DE102010038734A1

DE102010038734A1 - Probe for immersion in a measuring chamber or a measuring channel

Info

Publication number: DE102010038734A1
Application number: DE102010038734A
Authority: DE
Inventors: Markus Münzer
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-02
Also published as: WO2012019603A3; EP2598865A2; WO2012019603A2

Abstract

Es wird eine Messsonde zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Mediums in einem Kanal oder einer Messkammer beschrieben. Die Messsonde weisum Eintauchen in das Medium durch eine Öffnung einer Wand des Kanals bzw. der Messkammer; einen an einem ersten Ende des stabförmigen Sondenkörpers angeordneten Griff; ein an einem zweiten Ende des stabförmigen Sondenkörpers angeordnetes Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, ein von der zu messenden physikalischen Eigenschaft abhängiges elektrisches Sensorsignal zu erzeugen; und einen mit dem stabförmigen Sondenkörper verbundenen Transducer, der dazu ausgebildet ist, berührungslos die Position des Sensorelement relativ zur Wand zu messen.A measuring probe for measuring a physical property of a medium in a channel or a measuring chamber is described. The measuring probe is immersed in the medium through an opening in a wall of the channel or the measuring chamber; a handle arranged at a first end of the rod-shaped probe body; a sensor element which is arranged at a second end of the rod-shaped probe body and is designed to generate an electrical sensor signal which is dependent on the physical property to be measured; and a transducer connected to the rod-shaped probe body, which transducer is designed to measure the position of the sensor element relative to the wall without contact.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messsonde zum Eintauchen in eine Messkammer oder einen Messkanal. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Messsonde zur Messung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit an mehreren Positionen einer Querschnittsfläche eines Strömungskanals.The invention relates to a measuring probe for immersion in a measuring chamber or a measuring channel. The invention particularly relates to a measuring probe for measuring the local flow velocity at a plurality of positions of a cross-sectional area of a flow channel.

Häufig müssen in Strömungskanälen (z. B. Luftschächte udgl.) unterschiedliche Parameter des strömenden Mediums (oft ist dies Luft) gemessen werden. Im Folgenden sei als Beispiel ein System zur Be- und Entlüftung sowie zur Klimatisierung eines Gebäudes genannt. Bei Klimaanlagen sollen Temperatur, Feuchte, Strömungsgeschwindigkeit, Druck und CO2-Gehalt der Luft optimal aufeinander abgestimmt sein, damit das Klima stimmt – für Menschen und Material gleichermaßen. Dazu bedarf es einer sorgfältigen Bestimmung der Messgrößen und Einregelung der Klima- bzw. Lüftungsanlage. Große Klimaanlagen gibt es in fast jedem Hotel, Bürohaus und Industriegebäude. Zunehmend wird auch im privaten Bereich die kontrollierte Wohnraumlüftung wichtig.Frequently, different parameters of the flowing medium (often air) must be measured in flow channels (eg air shafts, etc.). Below is an example of a system for ventilation and air conditioning of a building called. In air-conditioning systems, the temperature, humidity, flow velocity, pressure and CO2 content of the air should be optimally coordinated so that the climate is right - for people and materials alike. This requires a careful determination of the measured variables and adjustment of the air conditioning or ventilation system. Large air conditioners are available in almost every hotel, office building and industrial building. Increasingly, controlled domestic ventilation also becomes important in the private sector.

Die herkömmliche Art für frische Luft zu sorgen hat bekannte Nachteile. Das Lüften mit offenem Fenster bei eingeschalteter Heizung kostet viel Energie. Mangelndes oder falsches Lüften indes führt verbrauchte Luft nicht ab – es fehlt frische Luft zum Atmen, Gerüche bilden sich, Feuchte wird nicht abgeführt, und im ungünstigsten Fall bildet sich Schimmel. Unkontrollierte Wohnraumbelüftung funktioniert nur bedingt, vor allem ist sie ineffektiv und mitunter teuer.The conventional way to provide fresh air has known disadvantages. Ventilation with an open window when the heating is switched on costs a lot of energy. Lacking or incorrect airing, however, does not dissipate used air - it lacks fresh air to breathe, odors are formed, moisture is not removed, and in the worst case mold is formed. Uncontrolled ventilation works only conditionally, above all, it is ineffective and sometimes expensive.

