CN109425394B

CN109425394B - 流体流量的测量

Info

Publication number: CN109425394B
Application number: CN201810973014.XA
Authority: CN
Inventors: 杰尔文·鲁艾根伯格; 马丁·伦德勒
Original assignee: Dionex Softron GmbH
Current assignee: Dionex Softron GmbH
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: US10962394B2; US20190064125A1; CN109425394A; DE102017119667B4; DE102017119667A1

Abstract

本发明涉及一种用于测量管(1)中的流体的流量的方法，其中，该方法在流量测量系统中执行，该方法包括：加热元件(10)对管(1)中的流体进行加热；第一温度感测元件(11a)在第一位置处测量指示管(1)中的流体的第一温度的第一信号；第二温度感测元件(11b)在第二位置处测量指示管(1)中的流体的第二温度的第二信号，第二位置与第一位置不同；基于第一信号和第二信号来计算至少一个温度信号；基于所述至少一个温度信号来得到流量；其中，该方法还包括：控制流量测量系统的温度，并且其中，该方法还包括：在流体进入管(1)之前控制流体的温度。本发明还涉及相应的系统和用途。

Description

流体流量的测量

技术领域

本发明总体上涉及管中流体流量的测量。特别关注液相色谱法中的流体流量的测量，尤其是高效液相色谱法(HPLC)中的流体流量的测量，来描述本发明。

背景技术

在HPLC中应用的是生成具有定义流动速率(在下文中通常被称为流量)的溶剂流的泵。在所谓的等度应用中，溶剂组成是恒定的。与此相反，在溶剂梯度(在下文中被简称为梯度)中，两种或更多种溶剂以可设定的混合比组合，其中，混合比根据时间以定义的预定方式变化。梯度的使用在色谱法方面具有很大的优点，并且因此非常广泛地用于HPLC，特别是在低流量范围内。

通常，在液相色谱法(HPLC＝high performance liquid chromatography) 领域，低流量范围涉及流动速率在仅几nL/min(纳升每分钟)至高达约 100μL/min(微升每分钟)之间的流量范围。通常，此处进行以下区分：流动速率在约10nL/min(纳升每分钟)与约2μL/min之间的纳米HPLC、流动速率在约1μl/min与约10μL/min之间的毛细管HPLC以及流动速率在约5μL/min与100μL/min之间的微量HPLC。

在大多数应用中，混合溶剂的总流量是恒定的，但是还可以根据时间以定义的预定方式针对特定目的而变化。出于简化的原因，在以下说明中考虑所谓的二元梯度，即2种溶剂的混合物。观察结果还以与具有多于2 种溶剂的梯度类似的方式而适用。

在HPLC中，关于所生成的流动速率的精度和混合比的要求非常高。比绝对精度更重要的是再现性。此处，每毫升范围的偏差已经可以导致保留时间的不可接受的变化。

根据现有技术，用于HPLC的梯度由低压梯度泵(低压梯度＝LPG) 或者由高压梯度泵(高压梯度＝HPG)生成。除了别的之外，HPG泵具有以下优点：不同溶剂流的组合仅在泵的出口处发生，使得混合比的变化立即生效。这对于低流量范围可能是特别有利的。在LPG泵中，混合在泵入口处发生。以下考虑将不会更详细地考虑LPG泵。

当根据HPG原理生成梯度时，每种溶剂是通过提供所需部分流的专用泵块(pumpblock)输送的。部分流在高压侧处——即，泵的出口附近——的混合器内组合，从而产生总流量。通过以合适的方式控制泵块来设定混合比。

以下观察涉及利用两种溶剂工作的二元泵。这是在低流量范围内最常用的最简单的情况。利用两种以上溶剂的泵可以以完全相同的方式实现，仅在那种情况下，几乎所有部件——例如泵块和流量传感器——需要被相应地设置两次以上。

二元HPG泵由两个泵块组成，其中，第一块输送第一溶剂并且第二块输送第二溶剂，并且这两个部分流在泵出口处被组合和混合。基于0至 100％的线性梯度的示例说明了利用二元HPG泵生成溶剂梯度。此处，泵出口处的总流量是恒定的，并且第二溶剂的浓度将从0％逐渐增加至 100％。

出于该目的，最初仅第一块输送第一溶剂，而第二块静止不动。然后，第一块的输送速度不断减小，同时第二块的输送速度增加至相同的程度，直到最后第一块静止不动而第二块提供全部流量。在这样的梯度中，两个部分流的总和并且因此总流量是恒定的。

现有技术存在一些普遍的问题和挑战，特别是在低流量状况下出现的问题和挑战。

在所谓的分析型HPLC中，所需的流动速率处于仅每分钟几毫升的数量级。根据现有技术，这样的流量是由活塞泵基于位移原理生成的。此处，控制活塞的运动，使得每次所需的体积被转移，从而产生所需的流量。通常，没有必要测量或控制所生成的流量。

在低流量范围内，存在以下问题：不能总是以恰好转移所需流量的精确方式来控制活塞的运动。除此之外，由于例如泵密封件或阀门的不可避免的泄漏，所转移的流量的相关部分可能会丢失。另外，例如由于影响液体密度的温度和压力的变化，因此泵内存在的液体量可以变化。在这样的体积变化的过程中在泵的出口处提供的流量相应地增加或减少。在低流量范围内，特别是在纳米HPLC范围内，由此引起的流量误差与所需的流量本身处于相同的数量级，并且因此必须进行补偿。

可以借助于流量传感器来控制流量。

因此，在根据现有技术的低流量泵中，借助于相应的传感器来测量各个泵块的流量。在流量与期望值不同的情况下，泵块的输送速度由相应的控制电路调节，以补偿误差。

以这种方式，可以补偿以上提及的干扰影响。在这种情况下，流量生成的精度和再现性主要通过传感器的精度或再现性来确定。泵块的特性仅起次要作用，因为它们可以被借助于控制而极大地补偿。

因此，低流量泵所需的是能够以高精度并且首要是以高水平的再现性来测量泵块的流量的传感器。

通常用于在纳米HPLC和毛细管HPLC中测量流量的是根据分流原理的热流量传感器或流量传感器。存在用于实现这样的受控泵——特别是用于低流量范围的受控泵——的许多出版物。

Waters公司的US 7,674,375(参见图1)描述了以下解决方案，其中控制器120对生成两个部分流的两个泵102和104进行控制。两个部分流通过两个流体阻力元件108和114，并且在出口处由混合器110组合。每个阻力元件处的压降与相应的流量成比例，并且因此表示实际部分流量的量度。提供了总共3个压力传感器106、112和116以用于测量压降，使得控制器120可以将毛细管上部处的压降确定为压力传感器106的信号与压力传感器116的信号之间的差，并且类似地可以将毛细管下部处的压降确定为压力传感器112的信号与压力传感器116的信号之间的差。

通过将压降除以相应阻力元件的(先前确定的)流阻来获得部分流量。

完全相同的测量原理也在AB Sciex LLC公司的专利US 7,927,477B2 以及该专利同族中的另外专利中进行了描述。

已经根据Spectra Physics公司的US 3,917,531(参见图2)已知借助于专用流量传感器的测量。此处，在每个流动路径中使用测量实际流量的流量转换器23或23'。

被称为“流量转换器”的传感器的信号被传递至控制装置26和26'，控制装置26和26'以流量与期望值相对应的方式来控制马达16和16'。

该解决方案还通过各种基本上之后的专利例如US 8,679 333B2来要求保护。

根据现有技术的可以测量低流量范围内的感兴趣的流量的热流量传感器可以例如从荷兰Bronkhorst BV公司或瑞士Sensirion AG公司购买。

然而，这样的现有技术流量传感器具有某些问题和限制。

由于借助于流量传感器的流量测量和流量控制对于本发明也可以是有意义的，因此下面将更详细地考虑该技术的一些方面。

对于流量传感器存在一定的要求，这些要求可以取决于流量传感器所应用的领域。

HPLC泵应当覆盖尽可能大的流量范围和压力范围，使得它们可以广泛用于各种不同的HPLC柱。对于低流量泵，该要求还适用于所使用的流量传感器。

此处，对于HPLC有利的是，所有过程的精度和首要的再现性要尽可能高。因此，有利地保持总流量以及混合比以便很大程度上可再现。

如已经说明的，在根据现有技术的用于低流量范围的HPLC泵中，每个部分流量由流量传感器测量，并且相应的泵块由控制电路控制，使得所测量的流量尽可能精确地与期望值相对应。在流量传感器中出现测量误差的情况下，实际提供的部分流量相应地被以错误的方式控制。在这种情况下，总流量以及混合比可能是有缺陷的。

如已经提及的，通常在HPLC中使用梯度，即溶剂的混合比在每个测量循环期间根据时间在0与100％之间的范围内变化。在0或100％处，部分流量中的一个变为零。如果在那种情况下相应泵块简单地停止，则压力和温度的变化以及可能的泄漏将导致不期望的流量，其中，还可能出现负的部分流量，即在泵块的方向上的部分流量。为了避免这种情况，必须始终主动控制每个部分流量。

如果部分流量为零，则对于流量传感器，百分比精确度规格是不可能的。在这种情况下，作为替代可以看到的是由传感器在实际流量＝零时提供的最坏情况零信号。零信号包括偏移误差(平均值)和噪声。这些值产生刚好足以可靠地与零信号区分开来的最低可测量流量。

在下文中，该最低可测量或可用流量与最高可测量或可用流量之间的比率被称为传感器的动态范围。

其中具有流量传感器的HPLC泵可以以有利的方式操作的流动速率范围是通过流量传感器的动态范围确定的。根据针对足够的精度和再现性的经验，泵的总流量应当比传感器的最低可测量流量高出至少2个数量级。因此，泵的工作范围(其中，范围是最高流动速率与最小流动速率的商)比所使用的流量传感器的动态范围低100倍。

以上考虑适用于所有类型的流量传感器，不论是根据分流原理的热流量传感器或流量传感器还是任何其他类型的流量传感器。

在下文中，考虑了根据分流原理的流量测量和流量控制的具体限制。

根据分流原理的流量测量与根据分流原理的电流测量相对应。此处，将已知电阻插入载流导体中，并且测量电阻处的电压降。然后，电流作为所测量的电压与电阻值的商而得出。

与此类似，待测量的部分流被引导通过已知的流体阻力，并且阻力元件处的压降被测量。然后，部分流的流动速率作为所测量的压降与流体阻力的商而得出。

利用根据分流原理的流量测量和调节的二元梯度泵的总体结构在图1 (现有技术)中示出。由两个泵块102或104提供的部分流通过流体阻力元件108或114，并且随后由混合器110组合。两个压力传感器106和112 测量阻力元件的入口处或泵块的出口处的压力。在下文中，该压力被称为初始压力。压力传感器116测量阻力元件后面或整个泵的出口处的压力。在下文中，该压力被称为系统压力。

阻力元件108处的压降是初始压力传感器106的信号与系统压力传感器116的信号之间的差。对于阻力元件114，可以根据初始压力传感器112 的信号和系统压力传感器116的信号来得出压降。系统控制器确定这些压降、基于这些压降来计算测量部分流量，并且控制泵块，使得所测量的部分流量与期望值相对应。

合适的流体阻力元件例如是具有相对小的内径或具有由多孔材料制成的填充物的毛细管。流动通过毛细管的液体产生取决于阻力元件的几何形状、液体的粘度以及流动速率的压降。如果阻力元件被以合适的方式设计，则压降与流量之间的关系近似为线性。如果已知阻力元件的特性以及液体的粘度，则可以根据压降来计算部分流量。因此，必须以这样的方式来设计阻力元件：在感兴趣的流量范围内压降足够高，使得能够以足够的精确度来测量压降。另一方面，阻力元件不得生成过多的背压 (backpressure)，因为泵块必须提供该额外的压力。

用于高压的常用压力传感器，如它们在HPLC中使用的，以这样的方式构造：它们测量与环境压力的压力差，或者必要时测量绝对压力。然而，对于确定流量而言感兴趣的是压降，压降即阻力元件的入口与出口之间的压力差。能够以良好的精度测量两个非常高的压力之间的相对小的差的压差传感器在技术上极具挑战性并且不能以合理的成本容易地获得。因此，对于根据分流原理的流量测量，使用各个常规压力传感器，并且以电子方式或借助于软件来计算差，如图1所示。

如已经说明的，在HPLC中关于部分流量的精度并且特别是再现性，必须满足极高的要求。为此，必须以极其精确且可再现的方式测量压降。良好且容易获得的压力传感器达到最大压力的0.1％的数量级的精度。然而，在根据分流原理的流量测量中重要的是在阻力元件处产生的(相对低的)压力差。以这种方式，压力传感器的不精确性相应地在百分比上具有更大的影响。这将基于示例来说明。

假设泵块可以提供高达1000bar的初始压力，并且系统被设计成具有 500nL/min的标称流量以及800bar的标称压力。此处，标称压力是可以以标称流量达到的最大系统压力。

阻力元件被设计成使得：在标称条件下在阻力元件中出现200bar的最大压降。该压降是实际流量的量度并且借助于压力传感器被测量。而且，初始压力传感器和系统压力传感器必须被设计用于1000bar。因此，对于精度为0.1％的压力传感器，必须预期每个传感器的测量误差高达±1bar，在最不利的情况下可能会增加至±2bar。基于200bar的压力差，这与高达±1％的误差相对应，导致流量误差高达±1％。这足以用于色谱法目的，因为测量的再现性通常比绝对精度好大约1至2个数量级，因此处于 0.01％与0.1％之间。

