CN102095479A - 用于诊断传感器单元的流量计和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于诊断传感器单元的流量计和方法。该方法包括使流量计的所述第一传感器单元与流体热耦合并且使流量计的所述第二传感器单元与流体热耦合。该方法还包括通过向所述第一传感器单元施加功率来主动加热或冷却所述第一传感器单元以使其温度不同于流体温度，并且同时通过向所述第二传感器单元施加功率来主动加热或冷却所述第二传感器单元以使其温度不同于流体温度并且通常也不同于第一传感器的温度。可选地，该方法可以包括确定所述流体的温度TM0。该方法进一步包括确定与传感器元件的热传递相关的至少两个独立量，至少两个独立的热传递相关量中的每一个都根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素进行确定，并且通过至少两个独立的热传递相关量的设定关系来确定诊断结果。

Description

用于诊断传感器单元的流量计和方法

技术领域

实施例涉及用于诊断流量计特别是用于诊断流量计的至少一个传感器单元的方法。更具体地，实施例涉及用于诊断的方法，其中确定诊断结果，诊断结果例如表明至少一个传感器单元上的覆层。进一步的，实施例涉及一种适合用于确定这样的诊断结果的流量计。

背景技术

流量计被用于例如化学、石油化工、油类、气体、能源、纸、水、污水、食品和饮料以及制药工业等多个工业领域。具体地，流量计被用于确定例如在管路内的流体流量。

通常，对于以高精度测量流量的流量计有很多需求。一种特定类型的流量计借助于两个温度传感器测量流量，通常是测量质量流量。其中，一个传感器测量流体温度T₀，而另一个则被加热至较高的温度T₂。通过取决于流体流过传感器的速度的强制对流冷却后一个传感器。保持较高温度所需的加热功率即为流量的量度。

但是，测量值以及由此确定流量的精确性可能会受到影响热传递的机制(例如被加热的传感器以不受控的方式对流体的强制对流)的不利影响。一种这样的机制是由于被加热传感器上的覆层而造成的热传递改变。覆层可以例如在多尘、潮湿、油腻或烟熏环境内的工作期间累积。与制作传感器的材料相比，覆层通常具有较低的热导率。因此，只需较少的加热功率即可保持用于带有覆层的传感器的较高温度。这样测量的流量就可能是错误的，特别是与实际流量相比过低。

因此希望检测传感器的错误来源。已经提出切换被加热传感器和未加热传感器的角色来进行诊断，原因是对于不同温度下工作的传感器来说涂层有可能不同。但是，切换需要时间，特别是因为一个传感器必须被冷却至流体的温度T₀。在这段时间期间可能就无法测量流量，并且流量计被称为具有失效时间。而且，如果在失效时间期间流动状态有所改变的话，那么诊断就可能是不可靠的。

持续地需要对用于诊断流量计中的传感器以及适用于这样诊断其中至少一个传感器的流量计，其中，例如以低成本避免失效时间并且能够进行可靠的诊断。

发明内容

根据以上介绍，提供了一种如独立权利要求1所述的用于诊断流量计的方法和一种如独立权利要求11所述的流量计。

根据一个实施例，提供了一种用于诊断流量计的方法。该方法包括使流量计的第一传感器单元与流体热耦合并且使流量计的第二传感器单元与流体热耦合。该方法还包括通过向第一传感器单元施加功率来主动加热或冷却第一传感器单元以使其温度不同于流体温度，并且同时通过向第二传感器单元施加功率来主动加热或冷却第二传感器单元以使其温度不同于流体温度并且通常也不同于第一传感器的温度。可选地，该方法可以包括确定流体的温度TM0。该方法进一步包括确定与传感器元件的热传递相关的至少两个独立变量，至少两个独立的热传递相关变量中的每一个都根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素进行确定，并且通过至少两个独立的热传递相关变量的设定关系来确定诊断结果。

根据另一个实施例，提供了一种用于流体流量测量以及用于诊断第一传感器单元和第二传感器单元中的至少一个的流量计。流量计包括适合与流体热耦合的第一传感器单元。第一传感器单元包括第一温度传感器以及从包括第一加热设备和第一冷却设备的组中选出的至少一个第一组件。流量计还包括适合与流体热耦合的第二传感器单元。第二传感器单元包括第二温度传感器以及从包括第二加热设备和第二冷却设备的组中选出的至少一个第二组件。流量计进一步包括有效连接至第一传感器单元和第二传感器单元的热控单元，热控单元适用于向至少一个第一组件施加功率以及向至少一个第二组件施加功率以同时地、独立地并且主动地加热或冷却第一传感器单元和第二传感器单元，使得它们的温度不同于流体的温度，并且通常也彼此不同。另外，流量计包括有效连接至第一传感器单元和第二传感器单元的估算单元。估算单元适用于可选地确定流体的温度TM0。估算单元适用于通过第一温度传感器和加至至少一个第一组件的功率PM1来确定第一传感器单元的温度TM1，并且还适用于通过第二温度传感器和加至至少一个第二组件的功率PM2来同时确定第二传感器单元的温度TM2。估算单元还适用于确定与传感器元件的热传递相关的至少两个独立变量，至少两个独立的热传递相关变量中的每一个都根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素确定，并且通过至少两个独立的热传递相关变量的设定关系确定诊断结果。

根据从属权利要求、说明书和附图，能够与本文中介绍的实施例相结合的更多优点、特征、应用和细节是显而易见的。

实施例还涉及所公开流量计的工作方法。这些方法步骤可以手动执行或者例如通过适当的软件、由计算机程序控制自动执行，通过两种方式的任意组合执行或者以任意其他的方式执行。

附图说明

为了能够详细了解其中包含上述特征的方法，可以参照实施例给出更加具体的说明。附图涉及实施例并且介绍如下：

图1A-1E示出了根据本文中介绍的实施例的表示用于诊断至少一个传感器单元的方法的温度和时间的示意性曲线图；

图2示出了根据本文中介绍的实施例的表示用于诊断至少一个传感器单元的方法的温度和时间的示意性曲线图；

图3A-3C示出了根据本文中介绍的实施例的流量计；

图4示出了根据本文中介绍的实施例的流量计的第一和第二传感器单元；

图5示出了根据本文中介绍的实施例的能够与用于诊断至少一个传感器单元的方法相结合的用于确定流量的方法；

图6示出了可用于理解本文中介绍的实施例的流量计示例；

图7示出了可用于理解本文中介绍的实施例的诊断方法。

具体实施方式

现在对各种实施例进行详细说明，每一张附图中都示出了其中的一个或多个示例。每一个示例都是作为说明提供而并不是为了加以限制。例如，作为一个实施例的一部分图示或介绍的特征可以被用在另一个实施例上或者与其相结合以得到更多的实施例。应该理解本公开包括了这样的修改和变形。

在以下的附图说明中，相同的附图标记表示相同或类似的部件。通常，只参照各个实施例之间的不同进行介绍。附图不一定是按照真实比例绘制并且仅用于图解所示的部件而并非对例如尺寸和形状加以限制。

在一个用于理解本文中所述实施例的示例中，用于测量流体流量的流量计600在图6中示出。流量计包括通过连接652操作地连接至估算单元640的第一传感器610，通过连接654操作地连接至加热单元630的第二传感器620，其中加热单元630通过连接658操作地连接至估算单元640。通常，本文中所用的术语“连接”是指用于信号传输的任意通道，例如电缆或无线链路。

通常，传感器或流体的实际温度函数用以“T”起始并具有下标的名称表示，例如T₁。该函数在t时刻的值可以表示为T₁(t)。按照惯例，有时函数自身也可以被称为T₁(t)。类似地，实际功率函数用以“P”起始并具有下标的名称表示，例如P₁，并且该函数在t时刻的值被表示为P₁(t)。