Optimal ist deshalb eine kontrollierte Belüftung über Klimaanlagen. Jedoch auch diese soll optimal eingestellt sein: zu wenig Luftaustausch bedeutet ein Mangel an Behaglichkeit – eine zu hohe Luftaustauschrate verschwendet Energie. Die Parameter, die das Klima ausmachen, spielen eng zusammen und hängen voneinander ab. Unabhängig von der Art des zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Gebäudes (Industrieanlage oder Wohnhaus) interessieren immer um die gleichen Messgrößen, die zu erfassen und aufeinander abzustimmen sind: Lufttemperatur, Luftfeuchte, Strömungsgeschwindigkeit, CO2-Gehalt, Druckdifferenz zwischen den Räumen und Druckabfall an Filtern. Prinzipiell kann jede Messgröße mit Einzelmessgeräten zuverlässig erfasst werden; komfortabel und leicht zu handhaben sind handliche Multifunktionsmessgeräte mit ansteckbaren Fühlern. In jedem Fall ist bei einer Messung nicht nur das ”Wie” sondern auch das ”Wo” wichtig, denn für jede Messgröße gibt es mehr oder weniger geeignete Messorte.Optimal is therefore a controlled ventilation of air conditioners. However, these too should be optimally adjusted: too little air exchange means a lack of comfort - too high an air exchange rate wastes energy. The parameters that make up the climate are closely related and interdependent. Irrespective of the type of building to be ventilated or air-conditioned (industrial plant or residential building), it is always interested in the same parameters that must be recorded and coordinated: air temperature, humidity, flow velocity, CO2 content, pressure difference between the rooms and pressure drops on filters , In principle, each measured variable can be detected reliably with individual measuring devices; comfortable and easy to handle are handy multifunction measuring instruments with attachable sensors. In any case, not only the "how" but also the "where" is important in a measurement because there are more or less suitable measuring locations for each measured variable.

Soll beispielsweise der Volumenstrom ermittelt werden, kann z. B. an mehreren Punkten der Querschnittsfläche durch den Strömungskanal die Strömungsgeschwindigkeit gemessen und eine über den Kanalquerschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit berechnet werden. Den Volumenstrom (m³/s) erhält man dann durch Multiplikation der mittleren Strömungsgeschwindigkeit mit der Fläche des Kanalquerschnitts.If, for example, the volume flow to be determined, z. B. measured at several points of the cross-sectional area through the flow channel, the flow velocity and averaged over the channel cross-section flow rate can be calculated. The volume flow (m ³ / s) is then obtained by multiplying the average flow velocity by the area of the channel cross section.

Die Strömungsgeschwindigkeit – aber auch andere Messgrößen (siehe oben) können mit einer stabförmigen Messsonde (z. B. Teleskop-Sonde), der in den Strömungskanal durch verhältnismäßig keine Öffnungen in der Kanalwand eingetaucht wird, gemessen werden, wobei das auf die zu messende physikalische Größe empfindliche Sensorelement an der Spitze der Messsonde angeordnet ist. Im Falle der einer Strömungsmessung kann das Sensorelement ein kleines Flügelrad oder ein Hitzdraht-Sensor sein. Wichtig bei der Messung ist, dass das Sensorelement bei der Messung möglichst genau an einer vordefinierten Messposition in der Querschnittsfläche des Strömungskanals positioniert ist. Für bestimmte Messungen ist eine Messwertaufnahme an mehreren Positionen im Kanal normiert. Ungenauigkeiten in der Positionierung können das Messergebnis in unerwünschter Weise verfälschen.The flow velocity - but also other measured variables (see above) can be measured with a rod-shaped measuring probe (eg telescopic probe), which is immersed in the flow channel through relatively no openings in the channel wall, which depends on the physical Size sensitive sensor element is arranged at the top of the probe. In the case of a flow measurement, the sensor element may be a small impeller or a hot wire sensor. Important in the measurement is that the sensor element is positioned as accurately as possible at a predefined measurement position in the cross-sectional area of the flow channel during the measurement. For certain measurements, a measured value recording is standardized at several positions in the channel. Inaccuracies in the positioning can falsify the measurement result in an undesirable manner.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Messsonde zum Eintauchen in einen Messkanal oder in eine Messkammer zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe eine interessierende physikalische Größen im Messkanal bzw. in der Messkammer zuverlässig an einer vorgegebnen Positionen messbar ist.One object of the present invention is to provide a measuring probe for immersion in a measuring channel or in a measuring chamber, with the aid of which a physical variable of interest in the measuring channel or in the measuring chamber can be reliably measured at a predetermined position.

Diese Aufgabe wird durch eine Messsonde gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a measuring probe according to claim 1 and by the method according to claim 9. Exemplary embodiments and further developments of the invention are subject-matter of the dependent claims.