如果期望利用具有较低总流量——例如，100nL/min而不是500 nL/min——的同一系统工作，则待测量的压力差现在仅为40bar。现在，±2bar的最大测量误差已经产生±5％的流量误差。如果流量设置更低，则误差会进一步增大。

相反，同一系统还可以提供高于标称流量的流量。在这种情况下，在阻力元件处压力差相应地增加，例如以1500nL/min增加至600bar。因此，在那种情况下，系统仅可以提供400bar的最大压力。

因此，系统的可用流量范围被通过增加的测量误差而限制在下端，并且通过可用的柱压而限制在上端。取决于流量误差的量和关于柱压的哪些限制被认为是可接受的，这样的系统的流量测量具有1:1000至1:2000的数量级的动态范围。这与从1:10至1:20的泵工作范围相对应。

在下文中，考虑了通过热流量传感器的流量测量和流量控制的具体限制。

根据现有技术的用于低流量范围的热流量传感器与毛细管一起工作，其中，待测量的流被引导通过该毛细管。毛细管由至少一个加热元件加热，至少一个加热元件在测量区的中间附接在毛细管的外部。温度传感器在加热元件的前面和后面对称地附接在毛细管的外部在测量区的两端处，即在毛细管轴的方向上。如果没有流流动通过毛细管，则在测量区中形成对称的温度分布，因为热量朝向两侧均匀地散发，即，两个温度传感器具有相同的温度。如果流被引导通过毛细管，则这在流动方向上引起额外的热传输。以这种方式，位于加热元件前面的温度传感器被冷却，并且加热元件后面的温度传感器被加热。温度之间的差(在下文中被称为温差)是流量的量度。测量温差并且借助于校准表来将温差转换成流动速率。这样的热流量传感器的不同实施方式是已知的，例如从Bronkhorst BV公司的US 5,936,701A以及从Sensirion AG公司的EP 1144958B1中已知的。下面将更详细地说明这样的流量传感器的功能。

该热测量原理的一个问题是，随着流量增加，不仅温度分布变得不对称，而且通过液体的散热变得越来越相关。因此，仅在低流量范围内，由温度传感器测量的温差随着流量的增加而升高。在流量较高的情况下，加热元件的热输出越来越好地散逸，使得两个温度传感器的温度随着流量增加而下降。该效应在某一流量之上占主导，使得温度差进一步不断下降。因此，传感器信号在低流量情况下随着流动速率而增加，然后进入饱和，并且如果流量进一步增加则随后再次下降。由于根据现有技术的热流量传感器对温差进行分析，因此由传感器计算的流量信号也下降。通过在计算流量信号时考虑热量排出，可以在一定限度内避免这种情况。如专利文献 US 7,490,511中所描述的，这可以例如通过根据两个温度传感器的平均温度改变模数转换器的参考电压来实现。

即使有了这种改进，热流量传感器也限制了其中可以进行准确且足够精确的流量测量的动态范围。可以达到的是约1:5000的动态范围，也就是说，这样的热流量传感器可以测量例如在1nL/min至5000nL/min之间的范围内的流量。

与根据分流原理的流量测量相比，这是一个相当大的动态范围，并且它有利于具有约1:50的工作范围的低流量泵的制造，并且因此有利于更广的应用范围。另一优点是热流量传感器仅产生小的压降，因此初始压力必须仅略高于系统压力。取决于系统的设计，因此可以提供与分流原理相比更高的系统压力，或者可以使用具有更低压力等级并且因此更便宜的泵块来达到给定的系统压力。

然而，根据现有技术的流量测量具有某些缺点。

根据现有技术的流量测量的普遍缺点是动态范围仍然相对受限。为此，利用该技术的低流量泵只能在有限的流量范围内使用。如果期望的流量低于该范围，则传感器的干扰影响例如噪声和漂移现象变得相关。这导致测量不准确，使得无法达到如色谱法中所需的总流量和溶剂组成的非常高水平的再现性。在根据分流原理的流量测量中，在动态范围的上端处，用于测量的流体阻力元件处的压降变得太高，使得泵不再能够生成足够高的系统压力。当涉及热流量传感器时，由于测量信号进入饱和，因此只有达到一定的最大流量才能进行准确的测量。

已经存在解决这些问题的一些尝试。

一个尝试使用可替换部件。

由于有限的流量范围是通过流量测量部件的设计引起的，因此一种措施是将这些部件容纳在可替换模块内并且提供被设计成适合于不同特定流量范围的不同模块。如果用户希望在另一流量范围内工作，则他们所要做的就是安装相应的模块。

就根据分流原理的流量测量而言，甚至仅需要替换(相对便宜的)流体阻力元件以改变流量范围。以这种方式，这样的低流量泵的制造商可以提供多个可替换的阻力元件，使得可以覆盖感兴趣的整个流量范围。

就利用热流量传感器的流量测量而言，必须更换传感器本身。由于传感器成本高，因此这是不可取的。

这些简单解决方案的缺点是，用户对敏感部件的这样的更换涉及错误风险增加。为此，阻力元件必须被设计成使得：可以以简单且功能可靠的方式执行更换。这在低流量范围内尤其困难，因为流体连接在此处特别关键。例如，尘粒可能在更换期间进入系统，这可以导致例如堵塞或泄漏。此外，更换是用户的期望避免的额外工作步骤。

具有根据分流原理工作的可替换部件的低流量系统可在市场上获得。 Sciex公司的系统NanoLC 400与包含阻力元件并且被提供用于三种不同的流量范围的可替换流量模块一起工作。在由申请人提供的系统 RSLCnano中，阻力元件也是可替换的。除此之外，在该系统中甚至可以用与热流量传感器一起工作而不是利用分流原理工作的模块来替代整个流量测量系统。

克服这些缺点的另一尝试采用可切换部件。

为了避免与部件的更换相关联的问题，还可以设想流量范围的手动或自动切换。为此，多个流量测量系统将必须并联存在，其出口可以借助于建立相应的毛细管连接或者通过高压开关阀来切换。

然而，这将导致部件的高工作量和空间需求。

另一解决方案涉及具有可扩展线性测量范围的流量传感器。

WO 2011/075571A1提出了一种具有扩展的动态范围的流量传感器 (参见图3)。基于与上面已经描述的热流量传感器中的原理相同的原理来执行测量。待测量的流流动通过的毛细管(404)由中央加热元件(406) 加热。两个温度传感器(402a和402b)相对于加热元件以对称的方式附接在毛细管处，以确定加热元件的前面和后面的温度。这些温度之间的差表示流量的量度。

另一温度传感器(402c)布置在加热元件处，以直接检测加热元件的温度。经由闭合控制环路将加热元件的温度控制到适当的值(加热器设定点)。

以这种方式，避免了加热元件的温度在高流量的情况下下降。因此，即使在较高的流动速率下，两个温度传感器402a与402b之间的温差也随着流动速率的增加而持续升高。这样的流量传感器仍然可以提供对低流动速率以及相对高流动速率的精确测量，并且因此具有比传统热流量传感器的动态范围高得多的动态范围。然而，在甚至更高的流动速率的情况下，加热元件与液体之间的热阻变得相关。在这种情况下，即使加热元件的温度保持恒定，液体的温度也随着流量的增加而下降。在一定限度内，这可以通过加热元件的较高温度来抵消，或者/并且可以在将温差转换成流量时考虑该效应。

该解决方案的更严重的问题是，流入液体的温度变得越高，则受控加热功率并且因此还有待测量的温差越小。通过观察液体的温度等于加热器的目标温度或者超过加热器的目标温度的极端情况，这很容易理解。在那种情况下，热输出变成零，即测得的温差也与流动速率无关地保持为零，使得显然不可能进行流量测量。

只要流入液体的温度保持低于加热元件的目标温度，就可以补偿影响，包括计算中所需的加热功率，例如通过将温差乘以加热功率的倒数。

然而，这带来的缺点是，用于加热功率的控制环路反应相对缓慢。如果存在流量变化，则在控制器稳定并且传感器再次正确指示流动速率之前需要一些时间。因此，这样的传感器仅以一定延迟检测流量变化。

如果在HPLC泵中使用这样的慢流量传感器来控制流量，则流量控制环路必须设计得非常慢以避免不稳定。这样的慢速控制电路不能足够快地消除流量偏差，因此整个泵的性能仍然不是最优的。

不考虑这些问题，利用根据现有技术的这样的改进的流量传感器可以实现与1:100的泵的工作范围相对应的高达约1:10000的动态范围。这比利用常规热流量传感器的情况要好得多，但是仍然不能覆盖整个低流量范围。

发明内容

鉴于以上情况，目的是克服或至少减轻现有技术的不足和缺点。更具体地，本发明的目的是提供一种允许在宽流体流量范围内测量流体的流量的技术。该技术应当产生精确和可再现的结果，并且应当简单且易于使用。根据一些实施方式，其精确性和再现性应当足以用于HPLC用途。

本发明满足了这些目的。

在第一方面中，本发明涉及一种用于测量管中的流体的流量的方法，该方法包括：加热元件对管中的流体进行加热；第一温度感测元件在第一位置处测量指示管中的流体的第一温度的第一信号；第二温度感测元件在第二位置处测量指示管中的流体的第二温度的第二信号，第二位置与第一位置不同；基于第一信号和第二信号来计算至少一个温度信号；以及基于所述至少一个温度信号来得到流量。

将理解的是，流体可以是液体。简言之，本发明确定管中不同位置处的温度(或指示温度的信号，例如电压信号)。这些温度然后被用于进一步处理并且得出流量的量度。这可以导致稳定且易于使用的管中的流量的测量。

基于第一信号和第二信号来计算至少一个温度信号的步骤可以包括：基于第二信号与第一信号之间的差来计算差值温度信号。

基于第一信号和第二信号来计算至少一个温度信号的步骤可以包括：基于第二信号与第一信号的总和来计算总和温度信号。

将理解的是，所述至少一个温度信号(以及差值温度信号和/或总和温度信号)可以是经变换的信号。

在得到流量的步骤中，可以在满足第一条件时基于差值温度信号和总和温度信号的第一加权组合来得到流量，以及可以在满足第二条件时基于差值温度信号和总和温度信号的第二加权组合来得到流量，其中，第二条件与第一条件不同，并且其中，第二加权组合与第一加权组合不同。

换言之，本发明可以采用基于所感测的温度的差的信号——即，差值温度信号，以及基于所感测的温度的总和的信号——即，总和温度信号。这些差值温度信号和总和温度信号可以被用于得出通过管的流量。

将理解的是，本技术使用以下构思：加热元件对管中的流体例如液体进行加热，并且升高其温度。温度感测元件感测液体的温度。通常，温度感测元件越接近加热元件，它们感测的温度越高。此外，它们感测的温度还取决于流量。通常，流量越高，它们感测的温度越小。例如，在流量为零的情况下，流未带走热量，这就是由温度感测元件感测到的温度处于其最大值的原因。流量越高，通过流带走的热量越多，并且温度越低。这个一般性基本原理适用于两个温度感测元件，这就是可以使用总和温度来确定管中的流量的原因。

此外，还将理解的是，由温度感测元件感测的温度是不同的。考虑温度感测元件相对于加热元件对称布置的情况——即，一个位于加热元件的上游而另一个位于加热元件的下游，并且这两个温度感测元件距加热元件的距离相同。当加热元件对流体进行加热时，引入流体中的热量将导致下游温度感测元件与上游温度感测元件相比温度升高更大。

因此，温差可以是确定流量的量度。

本技术可以采用总和温度信号和差值温度信号二者来得出管中的流量。更具体地，本技术可以向总和温度信号和差值温度信号中的每一个分配权重(例如，在0至1的范围内，并且使得两个权重的总和等于1)并且基于这些权重来确定流量，其中，权重取决于某些条件。

这可以导致基于所测量的温度的特别稳定且故障安全的流量确定。

在上文中，已经描述了向总和温度信号和差值温度信号分配权重。本领域技术人员将理解的是，在总和温度信号和差值温度信号被变换和/或线性化的实施方式中，可以在任何步骤处执行权重的分配。也就是说，可以首先分配权重并且然后对信号进行变换和/或线性化。相反，还可以首先对信号进行变换和/或线性化，并且然后向它们分配权重。

在得到流量的步骤中，可以在满足第一条件时基于差值温度信号来得到流量；以及可以在满足第二条件时基于总和温度信号来得到流量。

换言之，在本实施方式中，第一加权组合对应于以加权因子1对差值温度信号进行加权并且以加权因子0对总和温度信号进行加权；并且第二加权组合对应于以加权因子1对总和温度信号进行加权并且以加权因子0 对差值温度信号进行加权。这可以是特别简单的实施方式，因为它仅在某些范围采用总和温度信号，并且在其他范围采用差值温度信号。

管可以是毛细管。

第二位置可以在与第一位置相反的方向上距加热元件一定距离。换言之，温度感测元件中的一个可以位于加热元件的“上游”，而另一个可以位于加热元件的“下游”。

换言之，第一位置和第二位置可以位于加热元件的相对侧。

计算至少一个温度信号的步骤和得到流量的步骤可以由数据处理装置执行。

该方法还可以包括：在基于差值温度信号和总和温度信号的不同加权组合来得到流量之间进行自动切换。

这意味着，这种切换借助于执行该方法的系统来完成，而无需用户与系统交互。

可以同时获取或准同时获取差值温度信号和总和温度信号。

准同时获取意味着重复且连续地获取两个信号。例如，执行该方法的系统以0.1ms至1000ms，优选地1ms至500ms的范围内的时间间隔在获取差值温度信号与获取总和温度信号之间进行切换。