作为对比，测量(或受控)的温度值或功率值用以“TM”起始，然后是数字而没有下标的名称表示，例如TM1。关于这一点，温度值TM1例如可以对应于温度函数T₁(t_meas)在测量时刻t_meas的值加上测量误差。在将要介绍的基础模型和设计事项的情况下，将不会造成例如TM1和T₁(t_meas)之间的偏差。通常，为了简单起见，温度值例如TM1可以被称为温度。根据测量值确定例如热导或流量的量。

在图6中，流量计600被用于管路660中，流体通过管路的流动1用箭头表示。估算单元640能够确定流体温度T₀的值TM0。流体的温度T₀等于第一传感器610的温度T₁(t)，第一传感器610与流体处于热平衡。而且，估算单元640能够确定第二传感器620的温度T₂(t)的温度值TM2以及由加热单元630提供给第二传感器620的加热功率P₂(t)的功率值PM2。估算单元640可以如下所述地确定流动1的流量。

图5示出了一种用于确定流体流量的方法，该方法可以与本文中介绍的任意实施例相结合。在图5中，由流量计的第一传感器测量的温度函数T₁被示出为温度T相对于时间t的曲线。在图5中，温度T₁是常数函数。其中，常数函数T₁(t)的值表示流量计的第一传感器与流体热平衡时的输出。温度T₁(t)因此就等于流体的温度T₀。流体温度也可以随着时间缓慢变化。另外，流量计第二传感器的输出由函数T₂表示。第二流量计的温度高于流体温度T₀。第二流量计的温度也可以低于流体温度T₀。高于流体温度的温度也可以被称作“高温”。类似地，术语“低温”应该是指低于流体温度T₀的温度。

所述方法包括使第一和第二传感器与流体热耦合，并测量流体的温度T₀。而且，要么是用恒定的加热功率P₂(t)来加热第二传感器并测量其稳态高温T₂(t)，要么就将高温T₂(t)如图5中所示控制为恒定，并测量用于保持固定高温所需的加热功率P₂(t)。根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的一方面来确定流量。流量可以根据以下公式确定：

P₂(t_meas)/(T₂(t_meas)-T₀)＝A+B v^1/2            (1)

其中P₂(t_meas)是第二传感器在某个测量时刻t_meas的加热功率，T₂(t_meas)是第二传感器在某个测量时刻t_meas的温度，A和B是取决于流体和传感器元件性质的参数，而v是流体速度。T₀在此被认为是常量，或者仅仅是相对于诊断循环的长度缓慢变化，以使得不会在函数、其任意指定时刻的值和测量时刻的测量值之间造成差异。为了流量而测量流速。加热(或冷却)功率除以由提供该功率造成的温度改变，并且更通用的是一种具有功率除以温度的量纲的量，其在本文中应该被称作热导。如果传感器正常工作，也就是在其特定的工作特性范围内工作，那么就可以根据以上公式(1)用测量的热导来确定流体速度并因此确定流量。

但是，可能发生的是传感器610、620中至少有一个会随着时间而被覆层覆盖。在图6中，示出了被加热的第二传感器上的覆层622。第一传感器610也可能会被覆盖，但是可能会由于其较低的工作温度而覆盖程度较轻。至少其中一个传感器上的覆层可能会对确定流量的精度造成不利影响。与制成传感器的材料相比，覆层通常具有较低的热导率。因此，只需较少的加热功率即可保持带有覆层的传感器的高温。这样测量的流量就可能有误，特别是与实际流量相比过低。

为了检测覆层的存在，可以实现一种用于诊断流量计的方法。图7示出了可用于理解本文中所述实施例的一个示例。其中，示出了类似于图5中的曲线。该曲线示出了相对于时间t绘制的第二传感器的温度曲线T₂(t)和第一传感器的温度曲线T₁(t)。首先，第二传感器被保持在恒定的高温下，而第一传感器则处于流体温度T₀。在第一测量时刻t_meas1测量加热功率P₂(t_meas1)之后，可如上所述分别根据加热功率P₂(t_meas1)以及第二和第一传感器的温度T₂(t_meas1)和T₁(t_meas1)＝T₀来确定第一流量。随后，互换传感器的角色。第二传感器不再被加热并通过其与流体的热耦合被冷却至流体温度T₀，而第一传感器则被加热至恒定的高温。在第二测量时刻t_meas2测量加热功率P₁(t_meas2)并如上所述分别根据加热功率P₁(t_meas2)以及第一和第二传感器的温度T₁(t_meas2)和T₂(t_meas2)＝T₀来确定第二流量。如果第一流量和第二流量不相符，则这是第二传感器上存在有覆层的一个标志。这种方法应该被称为“切换诊断”。取决于传感器的热容量，第一和第二传感器的角色互换可能会花费几分钟的时间。

如图7中所示，由于传感器的角色必须被再次互换，因此一个完整的诊断循环并不随着在第二测量时刻t_meas2的测量而完成。否则，如果在第一传感器保持在高温时恢复正常工作，那么第一传感器就会以与第一次互换角色之前覆盖第二传感器的相同方式被覆盖。如果两个传感器的覆盖基本相同，那么用这种方法就无法进行可靠的覆层检测。在图7中，诊断循环在时刻t_i处开始，此时开始加热第一传感器并冷却第二传感器，并在时刻t_e处结束，此时第二传感器达到恒定的高温并且第一传感器再次处于流体温度T₀下。

通常，诊断循环在至少一个传感器的状态(例如其温度或加热功率)与传感器在正常工作(例如在稳态时)期间的状态相比对于诊断目的而有所改变时开始。在正常工作期间，传感器以经常被称为正常工作参数的预定参数工作。诊断循环在传感器转变为由预定参数确定的状态时结束。

根据本文中介绍的实施例，提供了用于诊断流量计特别是用于诊断流量计中一个或多个传感器的方法。其中，诊断可以是例如由于至少一个传感器上的覆层或至少一个传感器内的破损而造成的一个或多个传感器失灵、故障或异常状态的诊断。在典型的实施例中，提供了用于在线诊断流量计特别是流量计中的至少一个传感器的方法。简而言之，任意的这些方法在下文中都将被称作“诊断方法”。如本文中所用的术语“在线”是指在进行“在线”动作的同时流量计的正常工作(也就是流量的测量)仍然可以继续。在线诊断提供了参照图7介绍的方法所不具备的优点，图7中在诊断循环的较长时间间隔期间流量是无法确定的。

如本文中所用的术语“流体”应该包括气体和液体及其混合物，包括含有少量或微量固体的气体、液体及其混合物，只要固体不会明显地影响到流体流动或流通的能力即可。在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例中，流体是从包括气体、液体、天然气、烷烃、压缩空气、氮气、氧气、惰性气体、氦、氩、水、石油化工物质、油、燃料、污水及其混合物的流体的组中选出的。流体的组进一步包括相同的流体及其混合物，进一步含有从如下固体的组中选出的至少一种成员，该固体的组包括：烟灰、粉尘、微粒、悬浮颗粒、碳酸钙及其混合物。

图1A中示出的第一实施例示出了温度和时间的示意性曲线图。曲线示出了第一传感器单元的温度曲线T₁(t)和第二传感器单元的温度曲线T₂(t)。在图1A中，在开始于时刻t_i且终止于时刻t_e的诊断循环以外，第二传感器单元具有恒定的初始高温。该情况可以与参照图5介绍的情况相比较。在诊断循环以外，如上所述可以通过确定初始高温T₂(t＜t_i)、加至第二传感器单元的加热功率P₂(t＜t_i)以及流体的温度T₀并利用将这些量与流体速度v联系起来的上述公式(1)来确定流体的流量。