Es wird eine Messsonde zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Mediums (Messgröße) in einem Messkanal oder einer Messkammer beschrieben. Die Messsonde weist Folgendes auf: einen stabförmigen Sondenkörper zum Eintauchen in das Medium durch eine Öffnung einer Wand des Kanals bzw. der Messkammer; einen an einem ersten Ende des stabförmigen Sondenkörpers angeordneten Griff; ein an einem zweiten Ende des stabförmigen Sondenkörpers angeordnetes Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, ein von der zu messenden physikalischen Eigenschaft abhängiges elektrisches Sensorsignal zu erzeugen; und einen mit dem stabförmigen Sondenkörper verbundenen Transducer, der dazu ausgebildet ist, berührungslos die Position des Sensorelement relativ zur Wand zu messen.A measuring probe for measuring a physical property of a medium (measurand) in a measuring channel or a measuring chamber is described. The measuring probe comprises: a rod-shaped probe body for immersion in the medium through an opening of a wall of the channel or the measuring chamber; a handle disposed at a first end of the rod-shaped probe body; a sensor element disposed at a second end of the rod-shaped probe body and configured to generate an electrical sensor signal dependent on the physical property to be measured; and a transducer connected to the rod-shaped probe body and adapted to contactlessly measure the position of the sensor element relative to the wall.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Mediums in einem Kanal oder einer Messkammer mit der oben erwähnten Messsonde beschrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Eintauchen der Sonde in den Kanal bzw. in die Messkammer durch eine Öffnung in der Wand; berührungsloses Messen der Position der Messsonde relativ zur Wand mit Hilfe des Transducers; und Signalisieren an einen Benutzer, ob die Sonde eine gewünschte Sollposition relativ zur Wand eingenommen hat.Furthermore, a method for measuring a physical property of a Medium described in a channel or a measuring chamber with the above-mentioned probe. The method comprises the following steps: immersing the probe in the channel or in the measuring chamber through an opening in the wall; non-contact measurement of the position of the probe relative to the wall by means of the transducer; and signaling to a user if the probe has assumed a desired setpoint position relative to the wall.

Die folgenden Abbildungen und die weitere Beschreibung soll helfen, die Erfindung besser zu verstehen. Nähere Details, Varianten und Weiterentwicklungen des Erfindungsgedankens werden an Hand der Abbildungen erläutert, die ein spezielles ausgewähltes Beispiel betreffen. Die Elemente in den Figuren sind nicht unbedingt als Einschränkung zu verstehen, vielmehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. In den Abbildungen zeigen:The following figures and the further description are intended to help to better understand the invention. Further details, variants and further developments of the inventive idea are explained with reference to the figures, which relate to a specific selected example. The elements in the figures are not necessarily to be construed as limiting, rather value is placed to represent the principle of the invention. In the pictures show:

1 eine perspektivische Darstellung einer Messsonde mit stabförmigem Sondenkörper und einem Transducer zur berührungslosen Positionsmessung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a perspective view of a probe with rod-shaped probe body and a transducer for non-contact position measurement according to an embodiment of the present invention;

2 eine Seitenansicht der Messsonde aus 1 in einer durch einen Anschlag definierten Referenzposition relativ zu einem Strömungskanal; 2 a side view of the probe 1 in a reference position defined by a stop relative to a flow channel;

3 eine Seitenansicht der Messsonde aus 2 beim Einführen der Messsonde in den Strömungskanal hin zu einer Sollposition; 3 a side view of the probe 2 during insertion of the probe into the flow channel towards a target position;

4 eine Seitenansicht der Messsonde aus 2 oder 3 in der gewünschten Sollposition relativ zur Innenoberfläche der Wand des Strömungskanals; und 4 a side view of the probe 2 or 3 in the desired set position relative to the inner surface of the wall of the flow channel; and

5 ein Blockschaltbild zur Illustration der Funktionsweise der Messsonde aus der 1 bis 4. 5 a block diagram illustrating the operation of the probe from the 1 to 4 ,

In den Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Bedeutung.In the figures, like reference characters designate like or corresponding components of same or similar meaning.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Messsonde gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Als Messsonden zum Messen einer oder mehrerer interessierender physikalischer Größen (z. B. Temperatur, Feuchte, Strömungsgeschwindigkeit, etc.) im Innenraum 42 eines Messkanals bzw. einer Messkammer werden häufig Sonden mit stabförmigem Sondenkörper 11 eingesetzt, die durch eine (verschließbare) Öffnung 41 in der Wand 40 des Kanals bzw. der Messkammer in den Innenraum 42 eingetaucht werden können. 1 shows a perspective view of a measuring probe according to an embodiment of the present invention. As measuring probes for measuring one or more interesting physical quantities (eg temperature, humidity, flow velocity, etc.) in the interior 42 a measuring channel or a measuring chamber are often probes with rod-shaped probe body 11 inserted through a (closable) opening 41 in the wall 40 of the channel or the measuring chamber into the interior 42 can be dipped.

