de pressão.

[00042] Em uma modalidade, o vaso de pressão tem a forma de um cilindro de gás.

[00043] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para medir a massa de um gás sob pressão, utilizando uma montagem de sensor que compreende um oscilador piezelétrico e um alojamento, sendo o dito gás contido dentro de um vaso de pressão com um volume interno fixo, o oscilador piezelétrico sendo imerso no gás dentro do vaso de pressão, o alojamento compreende uma primeira câmara e uma segunda câmara, a primeira câmara em comunicação fluida com a segunda câmara e que encerra substancialmente dito oscilador piezelétrico, e a segunda câmara que está em comunicação fluida com o interior do vaso de pressão, o método compreendendo: a) utilizar dito oscilador piezelétrico para medir a densidade do gás no interior do reservatório de alta pressão; b) determinar, a partir da medição de densidade e ao volume interno do dito vaso de pressão, a massa do gás dentro do vaso de pressão.

[00044] Ao proporcionar um dito método, os verdadeiros conteúdos (isto é, massa) de gás (como um gás permanente) em um vaso de pressão, como um cilindro podem ser medidos diretamente, sem a necessidade de compensar fatores como a temperatura ou a compressibilidade. Isto permite uma determinação da massa através da derivação direta a partir da densidade do gás no cilindro, reduzindo a necessidade de sensores adicionais ou compensações complexas e aproximações a serem realizadas. Além disso, o oscilador piezelétrico é um dispositivo de estado sólido, que é resistente a altas pressões, mudanças bruscas de pressão ou de outros fatores ambientais. 0 oscilador piezelétrico é operável para estar inteiramente imerso no gás, em contraste com calibres convencionais (como um medidor de Bourdon), que requer um diferencial de pressão, a fim de funcionar.

[00045] Em uma modalidade, a etapa a) compreende: acionar, por meio de um circuito de acionamento, o oscilador piezelétrico de modo que o oscilador piezelétrico entre em ressonância a uma frequência de ressonância; e medir dita frequência de ressonância ao longo de um periodo de tempo predeterminado, para determinar a densidade do gás no dito reservatório de alta pressão.

[00046] Em uma modalidade, as etapas a) e b) são repetidas uma ou mais vezes de modo a que uma série de medições da densidade do gás no interior do vaso de pressão ao longo de um periodo de tempo seja obtida, a dita série de medições ser utilizada para determinar a variação da massa de gás no interior do vaso de pressão durante o dito periodo de tempo.

[00047] Em uma modalidade, o dito oscilador piezelétrico compreende um oscilador de cristal de quartzo.

[00048] Em uma modalidade, o cristal de quartzo compreende pelo menos um dente. Em uma variação, o cristal de quartzo compreende um par de dentes planares.

[00049] Em uma modalidade, o cristal de quartzo é corte AT ou corte SC.

[00050] Em uma variação, a superfície do cristal de quartzo está diretamente exposta ao gás.

[00051] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um circuito de acionamento. Em uma variação, a montagem do sensor compreende um circuito de acionamento que compreende um par Darlington disposto em uma configuração de realimentação de um amplificador emissor comum.

[00052] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende uma fonte de energia. Em um arranjo, a fonte de energia compreende uma bateria de íon lítio.

[00053] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um processador.

[00054] Em uma modalidade, o vaso de pressão compreende um vaso de alta pressão. Um vaso de alta pressão é um vaso disposto de modo a suportar pressões internas geralmente superiores a 10 bar.

[00055] Em uma variação, o vaso de pressão compreende um cilindro de gás.

[00056] Em uma variação, dito oscilador piezelétrico compreende um oscilador de cristal de quartzo.

[00057] Em uma variação, o gás é um gás permanente.

[00058] Em um arranjo, o reservatório de alta pressão é um cilindro de gás.

[00059] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um circuito de acionamento. Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um circuito de acionamento que compreende um par Darlington disposto em uma configuração de realimentação de um amplificador de emissor comum.

[00060] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende uma fonte de energia. Em um arranjo, a fonte de energia compreende uma bateria de ion litio.

[00061] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um processador.

[00062] Em uma modalidade, a montagem do sensor é disposto para acionar o oscilador piezelétrico de modo que o oscilador piezelétrico entre em ressonância a uma frequência de ressonância e para medir a dita frequência de ressonância ao longo de um periodo de tempo predeterminado, para determinar a densidade do gás no dito vaso de pressão.

[00063] Em uma modalidade, a montagem do sensor é ainda disposta para realizar medições repetidas da massa do gás dentro do vaso de pressão em intervalos de tempo discretos, para se obter uma pluralidade de medições, e para determinar, a partir de dita pluralidade as medições, o fluxo de massa de gás para/a partir do vaso de pressão durante os intervalos de tempo discretos, mais vezes de modo a que uma série de medições da densidade do gás no interior do vaso de pressão ao longo de um periodo de tempo seja obtida, a dita série de medições sendo utilizada para determinar a variação da massa de gás no interior do vaso de pressão durante o dito periodo de tempo.

[00064] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecida um arranjo de válvula compreendendo a montagem do sensor do primeiro aspecto, o arranjo de válvula sendo para ligação a um corpo de vaso de pressão para formar o vaso sob pressão com um volume interno fixo, o arranjo de válvula disposto de modo a permitir o enchimento seletivo do vaso de pressão com gás ou dispensação gás a partir do vaso de pressão.

[00065] Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende um circuito de acionamento. Em uma modalidade, a montagem do sensor compreende uma fonte de energia. Em uma variação, a fonte de energia compreende uma bateria de ion litio.

[00066] Em uma modalidade, a montagem do sensor está localizada totalmente dentro do volume interno fixo do vaso de pressão.

[00067] Em um arranjo, o corpo de vaso de pressão compreende um cilindro de gás.

[00068] De acordo com uma quinta modalidade da presente invenção, é proporcionado um produto de programa de computador executável por um aparelho de processamento programável, que compreende uma ou mais porções de software para executar as etapas do terceiro aspecto.

[00069] De acordo com uma sexta modalidade da presente invenção, é proporcionado um meio de armazenamento utilizável por computador tendo um produto de programa de computador, de acordo com o quinto aspecto armazenado no mesmo.

[00070] Modalidades da presente invenção serão agora descritas em detalhe com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma montagem de cilindro de gás; A Figura 2 é um diagrama esquemático, que mostra uma parte superior da montagem de cilindro de gás, de acordo com uma modalidade da invenção; A Figura 3a é um diagrama esquemático que mostra o alojamento da montagem de sensores da modalidade da Figura 2; Figuras 3b a 3f são diagramas esquemáticos que mostram variações alternativas de alojamento adequado para uso com a montagem de sensor da modalidade da Figura 2; A Figura 4 é um diagrama esquemático de um circuito de acionamento para utilização com as modalidades da invenção; A Figura 5 é um diagrama esquemático que mostra um circuito de acionamento alternativo para utilização com as modalidades da invenção; A Figura 6 é um diagrama esquemático mostrando outro circuito de acionamento alternativo para utilização com as modalidades da invenção; A Figura 7 mostra um gráfico da frequência de cristal de quartzo (kHz) no eixo Y em função da densidade (kg/m3) para um número de diferentes gases; A Figura 8 mostra um gráfico da massa de gás (em kg) no eixo Y em função da pressão (bar g) no eixo X para argônio, oxigênio e uma mistura de argônio:dióxido de carbono; A Figura 9 mostra um gráfico da massa de gás (em kg) no eixo Y em função da densidade (em kg/m3) no eixo X, com os mesmos três gases (argônio, oxigênio e uma mistura de argônio: Dióxido de Carbono), como mostrado na Figura 7; A Figura 10 mostra um gráfico de frequência (em kHz) sobre o eixo Y em função do tempo (em minutos) no eixo X relativamente a uma vazão de 12 1/min a partir de um cilindro de gás de 50 litros a uma pressão de 100 bar g; A Figura 11 mostra um gráfico da vazão calculada (em litros por minuto) sobre o eixo Y em função do tempo (em minutos) no eixo X para o cilindro 50 litros a uma pressão de 100 bar g; A Figura 12 mostra um gráfico de frequência (em kHz) sobre o eixo Y em função da massa de cilindro de gás (em kg) no eixo X para um cilindro de gas tipico; A Figura 13 é um gráfico da vazão (em litros/minuto dividida por dois) como uma função de tempo (no eixo X) , em segundos, para uma medição de vazão que utiliza um oscilador de cristal de quartzo sem um alojamento; A Figura 14 é um gráfico da vazão (em litros/minuto dividida por dois) como uma função de tempo (no eixo X), em segundos, para uma medição de vazão que utiliza um oscilador de cristal de quartzo, rodeado por um alojamento, de acordo com a primeira modalidade; A Figura 15 é um gráfico da vazão (em litros/minuto dividida por dois) como uma função de tempo (no eixo X), em segundos, para uma medição de vazão que utiliza um oscilador de cristal de quartzo, rodeado por um alojamento, de acordo com a primeira modalidade (quadrados) e para os mesmos dados passados através de um filtro numérico (losangos); A Figura 16 é um fluxograma que ilustra método, de acordo com uma modalidade descrita; A Figura 17 mostra um gráfico do comportamento de diferentes tipos de cristais de frequência; A Figura 18 é um diagrama esquemático, que mostra uma montagem de sensor alternativo que compreende dois cristais de quartzo; e A Figura 19 mostra uma montagem alternativa que utiliza uma unidade eletrônica de dados remoto. A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma montagem de cilindro de gás 10, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00071] A montagem de cilindro de gás 10 compreende um cilindro de gás 100 que tem um corpo de cilindro de gás 102 e uma válvula de cilindro de gás 104. 0 corpo 102 compreende um vaso geralmente cilíndrico, tendo uma base plana 102a disposta para permitir que o cilindro de gás 100 fique suportado sobre uma superfície plana.

[00072] 0 corpo do cilindro de gás 102 é formado a partir de aço, aluminio e/ou materiais compósitos e está adaptado e disposto de modo a suportar pressões internas de até cerca de 900 bar g. Uma abertura 106 está localizada em uma extremidade proximal do corpo do cilindro de gás 102 oposta à base 102a e compreende uma rosca de parafuso (não mostrada) adaptada para receber a válvula 104.