在时刻t_i，诊断循环开始。第一传感器单元和第二传感器单元被同时加热。如图1A中所示，第一传感器单元达到通常低于第二传感器单元初始高温的第一恒定高温。第二传感器单元达到高于第二传感器单元初始高温的第二恒定高温。在该实施例中，第一和第二高温均是受控的。也就是说，与T0相比，第一和第二传感器单元的实际温度被监测，并与对应于第一和第二高温的标称值相比较。可选地，第一和第二传感器单元的实际温度被监测并与固定温度差异ΔT＝T₂-T₁的标称值以及例如T₁的标称值相比较，T₁与T₀相比可以例如被保持在一定的高温δT。如果实际值不同于标称值，那么就给传感器单元提供增加或减小的加热功率以补偿偏差并根据受控的标称第一和第二高温来带动实际温度。控制传感器单元的温度或两个传感器的温度差的工作模式被称为恒温模式。可以通过调节恒定的功率水平或者例如通过脉宽调制来调节功率。在后一种情况下，给定时刻的功率P实际上是指在适当时间间隔(跨越几个脉冲)内的平均功率。

用于确定流量的公式(1)可以被归纳为：

ΔP/ΔT＝A+B v^1/2                            (1)

其中ΔP是例如第一传感器和第二传感器之间的加热功率的差，而ΔT是相关的温度差。因为公式(1)是线性的，也就是说在公式(1)中P₂是(T₂(t_meas)-T₀)的线性函数，所以这种归纳是可行的。实际上，存在一定的非线性效果，特别是由于自然对流而产生的，非线性效果通常可以忽略不计并因此从公式(1)中省略。

如果传感器是相同的，那么取决于流体的性质和流体速度v的参数A和B就与之前相同。功率差与相关的温度差成比例的事实开启了根据传感器单元的温度和功率值来确定流量的新的可能性，其中传感器的温度彼此不同并且不同于流体温度。

在图1A示出的实施例中，在时刻t_meas，恒定的第一和第二高温被同时确定为温度TM1和TM2，并且测量施加至传感器单元的对应功率PM1和PM2。根据第一热导(ΔP/ΔT)₁＝(PM2-PM1)/(TM1-TM2)＝A+B v^1/2可以确定流量。在由图1A示出的实施例中，在诊断循环期间加热第一和第二传感器单元，以使温度差T₂(t)-T₁(t)在任意时刻都为恒定的ΔT并且等于诊断循环以外的恒定温度差ΔT。流量因此在任意时刻都可以根据功率差P₂(t)-P₁(t)直接推出。

而且，根据参照图1A介绍的实施例，诊断值可以由数值TM1，TM2，PM1，PM2和流体的温度值TM0确定。流体温度T₀可以通过第三传感器单元在测量时刻t_meas测量，或者如果没有第三传感器单元，可以采用在诊断循环开始于时刻t_i之前由第一传感器单元测量的上一个温度值。由于流体温度通常不会像流量波动的那么快，因此这样测得的温度值TM0在时刻t_meas基本与实际温度值相等的假定通常是成立的。在诊断循环结束之后可以通过再次测量流体温度来完成测试，此时第一传感器单元再次与流体处于热平衡状态。

可以通过计算第二热导(ΔP/ΔT)₂＝PM1/(TM1-TM0)，其中TM1-TM0＝δT，并通过计算第一和第二热导的商来确定诊断值。诊断值由该商值给出并且如果第一和第二传感器具有相同热性质的话，其应该是一。通常，如果诊断值不是一，那么传感器的热性质(例如热传递)就有所不同，并且这就可以被认为是其中一个传感器可能失灵或者比另一个传感器覆盖情况更为严重的指示。可选地，诊断值可以被计算为热导之差，其中偏离零的偏差就是相关的指示。即使是值A和B中反映出的流体性质未知，也就是说即使在不能通过上述公式(2)确定流量的情况下，也仍然可以计算诊断值。

图1B到1E示出了说明更多实施例的诊断方法的变形。在图1B中，在时刻t1_meas、t2_meas、t3_meas至少对函数T₁和P₁进行若干次测量，得到值T10，T11和T12，以使得能够通过适当的统计值(例如其平均值)来补偿单次测量中的误差。在图1C中，第二传感器单元在任意时刻相对于T₀都被保持在恒定的初始高温下，由此避免在诊断循环期间更高的高温。在图1C中，第一传感器单元的温度不同于第二传感器单元的温度。在其他的实施例中，至少在部分诊断循环期间，第一传感器单元的温度也可以与第二传感器单元的温度相同。在图1D中，第一传感器单元被冷却至低温而不是高温。增加的温度差可以改善测量的准确度。在图1E中，两个传感器都被冷却至低温，也就是比用于两个传感器的测量的流体温度更低的较低温度。这样的设置例如在热气流中可能是有利的，其中更便于冷却传感器而不是加热传感器。图2示出了另一种变形，其中用非恒定的功率来加热传感器，但是仍然保持恒定的相对温度差ΔT并且其中诊断循环被缩短为基本上不包括稳态阶段而只包括过渡阶段。图1B至1E以及图2示出的实施例将随后进行介绍。

通常，根据本文中介绍的实施例，用于诊断流量计中的至少一个传感器单元的方法包括将流量计的第一传感器单元与流体热耦合，并将流量计的第二传感器单元与流体热耦合。传感器的热耦合通常包括将至少一部分传感器浸入流动的流体中。传感器的热耦合可以包括传感器与流体的热交换，通常是通过强制对流进行加热或冷却。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例中，诊断方法包括确定流体的温度T₀。通常，流体的温度T₀可能变化。但是，一般来说流体的温度T₀是恒定的或接近于恒定的，至少在诊断循环期间如此。温度T₀可以由第一传感器单元和/或第二传感器单元确定。其中，温度可以在诊断循环之前和/或之后确定。在某些实施例中，方法包括如果诊断循环之前的流体温度不同于诊断循环之后的流体温度则舍弃或校正诊断结果。仅使用两个传感器的诊断方法保持了流量计的简单以及生产和工作的低成本。

可选地，流体温度可以在诊断循环期间确定和/或例如通过第三传感器单元连续检测。第三传感器单元与流体热耦合。第三传感器可以不被加热和/或不被主动冷却。第三传感器通常与流体保持热平衡。第三传感器可以被集成到流量计内。集成设计允许将流量计作为插入式解决方案使用。第三传感器单元能够可选地被设置在流量计外部。外部设置的第三传感器单元例如可以是不同的类型，譬如是用于检测流体温度改变的未标定传感器。在某些实施例中，该方法包括如果由第三传感器单元确定的流体温度改变则舍弃或校正诊断结果。

根据本文中介绍的典型实施例，该方法包括加热第一传感器单元并同时加热第二传感器单元。同时开始加热第一和第二传感器单元通常标志着诊断循环的开始。可以通过向第一传感器单元施加功率来加热第一传感器单元。可以通过向第二传感器单元施加功率来加热第二传感器单元。在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例中，施加功率以使第一传感器单元和第二传感器单元的温度彼此不同，并且通常也不同于流体的温度T₀。通常，功率例如可以由热控单元施加。同时加热可以通过至少一种控制算法进行控制，例如在热控单元内实施的一种或两种控制算法。

具体地，第一传感器单元可以被加热以使第一传感器单元具有第一高温。第二传感器单元可以被加热以使第二传感器单元具有通常高于第一高温的第二高温。第二高温可以相对于T₀被保持恒定。可选地，第二高温也可以被控制为使其相对于T₁保持恒定，从而使得在此情况下也可以使用与正常流量测量时相同的控制算法。