同时获取或准同时获取这些信号可以是特别有益的，因为因此可以在不同模式(或不同权重)之间相对快速地切换，从而提高了该方法的精度。

第一条件和第二条件可以取决于总和温度信号。

也就是说，总和温度信号可以被用于确定哪些量度(以及在何种程度上)形成用于计算流量的基础。

考虑例如非常低的流量。在这种情况下，总和温度信号将接近其最大值，并且因此将具有相对平坦的斜率。也就是说，流量的增加对总和温度信号的影响将仅很小。

也就是说，总和温度信号将不会高度指示该范围内的流量变化。

另一方面，差值温度信号在流量接近零的情况下具有非常陡的斜率。也就是说，当流量较小时，温度感测元件处的温差将是确定流量的良好量度。也就是说，可以在这样小的流量情况下向差值温度信号分配大的权重。

然而，由于所述方法被用于确定流量，因此在操作该方法开始时不会精确地知道流量，并且可能需要一种量度来确定哪些温度信号(总和温度信号和差值温度信号)被用于确定流量并且以何种程度——即，利用多大加权因子——来确定流量。总和温度信号可以是用于确定以上的量度。如所论述的，流量(的绝对值)越大，总和温度信号通常越小。也就是说，它可以用作流量的近似量度，从而确定使用哪些温度信号以及以何种程度来使用。

可以向总和温度信号分配总和温度权重，并且可以向差值温度信号分配差值温度权重，其中，这些权重的总和等于1，并且其中，基于这些权重来得到流量。所述权重可以取决于总和温度信号或者取决于差值温度信号。

当总和温度高于转折点阈值时，差值温度权重可以至少为0.7，优选地至少为0.9。

这遵循以上描述的基本原理：当总和温度相对较大时，即相对接近其最大值时，总和温度信号可能不会充分指示流量，因为在该范围内，流量的变化仅对总和温度影响很小。另一方面，在该范围内温差可以具有非常陡峭的斜率。因此，在该范围内向差值温度信号分配大的权重并且仅向总和温度信号分配小的权重可以是有利的。

当总和温度信号在第一陡峭阈值与第二陡峭阈值之间的范围内时，总温度权重可以至少为0.7，优选地至少为0.9。

该范围可以表示其中在流量与总和温度信号之间的关系中存在相对陡峭的斜率的范围。在该范围内总和温度信号因此高度指示流量的变化，这就是为何在该范围内向该信号分配高权重可以是有利的。

当总和温度信号低于平坦阈值时，差值温度权重可以至少为0.7，优选地至少为0.9。

这基于以下基本原理：当考虑非常大的流量时，总和温度变得越来越平坦。在非常大的流量下，热量被流非常快地带走，这就是总和温度信号变得越来越平坦的原因。对于差值温度信号来说，这只是部分正确的，因为此处从温度感测元件带走的总体热量的上述效果起作用，而且不对称地带走的热量的效果也有影响，并且这两种效果随着流量的增加而增加。这就是为何对于非常大的流量，对应于低于某个阈值的总和温度，向温差分配高权重可能再次是有利的。

应当注意的是，阈值的以上名称(例如，转折点阈值、第一陡峭阈值和第二陡峭阈值以及平坦阈值)只是为了能够更好地区分它们。特别地，所提供的名称不应当限制其范围。阈值还可以被称为第一阈值(＝转折点阈值)、第二阈值(＝第一陡峭阈值)、第三阈值(＝第二陡峭阈值)和第四阈值(＝平坦阈值)。

针对阈值的名称的基本原因是其中相对于流量绘制总和温度信号的曲线。将理解的是，该曲线在流量＝0处具有最大值(因为没有热量通过流体的流动被带走)，并且然后随着流量增加而渐近地下降至最小值(因为越来越多的热量通过流动被带走)。也就是说，该曲线在流量＝0处具有最大转折点。

转折点阈值是最接近该转折点的阈值，即，它是具有最高总和温度信号的阈值。在这一点之上，所描述的曲线是相对平坦的，这就是在高于该阈值时优选地仅使用差值温度信号来得到流量的原因。

由于所描述的曲线随着流量以高流动速率增加而渐近地接近最小值，因此将理解的是，当流量增加时，曲线变得越来越平坦。这是“平坦阈值”的基础。当总和温度信号低于这样的平坦阈值时，所描述的曲线相对平坦，即，总和温度仅随流量略微变化。这就是在平坦阈值以下优选地使用差值温度信号的原因。

再次参考所描述的曲线(流量与总和温度信号)，将进一步理解的是，在流量＝0(其中，曲线具有最大转折点)与非常高流量(其中曲线变得平坦)之间的部分中，存在相对陡峭的部分。该陡峭部分可以被用于基于总和温度信号来得到流量。该部分可以通过所描述的第一陡峭阈值和第二陡峭阈值来定义。

将理解的是，通常，在所描述的四个阈值中，平坦阈值将是最小的阈值(即，具有最小的总和温度信号)，接着是第一陡峭阈值、第二陡峭阈值和转折点阈值。

当总和温度信号在第二陡峭阈值与转折点阈值之间时，总和温度信号越接近转折点阈值，差值温度权重可以越大，并且总和温度信号越接近第二陡峭阈值，总和温度权重可以越大。

当总和温度信号在平坦阈值与第一陡峭阈值之间时，总和温度信号越接近平坦阈值，差值温度权重可以越大，并且总和温度信号越接近第一陡峭阈值，总和温度信号可以越大。

另外，分配这样的权重可以是有利的，因为它可以产生更好的结果。

通过差值温度权重与总和温度信号的关系定义的函数可以是平滑(即连续)函数，并且优选地是连续可微函数。

当总和温度信号高于转折点阈值时，可以基于差值温度信号来得到流量。

这(以及另外下面论述的特征)遵循上面论述的基本原理。然而，在此处论述的实施方式中，可以根据范围完全基于差值温度信号(或总和温度信号)来得到流量。

这可以是得出流量的量度的特别简单的方式。

当总和温度信号在第一陡峭阈值与第二陡峭阈值之间的范围内时，可以基于总和温度信号来得到流量。

当总和温度信号低于平坦阈值时，可以基于差值温度信号来得到流量。

在第二陡峭阈值与转折点阈值之间的范围内，权重与总和温度信号之间可以存在线性关系。

在第二陡峭阈值与转折点阈值之间的范围内，权重可以满足：

以及

总和温度权重＝1-差值温度权重

可替选地，在第二陡峭阈值与转折点阈值之间的范围内，权重与总和温度信号之间还可以存在非线性关系。

在平坦阈值与第一陡峭阈值之间的范围内，权重与总和温度信号之间可以存在线性关系。

在平坦阈值与第一陡峭阈值之间的范围内，权重可以满足：

以及

差值温度权重＝1-总和温度权重

可替选地，在平坦阈值与第一陡峭阈值之间的范围内，权重与总和温度信号之间可以存在非线性关系。

该方法还可以包括：使流量与差值温度信号之间的关系线性化；以及使流量与总和温度信号之间的关系线性化。

在使流量与总和温度信号之间的关系线性化的步骤中，可以考虑差值温度信号。

将理解的是，总和温度信号不指示流动的方向。也就是说，具有相同强度但流动方向相反的两个流可以产生相同的总和温度信号。为了另外指示流动方向，还可以考虑差值温度信号。

流量与总和温度信号之间的关系可以仅在从平坦阈值至转折点阈值的总和温度范围内被线性化。

这可以使该方法特别简单和有效。

流量与差值温度信号之间的关系可以仅在低于第一陡峭阈值的总和温度范围内以及高于第二陡峭阈值的总和温度范围内被线性化。

该方法可以在流量测量系统中执行，并且该方法还可以包括：控制流量测量系统的温度。

在一些实施方式中，这可以包括：控制第一温度感测元件和第二温度感测元件的参考温度。

出于不同原因，对温度感测元件的参考温度的这样的控制可以是有利的。

特别地，温度感测元件可以被实现为热元件，还被称为热电偶。它们可以通过将流体的温度与参考温度进行比较来测量流体的温度。将理解的是，温度感测元件的参考温度的变化将直接改变这样的传感器的输出信号。假设两个温度感测元件的参考温度相等，则这不会改变温差，但是将直接改变所测量的总和温度信号并且因此改变流量测量系统的流量信号。

可替选地，温度感测元件可以被实现为温度依赖的阻力元件，例如 NTC(负温度系数)电阻器或Pt100(铂)温度传感器。将理解的是，流量测量系统的变化将改变其内部部件的总体温度，并且因此还改变所测量的总和温度。

以上叙述的特征说明了，通过控制流量测量系统的温度，可以导致所描述的方法的更高精度和总体更好的性能。

该方法还可以包括：在流体进入管之前控制流体的温度。

将理解的是，总和温度信号取决于由加热元件引起的加热以及流量。然而，还将理解的是，该信号还取决于管中流体的总体温度，或者换句话说，取决于流体在进入管时具有的温度。该温度越高，总和温度信号越高。

如果在进入管时未控制流体温度，则可以引起所描述的方法的误差。因此，可以特别有利的是，还控制流体的温度，以得出更可靠的流量测量的结果。

可以将流量测量系统的温度和流体进入管之前的温度控制成彼此相等。这可以允许特别稳定和有利的温度设定，并且因此实现特别鲁棒的流量测量。

本发明还涉及一种用于测量管中流体的流量的流量测量系统，该系统包括：管；加热元件，其被配置成对管中的流体进行加热；第一温度感测元件，其被配置且定位成在第一位置处测量指示管中的流体的第一温度的第一信号；第二温度感测元件，其被配置且定位成在第二位置处测量指示管中的流体的第二温度的第二信号，第二位置与第一位置不同。

将理解的是，该系统可以具有与上面结合该方法论述的优点相对应的优点。

流量测量系统还可以包括数据处理装置，其中，数据处理装置被配置成：基于第一信号和第二信号来计算至少一个温度信号，以及基于所述至少一个温度信号来得到流量。

数据处理装置还可以被配置成执行上面关于所论述的方法叙述的步骤。

流量测量系统还可以包括适于控制流量测量系统的温度的至少一个温度控制元件。

此外，这可以具有如上面关于流量测量系统的温度控制所论述的优点。

所述至少一个温度控制元件可以包括加热装置或珀耳帖元件。

该系统还可以包括传热元件，该传热元件被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件与流量测量系统的其他部件之间传导热量。

在其中温度感测元件包括参考温度部分的实施方式中，传热元件还可以被配置且被定位成将热量传导至温度感测元件的参考温度部分以及从温度感测元件的参考温度部分传导热量。

传热元件可以由具有下述导热率的材料形成：至少10W/(m·K)，优选地至少50W/(m·K)，更优选至少100W/(m·K)例如至少200W/(m·K)。

传热元件可以由金属例如铝形成。

管可以是毛细管，例如金属毛细管或熔融石英毛细管。

毛细管可以具有1μm至1500μm，优选地10μm至1000μm，更优选地15μm至500μm的内径。

该系统还可以包括被配置成控制流体的温度的流体温度控制元件。

将理解的是，流体温度控制元件可以是所述至少一个温度控制元件的一部分。然而，在一些实施方式中，它还可以是与所论述的至少一个温度控制元件分离的不同部分。

流体温度控制元件可以包括洗脱剂预热器。

流体温度控制元件可以包括壳体和壳体中的流体传导通路。

流体传导通路可以具有5cm至50cm，优选地10cm至30cm，更优选地15cm至25cm例如20cm的长度。

传热元件还可以被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件与流体温度控制元件之间传导热量。

该系统还可以包括温度传感器，该温度传感器被配置且被定位成感测传热元件的温度。

该流量测量系统还可以包括包围该系统的其余部分的壳体。

另外，这样的壳体可以将系统与外部隔离，并且因此还有助于系统的温度控制。

壳体可以由具有低于10W/(m·K)，优选地低于5W/(m·K)，更优选地低于1W/(m·K)的导热率的材料形成。

该系统可以包括用于调节壳体的温度的壳体调温系统。

在这样的实施方式中，壳体可以由具有相对高的导热率——例如，至少10W/(m·K)，优选地至少50W/(m·K)，更优选地至少100W/(m·K)，例如至少200W/(m·K)——的材料形成。

第一温度感测元件和第二温度感测元件可以相对于加热元件对称布置。

温度感测元件可以是热元件。

本发明还涉及一种泵系统，该泵系统包括：至少一个泵；至少一个如以上系统实施方式所描述的流量测量系统；以及泵控制单元，其被配置成：接收所述至少一个流量测量系统的指示流量的信号；以及调整所述至少一个泵的设置。

此外，这可以产生与上面关于流量测量系统所论述的优点相对应的优点。

该系统可以包括：多个泵；多个根据前述系统实施方式中任一项所述的流量测量系统；以及泵控制单元，其被配置成：接收多个流量测量系统的指示流量的信号；以及调整多个泵的设置。