[00073] 0 corpo do cilindro de gás 102 e a válvula 104 definem um vaso de pressão (nesta modalidade, sob a forma de cilindro de gás 100) tendo um volume interno V. O volume interno V é fixo. Isto quer dizer que a estrutura do cilindro de gás 100 é tal que o volume interno V da mesma (e, concomitantemente, o volume de um gás nela contido) não pode ser assumido que varie, de acordo com um grau significativo, em uso, armazenamento ou na dependência das condições ambientais, como temperatura, pressão e umidade. 0 volume V interno do cilindro de gás 100 destina-se a incluir todo o volume dentro do corpo do cilindro de gás 102 e a válvula 104. Em outras palavras, o volume interno V é o volume interno total no interior da montagem de cilindro de gás 10, onde o gás é mantido sob pressão.

[00074] Qualquer fluido adequado pode ser contido dentro da montagem de cilindro de gás 100. No entanto, a presente modalidade refere-se, mas não está limitada exclusivamente a, gases purificados permanentes que estão livres de impurezas, como poeira e/ou umidade. Exemplos não exaustivos de tais gases podem ser: oxigênio, nitrogênio, argônio, hélio, hidrogênio, metano, nitrogênio Trifluoreto, monóxido de carbono, dióxido de carbono, Criptônio, neônio ou suas misturas (por exemplo, argônio e dióxido de carbono).

[00075] A válvula 104 compreende um alojamento 108, uma saida 110, um corpo de válvula 112 e um assento de válvula 114. O alojamento 108 compreende uma rosca de parafuso complementar para engate com a abertura 106 do corpo do cilindro de gás 102. A saida 110 está adaptada e disposta de modo a permitir que o cilindro de gás 100 se ligue a outros componentes de uma montagem de gás; por exemplo, mangueiras, tubos ou outras válvulas de pressão ou reguladores. A válvula 104 pode, opcionalmente, incluir um VIPR (válvula com regulador de pressão integrado).

[00076] O corpo da válvula 112 pode ser ajustado axialmente na direção ou afastando-se do assento da válvula 114 por meio da rotação de um cabo manipulável 116 seletivamente para abrir ou para fechar a saida 110. Em outras palavras, o movimento do corpo de válvula 112 em direção ou afastando-se do assento da válvula 112 controla seletivamente a área do meio de passagem de comunicação entre o interior do corpo do cilindro de gás 102 e a saida 110. Este, por sua vez, controla o fluxo de gás do interior da montagem de cilindro 100 de gás para o ambiente externo.

[00077] Um orificio de passagem 118 é formado no alojamento 108 à jusante da saida 110. O orificio de passagem 118 é fechado por meio de um condutor 120 que permite que os componentes (como fios) sejam alimentados através da externa do gás cilindro 100 para o interior do cilindro de gás 100. O condutor 120 funciona como um vedante de alta pressão à manutenção da integridade do cilindro de gás 100.

[00078] A montagem de cilindro de gás 10 é fornecida com uma montagem de sensor 200. A montagem de sensor 200 está disposta para medir a densidade do gás no interior do volume V interno do cilindro de gás 100. A montagem de sensor 200 é mostrada na Figura 2 e compreende um oscilador de cristal de quartzo 202 ligado a um circuito de acionamento 204 e uma bateria 206 por fiação apropriada. Um processador 220 (não mostrado na Figura 2) pode também ser proporcionado, em separado ou como parte do circuito de acionamento 204. Isto será descrito mais tarde.

[00079] Na modalidade da Figura 2, a totalidade da montagem de sensor 200 está localizada no interior do volume V interno do cilindro de gás 100. Por conseguinte, o oscilador de cristal de quartzo 202, o circuito de acionamento 204 (e o processador 220, se fornecido) e a bateria 206 estão todos localizados no interior do volume V interno do cilindro de gás 100. Os componentes da montagem de sensor 200 são completamente imersos no gás e estão sob pressão isostática de gás dentro do cilindro de gás 100. Consequentemente, a montagem de sensor 200 experimenta a pressão de gás completa do gás no interior do cilindro de gás 100.

[00080] Como mostrado na Figura 2, a montagem de sensor 200 pode ser conectada a uma antena 230 para comunicação remota com, por exemplo, uma estação de base. Isso será discutido mais tarde. Neste caso, a antena 230 pode ser localizada no exterior do cilindro de gás 100 e ligada à montagem de sensores, por meio de um conector de fio ou equivalente. O fio pode ser passado através do condutor 120 de modo a realizar uma ligação entre a antena 230 e a montagem de sensores 200.

[00081] A antena 230 propriamente dita pode ser adaptada e disposta de modo a utilizar qualquer protocolo de comunicação apropriada; por exemplo, uma lista não exaustiva pode ser RFID, Bluetooth, Infravermelho (IR), 802.11 wireless, transmissão de modulação de frequência (FM) ou uma rede celular.

[00082] Alternativamente, a comunicação de um fio pode ser implementada. Uma comunicação de fios necessita apenas de um único acionador metálico para se comunicar: o caminho de "retorno" do circuito é fornecido por meio de acoplamento capacitivo através do ar entre os dispositivos de comunicação. 0 especialista seria prontamente ciente das alternativas da antena 230 (e hardware de transmissão associado), que poderia ser utilizada com as modalidades aqui discutidas.

[00083] Os inventores descobriram que apenas alguns componentes da montagem do sensor 200 são sensiveis a alta pressão. Em particular, os componentes maiores como as baterias podem ser susceptíveis a pressões elevadas. No entanto, verificou-se que as baterias de ions de lítio executam particularmente bem sob as altas pressões encontradas dentro do cilindro de gás 100. Por conseguinte, a bateria 206 compreende células de íon de lítio. No entanto, as fontes de energia alternativas adequadas seriam prontamente ser contempladas pela pessoa qualificada.

[00084] A localização da montagem de sensores completa 200 inteiramente dentro do cilindro de gás 100 fornece flexibilidade adicional quando se configura cilindros de gás 100. Em particular, a localização de componentes eletrônicos relativamente frágeis inteiramente dentro do metal forte ou paredes de compósitos do cilindro de gás 100 proporciona uma proteção considerável de danos ambientais ou acidentais. Isto é particularmente importante, por exemplo, em áreas de armazenamento ou depósitos, onde cilindros de gás 100 estão localizados adjacentes a outros cilindros de gás 100, máquinas pesadas ou superfícies ásperas.

[00085] Além disso, a localização dos componentes eletrônico da montagem do sensor completamente dentro do volume V interno do cilindro de gás 100 permite que os componentes maiores sejam fornecidos de outra forma que pode não ser adequado para o uso na superfície externa de um cilindro 100. Por exemplo, uma bateria maior pode ser fornecida de modo a aumentar o tempo de vida operacional da montagem de sensor 200.

[00086] Além disso, a localização interna da montagem do sensor 200 protege os componentes eletrônicos de condições ambientais, como o sal, a água e outros contaminantes. Isso permitiria, por exemplo, que um circuito de alta impedância que é altamente sensível ao sal e danos da água seja utilizado como parte da montagem de sensor 200.

[00087] No entanto, enquanto a montagem do sensor 200 é mostrada na Figura 2 localizado no interior do cilindro, deve ser entendido que outros locais são adequados. Por exemplo, a montagem de sensor 200 pode ser montada na válvula 104 adjacente ao condutor 120 ou formar uma seção separada da válvula 104. 0 que é importante é que o oscilador de cristal de quartzo 202 seja exposto ao gás no volume interno V do cilindro de gás 100.

[00088] As variações adicionais estão dentro do escopo da presente invenção. Por exemplo, o oscilador de cristal de quartzo 202 pode ser localizado no interior do volume V interno do cilindro de gás 100 e o circuito de acionamento 204 localizado no exterior do cilindro de gás 100. Por conseguinte, pelo menos uma parte da montagem do sensor 200 está localizada ao longo de todo um orificio 18. O oscilador de cristal de quartzo 202 e o circuito de acionamento 204 são então ligados por fiação 208 que passa através da alimentação de condutor de alta pressão 120.

[00089] Em outra variação, outras partes da montagem do sensor podem ser localizadas no interior do volume V interno do cilindro de gás 100 e uma parte pode ser localizada externamente do mesmo. Por exemplo, o circuito de acionamento do processador 212 e 220 pode ser localizado no interior do cilindro de gás 100, enquanto a bateria 206 pode estar localizada no exterior do cilindro de gás 100. Este arranjo permite que os componentes mais frágeis da montagem do sensor sejam protegidos contra danos e contaminação, enquanto a bateria 206 é de fácil acesso para manutenção e substituição.

[00090] Com relação à comunicação externa, em uma configuração, uma antena aérea ou externa (como antena 230) não é explicitamente requerida. Por exemplo, a comunicação pode ser realizada por meios de transmissão acústica de dentro do cilindro 100. Transmissão acústica pode ser realizada por um transmissor localizado no interior do cilindro de gás 100. O transmissor pode compreender, por exemplo, um simples ressoador piezelétrico de frequência fixa.

[00091] Um receptor complementar também é necessário e este componente pode estar localizado distante do cilindro 100 e pode compreender hardware, como, por exemplo, um detector de tom em circuito de fase fechada com um microfone integrado. Tal arranjo acústico proporciona a vantagem de que não é necessário um condutor (como é o caso para a antena 230) e que todos os componentes eletrônicos podem ser localizados totalmente dentro do cilindro 100.

[00092] Alternativamente, a montagem de sensor 200 pode ser ligada a um dispositivo de exibição (não mostrado), montado no próprio cilindro de gás. Isto pode assumir a forma de um mostrador digital, que é operável para exibir a massa de gás remanescente no cilindro 100 ou, por exemplo, a taxa de utilização do gás.

[00093] Nesse arranjo, o oscilador de cristal de quartzo 202 está constantemente sob pressão isostática dentro do volume V interno do cilindro de gás 100 e, consequentemente, não experimenta um gradiente de pressão. Em outras palavras, qualquer tensão mecânica proveniente da diferença de pressão entre o volume V interno do cilindro de gás 100 e o ambiente externo é através do condutor 120.

[00094] Os benefícios da localização interna da montagem do sensor 200 são únicos para os dispositivos sensores de estado sólido, como o oscilador de cristal de quartzo 202. Por exemplo, um sensor de pressão convencional, como um medidor de Bourdon não pode ser localizado nesta forma. Embora um sensor à base de cristal pode operar totalmente imerso no gás a uma pressão constante, um sensor de pressão convencional não é capaz de medir a pressão isostática e requer um gradiente de pressão, a fim de funcionar. Por conseguinte, um medidor de pressão convencional deve ser localizado entre a alta pressão a ser medida e a atmosfera. Esta se opõe à localização de um medidor de pressão convencional inteiramente dentro de um cilindro de gás 100.