在某些实施例中，加热第一传感器单元包括加热第一传感器单元以使其达到恒定的第一高温，并且同时加热第二传感器单元包括加热第二传感器单元以使其达到恒定的不同于第一高温的第二高温。在诊断循环期间达到的恒定高温可以不同于其中一个传感器在诊断循环以外所具有的初始恒定高温。如果第一和第二传感器单元达到恒定的高温，特别在诊断循环期间达到恒定的高温，那么在此期间它们保持其各自恒定高温的时间间隔就应该被称为稳态阶段。其中至少一个传感器改变其温度的时间间隔应该被称为过渡阶段。

根据本文中介绍的实施例，诊断方法包括确定第一传感器单元的温度TM1和加至第一传感器单元的功率PM1，并同时确定第二传感器单元的温度TM2和加至第二传感器单元的功率PM2。其中，“同时确定”是指在以相同的时间确定所述值的相关信息。温度T1和功率P1可以在时刻t_means被测量以使TM1＝T₁(t_means)和PM1＝P₁(t_means)，并且同时测量温度TM2和功率PM2以使TM2＝T₂(t_means)和PM2＝P₂(t_means)。

在参照图7介绍的切换诊断中，在不同时刻测量用于确定两个流量以进行比较用于诊断的测量值，这些不同时刻可以相距若干分钟。换句话说，在不同时刻比较流量测量结果。为了使切换诊断的诊断结果有意义，在整个诊断循环期间，流体的流量必须恒定在所需的准确度范围内(例如几个百分点之内)。由于诊断循环可能要花费几分钟，这种消耗经常是不合理的，会导致错误的诊断结果。另一方面，在本文公开的实施例中，用于诊断的相关值是同时测量的。根据本文中介绍的实施例的诊断可以更加稳定和/或更加准确。与流体的流量相比，流体的基准温度T₀在诊断循环期间的变化通常要小得多。诊断循环与图7中的切换诊断相比可以大大缩短。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例中，至少在诊断循环期间的任意时刻，第一传感器单元的温度都不同于第二传感器单元的温度。具体地，第一和第二传感器单元的温度不会彼此交叉。第一和第二传感器单元的温度能够保持一个最小间隔，在某些实施例中是恒定的间隔。恒定间隔的好处在于流量测量结果不会受到正在进行的诊断的干扰，也就是二者可以同时进行。此外，流量测量也可以在诊断循环的加热升温或冷却降温的时段期间完成。

可以根据不同的模式(例如恒定功率模式或恒温模式)实现加热传感器单元并确定温度TM1和TM2以及施加的功率PM1和PM2。在某些实施例中，参照恒温模式，第一和第二传感器单元被加热至预定的受控温度。预定的受控温度随后分别被确定为温度TM1和TM2。测量分别加至第一传感器单元和第二传感器单元的对应功率PM1和PM2。

通常，控制一个量(例如温度或功率)应该表示监测该量，将该量的实际测量值与预定值相比较，并且如果实际测量值不同于预定值，那么就采取行动来消除这种差。例如，如果要控制传感器单元的温度，那么就在传感器单元的实际温度低于预定值时增大加热功率，并在传感器单元的实际温度高于预定值时减小加热功率。通常，因为要实现控制无论如何都要测量该量，所以确定受控量的值并不涉及额外的工作。

在某些实施例中，在诊断循环之前存在于第一和第二传感器单元之间的温度差在整个诊断循环中或者至少在诊断循环的稳态阶段期间得以保持。取ΔT为第二传感器的初始高温和第一传感器单元的初始温度之间的差，第一传感器单元的初始温度通常等于流体温度T₀。第一传感器可以从其初始温度T₀被加热至高温T₀+δT。同时，第二传感器可以从其初始高温被加热至温度T₀+ΔT+δT。通常，温差δT要小于温差ΔT，正如图1A中所示。

在称为恒定功率模式的其他实施例中，通过预定的受控功率来加热第一和第二传感器单元。预定的受控功率分别被确定为功率PM1和PM2。在向传感器单元施加预定的受控功率时，例如在测量时刻t_meas测量温度TM1和TM2。例如，取ΔP为第二传感器的初始加热功率和第一传感器单元的初始加热功率之间的差，后者通常等于零。可以通过恒定的加热功率δP来加热第一传感器。同时，可以通过恒定的加热功率ΔP+δP来加热第二传感器。使用恒定功率模式对于在爆炸性环形中的应用是有利的。在此可以限制允许加至传感器的最大功率。

实施恒定功率模式或恒温模式的实施例可以与本文中介绍的任意实施例相组合。例如，第二传感器的高温T₂可以被控制为与第一传感器的温度T₁相比具有恒定的高温ΔT，而第一传感器可以用恒定的功率δP来加热。

根据确定的值TM1，TM2，PM1，PM2以及流体温度TM0，即可确定诊断值。诊断值例如可以指示至少一个传感器的覆层。根据某些实施例，通过计算第一热导(ΔP/ΔT)₁＝(PM2-PM1)/(TM2-TM1)和第二热导(ΔP/ΔT)₂＝PM1/(TM1-TM0)来确定诊断值。如果第一和第二传感器具有相同的热性质，那么例如由第一热导和第二热导的比值给出的诊断值应该为一或者基本为一。这一结论可以由公式(2)得出。如上所述，如果诊断值明显不为一，那么传感器的热性质例如热导率是不同的，并且这可以被认为是其中一个传感器可能失灵或者比另一个传感器的覆盖程度更大的一种指示。

将诊断值确定为热导的比值具有的优点是无需知道流体的性质。因此，即使在由于参数A和B未知而无法根据公式(1)或(2)确定流量的情况下诊断也可以进行。在大多数实施例中，参数A和B都是已知的，并且可以根据由热导推出的速度或流量的比来确定诊断值。在某些实施例中，诊断值和流量被同时确定。公式(2)是用于将流体流量与其他量(例如热导、施加的功率、至少一个传感器的温度等)相关联的示例。这样的量应该被称作热传递相关量。热传递应被理解为至少一个传感器和流体之间的热交换。

通常，根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的实施例，诊断方法可以包括确定至少两个与传感器元件的热传递相关的独立的量。至少两个独立的热传递相关量中的每一个都可以根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素来确定。其中，如果根据来自所述组(也就是TM0，TM1，TM2，PM1和PM2)的相同要素选择来确定所述量以及如果使用相同的算法来确定所述量(其中仅仅与一个整体因数相乘被认为是并没有导致算法不同)，那么一个热传递相关量就被称为取决于另一个热传递相关量。例如，如果一个热传递相关量简单地是另一个的两倍，那么两个热传递相关量就是彼此相关的。因此，如果两个热传递相关量不相关，那么它们就是独立的。如果一个热传递相关量是根据从所述组中选择的要素(其与确定另一个热传递相关量的依据的选择要素不同)确定的，那么这个热传递相关量通常就独立于另一个热传递相关量。可能出现的情况是两个独立的热传递相关量是根据来自所述组的相同选择但是以不同方式(也就是通过不同算法)确定的。例如，第一热传递相关量可以至少根据温度TM2确定。第二热传递相关量可以例如至少根据温度TM1确定。其中，第一热传递相关量可以根据温度TM1和TM2以及根据施加的功率PM1和PM2确定。第二热传递相关量可以根据温度TM1和TM0以及根据施加的功率P1确定。第一和/或第二热传递相关量从包括流体流量、流体速度、一个或多个传感器的热导的组中选出。在某些实施例中，至少第三独立的热传递相关量可以根据例如温度TM2和TM0以及功率PM2加以确定。