泵系统还可以包括每个泵至少一个溶剂供给。

泵系统还可以包括每个泵一个压力传感器。

泵系统还可以包括系统压力传感器。

泵系统还可以包括用于混合由多个泵生成的流的混合器。

每个流量测量系统可以位于泵与混合器之间。

上面论述的方法可以使用如以上所论述的系统或如以上所论述的泵系统。

本发明还涉及用于液相色谱法的如以上所论述的用途、如以上所论述的系统或者如以上所论述的泵系统。

用途可以用于高效液相色谱法。

用途可以包括向流体供应至少100bar，优选地至少500bar，更优选地至少1,000bar，例如至少1,500bar的压力。

用途可以包括：测量1nL/min至10nL/min的范围内的流量。

用途可以包括：测量10nL/min至100nL/min的范围内的流量。

用途可以包括：测量1μL/min至10μL/min的范围内的流量。

用途可以包括：测量10μL/min至100μL/min的范围内的流量。

特别地，用途还可以包括所有以上范围。也就是说，本发明可以使用户能够利用单个方法和单个设备测量所有以上范围内的流量。

也就是说，本发明还涉及能够以高精度和再现性生成这样的低流动速率的泵。可以借助于流量传感器来测量和调节所生成的流量。还将理解的是，本发明还涉及适用于此目的并且覆盖整个低流量范围的流量传感器。尽管特别参考LC和HPLC描述了本发明，但是还应当理解的是，对于其中必须以高精度测量低液体体积流量的其他技术领域而言所描述的技术和所描述的流量传感器还可以是有意义的。

通常注意到，所描述的技术可以适用于HPLC领域。用于HPLC的泵应当普遍适用于不同的色谱柱。理想情况下，泵低流量HPLC范围应当覆盖从仅几nL/min至高达约100μL/min的整个流量范围。由于低流量范围的特殊特性，因此期望具有覆盖约1:100000的动态范围的流量传感器。利用根据现有技术的流量传感器无法达到该动态范围。本发明可以提供一种解决方案，借助于该解决方案，可以在整个低流量范围内以色谱法所需的精度和再现性进行快速且精确的流量测量和流量控制。目前描述的解决方案是成本有效且用户友好的，并且可以覆盖所识别的流动速率范围，而无需交换部件或者在不同部件之间进行切换。

一般而言，所描述的技术基于以下事实：热流量传感器可以提供可以在整个感兴趣的低流量范围内分析并且取决于流量的信号。根据所描述的技术，利用这些信号来创建可以促进包括纳米HPLC、毛细管HPLC和微量HPLC在内的整个低流量范围内的精确流量测量的新的热流量传感器。这种新的热流量传感器可以包含附加部件，从而提高了总和温度的分析的精度，使得其足以用于HPLC应用。另外，总和温度和温差被同时读取或者以交替方式读取并且被组合成单个信号，使得产生没有任何不连续性的连续测量范围。

根据本发明的实施方式的这样的流量传感器的测量信号可以被用于借助于闭合控制电路将由泵块提供的流量控制为参考值，使得精确地提供所需的流量。

包括根据本发明的流量传感器和控制电路的两个或更多个这样的泵块的组合产生可以在整个低流量范围内使用的梯度泵。这样的梯度泵可以以可设定的混合比来混合两种或更多种溶剂，从而产生用于HPLC应用的溶剂梯度。

由于根据本发明的实施方式的流量传感器的大流量范围，因此这样的 HPLC泵适用于更广范围的不同HPLC应用，其中，在整个范围内以高精度保持流量和所需溶剂组成。

本发明还涉及以下编号的实施方式。

下面，将论述方法实施方式。这些实施方式被缩写为字母“M”，其后是数字。无论何时在本文中提及方法实施方式，都意指这些实施方式。

M1.一种用于测量管中的流体的流量的方法，所述方法包括：

加热元件对所述管中的流体进行加热；

第一温度感测元件在第一位置处测量指示所述管中的流体的第一温度的第一信号；

第二温度感测元件在第二位置处测量指示所述管中的流体的第二温度的第二信号，所述第二位置与所述第一位置不同；

基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号；

基于所述至少一个温度信号来得到流量。

M2.根据前一实施方式所述的方法，其中，基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号包括：

基于所述第二信号与所述第一信号之间的差来计算差值温度信号。

M3.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号包括：

基于所述第二信号与所述第一信号的总和来计算总和温度信号。

M4.根据具有M2的特征的实施方式M3所述的方法，其中，在得到流量的步骤中，

当满足第一条件时，基于所述差值温度信号和所述总和温度信号的第一加权组合来得到流量；以及

当满足第二条件时，基于所述差值温度信号和所述总和温度信号的第二加权组合来得到流量；

其中，所述第二条件与所述第一条件不同，并且其中，所述第二加权组合与所述第一加权组合不同。

M5.根据前一实施方式所述的方法，其中，在得到流量的步骤中，

当满足所述第一条件时，基于所述差值温度信号来得到流量；以及

当满足所述第二条件时，基于所述总和温度信号来得到流量。

换言之，在本实施方式中，第一加权组合对应于以加权因子1对差值温度信号进行加权并且以加权因子0对总和温度信号进行加权；并且第二加权组合对应于以加权因子1对总和温度信号进行加权并且以加权因子0 对差值温度信号进行加权。

M6.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述管是毛细管。

M7.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述第二位置在与所述第一位置相反的方向上距加热元件一定距离。

换言之，第一位置和第二位置可以位于加热元件的相对侧。

M8.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，计算至少一个温度信号的步骤和得到流量的步骤由数据处理装置执行。

M9.根据具有实施方式M4的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述方法还包括：在基于所述差值温度信号和所述总和温度信号的不同加权组合来得到流量之间进行自动切换。

这意味着，该切换是借助于其中所述方法被执行的系统完成的，而无需用户与系统交互。

M10.根据具有实施方式M4的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述差值温度信号和所述总和温度信号被同时或准同时获取。

准同时获取意味着重复且连续地执行两种获取。例如，执行所述方法的系统以0.1ms至1000ms，优选地1ms至500ms范围内的时间间隔在获取差值温度信号与获取总和温度信号之间进行切换。

M11.根据具有实施方式M4的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述第一条件和所述第二条件取决于所述总和温度信号。

M12.根据具有实施方式M4的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，向所述总和温度信号分配总和温度权重，并且向所述差值温度信号分配差值温度权重，并且其中，这些权重的总和等于1，并且其中，基于这些权重来得到流量。

M13.根据前一实施方式所述的方法，其中，

当所述总和温度高于转折点阈值时，所述差值温度权重至少为 0.7，优选地至少为0.9。

M14.根据具有实施方式M12的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号在第一陡峭阈值与第二陡峭阈值之间的范围内时，所述总和温度权重至少为0.7，优选地至少为0.9。

M15.根据具有实施方式M12的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号低于平坦阈值时，所述差值温度权重至少为0.7，优选地至少为0.9。

由于所描述的曲线随着流量的增加而渐近地接近最小值，因此将理解的是，当流量增加时，曲线变得越来越平坦。这是“平坦阈值”的基础。当总和温度信号低于这样的平坦阈值时，所描述的曲线相对平坦，即，总和温度仅随流量略微变化。这就是在平坦阈值以下优选地利用差值温度信号的原因。将理解的是，这还可以取决于传感器的特性和所使用的溶剂。在一些实施方式中，总和温度信号还可以用于高流动速率。

再次参考所描述的曲线(流量与总和温度信号)，将进一步理解的是，在流量＝0(其中，曲线具有最大转折点)与非常高的流量(其中，曲线变得平坦)之间的部分中，存在相对陡峭的部分。该陡峭部分可以被用于基于总和温度信号来得到流量。该部分可以通过所描述的第一陡峭阈值和第二陡峭阈值来定义。

将理解的是，通常，在四个描述的阈值中，平坦阈值将是最小的阈值 (即，具有最小的总和温度信号)，接着是第一陡峭阈值、第二陡峭阈值和转折点阈值。

M16.根据具有实施方式M13和M14的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号在第二陡峭阈值与转折点阈值之间时，总和温度信号越接近转折点阈值，差值温度权重越大，并且总和温度信号越接近第二陡峭阈值，总和温度权重越大。

M17.根据具有实施方式M14和M15的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号在所述平坦阈值与所述第一陡峭阈值之间时，所述总和温度信号越接近所述平坦阈值，所述差值温度权重越大，并且所述总和温度信号越接近所述第一陡峭阈值，所述总和温度信号越大。

M18.根据具有实施方式M12的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，通过所述差值温度权重与所述总和温度信号的关系定义的函数是平滑函数，优选地是连续可微函数。

M19.根据具有实施方式M5的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号高于转折点阈值时，基于所述差值温度信号来得到流量。

M20.根据具有实施方式M5的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号处于所述第一陡峭阈值与所述第二陡峭阈值之间的范围内时，基于所述总和温度信号来得到流量。

M21.根据具有实施方式M5的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，

当所述总和温度信号低于平坦阈值时，基于所述差值温度信号来得到流量。

M22.根据具有实施方式M12、M19和M20的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，在所述第二陡峭阈值与所述转折点阈值之间的范围内，所述权重与所述总和温度信号之间存在线性关系。

M23.根据前一实施方式所述的方法，其中，在所述第二陡峭阈值与所述转折点阈值之间的范围内，所述权重满足：

以及

总和温度权重＝1-差值温度权重

M24.根据具有实施方式M12、M19和M20的特征的前述实施方式 M1至M21中任一种所述的方法，其中，在所述第二陡阈值与所述转折点阈值之间的范围内，所述权重与所述总和温度信号之间存在非线性关系。

M25.根据具有实施方式M12、M20和M21的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，在所述平坦阈值与所述第一陡峭阈值之间的范围内，所述权重与所述总和温度信号之间存在线性关系。

M26.根据前一实施方式所述的方法，其中，在所述平坦阈值与所述第一陡峭阈值之间的范围内，所述权重满足：

以及

差值温度权重＝1-总和温度权重

M27.根据具有实施方式M12、M20和M21的特征的前述实施方式 M1至M24中任一种所述的方法，其中，在所述平坦阈值与所述第一陡峭阈值之间的范围内，所述权重与所述总和温度信号之间存在非线性关系。

M28.根据具有实施方式M4的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述方法还包括：

使所述流量与所述差值温度信号之间的关系线性化；以及

使所述流量与所述总和温度信号之间的关系线性化。

M29.根据前一实施方式所述的方法，其中，在使所述流量与所述总和温度信号之间的关系线性化的步骤中，考虑所述差值温度信号。

M30.根据具有实施方式M13和M15的特征的前述两种实施方式中任一种所述的方法，其中，所述流量与所述总和温度信号之间的关系仅在从所述平坦阈值到所述转折点阈值的总和温度范围内被线性化。

M31.根据具有实施方式M15的特征的前述3种实施方式中任一种所述的方法，其中，所述流量与所述差值温度信号之间的关系仅在低于所述第一陡峭阈值的总和温度范围内以及高于所述第二陡峭阈值的总和温度范围内被线性化。

M32.根据具有实施方式M12的特征的前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述权重取决于所述总和温度信号。

M33.根据具有实施方式M12的特征的实施方式M1至M32中任一种所述的方法，其中，所述权重取决于所述差值温度信号。

M34.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述方法在流量测量系统中执行，并且其中，所述方法还包括：控制所述流量测量系统的温度。

M35.根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述方法还包括：在所述流体进入所述管之前控制所述流体的温度。

M36.根据引用倒数第二个实施方式时的前一实施方式所述的方法，其中，所述流量测量系统的温度和所述流体在进入所述管之前的温度被控制成彼此相等。

下面，将论述系统实施方式。这些实施方式被缩写为字母“S”，其后是数字。无论何时在本文中提及系统实施方式，都意指这些实施方式。

S1.一种用于测量管中的流体的流量的流量测量系统，所述系统包括：

管；

加热元件，其被配置成对所述管中的流体进行加热；

第一温度感测元件，其被配置且被定位成在第一位置处测量指示所述管中的流体的第一温度的第一信号；

第二温度感测元件，其被配置且被定位成在第二位置处测量指示所述管中的流体的第二温度的第二信号，所述第二位置与所述第一位置不同。

S2.根据前一实施方式所述的流量测量系统，还包括：

数据处理装置，其中，所述数据处理装置被配置成：

基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号，以及

基于所述至少一个温度信号来得到流量。

S3.根据前一实施方式所述的流量测量系统，其中，数据处理装置还被配置成执行实施方式M2至M5、M9至M33中任一种所述的步骤。

S4.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述系统还包括：

至少一个温度控制元件，其被配置成控制所述流量测量系统的温度。

S5.根据前一实施方式所述的流量测量系统，其中，所述至少一个温度控制元件包括加热装置或珀耳帖元件。

S7.根据实施方式S4和S5中任一种所述的流量测量系统，其中，所述系统还包括传热元件，所述传热元件被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件与所述流量测量系统的其他部件之间传导热量。

S8.根据前一实施方式所述的流量测量系统，其中，所述传热元件由具有以下导热率的材料形成：至少10W/(m·K)，优选地至少50W/(m·K)，更优选地至少100W/(m·K)，例如至少200W/(m·K)。

S9.根据前述两种实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述传热元件由金属例如铝形成。

S10.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述管是毛细管，并且优选地包括金属或熔融石英。

S11.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述毛细管具有5μm至1500μm，优选地10μm至1000μm，更优选地 15μm至500μm的内径。

S12.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述系统还包括：

流体温度控制元件，其被配置成控制所述流体的温度。

S13.根据前一实施方式所述的流量测量系统，其中，所述流体温度控制元件包括洗脱剂预热器。

S14.根据前述两种实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述流体温度控制元件包括壳体和所述壳体中的流体传导通路。

S15.根据前一实施方式的流量测量系统，其中，所述流体传导通路具有5cm至50cm，优选地10cm至30cm，更优选地15cm至25cm例如20cm的长度。

S16.根据具有实施方式S7和S12的特征的前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述传热元件还被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件与所述流体温度控制元件之间传导热量。

S17.根据具有实施方式S7的特征的前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述系统还包括温度传感器，所述温度传感器被配置且被定位成感测所述传热元件的温度。