Das im Folgenden beschriebene Beispiel betrifft die Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Innenraum 41 eines Belüftungskanals einer Klimaanlage. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Mit gleichartigen oder ähnlichen Messsonden können im Innenraum beliebiger Messkammern beliebige physikalische Größen in gleicher Weise gemessen werden wie die Strömungsgeschwindigkeit. Im vorliegenden Beispiel ist das Sensorelement 12 zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit geeignet. Als Sensorelement 12 kommen folglich ein Flügelrad mit Drehzahlmesser oder ein Hitzdrahtanemometer in Frage.The example described below relates to the measurement of the flow velocity in the interior 41 a ventilation duct of an air conditioner. However, the invention is not limited to this application. With similar or similar probes arbitrary physical quantities can be measured in the same way as the flow velocity in the interior of any measuring chambers. In the present example, the sensor element 12 suitable for measuring the flow velocity. As a sensor element 12 Consequently, an impeller with tachometer or a hot wire anemometer in question.

Je nach Einsatzzweck unterscheiden sich die Messsonden im Wesentlichen nur durch das auf die jeweilige Messgröße empfindliche Sensorelement 12, das an jenem Ende des stabförmigen Sondenkörpers 11 angeordnet ist, das in den Innenraum 42 des Messkanals bzw. der Messkammer eintaucht. Das Sensorelement 12 erzeugt ein von der zu messenden physikalischen Größe (z. B. Strömungsgeschwindigkeit des im Messkanal strömenden Gases) abhängiges elektrisches Sensorsignal.Depending on the intended use, the measuring probes essentially differ only by the sensor element which is sensitive to the respective measured variable 12 at the end of the rod-shaped probe body 11 is arranged in the interior 42 of the measuring channel or the measuring chamber is immersed. The sensor element 12 generates an electrical sensor signal dependent on the physical quantity to be measured (eg flow velocity of the gas flowing in the measuring channel).

An dem dem Sensorelement 12 gegenüberliegenden Ende des Sondenkörpers 11 kann ein Handgriff 13 angeordnet sein, der die Handhabbarkeit der Messsonde erleichtert. Mit dem Sondenkörper 11 ist ein Transducer 20 (Sender 22 und Empfänger 21 oder ein Sender-/Empfänger) verbunden, der dazu ausgebildet ist, berührungslos die Position des Sensorelement 12 relativ zur Kanalwand 40 zu messen. Der Transducer 20 ist ein Distanzsensor zur berührungslosen Distanzmessung, beispielsweise ein Ultraschall-Transducer oder ein optischer Abstandssensor. Im vorliegenden Beispiel ist der Transducer 20 in dem Griff 13 eingebaut. Dies kann in vielen Fällen zweckmäßig sein, ist jedoch nicht zwingend. Der Transducer 20 kann auch ein einem separaten Gehäuse am Sondenkörper angeordnet sein. Die Messrichtung des Transducers 20 ist parallel zur Längsachse des stabförmigen Sondenkörpers 11 in Richtung des Sensorelementes 12.At the sensor element 12 opposite end of the probe body 11 can a handle 13 be arranged, which facilitates the handling of the probe. With the probe body 11 is a transducer 20 (Transmitter 22 and receiver 21 or a transmitter / receiver) adapted to non-contact the position of the sensor element 12 relative to the canal wall 40 to eat. The transducer 20 is a distance sensor for non-contact distance measurement, such as an ultrasonic transducer or an optical distance sensor. In the present example, the transducer 20 in the grip 13 built-in. This can be useful in many cases, but is not mandatory. The transducer 20 can also be arranged a separate housing on the probe body. The measuring direction of the transducer 20 is parallel to the longitudinal axis of the rod-shaped probe body 11 in the direction of the sensor element 12 ,

Zwischen dem Transducer 20 und dem Sensorelement 12 ist an dem Sondenkörper in einem definierten Abstand a von dem Sensorelement ein Anschlagelement 13 angeordnet. Der Sondenkörper 11 kann ein Teleskopstab sein, dessen Länge vor der Messung eingestellt wird. Unabhängig davon, ob die Länge des Sondenkörpers 11 einstellbar ist oder nicht, ist während des Betriebs (während der Aufnahme einer Messreihe) die Länge des Sondenkörpers konstant. Folglich hat bei einer Messung das Anschlagelement 13 auch einen definierten Abstand x₀ zum Transducer 20. Das Anschlagelement 13 kann mit der Wand 40 (beispielsweise mit der Innenoberfläche der Wand 40) des Strömungskanals in Anschlag gebracht werden. Diese Position der Messsonde (und somit des Sensorelementes) kann für die weiteren Messungen als Referenzposition betrachtet werden.Between the transducer 20 and the sensor element 12 is a stop element on the probe body at a defined distance a from the sensor element 13 arranged. The probe body 11 may be a telescopic rod whose length is set before the measurement. Regardless of whether the length of the probe body 11 adjustable or not, the length of the probe body is constant during operation (while taking a series of measurements). Consequently, in a measurement, the stop element 13 also a defined distance x ₀ to the transducer 20 , The stop element 13 can with the wall 40 (For example, with the inner surface of the wall 40 ) of the flow channel are brought into abutment. This position of Measuring probe (and thus the sensor element) can be considered as a reference position for further measurements.

