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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf die Massenstrom-Messung und insbesondere auf die automatische Korrektur der Lage von thermischen Sensoren von Massenstrom-Messinstrumenten und Steuerungen.
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Hintergrund der Erfindung
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Verschiedene Halbleiter-Prozesse erfordern eine sorgfältige Kontrolle der Menge, das heißt der Masse, von Material (üblicherweise in Form eines Gases oder einer verdampften Flüssigkeit), das einem Werkstück während der Herstellung zugeführt wird. Als Konsequenz hiervon wurden Geräte, die als Strömungssensoren bekannt sind, entwickelt, um die Massenströmung eines Gases oder eines Dampfes zu messen. Strömungssensoren können so konfiguriert werden, dass sie die Strömungsrate eines Materials messen oder, wenn sie mit Steuereinrichtungen kombiniert sind, die Menge an Material kontrollieren, das einem Werkstück zugeführt wird.
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Die zwei üblichen Typen von Sensoren sind druckbasierte Sensoren und thermisch basierte Sensoren. Thermisch basierte Sensoren sind Geräte, die auf der Grundlage von Wärmeübertragungs-Prinzipien arbeiten. Eine übliche kommerzielle Form schließt ein einen kleinen Durchmesser aufweisendes Rohr mit KapillarAbmessungen ein, wobei das Rohr zwei Wicklungen aus Draht aufweist, die auf die Außenseite des Kapillarrohres in enger Nähe zueinander aufgewickelt sind. Die Wicklungen sind aus einem Material hergestellt, das einen Widerstand aufweist, der temperaturabhängig ist, das heißt, das es einen Widerstand als Funktion der Temperatur hat. Entgegengesetzte Enden des Kapillarrohres stehen in Strömungsmittelverbindung mit einem größeren Rohr, das das Gas oder den Dampf zwischen einer Quelle für das Gas oder den Dampf und der Verarbeitungsstation transportiert, an der das Gas oder der Dampf verwendet wird. Ein Laminarströmungs-Element ist in dem Teil des größeren Rohres, der als Bypass bezeichnet wird, zwischen dem Stromaufwärts- und Stromabwärts-Verbindungen des Kapillarrohres mit dem größeren Rohr angeordnet. Das Laminarströmungs-Element stellt sicher, dass die Strömung des Gases oder Dampfes durch den Bypass eine Laminarströmung ist. Während ein Gas oder Dampf durch den Sensor strömt, strömen vorgegebene Teile des Gases sowohl durch das Bypass-Rohr als auch das Kapillarrohr in einem vorgegebenem Verhältnis, dass als das Bypass-Verhältnis bekannt ist. Durch Messen der Strömungsrate durch das Kapillarrohr und in Kenntnis des Bypass-Verhältnisses ist die Strömungsrate durch den gesamten Sensor proportional zu der gemessenen Strömungsrate durch das Kapillarrohr.
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Die Wicklungen sind in einer elektrischen Analogschaltung vom Brückentyp oder mit dem Eingang eines digitalen Systems verbunden. Die Wicklungen können dann durch einen elektrischen Strom erhitzt werden, um gleiche Widerstände bei Fehlen der Gasströmung zu liefern, und im Fall einer elektrischen Analog-Bückenschaltung liefern sie einen symmetrischen Zustand, das heißt ein Null-Ausgangssignal. Alternativ können die zwei Wicklungen durch einen elektrischen Strom erhitzt werden, und die zwei Widerstände können mit einer digitalen Schaltung gemessen werden.
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Wenn dann das Gas durch das Rohr innerhalb des betreffenden Messbereiches des Sensors strömt, wird die Temperatur der stromaufwärts gelegenen Wicklung durch den Kühleffekt des Gases verringert und die Temperatur der stromabwärts gelegenen Wicklung wird durch die Wärme vergrößert, die zunächst von der stromaufwärts gelegenen Wicklung übertragen wurde, und die nachfolgend von dem Gas oder Dampf auf die stromabwärts gelegene Wicklung übertragen wird. Die Temperaturdifferenz ist tatsächlich proportional zur Anzahl der Moleküle des Gases pro Zeiteinheit, die durch den Sensor strömen. Daher ergibt auf der Grundlage der bekannten Änderung der Widerstände der Wicklungen mit der Temperatur das Ausgangssignal der Brückenschaltung oder der digitalen Schaltung ein Maß des Gas-Massenstroms.
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Unter verschiedenen Umständen können Formen des Wärmeübertragungs-Phänomens einen erhebliche Fehler in die Messungen dieser Massenstrom-Messeinrichtungen und Probleme für Massenstrom-Steuereinrichtungen ergeben. Die Druckschriften
US 3 938 384 A ,
US 4 056 975 A ,
US 5 191 793 A und
US 5 279 154 A erläutern das Problem.
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Wie dies in
US 5 191 793 A erläutert ist, wird bei relativ hohen Druckpegeln des Gases der Fehler, der durch die freie Konvektion des Gases innerhalb des Rohres eingeführt wird, relativ dominant. Das Ergebnis für derartige höhere Druckpegel besteht in einem erheblichen Fehler aufgrund dieser Konvektion, wenn die Vorrichtung gegenüber der Richtung der Schwerkraft geneigt ist. Wie dies in diesen Patenten erläutert ist, sind bei relativ niedrigen Drücken die Wirkungen dieser Art von Konvektion nicht wesentlich; der durch die freie Konvektion durch das Umgebungsgas außerhalb des Rohres eingeführte Fehler wird jedoch zu einer dominierenden Fehlerquelle bei Änderungen der Lage der Vorrichtung gegenüber der Schwerkraft. In
US 3 938 384 A wird diese Art von Konvektions-Effekt durch Einkapseln des Kapillarrohres mit den um diese herumgelegten Wicklungen in der Nähe der Wicklungen in ein Schaummaterial mit offenen Zellen berücksichtigt. Obwohl die Vorteile dieser Lösung wesentlich sind, wie dies in dem Patent angegeben ist, ergeben sich bestimmte Nachteile. Erstens wird hierdurch die Ansprechgeschwindigkeit der Vorrichtung als Ergebnis des Vorhandenseins des Schaummaterials verlangsamt. Zweitens kann sich die Kalibrierung der Vorrichtung mit der Zeit verschieben, wenn der Schaum seine chemische Zusammensetzung ändert oder das Ausmaß seines Kontaktes mit den Wicklungen und der Leitung sich ändert. Drittens wird hierdurch die Verstärkung der Vorrichtung verringert.