S18.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，还包括包围所述系统的其余部分的壳体。

S19.根据前一实施方式的流量测量系统，其中，所述壳体由具有低于10W/(m·K)，优选地低于5W/(m·K)，更优选地低于1W/(m·K) 的导热率的材料形成。

S20.根据倒数第二个实施方式所述的流量测量系统，其中，所述系统包括用于调节所述壳体的温度的壳体调温系统。

S21.根据前述实施方式所述的流量测量系统，其中，所述壳体由具有以下导热率的材料形成：至少10W/(m·K)，优选地至少50W/(m·K)，更优选地至少100W/(m·K)，例如至少200W/(m·K)。

S22.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述第一温度感测元件和所述第二温度感测元件相对于所述加热元件对称布置。

S23.根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统，其中，所述温度感测元件是热元件。

下面，将论述泵实施方式。这些实施方式被缩写为字母“P”，其后是数字。无论何时在本文中提及泵实施方式，都意指这些实施方式。

P1.一种泵系统，包括：

至少一个泵；

至少一个根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统；以及

泵控制单元，其被配置成：

接收所述至少一个流量测量系统的指示流量的信号；以及

调整所述至少一个泵的设置。

P2.根据前一实施方式所述的泵系统，其中，所述系统包括：

多个泵；

多个根据前述系统实施方式中任一种所述的流量测量系统；以及泵控制单元，其被配置成：

接收所述多个流量测量系统的指示流量的信号；

调整所述多个泵的设置。

P3.根据前述泵实施方式中任一种所述的泵系统，还包括每个泵至少一个溶剂供给。

P4.根据前述泵实施方式中任一种所述的泵系统，还包括每个泵一个压力传感器。

P5.根据前述泵实施方式中任一种所述的泵系统，还包括系统压力传感器。

P6.根据具有实施方式P2的特征的前述泵实施方式中任一种所述的泵系统，还包括用于混合由所述多个泵生成的流的混合器。

P7.根据前一实施方式所述的泵系统，其中，每个流量测量系统位于泵与所述混合器之间。

M37.根据前述方法实施方式中任一种所述的方法，其中，所述方法使用根据前述系统实施方式中任一种所述的系统或根据前述泵实施方式中任一种所述的泵系统。

下面，将论述用途实施方式。这些实施方式被缩写为字母“U”，其后是数字。无论何时在本文中提及用途实施方式，都意指这些实施方式。

U1.用于液相色谱法的根据前述方法实施方式中任一种所述的方法、根据前述系统实施方式中任一种所述的系统或者根据前述泵实施方式中任一种所述的泵系统的用途。

U2.根据前一实施方式所述的用途，其中，所述用途用于高效液相色谱法。

U3.根据前述用途实施方式所述的用途，其中，所述用途包括：向流体供应至少100bar，优选地至少500bar，更优选地至少1,000bar，例如至少1,500bar的压力。

U4.根据前述用途实施方式中任一种所述的用途，其中，所述用途包括：测量1nL/min至10nL/min的范围内的流量。

U5.根据前述用途实施方式中任一种所述的用途，其中，所述用途包括：测量10nL/min至100nL/min的范围内的流量。

U6.根据前述用途实施方式中任一种所述的用途，其中，所述用途包括：测量1μL/min至10μL/min的范围内的流量。

U7.根据前述用途实施方式中任一种所述的用途，其中，所述用途包括：测量10μL/min至100μL/min的范围内的流量。

特别地，所述用途还可以包括所有以上范围。也就是说，本发明可以使用户能够利用单个方法和单个设备来测量所有以上范围内的流量。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的实施方式。应当理解的是，这些实施方式意在例示而非限制本发明的范围。

图1描绘了用于测量和控制流量的现有技术系统；

图2描绘了用于测量和控制流量的另一现有技术系统；

图3描绘了用于测量流量的另一现有技术系统；

图4描绘了用于测量流量的呈流量为零的配置的示例性系统；

图5描绘了图4的呈具有低的非零流量的配置的系统；

图6描绘了图4的呈具有比图5中的流量高的流量的配置的系统；

图7描绘了图4的呈具有非常高流量的配置的系统；

图8描绘了总和温度和温差相对于流量的曲线；

图9描绘了要在本发明的实施方式中采用的预热器；

图10描绘了根据本发明的实施方式的流量传感器系统；

图11描绘了对应于总和温度和温差与流量的曲线，其中，识别出不同的流量部分；

图12描绘了流量与线性化温度信号之间的线性化相关性；

图13示出了根据本发明的实施方式的可以如何采用过渡曲线来连接具有重叠流量范围的不同线性化温度信号；

图14描绘了被用于定义流量信号的不同部分的与总和温度信号和差值温度信号相对应的曲线；

图15与图14相对应并且还描绘了根据本发明的实施方式的具有针对差值温度信号和总和温度信号的使用的权重的图；

图16与图14相对应并且还描绘了根据本发明的另一实施方式的具有针对差值温度信号和总和温度信号的使用的权重的图；

图17描述了根据本发明的实施方式的HPLC系统；

图18示出了总和温度信号的变换；

图19描绘了经变换的总和温度信号和经变换的差值温度信号；

图20描绘了图19的信号以及示例性加权函数；以及

图21描绘了合成信号。

具体实施方式

在下文中，将基于示例来详细说明热流量传感器的功能原理和行为。这样的热流量传感器的实际传感器元件(还被称为流量测量系统)的一些部件如图4所示。图4描绘了零流量时的热流量传感器。

传感器元件包括管1，在所描绘的实施方式中，管1是伸长的毛细管 1。毛细管1具有壁2，壁2由足够耐压的材料——优选地玻璃，陶瓷或金属——形成(例如，由其组成)。流量要被测量的流体或液体位于毛细管内。

在毛细管1的壁2的外端处，附接有加热元件10，并且在加热元件 10的左侧和右侧布置有两个温度感测元件11a和11b(还称为温度传感器 11a、11b)，优选地距加热元件10距离相同。

作为示例，使用基于热元件(即，热电偶)的温度传感器11a、11b，因为温度传感器11a、11b提供近似线性的信号，并且不是测量绝对温度，而是测量毛细管壁2处的温度与参考结点之间的差，该参考结点与传感器的壳体具有近似相同的温度。以这种方式，自动补偿环境温度的变化。

如果流体/液体在毛细管1内部停滞，即如果毛细管1内部的流量等于零，则加热元件10的热量在所有方向上均匀地扩散。由此产生的是由等温线20a表示的基本上旋转对称的温度分布。温度分布相对于加热元件 10和两个温度传感器11a和11b特别地对称。因此，两个温度传感器11a、 11b的温度相同，或者它们之间的温差为零。

差值温度信号通常在评估电路中被线性化。此时，基于所记录的校准曲线或查找表来将温差转换成流动速率，例如以纳升每分钟(nL/min)为单位。

在分析适合于测量较高流动速率的总和温度而不是温度之间的差时，对两个温度的总和进行分析。如果液体停滞，则两个温度的总和达到最大值，因为在这种情况下散热最低。

图5描绘了流体/液体在毛细管1中从左向右移动的情况，其在下文中将被称为正向流动(即，流量>0)。

毛细管1的内径很大，以至于在毛细管1内部产生层流。在直的伸长毛细管1中，在这种情况下产生由箭头(速度矢量)3b指示的抛物线速度分布。

该抛物线速度分布使由加热元件10在流动方向上生成的温度分布变形。这可以从等温线20b的改变的形状看出。流沿流动方向运送由加热元件10加热的液体，从而导致布置在下游的温度传感器11b的温度升高。另一方面，在温度传感器11a处被加热的液体不断地被新液体替换，使得温度传感器11a的温度下降。因此，在温度传感器11a于11b之间产生温差，温差是通过传感器的流量的量度，并且在评估电路中线性化之后被提供为流动速率信号。在低流量的情况下，流动速率仅在很小程度上影响总和温度，并且在该范围内不能以任何有用的方式来分析总和温度。

在图6中通过较长的速度矢量3c所指示的较高流量的情况下，流动分布变得更加不对称。从等温线20c的形状可以看出，上游温度传感器11a 现在几乎不被加热元件10加热。结果，传感器11a与11b之间的温差保持增加。温差再次被线性化并且提供为流动速率信号。

在甚至更高的流量下，越来越多的热量通过液体散逸，使得温差达到最大值并且随后又减小。在该范围内，不再可能对温差进行有意义的分析。替代地，可以对传感器11a和11b的总和温度进行分析。由于在更高的流量下会散逸更多的热量，因此热量随着流动速率的增加而急剧减少，并且已经可以被线性化，并且然后用作流量的量度。

在非常高的流量下，甚至更多的热量通过液体散逸，使得通常实现更低的温度。与图6相比，这在图7中通过较少数目的等温线来指示。

在图6中，温度传感器11a几乎不被加热，并且这也不会通过进一步增加的流量而改变。然而，由于增加的热量排出，温度传感器11b在甚至更高的流动速率(参见图7)下在较小程度上被加热，使得温差与流量低时的温差类似地低。

因此，非常低的温差可能由于非常低的流量或者极高的流量而出现。因此，温差与流量之间的关系现在是模糊的。在中流量至高流量时，总和温度显示出与流动速率的明确且清晰的关联。因此，该信号可以被用作流量的良好量度。

流量与温差以及总和温度之间的依赖关系被绘制在图8中。水平轴与流动速率相对应，Y轴与所测量的温差或总和温度相对应。

虚线曲线110表示总和温度。曲线对称地延伸至X轴，即，负流量与相同值的正流量引起相同的总和温度。该曲线在流量＝零处具有其最大值 110a，因为在这种情况下，没有热量通过液体散逸。在低正流量或负流量处，通过液体的热量排出可忽略不计，因此曲线的形状首先保持几乎水平，使得不可能在该范围内进行精确的分析。随着流量略高，曲线迅速开始急剧下降，使得可以在该范围内很好地进行分析。在非常高的流量处，曲线变得越来越平坦。

实线100表示温差。为了使呈现更加清楚，对该曲线进行缩放，使得该曲线的最大值与曲线110中的最大值一样高。实际上，温差基本上低于总和温度，因此曲线在垂直方向实际上要小得多。温差相对于原点以点对称方式延伸，即负流量引起与正流量的温差一样高的、仅代数符号相反的温差。在低流量处，曲线最初在范围100a内具有近似线性且非常陡峭的形状。在较高流量处，曲线变得越来越非线性并最终达到饱和点100b。此处，热量排出的影响开始变成主导。在甚至更高的流量处，曲线在范围 100c内保持下降，并且最终变得更平坦。

热测量原理的一般挑战是环境温度或传感器温度以及流入液体的温度的影响。由于这些影响以相同的方式对流量传感器中的温度传感器11a 和11b起作用，因此温差不会由于这些影响而改变，即，曲线100几乎不受环境温度或者流入液体的变化的影响。

与此相反，环境温度的变化对温度总和信号具有直接影响。因此，整个曲线110在垂直方向上移位。例如，如果环境温度降低，则结果是向下移位的曲线(曲线111)。

由于当流量高时曲线具有非常平坦的形状，因此这样的垂直移位对应于测量流量的极大误差。

热元件(热电偶)可以被用于温度传感器11a和11b。由于其功能原理，热电偶始终测量测量位点与参考位点之间的温度差。参考位点布置在传感器11a、11b内部，使得其基本上测量传感器壳体的温度，并且测量位点测量毛细管壁2处的温度。由于当环境温度变化时两个温度均等地变化，因此以这种方式极大地消除了环境温度对传感器信号的影响。然而，测量位点即毛细管壁2处的温度还受流入流体/液体的温度或介质的温度——下文将被称为介质温度——的显著影响。该影响无法通过使用热电偶消除。由于曲线110的平坦形状，因此介质温度的很小的变化会导致传感器信号的大变化。

由于这些原因，因此根据现有技术的流量传感器的精度在总和温度的分析方面——特别是在非常高的流动速率处——与在低流动速率处相比以及与在温差的分析方面相比差得多。在现有技术系统中可能容易出现 10％或更多的测量误差，这对于常见的HPLC应用是无用的。

例如，为了创建有助于在由曲线所覆盖的整个范围内进行精确的流量测量的宽范围流量传感器，有利地消除了环境温度或介质温度对温度总和信号的影响。

根据本发明的实施方式，可以通过将流量传感器的温度和介质温度保持恒定来消除环境温度和介质温度的影响。在下文中，这被称为温度控制。

在具有良好热导率的壳体例如金属壳体的流量传感器中，对传感器的温度控制可以通过以实现良好热导率的方式将壳体连接至温度受控表面例如金属板来实现。温度受控表面可以保持在恒定温度处。一种解决方案是使用与温度受控表面热接触的加热元件以及同样与温度受控表面热接触的一个或多个温度传感器，其中，加热功率由控制电路设定，使得温度与给定设定值相对应。此处，温度受控表面还可以是传感器壳体本身，或者控制装置可以部分或全部集成到传感器中。

在这样的借助于简单加热元件的温度控制中，不可能进行主动冷却。因此，在这种情况下，必须将温度的设定值选择成高于布置的期望最高环境温度。如果使用例如珀耳帖冷却器代替加热元件，则珀耳帖冷却器可以被用于提供主动加热以及主动冷却，只要在珀耳帖冷却器的另一侧处确保足够的热量供应或热量排出即可。在这种情况下，温度控制还可以达到正常环境温度或甚至低于正常环境温度。然而，该解决方案与借助于加热元件的温度控制相比需要更多的努力。