Ein Messvorgang wird im Folgenden anhand der 2 bis 4 näher erläutert. Zur Messung von z. B. der Strömungsgeschwindigkeit im Innenraum 42 des Strömungskanals wird das Ende der Messsonde, an dem das Sensorelement 12 angeordnet ist, wie in 2 gezeigt durch eine Öffnung 41 in der Wand 40 des Messkanals eingeführt. Um die folgenden Positionsmessungen durch den Transducer 20 zu kalibrieren, kann die Messsonde mit Hilfe des Anschlagelementes 13 an der Innenoberfläche der Kanalwand 40 am Rand der Öffnung in Anschlag gebracht werden, so dass die Relativposition zwischen Messsonde und Kanalwand 40 klar definiert ist und somit auch die Relativposition des transducers 20 zur Kanalwand. Danach wird mit Hilfe des Transducers 20 ein Messwert zwischen Transducer 20 und zur Kanalwand 40 aufgenommen und als Referenzwert abgespeichert. Dieser Kalibiervorgang ist mit dem Tarieren einer Waage vergleichbar und ist nicht unbedingt notwendig. Durch die Kalibrierung können jedoch Unterschiede in der Wandstärke der Kanalwand ausgeglichen werden, wenn der Transducer außerhalb des Messkanals liegt und den Abstand zur Außenfläche der Kanalwand misst, wohingegen für die Positionierung des Sensorelementes 12 dessen Abstand (in der Referenzposition beträgt dieser a) zur Innenfläche der Kanalwand 40 relevant ist. Sofern die Wandstärke vernachlässigbar gering ist oder von der Bedienperson separat berücksichtigt wird, kann die Kalibrierung entfallen.A measuring procedure is described below on the basis of 2 to 4 explained in more detail. For measuring z. B. the flow velocity in the interior 42 of the flow channel becomes the end of the probe to which the sensor element 12 is arranged as in 2 shown through an opening 41 in the wall 40 introduced the measuring channel. To the following position measurements by the transducer 20 To calibrate, the probe can with the help of the stop element 13 on the inner surface of the channel wall 40 be brought into abutment at the edge of the opening, so that the relative position between measuring probe and channel wall 40 is clearly defined and thus also the relative position of the transducer 20 to the canal wall. After that, with the help of the transducer 20 a reading between transducer 20 and to the canal wall 40 recorded and stored as a reference value. This calibration procedure is comparable to the taring of a balance and is not absolutely necessary. The calibration, however, can compensate for differences in the wall thickness of the channel wall when the transducer is outside the measurement channel and measures the distance to the outer surface of the channel wall, whereas for the positioning of the sensor element 12 its distance (in the reference position is this a) to the inner surface of the channel wall 40 is relevant. If the wall thickness is negligibly small or is considered separately by the operator, the calibration can be omitted.