[00095] A montagem de sensor 200 será agora descrita em maior detalhe com referência às Figuras 2 e 3a a 3f. O oscilador de cristal de quartzo 202 compreende uma seção pequena, fina de corte de quartzo. Quartzo demonstra comportamento piezelétrico, ou seja, a aplicação de uma tensão através do cristal faz com que o cristal mude de forma, gerando uma força mecânica. Por outro lado, uma força mecânica aplicada ao cristal produz uma carga elétrica.

[00096] Duas superficies paralelas do oscilador de cristal de quartzo 202 são metalizadas, a fim de proporcionar ligações elétricas através de todo o cristal. Quando uma tensão é aplicada através do cristal, por meio de contatos de metal, o cristal muda de forma. Por aplicação de uma tensão AC para o cristal, o cristal pode ser obrigado a oscilar.

[00097] O tamanho físico e espessura do cristal de quartzo determina a frequência característica ou de ressonância do cristal de quartzo. Com efeito, a frequência característica ou de ressonância do cristal 202 é inversamente proporcional à espessura física entre as duas superfícies metalizadas.

[00098] A frequência de ressonância da vibração de um cristal de quartzo irá variar, dependendo do ambiente no qual está localizado o cristal. No vácuo, o cristal tem uma frequência específica. No entanto, esta frequência é alterada em ambientes diferentes. Por exemplo, em um fluido, a vibração do cristal será amortecida pelas moléculas vizinhas do fluido e estas afetarão a frequência de ressonância e a energia necessária para oscilar o cristal a uma dada amplitude.

[00099] Além disso, a adsorção de gases ou de deposição de materiais circundantes sobre o cristal afetará a massa do cristal de vibração, alterando a frequência de ressonância. Isto forma a base para os analisadores de gases seletivos comumente utilizados na qual uma camada absorvente é formada sobre o cristal e aumentos em massa conforme o gás é absorvido na camada absorvente. No entanto, no presente caso, nenhum revestimento é aplicado ao oscilador de cristal de quartzo 202. Com efeito, a adsorção ou deposição de material sobre o oscilador de cristal de quartzo 202 é indesejável no presente caso, uma vez que a precisão da medição pode ser afetada.

[000100] O oscilador de cristal de quartzo 202 da presente modalidade é o ajuste em forma de garfo e compreende um par de dentes 202a (Figura 3a) aproximadamente 5 mm de comprimento dispostos de modo a oscilar, nesta modalidade, a uma frequência de ressonância de 32,768 kHz. Os dentes do garfo 202a oscilam normalmente em seu modo fundamental, em que se movem de forma sincronizada para e se afastando uns dos outros na frequência de ressonância.

[000101] Além disso, é desejável a utilização de quartzo, que é corte AT ou corte SC. Em outras palavras, uma seção planar de quartzo é cortada em determinados ângulos selecionados de modo a que o coeficiente de temperatura da frequência de oscilação possa ser disposto de modo a ser parabólico com um pico largo perto da temperatura ambiente. Portanto, o oscilador de cristal pode ser arranjado de tal modo que a inclinação no topo do pico é precisamente zero.

[000102] Esses cristais são comumente disponíveis a baixo custo relativo. Em contraste com a maioria dos osciladores de cristal de quartzo, que são utilizados em vácuo, na presente modalidade o oscilador de cristal de quartzo 202 é exposto ao gás sob pressão no volume V interno do cilindro de gás 100.

[000103] A montagem de sensor 200 compreende ainda um alojamento 250. O alojamento 250 pode ser operado para colocar o oscilador de cristal de quartzo 202 e, em uso, está localizado no volume V interno do cilindro de gás 100. 0 compartimento 250 pode ser operado para reduzir o efeito das correntes de convecção dentro do cilindro de gás 100 em medições efetuadas pela montagem de sensores 200. 0 alojamento 250 da Figura 2 é mostrado em mais detalhe na Figura 3a.

[000104] Com referência à Figura 3a, o alojamento 250 compreende, nesta modalidade, uma primeira porção 252 e uma segunda porção de alojamento 254. A primeira porção de alojamento 252 tem uma parede lateral substancialmente cilíndrica 256, uma parede de extremidade distai 258 e uma parede de extremidade proximal 260 adjacentes ao oscilador de cristal de quartzo 202 e que sela a extremidade proximal do alojamento 250. As paredes da primeira porção de alojamento 252 definem uma primeira câmara 262. A primeira câmara 262 envolve substancialmente o oscilador de cristal de quartzo 202 e está localizada adjacente à extremidade proximal do alojamento 250.

[000105] A primeira porção de alojamento 254 pode compreender um alojamento convencional de pressão como comumente disponível para sensores de cristal de quartzo. Isto pode reduzir os custos de fabricação. No entanto, podem ser usadas configurações alternativas, algumas variações possíveis das quais são ilustradas nas Figuras 3b a 3f.

[000106] A segunda porção de alojamento 254 tem uma parede lateral substancialmente cilíndrica 264, uma parede de extremidade distai 266 e uma parede de extremidade proximal 268. As paredes da segunda porção de alojamento 254 definem uma segunda câmara 270. Nesta modalidade, a segunda porção de alojamento 254 é cilíndrica com um diâmetro de aproximadamente 6 mm e um comprimento de aproximadamente 80 mm. No entanto, isto não deve ser tomado como limitante e as dimensões e formas de seção transversal podem ser variadas como requerido.

[000107] A segunda câmara 270 está localizada adjacente à primeira câmara 262 e está em comunicação fluida com esta por meio de um orifício de passagem 272 na parede de extremidade distai 258 da primeira porção 252. Nesta modalidade, o orifício 272 tem um diâmetro de aproximadamente 0,35 mm. No entanto, outras formas e dimensões do orifício de passagem podem ser utilizados conforme necessário. Além disso, uma pluralidade de furos de passagem 272 poderia ser fornecida, se necessário.

[000108] Outro orifício de passagem 274 é formado na parede lateral 264 da segunda porção de caixa 254 de tal modo que a segunda câmara 27 0 está em comunicação fluida com o gás no interior do volume V do cilindro de gás 100 e no exterior do alojamento 250. Em Nesta modalidade, o orifício adicional 274 tem um diâmetro de 0,22 mm. No entanto, uma alternativa de tamanho através de orifícios de passagem 274 de 0,35 mm também demonstrou obter bons resultados. O especialista seria prontamente ciente das configurações, dimensões e formas de orifício de passagem que poderiam ser utilizados com a presente invenção. Além disso, poderia ser fornecida uma pluralidade de furos de passagem 274.

[000109] A estrutura do alojamento 250 é tal que as primeira e segunda câmaras 262, 270 estão em comunicação fluida em série um com o outro e com o volume V do interior do cilindro de gás 100. Em outras palavras, o gás, no qual o oscilador de cristal de quartzo 202 é exposto tem de passar a partir do volume V interno do cilindro de gás 100, através da segunda câmara 270 para a primeira câmara 262, antes que ele atinja o oscilador de cristal de quartzo 202.

[000110] Na modalidade mostrada nas Figuras 2 e 3a, as primeira e segunda câmaras 262, 270 formadas pelo alojamento 250 são formadas como estruturas separadas. No entanto, isso não precisa ser o caso e um único alojamento comum 250 pode ser utilizado.

[000111] Figuras 3b a 3f mostram modalidades alternativas do alojamento 250 dentro do escopo da presente invenção. Para maior clareza, os numerais de referência se referem às características em comum com a modalidade da Figura 3A, foram omitidos.

[000112] A Figura 3b mostra uma segunda modalidade do alojamento 250. A segunda modalidade é estruturalmente semelhante à primeira modalidade, exceto que o orificio de passagem 274 é formado na parede de extremidade distai 266 da segunda porção de alojamento 254.

[000113] A Figura 3c mostra uma terceira modalidade do alojamento 250. A modalidade da Figura 3c é estruturalmente semelhante à das primeira e segunda modalidades do alojamento 250, exceto que a segunda porção de alojamento 254 tem um comprimento prolongado. Nesta modalidade, a segunda porção de alojamento 254 tem um comprimento de aproximadamente 230 mm. Enquanto que a Figura 3c é mostrada com o orificio de passagem 274 em uma extremidade distai, o orificio de passagem 274, poderia igualmente ser formado na parede lateral 264 da segunda porção de alojamento 254.

[000114] As modalidades das Figuras 3d a 3f mostram diferentes estruturas do alojamento 250. A quarta modalidade do alojamento 250 mostrado na Figura 3d difere das modalidades anteriores em que o alojamento 250 é um elemento unitário cilíndrico e compreende uma parede exterior 276, uma parede de extremidade distai 278 e um vedante proximal 280.

[000115] As paredes 276, 278, 280 delimitam um interior do alojamento 250. 0 alojamento 250 compreende ainda uma parede interna 282, que divide o interior do alojamento 250 em uma primeira e em uma segunda câmaras 284, 286. A primeira câmara 284 envolve substancialmente o oscilador de cristal de quartzo 202 e está localizado adjacente à extremidade proximal do corpo 250.

[000116] A segunda câmara 286 está localizada adjacente à primeira câmara 284 e está em comunicação fluida com esta por meio de um orificio de passagem 288 na parede interna 282. Nesta modalidade, o orificio 288 tem um diâmetro de aproximadamente 0,35 mm. No entanto, outras formas e dimensões do orificio de passagem podem ser utilizadas conforme necessário. Além disso, uma pluralidade de furos de passagem 288 poderia ser fornecida, se necessário.

[000117] Outro orificio de passagem 290 é fornecido para permitir a comunicação fluida entre a segunda câmara 286 e o volume interno V do cilindro de gás 100. Em comum com a primeira modalidade, o orificio 290 é proporcionado na parede lateral 276 do alojamento 250.

[000118] Uma quinta modalidade do alojamento 250 é mostrado na Figura 3e. A quinta modalidade do alojamento 250 é estruturalmente semelhante à quarta modalidade; no entanto, o orificio de passagem 290 é fornecido na parede de extremidade distal 278 do alojamento 250 e o alojamento 250 tern urn comprimento maior (nesta modalidade, 230 mm) de tal modo que a segunda câmara 286 tem um maior volume interno. Qualquer uma destas variações pode ser aplicada à quinta modalidade.