根据本发明的实施方式，介质温度也保持恒定。例如，出于此目的，洗脱剂预热器可以在流动方向上直接布置在流量传感器的前方，并且洗脱剂预热器使介质达到所需温度。存在在不同设计中可用的主动洗脱剂预热器和被动洗脱剂预热器。

作为示例，图9示出了处于打开状态的简单洗脱剂预热器220，其可以是被动预热器220。它包括连续毛细管223，连续毛细管223在组装状态下以这样的方式装配在壳体半部221与壳体半部222之间，从而确保毛细管223与壳体半部221、222之间的良好热传递。

位于壳体内部的毛细管的区域224被弯曲成曲折形状。结果，毛细管内的流动状况被改变，使得在介质与毛细管之间产生特别好的热交换。此外，这使得可以在壳体内容纳更大的毛细管长度。

例如，为了实现恒定的介质温度，洗脱剂预热器的壳体保持在恒定温度处。由于两个壳体半部221和222被连接成在组装状态下具有良好的热耦合，因此如果壳体半部中的一个与温度受控表面良好热接触就足够了。在那种情况下，液体与温度受控表面之间的热阻非常小，使得洗脱剂预热器出口处的介质温度几乎等于温度受控表面的温度。

此处，使用与流量传感器和洗脱剂预热器220热接触的公共温度受控表面可以是有利的。在这种情况下，液体与传感器达到几乎相同的温度，即从洗脱剂预热器220流到传感器中的液体与传感器本身具有相同的温度。以这种方式，避免了将会使传感器信号失真的液体与传感器壳体之间的热交换。

根据本发明的实施方式的这样的布置在图10中示出。流量传感器5 和洗脱剂预热器220(其通常还可以称为流体温度控制元件)安装在具有良好热导率的公共温度受控表面212(还可以被称为传热元件212)上。温度控制经由两个加热元件210a和210b以及温度传感器211实现。为了使图示更清楚，未示出这些部件的电连接。在操作期间，温度受控表面 212的温度由温度传感器211检测，并且由电子控制电路以温度与设定值相对应的方式来控制加热元件210a和210b的加热功率。该控制电路可以被实现为单独的电路，或者可以集成到整个设备的控制装置中，并且为了使图示更清楚也未被示出。

即使利用这样的温度控制，仍可能出现温度差，因为即使具有良好热导率的材料例如铝也仅具有有限的热导率。因此，环境温度的变化可以影响装置内的局部温度分布，从而损害流量测量的再现性。为了避免这种情况，可能有利的是，利用热绝缘材料(例如，利用这样的壳体)围绕图 10所示的整个装置，以减少该装置与环境之间的热量流动或者装置内的由此产生的温差。该热绝缘未在图10中示出，使得可以看到结构的内部部件。可替选地，还可以将整个装置安装在壳体内，壳体又是温度受控的。该解决方案节省空间且非常有效，但需要额外的技术努力。

由于图10所示的所有部件以确保良好热导率的方式彼此连接，因此它们在操作期间具有几乎完全相同的温度。在下文中将该温度称为目标温度。

介质或液体首先经由入口毛细管223a到达洗脱剂预热器220，在洗脱剂预热器220处它达到目标温度。连接毛细管223b将介质引导到流量传感器5中。即使在非常低的流动速率处，毛细管223b内部的温度也没有显著变化，因为毛细管借助于一方面来自洗脱剂预热器220的热传导以及另一方面来自流量传感器5的热传导而保持在目标温度处。流量传感器5 本身也安装在温度受控表面212上，并且因此同样保持在目标温度处。

以这种方式，在很大程度上消除了环境温度和介质温度的影响。

代替通过公共温度受控表面使流量传感器5和洗脱剂预热器220达到目标温度，这还可以借助于用于两个部件的单独的温度控制装置来实现。在这种情况下，对于洗脱剂预热器220和流量传感器5，不同目标温度也将是可能的。然而，据此没有预期的相关优点，从而公共温度控制是优选的实施方式。

图10所示的部件的布置应当被理解为仅是示例性实施方式。取决于总体结构，部件还可以以不同的方式来布置。

例如，如果提供了足够好的热绝缘，则仅一个单个加热元件210就足够了。相反，还可以以分布方式布置两个以上的加热元件210a、210b，以实现更均匀的温度分布。同样，还可以使用多个温度传感器211。

根据本发明的实施方式，可以通过以下方式来改善流量传感器5的测量精度：对流量传感器5和进入流量传感器5的介质进行温度控制，使得在温差分析以及总和温度分析中实现足以用于HPLC应用的再现性。

包括图10所示的所有部件以及未示出的热绝缘材料的整个装置200 在下文中将被称为温度受控流量传感器。

此外，在本发明的实施方式中，如下面所描述的，可以组合不同的测量范围。

在目前可用的流量传感器中，如果完全均等提供了这些可能性，则温差分析和总和温度分析表示两种不同的操作模式。这样的传感器可以仅在一种或另一种操作模式下工作。

如下文中将说明的，根据本发明的实施方式，通过组合两种操作模式来产生包括整个低流量范围的单个连续测量范围。出于此目的，对差值温度信号以及总和温度信号进行分析，即两个信号可以并行或准同时地获得，即通过以交替方式快速连续地读取两个信号。然而，将理解的是，流量传感器还可以配备有适当的硬件，以使两个信号同时可获得。

在典型的HPLC应用中，总流量在大多数情况下是恒定的，并且由具有可变混合比的两个或更多个部分流量组成。此处，混合比并且因此部分流量在通常的梯度期间在总流量的0至100％的范围内变化。每个流量传感器负责这些部分流量中的一个。为了调节部分流量，流量传感器应当在总流量的0至100％之间的整个范围内理想地提供无中断且精确的流量信号。

例如，为了创建根据本发明的实施方式的具有覆盖整个低流量范围的连续、无中断且精确的测量范围的流量传感器，首先将考虑的是，在哪些流量范围内差值温度信号和总和温度信号产生何种类型的信息。

图11再次示出了流量传感器的差值温度信号(曲线100)和总和温度信号(曲线110)。此外，在X轴的上方和下方映射了多个范围I至VI。

温差即曲线100在整个正流量范围和负流量范围内提供了具有恰当代数符号的信号。在部分I中，曲线的形状非常陡峭，使得可以在此处进行非常精确的分析。在部分II中，曲线通过最大值101或最小值102，其中，曲线的斜率具有零交叉。因此，在部分II中不可以进行分析或者仅可以进行不精确的分析。在部分III中，温差再次具有足够高的斜率，因此可以进行分析。

总和温度即曲线110相对于Y轴对称地延伸，并且针对负流动速率单调增加，针对正流动速率单调减小。因此，在部分V和部分VI中，曲线提供了作为流动速率值的量度的信号。此处，正流量与负流量之间的区分是不可能的。在最大值111附近，曲线的形状在流动速率为零时非常平坦或者甚至是水平的。因此，在部分IV中，仅可以进行有关流动速率的粗略说明。在部分V中，曲线110具有非常陡峭的形状，使得此处可以进行相对精确的分析。在部分VI中，曲线110变得越来越平坦，使得在更高的正流动速率或负流动速率下分析变得越来越不精确。在该范围内，曲线 100提供了更精确的流量信号，尤其是由于温差在很大程度上不受环境温度和介质温度的变化的影响。

因此，温差100在整个范围内提供具有恰当代数符号的信号，而总和温度110在整个范围内至少近似地反映流动速率的值。通过分析这两个信号，可以确定流量是正还是负，以及流量在范围I至III或范围IV至VI 的哪个范围内。然后根据相应的范围，基于温差100、总和温度110或两者的组合来确定流动速率。

在低流动速率处，即在范围I中，使用曲线100。在范围II中，曲线 100不提供精确的信号，替代地，曲线110或范围V可以在此用于该目的。如果流动速率甚至更高，则曲线110的精度降低，使得此处再次使用曲线 100或范围III。

由于针对曲线100和曲线110的所有定义范围重叠，因此对于整个正流量范围和负流量范围，可以进行精确分析。

如从图11可以看出，温差或总和温度(曲线100或110，以下被称为温度信号)与流动速率之间的相关性均是非线性的。因此，需要线性化以获得反映所测量的流动速率的线性信号。已知用于信号线性化的许多方法。在最简单的情况下，记录查找表，查找表给出了针对多个采样点的温度信号与流动速率之间的相关性。如果温度信号未精确落在采样点中的一个上，则通过相邻采样点之间的插值来计算流动速率。可替选地，还可以通过合适的数学函数——例如，多项式、指数函数或样条函数——来对温度信号与流动速率之间的函数相关性进行映射。如果以X值与温度信号相对应并且Y轴与流动速率相对应的方式来计算这些函数，则温度信号仅需要插入到函数中以获得流量信号。由于数学原因，在这种情况下，必要时必须逐段地计算函数。

与所使用的函数类型无关，必须通过校准传感器来确定查找表或函数。此处，例如针对每个采样点将已知的流动速率引导通过传感器，并且对关联的温度信号进行分析。存储采样点或所使用的函数的参数。取决于传感器的生产公差，仅执行一次该校准并且然后将其用于相应类型的所有传感器可以是足够的，或者可能需要单独地对每个单个传感器进行校准。可以分别在传感器本身中或者在另外的信号路径中执行线性化。

如上面已经描述的，可以仅在某些部分中对温差以及总和温度进行分析。为此，仅在这些部分中需要线性化。从数学观点来看，这样的逐部分的线性化明显更容易，并且此外比整个曲线100或110的线性化更精确。

温差(曲线100)仅在可分析部分I和III中被线性化，总和温度(曲线110)仅在部分V中被线性化。

此处，总和温度乘以差值温度信号的代数符号，以获得具有正确代数符号的总和温度信号。

关于温度信号的不同部分的线性化，参照图12。图12将温差(曲线 100')的可分析线性化曲线部分I和III的形状示出为双线，并且将针对其代数符号校正的总和温度(曲线110')的曲线部分V的形状示出为单粗线。线性化曲线100'或110'都位于具有斜率1的同一直线上。

部分I和部分V在相对小的区域中重叠。在部分V与部分III之间存在(实质上更大的)重叠。如下面将说明的，这些重叠可以用于避免由于可能的不精确性而引起的任何信号跳跃。

在切换测量范围或传感器和测量设备的操作模式时的普遍挑战是，由于不可避免的不精确性和漂移影响，因此出现在各个测量范围内或操作模式下具有不同影响的测量误差。该挑战在本文中论述的流量传感器中特别显著，因为对总和温度的分析表示与对温差的分析不同的测量原理。

作为不精确性的结果，线性化曲线部分与诸如噪声、非线性和零点误差的假象重叠，这些假象另外在各个部分中具有不同的影响。在这种情况下，给定相同的实际流动速率，对温差的分析将导致与对总和温度的分析略有不同的流量信号。如果在某一点处在温差分析与总和温度分析之间简单地切换，则将出现信号跳跃。

在被设计用于将流动速率调节到预定义值的闭合控制电路中，这样的信号跳跃导致控制器的不稳定性，因为控制器试图抵消流动速率的明示变化。结果，实际流动速率变成反向，这又引起反向上的新信号跳跃。有利地避免了这样的不期望的行为。

根据本发明的实施方式，这通过利用图12中的部分I与部分V或部分V与部分III之间的重叠区域来完成。在这些重叠区域中，同时存在线性化差值温度信号以及线性化总和温度信号。基于这两个信号，计算包括具有不同权重的两个独立信号的总体信号。

这将在下面基于图13进行说明。

作为示例，图13示出了覆盖高达5μL/min的流量范围并且包括诸如偏移和噪声的典型误差的线性化差值温度信号100”。由于不精确性，信号不具有直线形状并且不能精确地穿过坐标系的原点。另外，示出了覆盖从 3μL/min往上的流量范围的类似的不精确的总和温度信号110”。在3μL/min 与5μL/min之间的重叠区域中，两个信号都可用。然而，由于不精确性，因此两个信号并不重合。在低流动速率处，仅可以使用差值温度信号。如果流动速率增加，则差值温度信号从5μL/min开始不再可用，使得最迟在 5μL/min处必须切换至总和温度信号。在这种情况下的结果是从约4.2 μL/min至约5.0μL/min的信号跳跃。

在该示例中，存在其中差值温度信号以及总和温度信号可用的3 μL/min至5μL/min的重叠区域。根据本发明，在该重叠区域中计算过渡曲线120，其中，过渡曲线120表示从曲线100”到曲线110”的连续过渡。因此，在高达3μL/min的流量范围内使用线性化曲线100”，在3μL/min 与5μL/min之间使用过渡曲线120，并且在5μL/min以上使用线性化曲线110”。

根据本发明，借助于线性化曲线100”和110”的可变加权来执行对过渡曲线的计算。可以使用不同的加权函数。通常，简单的线性加权就足够了，将基于以下示例来对简单的线性加权进行说明。通过使用更复杂的加权函数，可以实现，过渡曲线以与相邻的线性化曲线相同的斜率开始和结束。然而，在实践中，理论上的优势具有较小的相关性。

作为示例，使用加权函数，其在3μL/min处值为零并且以线性方式增加直到在5μL/min处达到值1。这与以下线性方程相对应，其中，F1 指示以μL/min为单位的流动速率：

g＝(Fl-3μL/min)/(5μL/min-3μL/min)

利用因子g对曲线110”进行加权，利用1-g对曲线110”进行加权。在 3μL/min处，因此利用因子0对曲线110”进行加权，并且利用因子1对曲线100”进行加权。相反，在5μL/min处：利用因子1对曲线110”进行加权，并且利用因子0对曲线100”进行加权。在3μL/min与5μL/min之间的范围内，加权函数以线性方式随流动速率变化。因此，例如在3.5μL/min 处，利用因子0.25对曲线110”进行加权，并且利用因子0.75对曲线100”进行加权。通过将曲线100”和110”的函数值乘以权重并且随后将结果相加来获得过渡曲线120的函数值。