Für den Fall, dass der Sondenkörper 11 (wie in den 1 bis 4 gezeigt) als Teleskopstab ausgebildet ist, besteht noch eine weitere Möglichkeit der Kalibrierung der nachfolgenden Positionsmessungen. Der Teleskopstab kann dabei zumindest in eine eingeschobene und eine ausgezogene Stellung gebracht werden, wobei die Längendifferenz zwischen der Länge des Sondenkörpers 11 in ausgezogener Stellung und der Länge ΔL in eingeschobener Stellung bekannt sein oder anderweitig gemessen werden muss. In der Folge wird der Sondenkörper 11 in eingeschobener Stellung in eine durch den Anschlag 13 definierte Referenzposition x₀ gebracht, in der der Anschlag 13 an der Kanalwand 40, insbesondere an deren Innenseite, anliegt. Danach wird eine erste berührungslose Referenzmessung durchgeführt, bei der mit dem Transducer 20 ein erster Referenzmesswert t₁ (im Falle eines Ultraschalltransducers ist dieser Messwert eine Zeit) aufgenommen wird. Dieser Referenzmesswert t₁ repräsentiert die Relativposition des Transducers relativ zur Kanalwand 40. Der Sondenkörper 11 befindet sich bei der ersten Referenzmessung in der durch den Anschlag 13 definierten Referenzposition in eingeschobener Stellung. Danach. Danach wird der Teleskopstab ausgezogen und eine zweite Referenzmessung durchgeführt, bei der mit dem Transducer 20 ein zweiter Referenzmesswert t₂ aufgenommen wird. Der zweite Messwert t₂ definiert für die folgenden Positionsmessungen den Nullpunkt, was dem oben erwähnten Tarieren der Messung wie bei einer Waage entspricht. Aus der Differenz der Messwerte Δt = t₂ – t₁ und der bekannten Längendifferenz ΔL zwischen eingeschobener und ausgezogener Stellung des Sondenkörpers 11 kann die Empfindlichkeit ΔL/Δt des Transducers 20 ermittelt werden. Dieser Wert kann gespeichert und zur Kalibrierung der für die nachfolgenden Positionsmessungen, die natürlich mit ausgezogenem Sondenkörper 11 durchgeführt werden, verwendet werden.In the event that the probe body 11 (as in the 1 to 4 shown) is designed as a telescopic rod, there is still another way of calibrating the subsequent position measurements. The telescopic rod can be brought at least into an inserted and an extended position, wherein the length difference between the length of the probe body 11 be known in the extended position and the length .DELTA.L in the inserted position or otherwise must be measured. As a result, the probe body becomes 11 in an inserted position in one through the stop 13 defined reference position x ₀ brought in the stop 13 on the canal wall 40 , in particular on the inside, is applied. Thereafter, a first non-contact reference measurement is performed, in which with the transducer 20 a first reference measured value t ₁ (in the case of an ultrasonic transducer, this measured value is a time) is recorded. This reference measurement value t ₁ represents the relative position of the transducer relative to the channel wall 40 , The probe body 11 is at the first reference measurement in the through the stop 13 defined reference position in the inserted position. After that. Thereafter, the telescopic rod is pulled out and a second reference measurement is performed, with the transducer 20 a second reference measured value t _{2 is} recorded. The second measured value t ₂ defines the zero point for the following position measurements, which corresponds to the above-mentioned taring of the measurement as with a balance. From the difference between the measured values Δt = t ₂ -t ₁ and the known length difference ΔL between the inserted and extended positions of the probe body 11 can the sensitivity ΔL / Δt of the transducer 20 be determined. This value can be stored and used for calibration of the subsequent position measurements, which of course with the probe body pulled out 11 be used.

Nach einem eventuellen Kalibriervorgang wird die Sonde weiter in den Messkanal eingetaucht, um das Sensorelement 12 in eine gewünschten Sollposition zu bringen. Dieser Vorgang ist in 3 skizziert. In 4 ist die Messsonde in einer Sollposition für die Messdatenerfassung. Im Vergleich zur Referenzposition x₀ ist der Abstand zwischen Transducer 20 und Innenfläche der Kanalwand 40 um den Wert t geringer, also xout. Das Sensorelement 12 befindet sich folglich in einem Abstand a + t (Eintauchtiefe) von der Innenfläche der Kanalwand 40, durch die die Messsonde eingeführt wird.After a possible calibration procedure, the probe is further immersed in the measuring channel around the sensor element 12 to bring into a desired target position. This process is in 3 outlined. In 4 is the probe in a set position for the measurement data acquisition. Compared to the reference position x ₀ is the distance between transducers 20 and inner surface of the channel wall 40 lower by the value t, that is, xout. The sensor element 12 is thus located at a distance a + t (immersion depth) from the inner surface of the channel wall 40 through which the probe is inserted.

5 illustriert anhand eines Blockschaltbildes die Funktion der Messsonde während des Betriebs. Die Messsonde weist eine Signalverarbeitungseinheit 30 auf, die z. B. im Griff 13 der Messsonde angeordnet sein kann. Die Signalverarbeitungseinheit 30 kann jedoch auch räumlich verteilt sein. Beispielsweise können Komponenten der Signalverarbeitungseinheit 30 auch in der Nähe des Sensorelementes 12 oder auch separat in einem externen Gerät angeordnet sein. Das Ausgangssignal des Sensorelementes 12 (Sensorsignal) ist der Signalverarbeitungseinheit 30 zugeführt, des Weiteren ist der Transducer 20 mit der Signalverarbeitungseinheit 30 verbunden. 5 Illustrates the function of the measuring probe during operation on the basis of a block diagram. The measuring probe has a signal processing unit 30 on, the z. B. under control 13 the measuring probe can be arranged. The signal processing unit 30 However, it can also be spatially distributed. For example, components of the signal processing unit 30 also near the sensor element 12 or be arranged separately in an external device. The output signal of the sensor element 12 (Sensor signal) is the signal processing unit 30 further supplied is the transducer 20 with the signal processing unit 30 connected.