[000119] Uma sexta modalidade do alojamento 250 é mostrada na Figura 3f. A sexta modalidade do alojamento 250 é estruturalmente semelhante à da quinta modalidade; no entanto, uma segunda parede interna 292 é proporcionada. A segunda parede interna 292 tem um orificio de passagem 294 formado no mesmo e divide o interior do alojamento 250 em três câmaras - uma primeira câmara 284, uma segunda câmara 286 e uma terceira câmara 296.

[000120] A primeira, segunda e terceira câmaras 284, 286, 296 estão em comunicação fluida em série uma com a outra e com o interior do cilindro de gás 100 externo ao alojamento 250. Em outras palavras, o gás, no qual o oscilador de cristal de quartzo 202 é exposto tem de passar sequencialmente e consecutivamente a partir do volume V interno do cilindro de gás 100, através da terceira câmara 296, a segunda câmara 286 para a primeira câmara 284, antes que atinja o oscilador de cristal de quartzo 202.

[000121] A disposição de uma série de câmaras, como mostrado na primeira à sexta modalidades do alojamento 250 descrito acima permite amortecimento pneumático das correntes de convecção dentro do cilindro de gás 100. Como descrito acima, um resultado das diferenças de temperatura dentro do cilindro 100 é que a convecção frequentemente ocorrerá dentro de um cilindro. A convecção ocorre de uma maneira turbulenta, com modulações de densidade e temperatura (de tal modo que p ~ 1/T), com quase nenhuma alteração resultante na pressão.

[000122] Os inventores compreendem o princípio de funcionamento do alojamento 250 como se segue. O alojamento 250 define um volume interno de gás, que tende a alterações médias na densidade e temperatura. Em princípio, não haverá fluxo através dos furos de passagem no alojamento 250, devido à falta de mudança na pressão. Por conseguinte, o sistema irá fornecer uma saída constante a uma pressão constante conforme a densidade e temperatura variam apenas fora dela. Só se a temperatura do alojamento 250 muda a alteração da densidade será medida. No entanto, isto é limitado, na prática, por causa da grande massa térmica do volume de gás dentro do interior do alojamento 250.

[000123] No entanto, os inventores descobriram que o alojamento 250 responde de forma diferente em relação às flutuações de pressão observadas, por exemplo, quando o fluxo é desenhado a partir do cilindro de gás 100. Neste caso, os furos de passagem são suficientemente grandes para que dita correspondente mudança de pressão seja comunicada quase instantaneamente através de fluxo de fluido através dos furos de passagem.

[000124] Verificou-se que, a fim de obter as vantagens acima descritas, um alojamento 250 que compreende pelo menos duas câmaras é necessário. Uma montagem de uma câmara demonstrou ser ineficaz no fornecimento de isolamento suficiente da densidade e as mudanças de temperatura resultantes das correntes de convecção dentro do cilindro.

[000125] 0 circuito de acionamento 204 para acionar o oscilador de cristal de quartzo 202 é mostrado na Figura 4. O circuito de acionamento 204 deve cumprir uma série de critérios específicos. Em primeiro lugar, o oscilador de cristal de quartzo 202 da presente invenção pode ser exposto a uma gama de pressões de gás; potencialmente, as pressões podem variar desde a pressão atmosférica (quando o cilindro de gás 100 estiver vazio) para cerca de 900 bar g, se o cilindro de gás contém um gás pressurizado como o hidrogênio. Assim, o cristal de quartzo 202 é obrigado a funcionar (e reiniciar depois de um periodo de não utilização), sob uma vasta gama de pressões.

[000126] Por conseguinte, o fator de qualidade (Q) do oscilador de cristal de quartzo 202 irá variar consideravelmente durante a utilização. 0 fator Q é um parâmetro adimensional relacionado com a taxa de amortecimento de um oscilador ou ressonador. De forma equivalente, pode caracterizar a largura de banda de um ressonador em relação à sua frequência central.

[000127] Em geral, quanto maior for o fator Q de um oscilador, menor será a taxa de perda de energia em relação à energia armazenada do oscilador. Em outras palavras, as oscilações de um fator Q alto do oscilador reduzem em amplitude mais lentamente na ausência de uma força externa. Ressonadores sinusoidalmente impulsionados com fatores Q superiores ressoam com maiores amplitudes na frequência de ressonância, mas têm uma largura de banda menor de frequências em torno dessa frequência para que eles ressoem.

[000128] O circuito de acionamento 204 deve ser capaz de acionar o oscilador de cristal de quartzo de 202, apesar da mudança de fator Q. À medida que a pressão no cilindro de gás 100 aumenta, a oscilação do oscilador de cristal de quartzo 202 se tornará cada vez mais amortecida, e o fator Q cairá. O fator Q caindo requer um maior ganho a ser fornecido por um amplificador no circuito de acionamento 204. No entanto, uma amplificação muito alta é fornecida, o circuito de acionamento 204, a resposta a partir do oscilador de cristal de quartzo 202 pode tornar-se dificil de distinguir. Neste caso, o circuito de acionamento 204 pode simplesmente oscilar com uma frequência não relacionada, ou na frequência de um modo não fundamental do oscilador de cristal de quartzo 202.

[000129] Como uma limitação adicional, o circuito de acionamento 204 deve ser de baixa potência, de modo a funcionar com baterias de baixa potência pequenas por um longo tempo, com ou sem poder suplementar, como as células fotovoltaicas.

[000130] O circuito de acionamento 204 será agora descrito com referência à Figura 4. A fim de acionar o oscilador de cristal de quartzo 202, o circuito de acionamento 204, essencialmente, leva um. sinal de tensão a partir do oscilador de cristal de quartzo 202, amplifica-o, e alimenta o sinal de volta para o oscilador de cristal de quartzo 202. A frequência de ressonância fundamental do oscilador de cristal de quartzo 202 é, em essência, uma função da taxa de expansão e contração do quartzo. Isto é determinado, em geral, pelo corte e tamanho do cristal.

[000131] No entanto, fatores externos também afetam a frequência de ressonância. Quando a energia das frequências de saida geradas corresponde às perdas no circuito, uma oscilação pode ser sustentada. O circuito de acionamento 204 está disposto para detectar e manter esta frequência de oscilação. A frequência pode então ser medida pelo processador 220, utilizado para calcular a propriedade adequada do gás requerida pelo usuário e, se necessário, a saida para um meio de visualização apropriado (como será descrito mais tarde).

[000132] O circuito de acionamento 204 é alimentado por uma fonte de alimentação de 6 V 206. A fonte de alimentação 206, nesta modalidade, compreende uma bateria de ions de litio. No entanto, as fontes de energia alternativas serão facilmente evidentes para o especialista na técnica; por exemplo, outros tipos de baterias recarregáveis e não recarregáveis e um arranjo de células solares.

[000133] O circuito de acionamento 204 compreende ainda um amplificador de emissor comum par Darlington 210. Um par Darlington compreende uma estrutura de composto que consiste em dois transistores NPN bipolares configurados de tal modo que a corrente amplificada por um primeiro do transistor é amplificado ainda mais por segundo. Esta configuração permite um ganho de corrente mais elevado para ser obtido quando comparado com cada transistor sendo tomado separadamente. Podem ser utilizados transistores bipolares PNP alternativos.

[000134] 0 par Darlington 210 está disposto em uma configuração de realimentação a partir de um único transistor (Ti) amplificador de emissor comum 212. Um transistor de junção bipolar NPN é mostrado na Figura 4. No entanto, o especialista estaria ciente dos arranjos alternativos do transistor que podem ser utilizados; por exemplo, um transistor de junção bipolar PNP ou Transistores de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico (MOSFETs).

[000135] 0 circuito de acionamento 204 compreende outro transistor seguidor de emissor NPN T2 o qual atua como um amplificador tampão 214. 0 amplificador tampão 214 é arranjado para funcionar como um amortecedor entre o circuito e o meio ambiente externo.

[000136] Um capacitor 216 está localizado em série com o oscilador de cristal de quartzo 202. 0 capacitor 216, neste exemplo, tem um valor de 100 pF e permite que o circuito de acionamento 204 acione o oscilador de cristal de quartzo 202 em situações em que o cristal foi contaminado, por exemplo, sais ou outros materiais depositados.

[000137] Um circuito de acionamento alternativo 240 será agora descrito com referência à Figura 5. O circuito de acionamento 240 pode ser usado em lugar do circuito de acionamento 204 descrito acima. Em contraste com o circuito de acionamento 204 descrito acima, o circuito de acionamento 240 inclui um dreno comum de Metal Transistor de efeito de campo de óxido semicondutor (MOSFET) amplificador 242 em vez do par Darlington do circuito da figura 6. 0 MOSFET242 funciona como uma alta impedância de entrada que permite que a impedância de entrada do estágio amplificador seja compensada com a alta impedância do oscilador de cristal de quartzo 202. Em outras palavras, o MOSFET242 fornece um ganho de unidade com uma elevada impedância de entrada para reduzir a carga elétrica no oscilador de cristal de quartzo 202.

[000138] A saida do amplificador MOSFET dreno comum 242 é alimentada a dois transistores sucessivos únicos (Q2, Q3) Amplificadores Emissores comuns 244. As resistências R6 e R8 fornecem realimentação negativa e polarização de corrente para os transistores. Os amplificadores emissores comuns 244 fornecem um elevado ganho para amplificar as oscilações do oscilador de cristal de quartzo 202 e, nesta modalidade, compreendem transistores de junção bipolar NPN. No entanto, o especialista na técnica estaria ciente de arranjos alternativos de transistor que podem ser utilizados; por exemplo, uma junção de transistor PNP bipolar ou MOSFET.

[000139] Um capacitor de 246 é conectado entre o oscilador de cristal de quartzo 202 e solo. 0 capacitor 246, nesta modalidade é operável para aumentar o acionamento ao oscilador de cristal de quartzo 202.

[000140] Uma resistência 248 é ligada em série com o oscilador de cristal de quartzo 202. A resistência 248, nesta modalidade, tem um valor de 56 kQ e amortece as oscilações de oscilador de cristal de quartzo 202, a fim de permitir que o circuito oscile ao longo de uma vasta gama de pressões, com apenas alterações graduais na forma de onda.