第一热传递相关量可以被计算为(ΔP/ΔT)₁＝(PM2-PM1)/(TM2-TM1)。第二热传递相关量可以被计算为(ΔP/ΔT)₂＝PM1/(TM1-TM0)。第三热传递相关量可以被计算为(ΔP/ΔT)₃＝PM2/(TM2-TM0)。在某些实施例中，流量计包括第一和第二传感器单元但是不包括第三传感器单元。因此在测量时刻t_means确定流量计的值TM1，TM2，PM1，PM2时无法获得温度函数T₀的值。通常，恰好在诊断循环开始之前获取T₀的值TM0用于计算第二热传递相关量。如果第一热传递相关量被计算为(PM2-PM1)/(TM2-TM1)，那么与流体温度是恒定还是变化无关地，根据第一热传递相关量确定流量是正确的并且与流体的温度变化无关。如果流体温度至少在诊断循环期间不是基本上恒定的，那么第二热传递相关量和/或由此得出的第二流量就可能有误。如下所述的诊断结果因此就可能指示其中至少一个传感器有问题，尽管传感器可能还是在允许的误差容许范围内工作。这种情况可以通过在诊断循环之后二次确定流体温度和/或通过评估至少两次诊断循环的诊断结果来加以排除。在典型的应用中，与诊断循环的时长相比，流体温度T₀是恒定的或者缓慢变化的。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的实施例中，诊断方法包括通过第一热传递相关量和第二热传递相关量的设定关系来确定诊断结果。该关系可以是比值。该方法可以包括根据第一热传递相关量和第二热传递相关量之间的比值来确定诊断结果。通常，第一和第二热传递相关量具有相同的物理量纲。比值可以是无量纲的。不等于一的无量纲比值可以被采用作为其中至少一个传感器单元的故障状态的指示。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例中，确定的诊断结果表示从如下组中选出的至少一种状态，所述组包括：第一传感器单元上的覆层、第二传感器单元上的覆层、第一传感器单元上的材料磨损、第二传感器单元上的材料磨损、第一传感器单元的失灵、第二传感器单元的失灵、第一传感器单元的失准和第二传感器单元的失准。确定的诊断结果可以是从如下组中选出的至少一种性质的度量，所述组包括：覆层的厚度、覆层的热性质、材料的磨损程度、传感器内的破损或断裂、失灵的严重性以及失准的严重性。

根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例，提供了一种用于诊断流量计中的至少一个传感器和/或用于测量流体流量的方法。根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的更多实施例，提供了一种用于在线诊断流量计中的至少一个传感器以及用于同时测量流体流量的方法。该方法可以包括通常根据第一和/或第二热传递相关量来同时确定诊断结果和流体流量。诊断方法可以包括连续和/或反复地确定流量。其中“反复地确定流量”是指在若干个任意时刻确定流量，而“连续地确定流量”是指在以预定的重复时间间隔隔开的时刻确定流量。

而且，根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的实施例，诊断方法可以包括通常在第一次诊断循环之后二次确定流体的温度值T₀。诊断方法可以包括利用二次确定的温度T₀来检验诊断结果的正确性。通常，可以进行若干次也就是至少两次诊断循环。第二次和/或任何更多次的诊断循环可以包括与根据本文中介绍的实施例的第一次诊断循环相同的步骤。该方法可以包括确定至少一个二次诊断结果并参照诊断结果和至少一个二次诊断结果进行统计分析，例如取平均或进行多数表决。

例如图1A中所示，温度曲线T₂(t)可以从第二高温返回到初始高温。类似地，温度曲线T₁(t)可以从第一高温返回到与流体温度相等的初始温度。在两条温度曲线已分别返回到初始高温和流体温度时的时刻t_e就标志着诊断循环的结束。例如，对于返回到初始温度，加至第一传感器单元的加热功率即可被切断并且强制对流将第一传感器单元冷却至流体温度。类似地，根据流量计是工作在恒定功率模式还是恒温模式下，第二加热功率被设定为初始值或者控制温度以保持其初始值。图1A中示出了后一种情况。返回到初始温度或初始功率应该被称为反向冷却。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的更多实施例中，诊断方法可以包括第一传感器的反向冷却。类似地，第二传感器也可以被反向冷却。通常，第一传感器的反向冷却与第二传感器的反向冷却同时进行。反向冷却可以包括主动的反向冷却。主动的反向冷却例如可以缩短诊断循环。主动冷却包括通过施加冷却功率进行冷却。仅通过与流体耦合而进行的冷却不是主动冷却。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的更多实施例中，第一传感器单元和第二传感器单元的热性质是相同的。其中，术语“热性质相同”应该表示它们的热性质是相同或基本相同的，至少在传感器单元为新的时如此。在某些实施例中，第一和第二传感器单元具有相同的模型。其中，“相同的模型”应该表明它们在制造容差允许的范围内是相同的。相同模型的传感器单元被认为是热性质相同。与具有模型不同的传感器单元的流量计相比，具有模型相同的传感器单元的流量计简单、易于控制和/或更加便宜。热性质相同的传感器可能会在形状、尺寸和材料上彼此不同。即使在相同温度下和/或承受相同的流体流动时，热性质相同但是模型不同的传感器单元可能最终也会被不同程度地覆盖。因此，在流量计中检测覆层或校正测量流量可以更好地进行并且有时甚至被校正。

如果第一和第二传感器单元热性质相同，那么施加一定的加热功率就应该将它们加热至相同的稳态温度，除非热性质会因为覆层或失灵而实际上变得不同，在此情况下，其中一个传感器单元可能被流体冷却较低的程度。施加相同的功率差就应该将它们加热成相同的温度差，除非是其中一个传感器单元被不同程度地覆盖或失灵。这种关系在公式(2)中有所反映，并且排除自然对流的影响后遵循导热的线性公式，除非流速非常低，否则自然对流的影响通常都是可以忽略不计的。实施例允许在诊断循环的过渡阶段期间例如同时确定温度TM1和TM2以及相关联的功率PM1和PM2。

根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例，该方法包括校准第一传感器单元和/或第二传感器单元。其中，校准通常是用新的第一传感器单元和/或第二传感器单元执行的，也就是说在制造时并且在进行其正常工作之前进行。该方法可以包括生成用于第一和/或第二传感器单元的校准数据。利用校准数据可以例如补偿诊断或流量测量中由于第一和第二传感器单元不是相同模型或者热性质不同而造成的误差。

通常，确定功率PM1，PM2以及温度TM1和TM2可以在稳态阶段期间或者在过渡阶段期间进行。在某些实施例中，这些功率和温度可以在诊断循环的稳定状态期间确定，例如图1A中所示。在其他实施例中，第一传感器单元的温度TM1和加至第一传感器单元的功率PM1，以及第二传感器单元的温度TM2和加至第二传感器单元的功率PM2都在稳态阶段期间和/或在过渡阶段期间同时确定。

在图1A中，示出了恒温模式下具有相同热性质的第一传感器单元和第二传感器单元的诊断方法的实施例。诊断循环的过渡阶段是曲线T₁(t)和T₂(t)的斜坡部分，而稳态阶段则是处于恒定的第一和第二高温的平坦部分。在图1A中，流量计的值TM1，TM2，PM1，PM2都在稳态阶段的时刻t_meas确定的。在其他的实施例中，时刻t_meas位于过渡阶段，并且流量计的值TM1，TM2，PM1，PM2都是在过渡阶段期间确定的。根据某些实施例，可以在诊断循环中的任意时刻确定流量计的值TM1，TM2，PM1，PM2。