Die Signalverarbeitungseinheit 30 ist dazu ausgebildet, den Transducer 20 anzusteuern und eine Eintauchtiefe a + t des Sensorelementes 12 in den Kanal 40 (bzw. die Messkammer) aus der vom Transducer 20 erhaltenen Information (d. h. aus dem Sensorsignal) zu berechnen. Im vorliegenden Fall wird der Betrag t ermittelt, den die Messsonde weiter in den Kanal eintaucht als in der Referenzposition, die gesuchte Eintauchtiefe beträgt dann a + t. Die Signalverarbeitungseinheit 30 kann weiter dazu ausgebildet sein, zu einem von dem Sensorelement 12 erhaltenen Messwert die korrespondierende ermittelte Eintauchtiefe a + t des Sensorelementes 12 zu speichern, d. h. es werden Wertepaare aus Messwert und Position des Sensorelementes 12 bei der Messwertaufnahme gespeichert. Zu diesem Zweck kann die Signalverarbeitungseinheit 30 einen Speicher umfassen oder es kann ein externer Speicher vorgesehen sein. So ist nach Abschluss einer Messreihe zu jedem Messwert der genaue Messort bekannt und es kann – im Falle der Strömungsmessung – z. B. ein Strömungsprofil (Strömungsgeschwindigkeit über Position) berechnet werden. Für den Fall, dass auf die oben beschriebene Kalibrierung verzichtet wird, kann die Wandstärke der Wand 40 in dem Speicher abgelegt sein und bei der Abstandsberechnung von der Signalverarbeitungseinheit 30 berücksichtigt werden. Des Weiteren können mehrere aufeinander folgende Sollpositionen einer Messreihe in dem Speicher abgelegt sein.The signal processing unit 30 is designed to be the transducer 20 to control and an immersion depth a + t of the sensor element 12 in the channel 40 (or the measuring chamber) from the transducer 20 obtained information (ie from the sensor signal) to calculate. In the present case, the amount t is determined, which the probe dips further into the channel than in the reference position, the sought immersion depth is then a + t. The signal processing unit 30 may be further configured to be one of the sensor element 12 obtained measured value, the corresponding determined immersion depth a + t of the sensor element 12 to store, ie value pairs of measured value and position of the sensor element 12 stored in the measured value recording. For this purpose, the signal processing unit 30 comprise a memory or an external memory may be provided. Thus, after completion of a series of measurements for each measurement, the exact location is known and it can - in the case of flow measurement - z. B. a flow profile (flow velocity over position) can be calculated. In the event that the calibration described above is omitted, the wall thickness of the wall 40 be stored in the memory and in the distance calculation of the signal processing unit 30 be taken into account. Furthermore, a plurality of successive desired positions of a measurement series can be stored in the memory.

Um das korrekte Positionieren der Messsonde an der gewünschten Position zu erleichtern kann die Messsonde eine Benutzerschnittstelle 31 zur Eingabe von Befehlen durch einen Benutzer und zur Ausgabe von Informationen an den Benutzer aufweisen. Über die Benutzerschnittstelle 31 kann der Signalverarbeitungseinheit 30 signalisiert werden, dass sich die Messsonde an einer vorgegebenen Referenzposition (t = 0) relativ zur Wand 40 befindet. Mit Hilfe der Benutzerschnittstelle 31 kann die Bedienperson den oben genannten Kalibriervorgang auslösen (z. B. über einen Taster), wenn die Messsonde sich an der Referenzposition befindet. Des Weiteren kann die Benutzerschnittstelle 31 dem Benutzer signalisieren, ob sich die Messsonde an der gewünschten Sollposition befindet, ob sie weiter in den Kanal 40 eingetaucht werden, oder die Eintauchtiefe verringert werden muss. Zu diesem Zweck kann die Benutzerschnittstelle 31 einen oder mehrere optische Signalgeber, ein Display, einen Summer oder dgl. aufweisen.To facilitate the correct positioning of the probe at the desired position, the probe can provide a user interface 31 for inputting commands by a user and for outputting information to the user. About the user interface 31 can the signal processing unit 30 be signaled that the probe at a predetermined reference position (t = 0) relative to the wall 40 located. With the help of the user interface 31 the operator can trigger the above-mentioned calibration procedure (eg via a push button) if the probe is at the reference position. Furthermore, the user interface 31 signal to the user if the probe is at the desired position, if it is in the channel 40 be immersed, or the immersion depth must be reduced. For this purpose, the user interface 31 one or more optical signal transmitter, a display, a buzzer or the like. Have.