[000141] O circuito de acionamento 240 é alimentado por uma bateria de 3 V 249. A bateria 249, nesta modalidade, compreende uma bateria de litio. No entanto, as fontes de energia alternativas serão facilmente evidentes para o especialista na técnica; por exemplo, outros tipos de baterias recarregáveis e não recarregáveis e um arranjo de células solares. Alternativamente, uma disposição de fornecimento de corrente elétrica pode ser usada depois de retificação DC e redução de tensão apropriada.

[000142] Outra alternativa de circuito de acionamento 300 será agora descrito com referência à Figura 6. O circuito de acionamento mostrado na Figura 6 é configurado de forma semelhante a um oscilador de Pierce. Osciladores Pierce são conhecidos a partir de osciladores de relógio IC digitais. Em essência, o circuito de acionamento 300 compreende um único inversor digitais (sob a forma de um transistor) T, três resistências Ri, R2 e Rs, dois capacitores Ci, C2, e o oscilador de cristal de quartzo 202.

[000143] Nesse arranjo, o oscilador de cristal de quartzo 202 funciona como um elemento de filtro altamente seletivo. A resistência Ri atua como uma resistência de carga para os transistores T. A resistência R2 atua como uma resistência de realimentação de polarização, o inversor de T na sua região linear de operação. Isto permite efetivamente que o inversor T funcione como um amplificador de inversão de alto ganho. Outra resistência Rs é usada entre a saida do conversor T e o oscilador de cristal de quartzo 202 para limitar o ganho e para amortecer oscilações indesejadas no circuito.

[000144] 0 ressoador de cristal de quartzo 202, em combinação com Ci e C2 forma um filtro de passagem de banda de rede Pi. Isto permite um deslocamento de fase de 180 graus e um ganho de tensão a partir da saida para a entrada aproximadamente na frequência de ressonância do oscilador de cristal de quartzo. O circuito de acionamento acima descrito 300 é confiável e barato de fabricar, uma vez que compreende relativamente poucos componentes.

[000145] Como discutido acima, a montagem de sensor 200 pode incluir um processador 220 que recebe entradas a partir do oscilador de cristal de quartzo 202 e circuito de acionamento 204. O processador 220 e pode compreender arranjo adequado, como um circuito integrado especifico de aplicação (ASIC) ou Field Programmable Gate Array (FPGA) . O processador 220 está programado para calcular, apresentar e comunicar parâmetros úteis para os usuários do cilindro 100.

[000146] Quando utilizado com o oscilador de cristal de quartzo 202, o processador 220 pode ser configurado para medir a frequência f ou periodo do sinal do circuito de acionamento 204. Isto pode ser conseguido, por exemplo, contando oscilações ao longo de um tempo fixo, e converter essa frequência para um valor de densidade usando um algoritmo ou uma tabela de pesquisa. Este valor é transferido para o processador 220, que está configurado para realizar, com base nas entradas fornecidas, um cálculo para determinar a massa do gás no cilindro de gás 100.

[000147] 0 processador 220 pode, opcionalmente, ser projetado para produção em massa ser idêntica em todos os cilindros, com diferentes características do software e hardware habilitados para diferentes gases.

[000148] Além disso, o processador 220 também pode ser configurado para minimizar o consumo de energia através da implementação de espera ou modos "sono" que podem abranger o processador 220 e componentes adicionais, como o circuito de acionamento 204 e oscilador de cristal de quartzo 202.

[000149] Vários esquemas podem ser implementados; por exemplo, o processador 220 pode estar em repouso durante 10 segundos em cada um 1 segundo. Além disso, o processador 220 pode controlar o circuito oscilador de cristal de quartzo 202 e da unidade 204 de tal modo que estes componentes sejam colocados em estado de espera para que na maioria do tempo, estando apenas em comutação de potência de componentes famintos por h segundo a cada 30 segundos. Alternativamente ou adicionalmente, componentes de comunicação, como a antena 230 podem ser desligados conforme necessário ou usados para ativar a montagem de sensor 200.

[000150] A teoria e a operação da montagem de sensor 200 serão agora descritas com referência às Figuras 7 a 14.

[000151] O oscilador de cristal de quartzo 210 tem uma frequência de ressonância que é dependente da densidade do fluido em que se encontra localizado. Expondo uma afinação do oscilador de cristal planar tipo garfo oscilante para um gás leva a uma mudança e amortecimento da frequência de ressonância do cristal (quando comparada com a frequência de ressonância do cristal no vácuo). Há um número de razões para isto. Embora não exista um efeito de amortecimento do gás sobre as oscilações do cristal, o gás adjacente aos dentes de vibração 210a em afinação em garfo do oscilador de cristal 210 aumenta a massa efetiva do oscilador. Isto leva a uma redução da frequência de ressonância do oscilador de cristal de quartzo, de acordo com o movimento de uma trave elástica de um lado, fixada:

onde f é a frequência de oscilação, f0 é a frequência de oscilação no vácuo, p é a densidade do gás, e MQ é uma constante.

[000152] A densidade p irá, em quase todos os casos, ser pequena quando comparada com Mo, de modo que a fórmula pode ser aproximada pela equação linear:

que pode novamente expressa em termos do desvio frequência Δf a partir de f0, definidos na equação 3):

[000153] Por conseguinte, a uma boa aproximação, a alteração na frequência é proporcional à alteração na densidade do gás, no qual o oscilador de cristal de quartzo é exposto. A Figura 7 mostra, para uma série de diferentes misturas de gases/gás, que a frequência de ressonância do oscilador de cristal de quartzo 210 varia linearmente como uma função da densidade.

[000154] Em geral, a sensibilidade do oscilador de cristal de quartzo 202 é que uma mudança de 5% em frequência é visto com, por exemplo, o gás de oxigênio (possuindo um número de massa atômica 32) a 250 bar, quando comparado com a pressão atmosférica. Tais pressões e densidades de são tipicas dos cilindros de armazenamento utilizados para os gases permanentes, que são normalmente entre 137 e 450 bar g para a maioria dos gases, e de até 700 bar ou 900 g para hélio e hidrogênio.

[000155] O oscilador de cristal de quartzo 202 é particularmente adequado para utilização como um sensor de densidade para os gases fornecidos comercialmente. Em primeiro lugar, a fim de detectar com precisão a densidade de um gás, é necessário que o gás seja livre de poeira e goticulas de liquidos, o que é garantido com gases fornecidos comercialmente, mas não com ar ou na generalidade das situações de monitoramento da pressão.

[000156] Em segundo lugar, porque a pressão do gás no interior de um cilindro só pode mudar lentamente durante o uso normal (ou seja, como gás é evacuado através da saida 110), o fato de que oscilador de cristal de quartzo 202 toma uma pequena quantidade de tempo (cerca de 1 segundo) para realizar uma leitura nâo afeta a precisão da medição. 0 periodo de tempo de aproximadamente 1 s é necessário por causa da necessidade de contar as oscilações e por causa da necessidade para o oscilador de cristal de quartzo 202 em atingir o equilíbrio a uma nova pressão de gás.

[000157] Este método pode ser menos preciso se o gás no cilindro de gás 100 não é uniforme - por exemplo, se o gás é uma mistura não uniforme, como pode ocorrer dentro de um cilindro cheio de liquido parcialmente ou, no caso de um preparado recentemente e mistura insuficientemente mista de gases leves e pesados. No entanto, isso é improvável de ocorrer na maioria das aplicações de gás embalado.

[000158] Como descrito anteriormente, o volume V interno do gás no interior do cilindro de gás 100 é fixo. Portanto, uma vez que a densidade p do gás no interior do volume V interno do cilindro de gás 100 foi obtida a partir de medição de pela montagem de sensor 200, a massa M de gás no cilindro pode ser obtida a partir da seguinte equação: M = pV

[000159] A medição direta da densidade p do gás, por conseguinte, permite o cálculo da massa de gás que permanece no cilindro de gás 100.

[000160] Medição da massa de gás, desta forma tem um número de vantagens sobre os arranjos conhecidos. Por exemplo, a massa medida, de acordo com uma modalidade da invenção é intrinsecamente corrigida para a temperatura. Em contraste, medir a pressão, utilizando, por exemplo, um medidor de Bourdon varia proporcionalmente com a temperatura absoluta. Portanto, a presente disposição não requer a medição e/ou correção da temperatura, como é o caso com os arranjos conhecidos.

[000161] Além disso, a massa de gás, medido, de acordo com uma modalidade da presente invenção é intrinsecamente corrigido para compressibilidade Z. Em uma montagem convencional, por exemplo, utilizando um medidor de Bourdon, a fim de obter conteúdos de pressão de gás, a compressibilidade do gás precisa ser corrigido para. Isto é particularmente importante em altas pressões, onde a compressibilidade Z não é proporcional à pressão do gás na forma esperada de um gás ideal.

[000162] A compensação automática para compressibilidade é ilustrada com referência às Figuras 8 e 9. A figura 8 mostra um gráfico da massa de gás (em kg) no eixo Y em função da Pressão (bar g) para argônio, oxigênio e mistura de argônio:Dióxido de Carbono. Como mostrado na Figura 8, as massas dos diferentes gases variam com o aumento da pressão. Além disso, a altas pressões em excesso de 250 bar g, já não há uma relação linear entre a massa e pressão.

[000163] A Figura 9 mostra um gráfico da massa de gás (em kg) no eixo Y em função da densidade (em kg/m3) para os mesmos três gases (argônio, oxigênio e uma mistura de argônio: dióxido de carbono) como na Figura 8. Em contraste com a Figura 8, pode ver-se que a massa de gás em função da densidade é idêntica para cada mistura de gases/gás. Além disso, ainda a relação é linear em altas densidades. Por conseguinte, o oscilador de cristal de quartzo 202 pode ser tanto de alta resolução e altamente linear com a densidade.

[000164] Como esboçado acima, o arranjo da presente invenção permite a medição de massa a uma precisão muito elevada, com uma resolução de partes por milhão. Juntamente com a resposta linear do sensor de densidade de quartzo 202 em altas densidades e pressões (como ilustrado nas Figuras 8 e 9) , a alta precisão permite que os gases muito leves, como H2 e He sejam medidos com precisão.