图1B示出了类似于图1A的曲线图。图1B中，在稳态阶段期间确定流量计数值T₁和P₁若干次。由于流体温度T₀和第一高温之间的温度差小于图1B中第二高温和第一高温之间的温度差，因此与对应的被计算为(PM2-PM1)/(TM2-TM1)的第二热传递相关量相比，被计算为PM1/(TM1-TM0)的热导或流量或其他的第二热传递相关量可能确定得较不准确。这里“较不准确”是指如下事实，即与两个较大数值的商值相比，测量误差对两个较小数值的商值的影响可能会更大程度地体现出来。在图1B中，用于确定第二热传递相关量(也就是热导)的函数值T₁和P₁的测量在诊断循环期间的三个不同时刻t1_meas、t2_meas、t3_meas被反复进行，得到数值T10，P10，T11，P11，T12，P12。对结果取平均，例如T1＝(T10+T11+T12)/3和P1＝(P10+P11+P12)/3，或者进行其他的统计操作，这能够提高第二热传递相关量的统计准确度。此外，可以通过在时刻t1_meas、t2_meas、t3_meas测量函数值P₂和T₂来同时反复确定第一热传递相关量。通常，数值TM1，TM2，PM1，PM2中的一个、若干个或全部的同时确定可以重复至少两次，例如两次、三次、四次或多于四次。如果测量结果是在诊断循环的稳态阶段期间确定的，那么若干次这样的测量结果的统计分析是很简单的。

根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的实施例，诊断方法可以包括以下步骤中的至少一个：至少两次地确定第一传感器单元的温度和加至第一传感器的功率，得到值T₁(t₁)、P₁(t₁)、T₁(t₂)、P₁(t₂)；至少两次地确定第二传感器单元的温度和加至第二传感器的功率，得到值T₂(t₁)、P₂(t₁)、T₂(t₂)、P₂(t₂)，并且同时至少两次地确定第一传感器单元的温度、加至第一传感器单元的功率、第二传感器单元的温度和加至第二传感器单元的功率，得到值T₁(t₁)、P₁(t₁)、T₂(t₁)、P₂(t₁)、T₁(t₂)、P₁(t₂)、T₂(t₂)、P₂(t₂)。该方法可以进一步包括至少根据温度T₂(t₁)和T₂(t₂)来确定统计的第一热传递相关量，以及至少根据温度T₁(t₁)和T₁(t₂)来确定统计的第二热传递相关量。该方法可以包括通过统计的第一热传递相关量和统计的第二热传递相关量的设定关系来确定诊断结果。

图1C示出了类似于图1A和1B的其他曲线图，介绍了诊断方法的其他实施例。其中，第二传感器单元在诊断循环之前、期间和之后都被保持在恒定的初始高温下。第一传感器单元在诊断循环中被加热至第一高温。根据以恒定功率模式运行的诊断方法的实施例，第二传感器单元在诊断循环之前、期间和之后都通过恒定的加热功率被加热。第一传感器单元在第一诊断循环中通过恒定的加热功率被加热，达到某个恒定的高温。测量和估算都类似于本文中介绍的其他实施例，特别是参照图1A和1B介绍的实施例。在此，只有第一传感器单元贯穿并定义了诊断循环，所以简化了控制算法。

图1D示出了类似于图1A至1C的其他曲线图，介绍了诊断方法的其他实施例。其中，第一传感器单元在诊断循环期间被主动冷却至低温而不是第一高温。该实施例说明除了同时加热两个传感器单元以外，替代地，也可以主动冷却其中一个传感器单元。而在另一个实施例中，如图1E所示，两个传感器都可以被主动冷却。由于商值ΔP/ΔT通常都是正值，因此在处理测量值时可以采用绝对值。

通常，根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的实施例，表示通过施加加热功率主动加热的“加热”以及“加热至高温”可以由“主动冷却”和“冷却至低温”代替。仅仅由于和流体热耦合而被强制对流冷却的传感器不应被称为主动冷却。具体地，在某些实施例中，可以通过向其施加冷却功率来主动冷却第一和第二传感器单元中的一个，而另一个则同时被加热。而在另一个实施例中，第一和第二传感器单元被同时冷却。类似地，在包括反向冷却的实施例中，被先期冷却的传感器单元可以被反向加热而不是反向冷却。反向加热可以是主动加热和/或通过与流体的热耦合而加热。

第一和第二传感器单元在过渡阶段如何被同时加热的方式可以有所变化。在某些实施例中，用恒定的、通常是相等的加热功率(例如最大加热功率)来加热第一和第二传感器单元。在其他的实施例中，用可变的、但是通常也是相等的加热功率来同时加热第一和第二传感器单元。图2示出的实施例中，用可变的加热功率加热第一传感器单元和第二传感器单元。而且，在图2的诊断循环中没有或者基本没有稳态阶段。其中，基本上没有稳态阶段是指温度梯度可以在图中的某些点处、或者在某些与诊断循环的长度相比非常小的时间间隔内为零。在图2中，在诊断循环中温度曲线的最大值处进行TM1，TM2和施加的功率PM1，PM2的确定。如果缩短稳态阶段的长度，或者如果稳态阶段不存在或者基本上不存在，那么诊断循环可以变得非常短暂。

根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例，加热或主动冷却第一传感器单元以及同时加热或主动冷却第二传感器单元包括从如下组中选出的以下步骤中的至少一个，该组包括：至少向其中一个传感器单元施加时变功率或温度，向第二传感器单元施加调制的、通常是谐波调制的功率，以及向第一传感器单元施加调制的、通常是谐波调制的功率。其中，根据恒温模式或恒定功率模式，要么控制调制功率(“AC功率”)，要么就控制调制温度(“AC温度”)。调制功率可以在恒定功率模式中被额外添加至恒定的加热功率(“DC功率”)，或者调制温度可以在恒温模式中被额外添加至恒定的高温。

诊断方法可以包括确定调制温度T_AC和调制功率P_AC。调制功率P_AC和调制温度T_AC可以被确定为第一温度TM1和功率PM1或者被确定为第二温度TM2和功率PM2。可选地，调制功率P_AC和调制温度T_AC可以在附加的方法步骤中加以确定。

另外，诊断方法可以包括确定至少一个取决于时间的热传递相关量和/或调制热导P_AC/T_AC(“AC热导”)。其中，调制热导可以被确定为第一和/或第二热传递相关量。可选地，调制热导P_AC/T_AC可以在附加的方法步骤中加以确定。诊断方法可以包括确定未调制的热导P_DC/T_DC(“DC热导”)。其中，未调制的热导可以被确定为第一和/或第二热传递相关量。可选地，未调制热导P_DC/T_DC可以在附加的方法步骤中加以确定。

根据某些实施例，确定诊断结果可以包括设定调制和未调制热导的关系。作为示例，该关系是调制和未调制热导的比值或其倒数。该方法可以进一步包括将确定的调制和/或未调制热导与历史数据或者与物理模型相比较。确定取决于时间的热传递相关量(通常是调制热导)可以包括计算加热或冷却传感器单元所需的一个或多个特征时间。确定诊断结果可以包括使用该一个或多个特征时间。

根据确定为调制和未调制热导比值的诊断结果，即使在两个传感器单元都被对称覆盖(也就是具有相同热性质)的情况下也能够检测到覆层。与历史数据或物理模型相比较即可检测沉淀和累积。与参照热导的改变相比，参照热容的改变检测覆层会更加灵敏。该方法可以包括使用不同的材料种类用于关联两个量以及用于预测由覆层产生的误差。上述方法步骤应该被称作“AC诊断”并且能够与本文中介绍的任意实施例相结合。