过渡曲线120看起来不是“平滑的”，因为仍然包括来自传感器信号的本底噪声。

还可以以相同的方式针对所有其他重叠来计算过渡曲线。

范围V与范围III之间的重叠非常大，即可以在非常大的流量范围内对温差以及总和温度进行分析。尽管可以容易地在该整个范围内计算过渡曲线，但是应当考虑，在该范围内温差产生的结果比总和温度产生的结果更精确。因此，更有利的是，仅在该范围的相对较大部分中分析温差，并且选择相应较小的过渡区域。

为了与以上考虑一致，始终基于流动速率来执行确定可分析部分以及另外计算过渡曲线。然而，此时的实际流动速率尚不清楚，因为它恰恰是借助于这些分析确定的。

因此，为了确定范围并且为了计算过渡曲线，使用非线性化总和信号。图13示出了与图11相同的信号和部分。由于曲线110关于X轴对称，因此观察第一象限就足够了。

总和温度信号(曲线110)在整个第一象限中单调递减。为此，部分 I/II、部分II/III、部分IV/IV和部分V/VI之间的过渡中的每一个可以分别以明确的方式分配至相应的总和温度信号或分配至Y轴上的点。此处，点 I'对应于过渡I/II，点II'对应于过渡II/III，点IV'对应于过渡IV/V，并且点 V'对应于过渡IV/V。将理解的是，这些点表示总和温度信号110的阈值的某些值。点IV'处的总和温度信号还将被称为转折点阈值IV'(因为它是最接近转折点的点)；点'II处的总和温度信号还将被称为第一陡峭阈值II'；点I'处的总和温度信号还将被称为第二陡峭阈值I'(因为这些阈值位于总和温度与流量曲线的相对陡峭的部分上)；并且点V'处的总和温度信号还将被称为平坦阈值V'(因为该阈值位于总和温度与流量曲线的相对平坦的部分上)。

因此基于总和温度信号，可以明确地确定总和温度信号、差值温度信号或过渡曲线是否被用于确定流动速率。还可以根据总和温度信号来直接计算针对过渡曲线的加权函数。在这种情况下，它相对于流动速率将是非线性的，但是这没有相关差异。

表1示出了这样的分析的示例。

表1

为了获得根据本发明的流量传感器的总体信号，首先确定非线性化总和温度ST。随后，基于第一表格列来验证值ST位于指示范围的哪个中。用于总和温度和温差的加权因子被与相应表格行中的两个右列相对应地确定。

然后，将线性化的总和温度和温差乘以相应的加权因子，并且将这两个乘积相加。

这产生了根据本发明的实施方式的流量传感器的测量信号。

如图15示例性地描绘的，根据表1的以上描述的测量模式与加权因子之间的切换还可以被认为是针对整个测量范围的单个加权函数的使用。

图15描绘了作为线150的全局测量函数或完整测量函数。该函数的 X值是总和温度，这就是在图15中X轴被垂直描绘的原因。根据表1，对于总和温度>IV'和<V'，加权函数具有值1。即，此处仅使用温差。对于 II'与I'之间的总和温度，加权函数具有值0，即，仅使用总和温度。在位于其间的范围内，即I'至IV'以及V'至II'的范围内，加权函数——还可以被称为“完整”加权函数或“全局”加权函数——与以上描述的过渡函数相对应。完整加权函数(线150)包括直线段并且是连续的，但不是连续可微分的。

如所描述的，加权函数确定线性化差值温度信号、线性化总和温度信号或它们的组合/混合是否被用于评估。在本文中，本技术通常利用可以被更好地分析的信号。信号的可分析性不会突然改变，而是逐渐改变。例如，在小流量处，即在区域IV内，总和温度(曲线110)还基本上是可分析的和可用的。仅当流量接近0时，不再能够分析该信号，因为曲线100的斜率接近0。

这意味着全局加权函数或完整加权函数不限于图15中所描绘的线 150。替代地，全局加权函数还可以被不同地实现。因此，当考虑所有技术考虑时，可以以可选的方式来定义加权函数。

特别地，可以使用平滑的加权函数，其不包括斜率的忽然变化或突然变化，并且因此是连续可微的。这样的加权函数被示例性地描绘为图16 中的曲线151。该曲线类似于图15中的曲线150。然而，曲线160包括弯曲的过渡函数和不同区域之间的平滑过渡。此外，在曲线151中描绘为直线部分的部分也不一定必须是直的，因为不需要加权函数恰好是0或1。

对于图15中的加权函数，另外对于图16中的加权函数，线性化的总和温度信号和差值温度信号的加权通常是互补的，即，加权函数在0至1 的范围内，并且加权函数的总和是1。即，当利用函数w对总和温度进行加权时，利用函数1-w对温差进行加权。

虽然以上描述的方法可能适于得出流量，但是技术人员将理解的是，还可以采用其他方法。

在上文中，通过使用校准曲线，针对两个测量区域(即，总和温度信号和差值温度信号)对从流量传感器接收到的信号进行了线性化。通过相应的测量和与实际流动速率的比较确定了校准曲线。然后，将线性化测量信号组合成覆盖整个流动区域的单个测量信号。

在现在将描述的以下方法中，首先将通过应用(不同的)数学函数来对两个测量区域的传感器信号进行变换，以在重叠部分中在一定程度上彼此对应。在重叠部分中，对经变换的传感器信号(经变换的差值温度信号与经变换的总和温度信号)之间的变换函数进行计算以得出单个连续信号。借助于校准测量来再次执行对该信号的线性化。

现在描述的方法再次开始于图11描绘的传感器信号100(温差)和 110(总和温度)。这些信号被变换，使得可以以简单的方式将它们组合成连续信号。

这将借助于简单示例来进一步说明：

总和温度信号100首先被垂直偏移并且重新缩放。此外，将得到的信号乘以差值温度信号的符号，使得负流动速率引起负信号。

该变换遵循以下等式：

s₁(f)＝(s(f)-shifts)·scales·sign(d(f))

其中，

图18中的曲线113描绘了所得到的函数s₁(f)。由于与差值温度信号的符号相乘，因此信号113对于每个流量增加。在流动速率0处，存在不连续(信号阶跃)。这不成问题，因为以下不会使用该区域。

选择参数shift_s＝80，使得当忽略通过在非常低流量处使信号变平而生成的部分时，曲线的负部分和正部分几乎通过原点。该值可以通过在曲线110的最陡部分处对曲线110施加切线来确定。负部分和正部分的切线在该值处相交。

参数scale_s＝-1是负的，使得信号随着流动速率的增加而增加。绝对值可以被任意确定，使得s₁(f)的值在合理范围内。

类似于总和温度信号s(f)，差值温度信号d(f)也被变换。由于该信号的符号已经与流量的符号相同，因此无需校正符号：

d₁(f)＝(d(f)-shift_D)·scale_D

其中，

图19中的曲线103描绘了所得到的函数d₁(f)。此外，描绘了经变换的总和温度函数(曲线113)。值shift_D可以被用于平衡差值温度信号的潜在零点误差。由于在当前设置中不存在这样的错误，因此使用了shift_D＝0。选择值scale_D＝0.22，使得曲线103和113的近似线性部分的斜率近似相等，至少对于一些重叠部分115是如此。因此，生成尽可能大的重叠部分 115，其中，经变换的差值温度信号103和经变换的总和温度信号113彼此良好对应。

如图19描绘的，经变换的函数(曲线103和113)在重叠部分115 中彼此非常好地对应。这不是偶然的，而是通过变换总和温度信号使得其在重叠部分115中与流动速率近似成比例来实现的。在低流动速率处，差值温度信号几乎与流动速率成线性。该信号已经被变换，使得在这些部分中其斜率与总和温度信号相对应。

对于参数scale_s、shift_s、scale_D和shift_D，不能提供通常适用的范围。这取决于信号缩放和信号形状以及所使用的流量传感器的制造公差，哪些值是有利的。因此，以如以上所描述的合适方式来确定参数。

为了获得在整个流动区域中相关的合成传感器信号，即使当两条曲线在重叠部分115中不完全一致时，也期望在重叠部分115中在曲线之间具有平滑过渡的加权函数。通过从经变换的总和温度信号113开始以如以上所描述的类似方式来计算该加权函数。

在所论述的示例中，出于可理解的原因，非常简单的变换被用于传感器信号。这样，从经变换的差值温度信号103到经变换的总和温度信号113 的过渡仅在所论述的重叠部分115中是可能的。在较高的流动速率处，不存在进一步的重叠，使得返回至差值温度信号的过渡是不可能。此外，差值温度信号在较高流动速率处减小，而经变换的总和温度信号113增加，使得组合信号的斜率将改变其符号。因此，信号与流动速率之间的关系将不明确。

为了避免这些问题并且简化以下描述，在本实施方式中，仍然在较高的流动速率处对经变换的总和温度信号113进行分析，即，与图15相比，经变换的差值温度信号的权重在较高流动速率处保持为0。实际测试已经表明这是完全足够的。因此，需要这样的加权函数：针对小的正流动速率或负流动速率，导致经变换的差值温度信号103；针对高的正流动速率或负流动速率，导致经变换的总和温度信号113；以及针对重叠部分，导致平滑过渡。

图20描绘了经变换的总和温度信号113、经变换的差值温度信号103 以及加权函数w。与前面的图不同，缩放已经被调整以使得原点周围的部分被放大。

为了确定加权函数w，定义了两个切换阈值th_H和th_L以在期望的过渡部分的开始和结束处与经变换的总和温度信号相对应。在图20中，它们被描绘为标识为th_H和th_L的线。

只要经变换的总和温度113低于th_L，则应当仅考虑温差，加权函数因此为1。如果经变换的总和温度113高于th_H和th_L，则应当仅考虑总和温度，加权函数因此为0。将理解的是，尽管阈值由于变换而可能会不同，但是阈值th_L可以与上面论述的转折点阈值相对应，并且阈值th_H可以与上面论述的第二陡峭阈值相对应。

在th_H与th_L之间，加权函数可以线性地简单发展(也如以上所论述的)。作为连续可微函数的另一示例，使用余弦形过渡。

因此，加权函数被分段地定义如下：

对于s₁(f)＜th_L： w＝1

对于th_L≤s₁(f)≤th_H：

对于s₁(f)＞th_H：w＝0

加权函数被描绘为图20中的曲线130。

所计算的加权函数w现在被应用于经变换的温度信号d₁(f)和s₁(f)，以获得组合的传感器信号c(f)：

c(f)＝w·d(f)+(1-w)·s(f)

该组合的传感器信号被描绘为图21中的曲线140。信号在整个测量部分内连续上升，使得信号值始终可以明确地分配给流动速率。

然而，组合的传感器信号140与流量之间的关系不是线性的，因为迄今为止还没有执行线性化。

为了基于组合的传感器信号获得测量的流动速率，需要c(f)的反函数。

该函数通过校准确定。此处，将不同的已知流动速率引导通过传感器，其中，例如借助于经校准的流量传感器或者借助于标度来检查实际流量。对于每个流动速率，确定组合的传感器信号，使得各个测量点位于曲线140上。通过切换x轴和y轴获得反函数。可以例如借助于查找表来存储该函数。另一选择是借助于合适的数学函数例如多项式函数来近似反函数的值。

该函数可以存储在传感器的分析控制中。在操作期间，仅需要插入组合的传感器信号以得出测量的流动速率。

由于传感器的非线性行为，因此校准是期望的。取决于由制造公差引起的传感器的示例性变化有多大，各个传感器可以表现不同。在这种情况下，单独地校准每个传感器可以是有利的。

在传感器与不同溶剂一起使用的情况下，针对每种溶剂执行校准可以是有利的。

现在将描述本发明的另外的实施方式。

如所描述的，在高流动速率下，可以使用差值温度信号代替总和温度信号。取决于流量传感器的行为，这可以是有利的。

在刚刚描述的实施方式中，为了简化描述，省略了在高流动速率下的差值温度信号的这样的使用。然而，将理解的是，对于刚刚描述的实施方式，差值温度信号的这样的使用也是可能的。

在这种情况下，可能有利的是，进行差值温度信号的变换，使得高流量处的斜率具有与经变换的总和温度信号的符号相同的符号，并且使得得到其中两个信号近似相同的重叠部分。

这可以通过逐步变换差值温度信号来完成，即，对于高流动速率与对于低流动速率，以不同方式进行变换。该部分的变化在其中总和温度信号可被良好分析的部分中——即在其中不需要使用差值温度信号的部分中——完成。

所论述的信号的变换非常简单(但是仍然有效)。这样做是为了便于理解。由于变换仅是数学映射，因此还可以使用完全不同的变换。例如，对于总和温度函数的变换，可以加上总和温度函数的指数部分，以在高流动速率下获得更好的线性度。

在这种情况下，经变换的总和温度函数将为如下：

此处，c₁至c₅是常数，可以确定这些常数，使得得到的总和温度信号 s₂单调增加并且使得信号可以被良好地组合。

令人惊讶的是，可以以几乎任何方式来执行变换。原因是另一变换过程的使用导致另一组合的传感器信号；然而，这借助于校准而被再次逆转。

对于任何组合的传感器信号，期望它表现出与实际流量相关且单调增加或减小的关系。如果这被满足，则不同变换函数的组合在它们与适当校准函数组合的情况下在数学上是等价的。

还可以使用完全不同的数学过程，例如二维变换函数。然而，通常期望的是，这些数学过程产生满足以上描述的特征的组合函数。

在对信号进行变换时还可以考虑加权函数。在其中信号中的一个信号不相关的部分中，根据上面论述的基本原理，它已经被乘以加权函数0。如果例如使用变换使得经变换的信号在这些部分中近似恒定，则传感器信号在这些部分中的变化也对组合的信号没有影响。以这种方式，可以将加权函数集成到变换中。