[000165] Em muitas situações práticas, a medição de fluxo de massa para dentro ou a partir do cilindro de gás 100 é importante. Isto pode ser útil em situações em que é necessária a taxa de utilização do gás a partir do cilindro de gás 100, por exemplo, para calcular o tempo restante antes de o cilindro ser esvaziado. Alternativamente ou adicionalmente, o fluxo de massa pode ser monitorados a fim de administrar quantidades precisas de gás.

[000166] Densidade do gás à pressão atmosférica é apenas da ordem de 1 g/litro, e as taxas de uso de gás normais muitas vezes são apenas alguns litros por minuto. Os inventores descobriram que o oscilador de cristal de quartzo 202 é suficientemente estável e preciso, para permitir o fluxo de massa de gás que sai do cilindro de gás 100 para ser medido ÕM por meio de mudança da densidade indicada. 0 fluxo de massa 01 é calculado a partir da equação 5):

em que V é o volume, Δp a mudança na densidade indicada ao longo do intervalo de tempo Δt. Neste exemplo, o funcionamento da montagem do sensor 200 requer que o circuito de acionamento 204 se integre ao longo de um certo número de ciclos de oscilação do oscilador de cristal de quartzo 202.

[000167] Portanto, não é possivel obter uma taxa de variação õp instantânea da densidade com tempo, . No entanto, a taxa de variação de densidade com o tempo é relativamente baixa em um cilindro de gás 100 em operação normal. Portanto, a medida tomada usando a montagem do sensor 200 é suficientemente precisa em uso normal.

[000168] As Figuras 10 e 11 ilustram os dados experimentais de detecção de fluxo de massa. A Figura 10 mostra um gráfico de frequência (kHz) sobre o eixo Y em função do tempo (em minutos) no eixo X relativamente a uma vazão de 12 litros por minuto a partir de um cilindro 50 litros a pressão de ~100 bar indicado. A Figura 11 mostra um gráfico da vazão calculada (em litros por minuto) no eixo Y em função do tempo (em minutos) no eixo X para o cilindro 50 litros a ~100 bar de pressão.

[000169] Estas figuras ilustram que, para a maioria dos usos normais, a vazão de massa de gás a partir de um cilindro de gás 100 pode ser determinada a partir de uma medição a variação da densidade ao longo do tempo. Consequentemente, a vazão de massa pode ser calculada com precisão suficiente e resolução de tempo usando o oscilador de cristal de quartzo 202 e circuito de acionamento 204.

[000170] A Figura 12 ilustra outros dados experimentais que mostram o funcionamento da presente invenção. A Figura 12 mostra um gráfico de frequência (em kHz) sobre o eixo Y em função da massa total do cilindro (em kg) no eixo X. Como pode ser visto, o gráfico é, para um elevado grau de precisão, Portanto, a Figura 12 mostra que a massa de gás dentro do cilindro de gás 100 pode ser medida com precisão com o oscilador de cristal de quartzo 202.

[000171] No entanto, como descrito acima, quando o fluxo é desenhado a partir de um cilindro, a parte superior do cilindro pode tornar-se significativamente mais fria do que o restante do cilindro, criando fortes correntes de convecção no interior do cilindro. A Figura 13 mostra o efeito de convecção sobre medir o fluxo de gás a partir de um cilindro a partir do qual um fluxo de gás foi estabelecido por 10 minutos.

[000172] Na montagem experimental, o alojamento 250 é omitido e o oscilador de cristal de quartzo 202 é localizado no interior do cilindro de gás 100 descoberto e diretamente exposto ao gás no cilindro 100.

[000173] Pode ser visto a partir da Figura 13 que as correntes de convecção causam ruido considerável para o sinal de fluxo após o fluxo parar. O eixo Y mostra o fluxo em litros/min dividido por 2, enquanto que o eixo X é o tempo, com um ponto de dados por segundo. O nivel de ruido devido à convecção significa que as vazões errôneas podem ser detectadas e pouca informação significativa pode ser recolhida. Em particular, as flutuações de ruido podem acionar medições erradas de vazões que oscilam entre +10 litros/min e -10 litros/minuto. Isto é claramente inaceitável para uso comercial com precisão.

[000174] A Figura 14 ilustra uma medição semelhante. No entanto, neste caso, o arranjo experimental compreende o alojamento 250 da primeira modalidade, que está localizado em torno do oscilador de cristal de quartzo 202 para atuar como um amortecedor pneumático. Como mostrado na Figura 14, os dados apresentam significativamente menos ruido do que a gás flui (a uma vazão de aproximadamente 12 litros/minuto) e, quando a válvula está fechada.

[000175] Como mostrado, um alojamento 250, de acordo com uma modalidade da presente invenção reduz significativamente os (erros de medição e os dados resultantes) ruídos devido à convecção dentro de um cilindro 100.

[000176] Os inventores descobriram que esta redução de ruído não pode ser atingida de forma eficaz usando filtragem eletrônica sozinha. Por exemplo, enquanto se aplica um filtro RC ou um filtro digital exponencial resulta em alguma suavização do sinal, verificou-se experimentalmente que, a fim de obter resultados aceitáveis, é necessária uma constante de tempo de aproximadamente 30 segundos. Este tempo de resposta lento é inaceitável para a maioria das aplicações comerciais típicas.

[000177] No entanto, verificou-se que a combinação do alojamento 250 (o que reduz significativamente o ruído devido à convecção) e filtragem eletrônica pode proporcionar bons resultados. Uma vez que o ruído é significativamente reduzido pelo uso do alojamento 250, filtragem eletrônica pode ser fornecida que pondera ao longo de um período de tempo mais curto, melhorando a resposta.

[000178] Um modelo de média exponencial foi aplicado, utilizando a fórmula de equação 6):

onde

é o valor calculado anteriormente de

(ou o valor médio)

, current o vaior atualmente registrado

e Y θ uma constante de decaimento exponencial (0 a <1) .

[000179] No entanto, a filtragem exponencial apresenta uma defasagem de tempo para os valores reportados. Este atraso pode ser calculado através da equação 7):

onde é o período de tempo entre as leituras.

[000180] A Figura 15 mostra uma medida experimental que mostra o efeito de filtragem com uma constante de decaimento y de 0,9. Pode ser claramente observado uma vez que o filtro tem o efeito de suavização ainda mais do ruído do sinal.

[000181] A Tabela 1 abaixo mostra um resumo das medições efetuadas sobre as modalidades de alojamento, de acordo com modalidades da presente invenção. Como mostrado abaixo, a utilização das várias modalidades do alojamento 250 em resultado até uma ordem de grandeza de melhoria na redução de ruído, como resultado das correntes de convecção no interior do cilindro 100. Além disso, a filtragem numérica pode reduzir a propagação do fluxo (isto é, a variação no fluxo medido como um resultado do ruído sobre o sinal de medição) ainda mais. No entanto, a média numérica vem à custa do tempo de resposta. Portanto, uma compensação é exigida na prática.

[000182] Um método, de acordo com uma modalidade da presente invenção será agora descrito com referência à Figura 16. O método descrito a seguir é aplicável a cada uma das modalidades descritas acima. Etapa 400: Inicializar medição

[000183] Na etapa 400, medir a massa do gás no cilindro de gás 100 é inicializado. Isto pode ser ativado por, por exemplo, um usuário pressionando um botão no lado de fora do cilindro de gás 100. Alternativamente, a medição pode ser iniciada por meio de uma ligação remota, por exemplo, um sinal transmitido através de uma rede sem fios e recebido pela a montagem do sensor 200 através da antena 230 (ver Figura 2).

[000184] Como outra alternativa, ou além disso, a montagem de sensor 200 pode ser configurada para inicializar remotamente ou por um temporizador. 0 método prossegue para a etapa 402. Etapa 402: Acionar o oscilador de cristal de quartzo

[000185] Uma vez iniciado, o circuito de acionamento 204 é utilizado para acionar o oscilador de cristal de quartzo 202. Durante a inicialização, o circuito de acionamento 204 aplica uma tensão AC de ruido aleatório entre os cristais 202. Pelo menos uma porção de dita tensão aleatória será em uma frequência apropriada para fazer com que o cristal de 202 oscile. O cristal 202 começará a oscilar em sincronia com esse sinal.

[000186] Por meio do efeito piezelétrico, o movimento do oscilador de cristal de quartzo 202 gerará uma tensão na banda de frequências de ressonância do oscilador de cristal de quartzo 202. O circuito de acionamento 204, em seguida, amplifica o sinal gerado pelo oscilador de quartzo de cristal 202, de tal modo que os sinais gerados na banda de frequência do ressoador de cristal de quartzo 202 dominem a saida do circuito de acionamento 204. A banda estreita de ressonância do cristal de quartzo filtra todas as frequências indesejadas e o circuito de acionamento 204, em seguida, aciona o oscilador de cristal de quartzo 202 na frequência de ressonância fundamental f. Uma vez que o oscilador de cristal de quartzo 202 se estabilizou a uma frequência de ressonância particular, o método prossegue para a etapa 304. Etapa 404: Medir a frequência de ressonância de oscilador de cristal de quartzo

[000187] A frequência f de ressonância é dependente das condições no interior do volume V interno do cilindro de gás. Na presente modalidade, a mudança na frequência de ressonância Δf é proporcional em magnitude à mudança na densidade do gás no interior do cilindro de gás 100 e irá diminuir com o aumento da densidade.

[000188] A fim de fazer uma medição, a frequência do oscilador de cristal de quartzo 202 é medida por um período de aproximadamente 1 s. Isto é para permitir que a leitura estabilize e para oscilações suficientes serem contadas a fim de determinar uma medição precisa. A medição da frequência é realizada no processador 220. 0 processador 220 pode também registrar o tempo, Ti, quando a medição foi iniciada.

[000189] 0 oscilador de cristal de quartzo 202 é localizado no interior do alojamento 250 de uma das modalidades anteriormente descritas. Portanto, durante o período de medição, o alojamento 250 protege o oscilador de cristal de quartzo 202 de variações de densidade e temperatura, devido a convecção dentro do cilindro 100. Esta situação pode ocorrer quando, por exemplo, o gás foi estabelecido a partir do cilindro 100 durante um período predeterminado e a parte superior do cilindro 100 está fria.

[000190] Uma vez que a frequência foi medida, o método prossegue para a etapa 406. Etapa 406: Determinar a massa de gás no cilindro de gás

[000191] Uma vez que a frequência do oscilador de cristal de quartzo 202 foi medida de forma satisfatória na etapa 303, o processador 220 calcula então a massa de gás no cilindro de gás 100.