在能够与本文中介绍的任意实施例相结合的进一步实施例中，用于诊断的方法包括从如下组中选出的至少一个步骤，该组包括：将诊断结果与固定的容差范围相比较，如果诊断结果在固定的容差范围以外则指示存在误差，如果诊断结果在固定的容差范围以外则更换第一和/或第二传感器单元，并且如果诊断结果在固定的容差范围以外则通过调节确定值(例如流量)来补偿误差，例如通过考虑检测到的覆层、其厚度和/或其在第一和/或第二传感器单元的热性质可变模型中的热性质来补偿误差。

根据进一步的实施例，提供了一种用于流体的流量测量和用于诊断第一传感器单元和第二传感器单元中的至少一个的设备，通常是流量计。流量计包括适合与流体热耦合的第一传感器单元、适合与流体热耦合的第二传感器单元、热控单元和估算单元。热控单元和估算单元可以是独立实体或者可以被集成为一个实体。流量计可以适用于实现根据本文中介绍的任意实施例的诊断方法。

图3A中示出了根据本文中介绍的实施例的流量计100。流量计可以适用于实现参照图5介绍的测量流量的方法。流量计包括通过连接152操作地连接至热控单元130的第一传感器单元110、通过连接154操作地连接至热控单元130的第二传感器单元120，其中热控单元130通过连接158操作地连接至估算单元140。而且，在图3A中，用箭头指示流体1的流动。传感器110，120与流动的流体1热耦合并通过强制对流冷却。通常，流动的流体1可以沿任意方向流动和/或可以变向。第一和第二传感器单元的角色可以互换。

在本文介绍的实施例中，热控单元适用于向第一传感器单元施加功率以及向第二传感器单元施加功率，以同时并且单独地加热或冷却第一传感器单元和第二传感器单元，从而使得它们的温度不同于流体的温度T₀并且彼此不同。其中，“单独地加热/冷却”是指加热/冷却功率的施加是独立受控的，以此将不同的加热/冷却功率作为时间的函数施加至传感器单元(这并不排除功率在某些时刻可能是相同的，例如偶尔的情况下)。例如，在图3A中，热控单元130可以通过连接152向第一传感器单元110施加功率以及通过连接154向第二传感器单元120施加功率。

图3B示出了第一传感器单元110和第二传感器单元120的实施例。在图3B中，传感器单元被安装至管路160用于确定流体1在管路160内的流量。传感器单元110包括加热设备152H，并且第二传感器单元120包括加热设备154H。

根据能够与本文中介绍的任意实施例相结合的某些实施例，第一和/或第二传感器包括从如下构成的组中选出的至少一个元件，所述组包括：确定传感器单元的尺寸和形状的传感器表面、用于测量温度的温度传感器、用于加热传感器单元的加热设备、用于主动冷却传感器单元的冷却设备。第一和/或第二传感器单元能够适用于在诊断循环之前或之后确定流体的温度。第一和/或第二传感器单元中的温度传感器可以是例如在EP 1512 948A1的第0019段中介绍的带隙温度传感器。可以提供附加的传感器单元，例如第三传感器单元。附加的传感器单元可以包括相同或相似的元件。

在图3C中，示出了包括第三传感器单元170的流量计的一个实施例。第三传感器单元170适用于在诊断循环期间确定流体的温度。具体地，第三传感器170适用于在第一传感器单元110和第二传感器单元120测量TM1，TM2，PM1和PM2的值用于由此确定诊断结果的测量时刻确定流体的温度。传感器单元170如图3A中所示通过连接156操作地连接至估算单元140。图3C中所示的第三传感器170并不包括加热设备并且也不由热控单元控制。因此，第三传感器170可以比其他的传感器更便宜。

可能发生的是传感器单元110，120中的至少一个被覆盖有覆层。在图4中，示出了第一传感器单元上的覆层112和第二传感器单元上的覆层122。与第二传感器单元120相比，第一传感器单元110通常在较低温度下(例如在流体温度下)工作。在此情况下，如图4中所示，第二传感器单元120上的覆层122通常比第一传感器单元110上的覆层112更厚。为了检测其中至少一个传感器的覆层或失灵，估算单元可以确定诊断结果。

根据本文中介绍的实施例，流量计的估算单元被操作地连接至第一和第二传感器单元，并且适用于例如通过由第一传感器单元在诊断循环之前和/或之后提供的信号或者通过由流量计的第三传感器在诊断循环期间提供的信号，来确定流体的温度值T₀。估算单元适用于确定第一传感器单元的温度TM1和加至第一传感器单元的功率PM1，并且同时确定第二传感器单元的温度TM2和加至第二传感器单元的功率PM2。估算单元还适用于至少根据温度TM2来确定第一热传递相关量，以及至少根据温度TM1来确定第二热传递相关量。通常，根据温度TM1和TM2以及根据施加的功率PM1和PM2确定第一热传递相关量，而根据温度TM1和TM0以及根据施加的功率PM1确定第二热传递相关量。估算单元进一步适用于通过设定第一热传递相关量和第二热传递相关量的关系来确定诊断结果。该关系可以是比值，通常是第一和第二热传递相关量的无量纲比值。

第一和第二热传递相关量以及诊断结果可以从前文中介绍的相应组中选出。热控单元可以适用于根据本文中所述的恒温模式或恒定功率模式操作。而且，热控单元可以适用于实现如上所述的AC诊断步骤中的至少一个、部分或全部步骤。

通常，估算单元和/或热控单元可以适用于实现根据本文中公开的任意实施例的方法步骤。估算单元和/或热控单元可以分别包括用于存储程序代码(例如估算算法和热控算法)的存储器。程序代码在由估算单元和/或热控单元执行时使得估算单元和/或热控单元执行根据本文中公开的任意实施例的方法步骤。

估算单元可以是从包括计算机、PC、微控制器以及一个或多个FPGA的组中选出的单元。温度控制单元可以是从包括计算机、PC、微控制器、DSP以及一个或多个FPGA或其他电子设备的组中选出的单元。估算单元和温度控制单元可以被集成到一个单独的设备内。尽管估算单元和温度控制单元在前文中被描述为流量计的一部分，但是根据其他的实施例，它们当中的任何一个都可以是外部单元。流量计可以包含从由风速计、CMOS风速计、包括至少一个传感器单元的风速计、包括至少一个传感器单元的CMOS风速计、包括至少一个传感器单元和至少一个加热元件的风速计、包括至少一个传感器单元和至少一个加热元件的CMOS风速计构成的组中选出的至少一个组件。流量计可以包括如EP 1 512 948A1的第0017至0019段中所述的组件，通过引用将该文献包括在本文中。在某些实施例中，流量计的所有组件都可以被集成到单块芯片上。

更多的实施例涉及根据本文中公开的任意实施例操作流量计的方法。更多的实施例涉及根据本文中公开的任意实施例使用流量计。典型的更多实施例涉及根据本文中公开的任意实施例使用流量计以实现诊断方法。

正如本领域技术人员能够理解的那样，“功率”、“加热功率”和“冷却功率”的概念可以用对应的概念例如电压或电流的概念代替。功率与电压和电流成比例。例如，如果电压固定，那么“功率”的概念即可由“电流”代替。类似地，如果电流恒定，那么“功率”的概念即可由“电压”代替。

尽管上述内容涉及了一些实施例，但是可以设计出其他的和更多的实施例而并不背离基本的保护范围，并且该保护范围由以下的权利要求确定。

Claims (15)

1.一种用于诊断流量计的方法，包括：

使第一传感器单元与流体热耦合并且使第二传感器单元与流体热耦合；

通过向所述第一传感器单元施加功率来主动加热或冷却所述第一传感器单元，以使其温度不同于所述流体的温度，并且同时通过向所述第二传感器单元施加功率来主动加热或冷却所述第二传感器单元，以使其温度不同于所述流体的温度；