In dem in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Transducer 20 außerhalb des Messkanals bzw. der Messkammer mit dem Sondenkörper 11 verbunden. Grundsätzlich kann der Transducer 20 auch am anderen Ende (oder in dessen Nähe) des Sensorkörpers 11 (in der Nähe des S) angeordnet sein, sodass dieser mit dem Sensorelement 12 in den Innenraum 42 des Kanals eingeführt wird. In diesem Fall kann der Transducer sowohl auf die der Öffnung 41 gegenüberliegenden Kanalwand (in den 2 bis 4) nicht gezeigt) gerichtet sein, als auch zur Kanalwand 40 in Richtung der Öffnung 41.In the in the 1 to 4 the embodiment shown is the transducer 20 outside the measuring channel or the measuring chamber with the probe body 11 connected. Basically, the transducer can 20 also at the other end (or in its vicinity) of the sensor body 11 be arranged (near the S), so that this with the sensor element 12 in the interior 42 the channel is introduced. In this case, the transducer can both on the opening 41 opposite channel wall (in the 2 to 4 ) not shown), as well as to the channel wall 40 in the direction of the opening 41 ,

Claims

Measuring probe for measuring a physical property of a medium in a channel or a measuring chamber; the probe comprises: a rod-shaped probe body ( 11 ) for immersion in the medium through an opening ( 41 ) a wall ( 40 ) of the channel or the measuring chamber; one at a first end of the rod-shaped probe body ( 11 ) arranged handle ( 13 ); a at a second end of the rod-shaped probe body ( 11 ) arranged sensor element ( 12 ) configured to generate an electrical sensor signal dependent on the physical property to be measured; one with the rod-shaped probe body ( 11 ) connected transducers ( 20 ), which is designed to contact the position of the sensor element ( 12 ) relative to the wall ( 40 ) to eat.

Measuring probe according to Claim 1, in which the transducer ( 20 ) an ultrasonic transducer ( 21 . 22 ) or an optical transducer.

Measuring probe according to claim 1 or 2, further comprising a stop ( 13 ), which is at a defined distance (x ₀ ) to the transducer ( 20 ) on the rod-shaped probe body ( 11 ) is arranged.

Measuring probe according to one of claims 1 to 3, further comprising a signal processing unit ( 30 ) connected to the transducer ( 20 ) as well as with the sensor element ( 12 ) and is adapted to the transducer ( 20 ) and the immersion depth (a) of the sensor element ( 12 ) into the channel ( 40 ) or the measuring chamber from the transducer ( 20 ) to calculate information received.

Measuring probe according to Claim 4, in which the signal processing unit ( 30 ) is adapted to one of the sensor element ( 12 ) the corresponding measured immersion depth (a) of the sensor element ( 12 ) save.

Measuring probe according to claim 4 or 5, further comprising a user interface ( 31 ) for inputting commands by a user and for outputting information to the user, wherein via the user interface ( 31 ) of the signal processing unit ( 30 ) can be communicated that the measuring probe at a predetermined reference position (t = 0) relative to the wall ( 40 ) is located.

Measuring probe according to one of claims 4 to 6, which further comprises a user interface ( 31 ) for inputting commands by a user and for outputting information to the user, wherein via the user interface ( 31 ) is signaled to the user that the probe is at a desired target position.

Measuring probe according to one of Claims 1 to 7, in which the rod-shaped probe body ( 11 ) is a telescopic rod.

Method for measuring a physical property of a medium in a channel or a measuring chamber with a measuring probe according to one of the previous claims; the method comprises the following steps: immersing the probe in the channel or the measuring chamber through an opening in the wall ( 40 ); Non-contact measurement of the position of the probe relative to the wall ( 40 ) with the help of the transducer ( 20 ); Signaling to a user whether the probe has a desired desired position (x ₀ - t) relative to the wall ( 40 ) Has.

The method of claim 9, further comprising: moving the probe into a position by a stop ( 13 ) on the probe body ( 11 ) defined reference position (x ₀ ); Non-contact measurement of the position of the probe relative to the wall ( 40 ) with the help of the transducer ( 20 ); Storing the measurement of the position corresponding to the reference position (x ₀ ), wherein further measurements of the position of the probe with the measurement for the reference position are calibrated taking into account the length of the probe body.

Method according to claim 9, wherein the probe body ( 11 ) comprises a telescopic rod with a defined difference in length between an inserted and an extended position of the telescopic rod; the method further comprises: moving the probe into a position by a stop ( 13 ) on the probe body ( 11 ) defined reference position (x ₀ ), in which the stop ( 13 ) on the inside of a wall ( 40 ) abuts the channel or the measuring chamber; Non-contact measurement of the position of the probe relative to the wall ( 40 ) with the help of the transducer ( 20 ) to obtain a first reference value, wherein the probe body ( 11 ) is in the retracted position and the probe is in the reference position; Extracting the probe body from the retracted position to the extended position; Non-contact measurement of the position of the probe relative to the wall ( 40 ) with the help of the transducer ( 20 ) to obtain a second reference value, wherein the probe body ( 11 ) is in the extended position and the probe is in the reference position; Calibrating all following measured values with the aid of the first reference value, the second reference value and the defined length difference.