[000192] Isto é feito usando a equação 5) acima, onde a massa do gás pode ser calculada diretamente a partir da densidade determinada na etapa 304 e o volume interno V conhecido do cilindro de gás 100. O método prossegue então para a etapa 408. Etapa 408: Armazenar resultados da medição

[000193] Uma vez que a massa de gás foi calculada, a massa pode ser simplesmente gravada em uma memória interna associada com o processador 220 da montagem de sensor 200 para posterior recuperação. Como ainda outra alternativa, a massa de gás em tempo Ti pode ser armazenada em uma memória local para o dito processador 220.

[000194] O método então segue para a etapa 410. Etapa 410: Comunicar resultados

[000195] Como etapa opcional, a massa de gás pode ser exibida em vários modos. Por exemplo, um visor ligado ao cilindro de gás 100 ou a válvula 104 pode exibir a massa de gás contida no interior do cilindro de gás 100. Em alternativa, a medição de massa do gás poderia ser remotamente comunicada a uma estação de base ou a um medidor localizado sobre um encaixe adjacente.

[000196] O método então segue para a etapa 412. Etapa 412: Desligar montagem do sensor

[000197] Não é necessário manter a montagem de sensor 200 operacional em todos os momentos. Ao contrário, é benéfico reduzir o consumo de energia desligando a montagem de sensor 200 quando não estiver em uso. Isso prolonga a vida da bateria 206.

[000198] A configuração do circuito de acionamento 204 permite que o oscilador de cristal de quartzo 202 seja reiniciado, independentemente da pressão do gás no cilindro de gás 100. Portanto, a montagem do sensor 200 pode ser desligada, e quando necessário, a fim de poupar a bateria.

[000199] O método descrito acima é em relação a uma única medição do conteúdo do cilindro 100. Enquanto o alojamento 250 da presente invenção está disposto de modo a proteger contra as correntes convectivas que afetam principalmente as medições de fluxo de massa, o alojamento 250 também vai ajudar na medição de conteúdos no estado estacionário (ou seja, uma única medição) . Isto porque um usuário pode necessitar de uma medição de estado estacionário dos verdadeiros conteúdos de um cilindro de 100 depois de um determinado fluxo ser desenhado de modo a que a massa de gás remanescente possa ser determinada.

[000200] No entanto, após o fluxo ter sido tirado, a parte superior do cilindro 100 pode ser mais fria do que o restante dela, criando correntes convectivas neste. 0 alojamento 250 permite que a medição precisa seja realizada dos verdadeiros conteúdos de massa, independentemente da convecção dentro do cilindro 100. Isto melhora a precisão e velocidade de medições de estado estacionário.

[000201] O método de operação de uma modalidade da presente invenção foi descrito acima com referência à etapa 400-412 acima em relação às medições de estado estacionário. No entanto, as seguintes etapas adicionais podem também, opcionalmente, ser realizadas de modo a medir o fluxo de massa a partir do cilindro 100: Etapas 414-418: Realizar outra determinação da massa I

[000202] Pode ser desejado calcular o fluxo de massa de gás para/a partir do cilindro de gás 100. No tempo T2, que é mais tarde do que o Ti as etapas 414, 416 e 418 são realizadas. As etapas 414, 416 e 418 correspondem às etapas 404, 406 e 408, respectivamente, realizada no tempo T2. Os valores resultantes de etapas 414, 416 e 418 são armazenados na memória interna do processador 220 como uma massa de gás no tempo T2.

[000203] O intervalo de tempo entre Tx e T2 pode ser muito curto, da ordem de segundos, como ilustrado na Figura 9. Em alternativa, se a vazão é lenta, ou se é desejado medir as perdas no interior do cilindro de gás 100, devido a, por exemplo, vazamento, então o intervalo de tempo entre Ti e T2 pode ser consideravelmente maior; por exemplo, da ordem de minutos, horas ou dias.

[000204] O método então segue para a etapa 420. Etapa 420: Aplicar filtragem numérica

[000205] Este etapa é, como descrito acima, opcional. Filtragem numérica pode ser selecionada em situações onde é necessária uma velocidade de fluxo altamente precisa, mas onde o tempo de resposta do aparelho de medição é menos critico. Tal situação pode ocorrer quando, por exemplo, uma vazão baixa está sendo medida durante um periodo de tempo longo.

[000206] Se a filtragem numérica é selecionada, pode ser realizada por hardware computacional dedicado formando parte do processador 220 ou, alternativamente, pode ser codificado no software executado no processador 220.

[000207] Como descrito acima, a filtragem numérica pode compreender um filtro exponencial, que utiliza a medição feita na etapa 406 (e armazenado na etapa 408), juntamente com a medição feita mais tarde na etapa 416 (e armazenado na etapa 418) .

[000208] O método então segue para a etapa 422. Etapa 422: Calcular o fluxo de massa

[000209] Conhecendo a diferença de tempo entre os tempos Ti e T2, e a massa de gás no cilindro de gás 100 naqueles tempos, o processador 220 pode calcular o fluxo da massa durante o periodo de tempo entre Ti e T2 a partir da equação 6).

[000210] O método pode então realizar etapas repetidas 314-320 para calcular novamente o fluxo de massa, se necessário. Alternativamente, o método pode mover-se para a etapa 312 e a montagem de sensor 200 pode ser movida para baixo.

[000211] As variações das modalidades acima serão evidentes para o especialista na técnica. A configuração exata dos componentes de hardware e de software pode ser diferente e ainda estar dentro do escopo da presente invenção. 0 especialista seria prontamente ciente de configurações alternativas que podem ser utilizadas.

[000212] Por exemplo, as modalidades acima descritas têm utilizado um oscilador de cristal de quartzo, tendo uma frequência fundamental de 32,768kHz. No entanto, podem ser usados cristais que operam a frequências alternativas. Por exemplo, os osciladores de cristal de quartzo que operam a 60kHz e 100 kHz podem ser usados com as modalidades descritas acima. Um gráfico que mostra a mudança de frequência com a densidade de cristais diferentes é mostrado na Figura 17. Como um exemplo adicional, pode ser utilizado um oscilador de cristal que opera a uma frequência de 1,8 MHz.

[000213] Operação de frequência mais alta permite que a pressão seja monitorada com mais frequência porque um curto periodo de tempo é necessário para provar um determinado número de ciclos. Além disso, os cristais de frequências mais altas permitem que um ciclo de trabalho menor seja usado em um modo de "sono" de um cristal. A titulo de explicação, na maioria dos casos, o cristal e circuito de acionamento passarão a maior parte do tempo desligados, só sendo ligados por um segundo ou assim, quando uma medida é necessária. Isto pode ocorrer, por exemplo, uma vez por minuto. Quando um cristal de frequência mais elevada é usado, a pressão pode ser medida mais rápida. Portanto, o tempo em que o cristal é operacional pode ser reduzido. Isto pode reduzir o consumo de energia e, concomitantemente, melhorar a vida da bateria.

[000214] Além disso, as modalidades acima foram descritas para medir a frequência absoluta de um oscilador de cristal de quartzo. No entanto, em eletrônicos autocontidos incorporados em um regulador de cilindro de gás associado, pode ser vantajoso medir a mudança na frequência do sensor através da comparação que a frequência de referência com um cristal de tipo idêntico, mas fechado em uma embalagem a vácuo ou a pressão. O pacote pode conter a pressão do gás a uma densidade selecionada, o gás em condições atmosféricas ou pode ser aberto para a atmosfera externa do cilindro de gás 100.

[000215] Uma montagem de sensores 500 adequada é mostrada na Figura 18. A montagem de sensor 500 compreende um primeiro oscilador de cristal de quartzo 502 e um segundo oscilador de cristal de quartzo 504. 0 oscilador de cristal de quartzo 502 é em primeiro lugar um cristal de referência que está localizado dentro de um vaso selado a vácuo 506 sob. O oscilador de cristal de quartzo primeiro 502 é acionado por um circuito de acionamento 508.

[000216] O segundo oscilador de cristal de quartzo 504 é um cristal semelhante ao cristal 202 descrito nas modalidades anteriores. 0 oscilador de cristal de quartzo segundo 504 está exposto ao ambiente de gás no interior do volume interno do cilindro de gás 100. 0 segundo oscilador de cristal de quartzo 504 é acionado por um circuito de acionamento 510.

[000217] Esta comparação pode ser realizada utilizando um misturador de circuito eletrônico 512 que combina o sinal de duas frequências e produz uma saida com uma frequência igual à diferença entre os dois cristais. Este arranjo permite que pequenas alterações na sequência de, por exemplo, temperatura, sejam negadas.

[000218] Além disso, o circuito utilizado em um cilindro de gás 100 pode ser simplificado, porque é necessário que apenas a frequência de diferença seja medida. Além disso, esta abordagem é particularmente adequada para utilização com um oscilador de cristal de alta frequência (MHz), em que pode ser dificil de medir diretamente a frequência do cristal.

[000219] Além disso, todos os componentes eletrônicos necessários para medir e indicar a densidade, massa ou de fluxo de massa não precisam ser montados sobre ou no interior do cilindro de gás. Por exemplo, as funções eletrônicas podem ser divididas entre as unidades montadas no cilindro de forma permanente e unidades montadas na estação de utilização ou de um cliente ou temporariamente montadas na saida do cilindro, como a posição normalmente utilizada para um medidor de fluxo convencional.

[000220] Um exemplo deste arranjo é mostrado com referência à figura 19. A disposição compreende uma montagem de cilindro de gás 50 que compreende um cilindro de gás 600 e uma montagem de sensor 602. A montagem de cilindro de gás 50, o cilindro de gás 600 e o conjunto de sensor 602 são substancialmente semelhantes aos da montagem do cilindro de gás 10, cilindro de gás 100 e conjunto de sensor 200, substancialmente conforme anteriormente descritos com referência a modalidades anteriores.

[000221] Nesta modalidade, a montagem do sensor 602 compreende um oscilador de cristal de quartzo e o circuito de acionamento (não mostrado) semelhante ao oscilador de cristal de quartzo 202 e circuito de acionamento 204, de modalidades anteriores. Uma antena 604 é fornecida para a comunicação através de qualquer protocolo de comunicação à distância adequada; por exemplo, Bluetooth, infravermelho (IR) ou RFID. Alternativamente, pode ser utilizada uma comunicação de fio.