可选地确定所述流体的温度TM0；

确定所述第一传感器单元的温度TM1和加至所述第一传感器单元的功率PM1，并且同时确定所述第二传感器单元的温度TM2和加至所述第二传感器单元的功率PM2；

确定与传感器元件的热传递相关的至少两个独立量，根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素确定所述至少两个独立的热传递相关量中的每一个；并且

通过设定至少两个独立的热传递相关量的关系来确定诊断结果。

2.如权利要求1所述的方法，包括：

确定所述流体的温度TM0，其中确定所述温度TM0包括通过第三传感器单元来测量所述流体的温度TM0。

3.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中：

确定所述流体的温度TM0包括在主动加热或冷却所述第一传感器单元和所述第二传感器单元之前，通过所述第一传感器单元和/或所述第二传感器单元测量所述流体的温度TM0，并且通常储存所述流体的温度TM0。

4.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中确定至少两个独立的热传递相关量包括以下步骤中的至少一个，并且可选地包括至少两个：

利用温度TM1和TM2以及施加的功率PM1和PM2来确定第一热传递相关量，通常是根据例如温度差(TM2-TM1)和功率差(PM2-PM1)来计算第一热导(PM2-PM1)/(TM2-TM1)或第一流量；

利用温度TM0，TM1和施加的功率PM1来确定第二热传递相关量，通常是通过计算第二热导PM1/(TM1-TM0)或第二流量来确定；

利用温度TM0，TM2和施加的功率PM2来确定第三热传递相关量，通常是通过计算第三热导PM2/(TM2-TM0)或第三流量来确定。

5.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中设定至少两个独立的热传递相关量的关系包括：

计算至少两个独立的热传递相关量的比值，或者

计算至少两个独立的热传递相关量的差值。

6.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中确定的诊断结果表示从如下组中选出的至少一种状态，所述组包括：

所述第一传感器单元上的覆层，所述第二传感器单元上的覆层，所述第一传感器单元上的材料磨损，所述第二传感器单元上的材料磨损，所述第一传感器单元的失灵，所述第二传感器单元的失灵，所述第一传感器单元的失准和所述第二传感器单元的失准。

7.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中

主动加热或冷却所述第一传感器单元包括将所述第一传感器单元主动加热或冷却至温度TM1，控制温度TM1，以及确定功率PM1包括测量功率PM1；并且其中

主动加热或冷却所述第二传感器单元包括将所述第二传感器单元主动加热或冷却至温度TM2，相对于温度TM0或TM1控制温度TM2，以及确定功率PM2包括测量功率PM2；或者

主动加热或冷却所述第二传感器单元包括用功率PM2主动加热或冷却所述第二单元，绝对控制或相对于功率PM1控制功率PM2，以及确定温度TM2包括测量温度TM2。

8.如权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其中

主动加热或冷却所述第一传感器单元包括用功率PM1主动加热或冷却所述第一传感器单元，控制功率PM1，以及确定温度TM1包括测量温度TM1；并且其中

主动加热或冷却所述第二传感器单元包括将所述第二传感器单元主动加热或冷却至温度TM2，相对于温度TM0或TM1控制温度TM2，以及确定功率PM2包括测量功率PM2；或者

主动加热或冷却所述第二传感器单元包括用功率PM2主动加热或冷却第二单元，绝对控制或相对于功率PM1控制功率PM2，以及确定温度TM2包括测量温度TM2。

9.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中确定诊断结果包括：

根据至少两个独立的热传递相关量的组合来确定诊断结果和流体的流量。

10.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，

其中加热或主动冷却所述第一传感器单元并同时加热或主动冷却所述第二传感器单元包括至少对传感器单元之一施加时变的功率和/或温度，

所述方法进一步包括：

确定至少一个依赖于时间的热传递相关量，通常是至少一个调制的热导，

并且其中确定诊断结果包括利用该至少一个依赖于时间的热传递相关量来确定诊断结果。

11.一种用于流体流量测量以及用于诊断第一传感器单元和第二传感器单元中的至少一个的流量计，所述流量计包括：

适合与所述流体热耦合的所述第一传感器单元，所述第一传感器单元包括第一温度传感器以及从包括第一加热设备和第一冷却设备的组中选出的至少一个第一组件；

适合与所述流体热耦合的所述第二传感器单元，所述第二传感器单元包括第二温度传感器以及从包括第二加热设备和第二冷却设备的组中选出的至少一个第二组件；

操作地连接至所述第一传感器单元和所述第二传感器单元的热控单元，所述热控单元适用于向至少一个第一组件施加功率以及向至少一个第二组件施加功率，以同时地、单独地并且主动地加热或冷却所述第一传感器单元和所述第二传感器单元，使得它们的温度不同于所述流体的温度，并且通常彼此不同；以及

操作地连接至所述第一传感器单元和所述第二传感器单元的估算单元，所述估算单元适用于：

可选地确定所述流体的温度TM0；

通过所述第一温度传感器和加至至少一个第一组件的功率PM1来确定所述第一传感器单元的温度TM1，并且同时通过所述第二温度传感器和加至至少一个第二组件的功率PM2来确定所述第二传感器单元的温度TM2；

确定与传感器元件的热传递相关的至少两个独立量，根据从包括TM0，TM1，TM2，PM1和PM2的组中选出的至少一个要素确定所述至少两个独立的热传递相关量中的每一个；并且

通过设定至少两个独立的热传递相关量的关系确定诊断结果。

12.如权利要求11所述的流量计，其中确定所述至少两个独立的热传递相关量包括以下步骤中的至少一个：

利用温度TM1和TM2以及施加的功率PM1和PM2来确定第一热传递相关量，通常是例如根据温度差(TM2-TM1)和功率差(PM2-PM1)来计算第一热导(PM2-PM1)/(TM2-TM1)或第一流量来确定；

利用温度TM0，TM1和施加的功率PM1来确定第二热传递相关量，通常是通过计算第二热导PM1/(TM1-TM0)或第一流量来确定；

利用温度TM0，TM2和施加的功率PM2来确定第三热传递相关量，通常是通过计算第三热导PM2/(TM2-TM0)或第二流量来确定。

13.如权利要求11至12中的任意一项所述的流量计，其中所确定的诊断结果表示从如下组中选出的至少一种状态，所述组包括：

所述第一传感器单元上的覆层，所述第二传感器单元上的覆层，所述第一传感器单元上的材料磨损，所述第二传感器单元上的材料磨损，所述第一传感器单元的失灵，所述第二传感器单元的失灵，所述第一传感器单元的失准和所述第二传感器单元的失准。

14.如权利要求11至13中的任意一项所述的流量计，其中所述热控单元适用于以下步骤中的至少一个：

a)将所述第一传感器单元主动加热或冷却至温度TM1，并且将所述第二传感器单元主动加热或冷却至温度T₂，其中通过所述热控单元绝对控制或相对于彼此地控制温度TM1和温度TM2；

b)通过施加功率PM1来主动加热或冷却所述第一传感器单元，并且通过施加功率PM2来主动加热或冷却所述第二传感器单元，其中通过所述热控单元绝对控制或相对于彼此地控制功率PM1和功率PM2；

c)通过施加功率PM1来主动加热或冷却所述第一传感器单元，并且将所述第二传感器单元主动加热或冷却至温度TM2，其中通过所述热控单元绝对控制或者相对于功率PM2或温度TM1来控制功率PM1和温度TM2；

d)将所述第一传感器单元主动加热或冷却至温度TM1，并且通过施加功率PM2来主动加热或冷却所述第二传感器单元，其中通过所述热控单元绝对控制或者相对于功率PM1或温度TM2来控制温度TM1和功率PM2。

15.如权利要求11至14中的任意一项所述的流量计，进一步包括：

用于测量所述流体的温度TM0的第三检测器。

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