通过使用二维变换，可以同时考虑总和温度信号和差值温度信号，并且因此生成组合的信号而无需明确地使用加权函数。

根据本发明的实施方式，总和温度信号与差值温度信号的所有这些组合都是可能的。

所描述的实施方式可以被用于HPLC泵。在这方面，参照图17。图 17以示例性方式示出了所描述的实施方式在具有两个溶剂通道的二元 HPLC泵上的用途。

经由摄入管300a和300b，两个泵块302a和302b从溶剂容器301a 和301b中吸出溶剂。压力传感器303a和302b检测泵块302a、302b的出口处的压力。经由连接管道310a和310b，溶剂到达根据本发明的实施方式的温度受控流量传感器200a和200b，并且通过连接毛细管311a和311b 从那里输送至混合器305。混合器305对两个部分流进行组合并且使它们可用于泵的出口306处的HPLC系统的其余部分。

根据本发明的实施方式的温度受控流量传感器200a和200b不断地测量两个部分流量并且将测量值转发至控制单元320，这通过两个效果箭头指示。控制单元320将所测量的部分流量与相应参考值进行比较，所述参考值是根据期望的总流动速率和给定时间点处所需的溶剂组成而得到的。控制单元320被设计成通过相应地控制两个泵块302a和302b的操作速度来将参考值与实际值之间的偏差保持得尽可能地小。这通过控制单元320 与泵块302a、302b之间的效果箭头指示。两个连接件311a或311b中的至少一个有利地具有一定的最小流动阻力，以便在控制论方面将两个溶剂通道彼此解耦并且抑制控制环路。该流动阻力的所需高度取决于整个系统的实现，并且尤其取决于设定的控制参数。较高的流动阻力有助于更快且更准确的控制，但是另一方面，它在高流动速率下产生相关的压力损失，从而相应地减小出口处可获得的最大压力。

为了测量出口处的压力，提供了系统压力传感器304。原则上，它不是系统功能的必要特征，压力传感器303a和303b也不是必要特征，因此它们被视为可选特征。

所描述的实施方式通过热流量传感器如此强烈地扩展可用测量范围，使得整个低流量范围被覆盖。

除其他外，通过将不同的测量模式组合到单个连续测量范围中来实现扩展。此时，至少在重叠区域中，不同测量模式的信号被同时或准同时地记录，并且被组合成单个连续信号。

例如，为了满足关于精度和再现性的极高要求——因为在本发明在 HPLC中的应用中采用这些要求——热流量传感器本身以及进入传感器的溶剂还可以是温度受控的。

作为这些措施的结果，覆盖了比常规热流量传感器大得多的测量范围，同时提供了更高的精度。

特别地，根据本发明的实施方式的流量传感器可以在单个连续测量范围内促进对在仅几nL/min至高达至少100μL/min之间的流动速率的高精度测量。

由于根据本发明的实施方式的流量传感器在具有主动流量控制的 HPLC泵中的应用，因此可以扩展动态范围或可用流动速率的范围以覆盖仅几nL/min至高达约100μL/min的整个低流量范围。

在整个提到的范围内，可以获得满足HPLC要求的精度和再现性。这是在单个连续工作范围内实现的，而无需部件的任何更换或切换。

本发明的另一优点可以是，与根据现有技术的利用常规热流量传感器进行工作的流量控制相比，仅需要非常少的额外努力。

虽然已经参照附图描述了某些优选实施方式，但是将理解的是，这些实施方式并非意在限制本发明的范围。在本文献中利用容易获得的部件说明的是本发明的实施方式的基本原理。描述了从当前技术角度来看的最有利的实施方式。除此之外，可以构思各种其他实施方式。取决于整体技术构思和所使用的部件的特性，这样的其他实施方式可能更有利。

在论述流量传感器(例如，参见图10描绘的流量传感器)的结构和功能原理时，选择其中加热元件和温度传感器都位于毛细管的同一侧的实施方式。可以构思许多其他实施方式，特别是其中加热元件和/或温度传感器包围传感器毛细管——例如，施加至毛细管的外壁的加热涂层——的实施方式。在那种情况下，将产生例如相对于毛细管轴旋转对称的温度分布。然而，这不会对流量传感器的基本功能和根据本发明的实现产生任何影响。

已经描述了：在低流动速率下分析差值温度信号，在略高的流动速率下分析总和温度信号以及在高流动速率下再次分析差值温度信号，因为差值温度信号在该范围内提供了更好的精度。取决于传感器的具体技术实现或特性，总和温度信号也可以在高流动速率下达到良好精度。在那种情况下，可以仅在低流动速率下分析差值温度信号。

当前流量传感器在较高流动速率下分析总和温度信号，只要它们具有不同的分析模式即可。总和温度信号反映了通过液体从传感器元件散逸——即独立于流动方向散逸——的热量。可替选地，还可以仅从传感器中存在的两个温度传感器中的一个获得总和温度信号，即使这具有各种缺点，例如信号变得方向依赖。

所示的洗脱剂预热器的实施方式仅要被理解为示例性实施方式。当使用不具有其自己的主动温度控制装置的被动洗脱剂预热器时，构造类型不是相关的，而重要的仅是，在温度受控表面与介质之间达到足够小的热阻。

代替使用被动洗脱剂预热器，还可以借助于通过使用受控加热元件对介质流过的部件进行主动加热来执行对介质的温度控制。在那种情况下，温度传感器测量优选地在加热元件下游的液体的实际温度，并且控制电路控制加热功率，使得温度等于设定值。在该解决方案中，温度控制装置与介质之间的热阻不是关键的。

还可以在传感器的整个工作范围内并且跨期望的温度范围来检测温度对流量传感器的信号的影响，并且执行数学校正。以这种方式，不再需要对传感器和/或介质本身进行温度控制。

在所描述的用于温度控制的实施方式中，传感器和洗脱剂预热器的整个壳体是温度受控的。以这种方式，可以利用商业可获取的部件来实现本发明。替代地，还可以具有已经集成了温度控制装置的传感器。洗脱剂预热器也可以被集成到传感器的壳体中。以这种方式，有利于更小类型的构造，使得另外需要较少的功率来进行温度控制。这又有助于经由珀耳帖元件的温度控制，该珀耳帖元件还可以提供主动冷却，使得不再需要对高于所预期的最高工作温度的值进行温度控制。

可以将流量传感器设计成使得：可以同时读取总和温度以及温差。还可以将线性化和模式的组合集成到传感器中，从而使得传感器本身能够在整个范围内提供正确的信号。

就本发明在HPLC中的应用而言，本描述隐含地基于可以生成连续溶剂流的泵块。然而，特别是在低流量范围内，有时使用所谓的注射泵，注射泵必须以预定间隔或者最迟在注射器为空时的时刻被重新填充。在那种情况下，也可以以相同的方式使用本发明。

无论何时在本说明书中使用相对术语例如“约”、“基本上”或“近似”时，这样的术语还应当被解释成还包括确切的含义。也就是说，例如，“基本上是直的”应当被解释成还包括“(确切地)是直的”。

无论何时在上文或所附权利要求书中叙述步骤时，应当注意的是，在本上下文中叙述步骤的次序可以是非本质的。也就是说，除非另有说明或者除非技术人员清楚，否则所叙述的步骤的次序可以是非本质的。也就是说，当本文献陈述例如方法包括步骤(A)和(B)时，这不一定意味着步骤(A)在步骤(B)之前，而还可以是，步骤(A)与步骤(B)(至少部分地)同时执行或者步骤(B)在步骤(A)之前。此外，当提到步骤(X)在另一步骤(Z)之前时，这并不暗指在步骤(X)与步骤(Z) 之间不存在步骤。也就是说，步骤(Z)之前的步骤(X)不仅包括在步骤(Z)之前直接执行步骤(X)的情况，而且还包括在步骤(Z)之前的一个或更多个步骤(Y1)、……之前执行步骤(X)的情况。当使用诸如“在…之后”或“在…之前”的术语时，相应的考虑适用。

虽然在上文中，已经参照附图描述了优选实施方式，但是技术人员将理解的是，提供该实施方式仅用于说明目的，并且实施方式决不应当被解释为限制通过权利要求书限定的本发明的范围。

Claims

1.一种用于测量管(1)中的流体的流量的方法，其中，所述方法在流量测量系统中执行，所述方法包括：

加热元件(10)对所述管(1)中的流体进行加热；

第一温度感测元件(11a)在第一位置处测量指示所述管(1)中的流体的第一温度的第一信号；

第二温度感测元件(11b)在第二位置处测量指示所述管(1)中的流体的第二温度的第二信号，所述第二位置与所述第一位置不同；

基于所述至少一个温度信号来得到流量；

其中，基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号包括：

基于所述第二信号与所述第一信号之间的差来计算差值温度信号(100)；

其中，基于所述第一信号和所述第二信号来计算至少一个温度信号还包括：

基于所述第二信号与所述第一信号的总和来计算总和温度信号(110)；并且

其中，在得到流量的步骤中：

当满足第一条件时，基于所述差值温度信号(100)和所述总和温度信号(110)的第一加权组合来得到流量；以及

当满足第二条件时，基于所述差值温度信号(100)和所述总和温度信号(110)的第二加权组合来得到流量；

其中，所述第二条件与所述第一条件不同，并且其中，所述第二加权组合与所述第一加权组合不同；

其中，所述方法还包括：控制所述流量测量系统的温度，并且其中，所述方法还包括：在所述流体进入所述管(1)之前控制所述流体的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在得到流量的步骤中，

当满足所述第一条件时，基于所述差值温度信号(100)来得到流量；以及

当满足所述第二条件时，基于所述总和温度信号(110)来得到流量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：在基于所述差值温度信号(100)和所述总和温度信号(110)的不同加权组合得到流量之间进行自动切换。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，同时获取或准同时获取所述差值温度信号(100)和所述总和温度信号(110)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一条件和所述第二条件取决于所述总和温度信号(110)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，向所述总和温度信号(110)分配总和温度权重，并且向所述差值温度信号(100)分配差值温度权重，并且其中，这些权重的总和等于1，并且其中，基于这些权重来得到流量；其中，

当所述总和温度信号(110)高于转折点阈值时，所述差值温度权重至少为0.7；

当所述总和温度信号(110)在第一陡峭阈值与第二陡峭阈值之间的范围内时，所述总和温度权重至少为0.7；以及

当所述总和温度信号(110)低于平坦阈值时，所述差值温度权重至少为0.7。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述总和温度信号(110)高于转折点阈值时，所述差值温度权重至少为0.9。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述总和温度信号(110)在第一陡峭阈值与第二陡峭阈值之间的范围内时，所述总和温度权重至少为0.9。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述总和温度信号(110)低于平坦阈值时，所述差值温度权重至少为0.9。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，

当所述总和温度信号(110)在所述平坦阈值与所述第一陡峭阈值之间时，所述总和温度信号(110)越接近所述平坦阈值，所述差值温度权重越大，并且所述总和温度信号(110)越接近所述第一陡峭阈值，所述总和温度权重越大。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：

使流量与所述差值温度信号之间的关系线性化；以及

使流量与所述总和温度信号之间的关系线性化。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述流量测量系统的温度和所述流体在进入所述管之前的温度被控制成彼此相等。

13.一种用于测量管(1)中的流体的流量的流量测量系统，所述系统包括：

管(1)；

加热元件(10)，其被配置成对所述管(1)中的流体进行加热；

第一温度感测元件(11a)，其被配置且被定位成在第一位置处测量指示所述管(1)中的流体的第一温度的第一信号；

第二温度感测元件(11b)，其被配置且被定位成在第二位置处测量指示所述管(1)中的流体的第二温度的第二信号，所述第二位置与所述第一位置不同；以及

数据处理装置，其中，所述数据处理装置被配置成：

基于所述至少一个温度信号来得到流量；其中，所述系统还被配置成执行根据权利要求1至12中任一项所述的步骤；

其中，所述系统还包括：

至少一个温度控制元件(210a，210b，210)，其被配置成控制所述流量测量系统的温度；以及流体温度控制元件(220)，其被配置成控制所述流体的温度。

14.根据权利要求13所述的流量测量系统，其中，所述至少一个温度控制元件(210a，210b，210)包括加热装置或珀耳帖元件。

15.根据权利要求13和14中任一项所述的流量测量系统，其中，所述系统还包括传热元件(212)，所述传热元件(212)被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件(210a，210b，210)与所述流量测量系统的其他部件之间传导热量。

16.根据权利要求15所述的流量测量系统，其中，所述传热元件(212)还被配置且被定位成在所述至少一个温度控制元件(210a，210b，210)与所述流体温度控制元件(220)之间传导热量。

17.一种泵系统，包括：

至少一个泵(302a，302b)；

至少一个根据权利要求10至13中任一项所述的流量测量系统；以及

泵控制单元(320)，其被配置成：

接收所述至少一个流量测量系统的指示流量的信号；以及

调整所述至少一个泵(302a，302b)的设置。

18.根据权利要求1至12中任一项所述的方法或者根据权利要求13至17中任一项所述的系统的用途，其中，所述用途用于高效液相色谱法。