[000222] Como uma alternativa adicional, podem ser utilizados métodos de comunicação acústicos. A vantagem de tais métodos é que a comunicação remota pode ser realizada sem a exigência de uma antena externa.

[000223] Um tubo de ligação 606 está ligado à saida do cilindro de gás 600. O tubo de ligação é terminado por uma ligação de conexão rápida 608. A ligação de conexão rápida 508 permite ligar a mangueira ou componentes a serem ligados e desligados com facilidade e rapidez do cilindro de gás 600.

[000224] Uma unidade de conexão rápida 650 é fornecida para conexão com o cilindro de gás 600. Um conector de conexão rápida complementar 610 é fornecido para conexão ao conector 508. Além disso, a unidade de conexão rápida 650 está equipada com uma unidade de dados 652. A unidade de dados 652 compreende um visor 654 e uma antena 656 para comunicação com a antena 604 da montagem de cilindro de gás 50. O visor 654 pode compreender, por exemplo, um monitor de E-ink para minimizar o consumo de energia e maximizar a visibilidade do visor.

[000225] A unidade de dados 652 pode registrar vários parâmetros como medidos pela montagem do sensor 602 da montagem cilindro de gás 50. Por exemplo, a unidade de dados 652 pode registrar vazão em função do tempo. Esse registro pode ser útil, por exemplo, para os empreiteiros de soldagem que desejam verificar se o fluxo de gás estava presente e correto durante procedimentos de soldagem de gás longos em componentes criticos, ou para fornecer dados sobre o uso de um determinado cliente.

[000226] Além disso, os dados obtidos a partir do cilindro de gás 600 podem ser usados para apresentar dados sobre o tempo de corrida, isto é o tempo antes do gás no cilindro 500 ser usado para cima. Isto é particularmente critico em aplicações como um cilindro de oxigênio hospitalar usado em trânsito de paciente entre hospitais. Tal tempo (Tro) pode ser calculado a partir do conhecimento da vazão (discutido acima), o conteúdo de massa do cilindro 500 e o tempo atual (Tc) através da seguinte equação 8):

[000227] Como alternativa, os dados da unidade de dados 652 podem ser a saida para uma máquina de solda habilitada por computador (para aplicações de soldagem) ou outro equipamento consumidor de gás, para permitir o cálculo dos parâmetros derivados, junto com mensagens de aviso. Exemplos não exaustivos destes podem ser: gás usado por tempo de arco unitário, gás usado por kg de arame de solda (Por exemplo, com advertência sobre a porosidade de solda), o número de balões de tamanho padrão (ou para medir e calibrar balões de um tamanho fora do normal), o número de horas de soldadura restantes, o mostrador de pressão (através da conversão do valor medido da densidade para a pressão usando dados de gás conhecido).

[000228] Além disso, a unidade de dados 652 pode ser disposta para proporcionar as funções seguintes: fornecer um alarme audivel ou visivel, se o nivel de gás está abaixo de um determinado nivel ou a vazão; a saida de toda a vida útil do cilindro (por exemplo, para misturas que mudam lentamente) ou uma data de validade do cilindro; para conter e exibir dados sobre o uso do gás, ou seja, quais os tipos de solda, que tipos de metal soldado, ou gerar links para que os telemóveis ou computadores possam pegar dados detalhados; para proporcionar a operação multimodo, por exemplo, um modo de fornecedor/enchimento e um modo de cliente; para exibir diferentes quantidades para o cliente a partir de qual é exibida pela empresa de gás que enche os cilindros; para permitir a entrada de dados; para fornecer dados como o número de cilindros, o tipo de gás, um certificado de análise, um histórico do cliente (que tinha o cilindro sobre quais datas), dados de segurança e dicas operacionais podem ser realizadas de forma resumida no cilindro.

[000229] Como uma alternativa, todos os exemplos acima podem, opcionalmente, ser transformados, armazenados ou obtidos a partir de um sistema inteiramente localizado a (ou dentro) do cilindro de gás 600 como discutido em termos da montagem de sensores 200, 602.

[000230] Além disso, as modalidades da presente invenção também podem ser utilizadas para realizar a detecção de fugas. Um oscilador de cristal de quartzo é particularmente adequado para esta tarefa, devido à grande sensibilidade de um tal sensor. Além disso, um oscilador de cristal de quartzo não incorretamente lerá alteração da pressão devido a alterações na temperatura do cilindro, como é o caso quando o sensor de fugas utilizando um medidor de pressão. Além disso, modalidades da invenção podem ser utilizadas para detectar falhas, por exemplo, na detecção de falha da válvula de pressão residual (por exemplo, em um cilindro usado com pressão inferior a 3 bar g)

[000231] Embora as modalidades acima tenham sido descritas com referência à utilização de um oscilador de cristal de quartzo, o especialista na técnica seria prontamente ciente dos materiais piezoelétricos alternativas que também poderiam ser utilizados. Por exemplo, uma lista não exaustiva pode incluir osciladores de cristal compreendendo: tantalato de litio, niobato de litio, borato de litio, berlinita, arsenieto de gálio, tetraborato de litio, fosfato de aluminio, óxido de bismuto germânio, cerâmica de titanato de zircônio policristalino, cerâmica de alta alumina, compósito de óxido de silicio e zinco, ou tartarato dipotássico.

[000232] Além disso, enquanto as modalidades anteriores foram ilustradas com referência aos cilindros de gás, podem ser utilizadas outras aplicações da presente invenção. Por exemplo, o oscilador de cristal de quartzo pode ser localizado dentro do pneu de um veiculo, como um carro, uma moto ou um caminhão. Embora a forma do pneu de um veiculo possa mudar em carga ou em velocidade, os inventores do presente pedido de patente mostraram que o volume interno do pneu não é alterado significativamente na utilização. Por exemplo, desde que a alteração no volume interior seja, neste contexto, menos do que 2-3% do volume interno total, a presente invenção é com segurança operável para calcular a massa de gás dentro de um pneu do veiculo.

[000233] Além disso, embora várias aplicações utilizem ar como gás de dentro de um pneu de veiculo, cada vez mais, os gases como o nitrogênio são utilizados. As modalidades da presente invenção são particularmente adequadas para tais aplicações. Além disso, devido ao fato de que medir a massa é essencialmente independente da temperatura, o arranjo da presente invenção é particularmente útil em situações onde as condições ambientais podem afetar as medições.

[000234] Como um exemplo adicional, a presente invenção pode também ser aplicável aos sistemas de suspensão de ar para veiculos.

[000235] Modalidades da presente invenção foram descritas com referência particular aos exemplos ilustrados. Enquanto os exemplos específicos são mostrados nos desenhos e são aqui descritos em detalhe, deve ser entendido, no entanto, que os desenhos e descrição detalhados não se destinam a limitar a invenção à forma particular descrita. Será apreciado que variações e modificações podem ser feitas aos exemplos descritos no escopo da presente invenção.

Claims

1. MONTAGEM DE SENSORES PARA MEDIR PROPRIEDADES FÍSICAS DE UM GÁS SOB PRESSÃO DENTRO DE UM CILINDRO DE GÁS QUE COMPREENDE UM CORPO DE CILINDRO DE GÁS E UM ARRANJO DE VÁLVULA QUE DEFINE UM VOLUME INTERNO FIXO DO CILINDRO DE GÁS, a montagem do sensor(200) caracterizada por compreender um alojamento, um oscilador piezelétrico (202) para a imersão no gás no interior do cilindro de gás e um circuito de acionamento podem ser operados para acionar o oscilador piezelétrico de modo que o oscilador piezelétrico entre em ressonância a uma frequência de ressonância, a montagem do sensor(200) sendo disposta para determinar a densidade do gás no interior do cilindro de gás(100) a partir da frequência de ressonância do oscilador piezelétrico(202) quando imerso em dito gás, em que, em uso, o alojamento(250) está localizado dentro do volume interno fixo(V) do cilindro de gás e compreende uma primeira câmara e uma segunda câmara, a primeira câmara em comunicação fluida com a segunda câmara e que encerra substancialmente dito oscilador piezelétrico, e a segunda câmara que está em comunicação fluida com o interior do cilindro de gás(100).

2. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a montagem de sensor(200) compreender ainda um processador preparado para determinar, a partir da medição de densidade e ao volume interno(V) do dito cilindro de gás(100), a massa do gás no interior do cilindro de gás.

3. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o processador ser além disso arranjado para executar medições repetidas da massa do gás no interior do cilindro de gás em intervalos de tempo discretos, para se obter uma pluralidade de medições, e para determinar, a partir de dita pluralidade de medições, o fluxo de massa de gás para/a partir do cilindro de gás durante os intervalos de tempo discretos.

4. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o processador estar preparado para definir ditos intervalos de tempo discretos como da ordem de segundos.

5. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada por o processador estar preparado para aplicar a filtragem numérica a ditas medições.

6. Montagem de sensor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a primeira câmara ter uma parede que compreende uma primeira abertura que permite a comunicação fluida entre a primeira e a segunda câmaras, e a segunda câmara ter uma parede que compreende uma segunda abertura para permitir a comunicação fluida entre a segunda câmara e o volume interior do cilindro de gás.

7. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a primeira e/ou segunda abertura ter dimensões inferiores ou iguais a 0,35 mm.

8. Montagem de sensor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a primeira e/ou segunda abertura ter dimensões inferiores ou iguais a 0,22 mm.

9. Montagem de sensor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por o alojamento ser substancialmente cilíndrico.

10. Montagem de sensor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por o alojamento ter um comprimento de 230 mm ou menos.

11. Montagem sensor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o alojamento ter um comprimento igual ou inferior a 80 mm ou menos.

12. Montagem de sensor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por o dito oscilador piezelétrico compreender um oscilador de cristal de quartzo.

13. CILINDRO DE GÁS PARA CONTER UM GÁS SOB PRESSÃO, o cilindro de gás(100) caracterizado por: um corpo de cilindro de gás(102) que define um volume interno fixo; um arranjo de válvula(104) ligado ao dito corpo do cilindro de gás(102) e disposto de modo a permitir o enchimento seletivo do cilindro de gás com gás ou dispensar gás a partir do dito cilindro de gás(100); e a montagem de sensor(200) de qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. Cilindro de gás, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a montagem do sensor estar localizada totalmente dentro do volume interno fixo do cilindro de gás.