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Eine allgemeine Lösung für die Konvektion außerhalb der Leitung, für die die vorstehend erwähnte Lösung als eine spezielle Form betrachtet werden kann, beinhaltet die Verwendung verschiedener Materialien, die mit den Wicklungen in Kontakt stehen, um Konvektionsströme daran zu hindern, Wärme auf der Außenseite von einer Wicklung zur anderen zu übertragen. Zusätzlich muss man üblicherweise einen Sensor in einer bestimmten Ausrichtung kalibrieren und die Vorrichtung bei einer Änderung der Ausrichtung auf Null zurücksetzen. Diese allgemeine Lösungen sind typischerweise aus einer Vielzahl von Gründen unbefriedigend, von denen der wichtigste üblicherweise die Verringerung des Ansprechverhaltens der Vorrichtung auf Änderungen der Strömung ist, und dass ein Eingriff des Menschen oder eine System-Wechselwirkung in Abhängigkeit von der Art der Schnittstelle mit der Vorrichtung erforderlich ist.
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In allgemeinerer Form werden Strömungsmesseinrichtungen, wie sie vorstehend erläutert wurden, üblicherweise in irgendeiner Art von Gehäuse oder Behälter eingeschlossen, um ihre empfindlichen Teile gegenüber äußeren Luftströmen und äußeren örtlichen Heizquellen oder Kühlquellen zu isolieren. Dies ist selbstverständlich eine andere Frage verglichen mit den Effekten der Konvektion unmittelbar benachbart zu derartigen empfindlichen Teilen.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den seit langen bestehenden Problemen und Fragen der Lagen-Empfindlichkeit in Gas-Massenstrom-Messinstrumenten, die sich aufgrund von Konvektionswärmeübertragungen außerhalb eines Rohres ergeben, durch dass das Gas gelenkt wird. Hierbei werden gleichzeitig die Ziele einer hohen Empfindlichkeit und eines schnellen Ansprechverhaltens auf Änderungen der Strömungsrate berücksichtigt.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kompensation der Lagen-Empfindlichkeit von zumindest zwei thermischen Sensor-Wicklungen, die auf einem Rohr befestigt sind, durch das ein Strömungsmedium entlang einer gemeinsamen Strömungsachse strömt, zur Verwendung bei der Erzeugung eines Strömungsmesssignals offenbart,, das die Strömung des Strömungsmediums durch das Rohr darstellt. Eine der Wicklungen ist so ausgebildet, dass sie thermische Energie an das durch das Rohr strömende Strömungsmedium an einer stromaufwärts gelegenen Stelle liefert, um die Stromaufwärts-Temperatur des Strömungsmittels an der stromaufwärts gelegenen Stelle auszubilden und zu messen, und eine der Wicklungen ist zur Messung der Stromabwärts-Temperatur des Strömungsmediums an einer stromabwärts gelegenen Stelle ausgebildet. Das Strömungsmesssignal ist eine Funktion der Differenz zwischen den gemessenen Stromaufwärts- und Stromabwärts-Temperaturen. Das Verfahren umfasst folgendes: Messen der Schwerkraft in Richtung der gemeinsamen Achse; und Modifizieren des Strömungsmesssignals als eine Funktion der gemessenen Schwerkraft.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Erzeugung eines Kompensationssignals als eine Funktion der gemessenen Schwerkraft, und die Modifikation des Strömungsmesssignals als eine Funktion des Kompensationssignals. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kompensationssignal (a) additiv bezüglich des Strömungsmesssignals, wenn die Lage des Paares von thermischen Sensor-Wicklungen so ausgerichtet ist, dass ein thermischer Energie-Konvektionsstrom, der von der Wicklung an der stromaufwärts gelegenen Stelle geliefert wird und auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, in Richtung auf die Wicklung an der stromabwärts gelegenen Stelle strömt, und (b) subtraktiv bezüglich des Strömungsmesssignals ist, wenn die Lage des Paares von thermischen Sensor-Wicklungen derart ausgerichtet ist, dass der thermische Energie-Konvektionsstrom, der von der Wicklung an der stromaufwärts gelegenen Stelle geliefert wird und auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, von der Wicklung an der stromabwärts gelegenen Stelle fort strömt. Bei einer andere bevorzugten Ausführungsform haben die Wicklungen Widerstände, die eine Funktion der Temperaturen der Wicklungen sind, und das Verfahren umfasst weiterhin die Verbindung der zwei Wicklungen derart, dass das Strömungsmesssignal eine Funktion der Differenz zwischen den Widerständen der Wicklungen ist, und die Erzeugung eines Kompensationssignals auf einer skalierten Weise, so dass es zu dem Strömungsmesssignal hinzugefügt werden kann, um die Lagenempfindlichkeit der Wicklungen zu kompensieren.
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Zusätzlich wird ein thermisches Massenstrom-Meßsystem offenbart. Das System umfasst folgendes:
- zumindest zwei thermische Sensor-Wicklungen, die auf einem Rohr befestigt sind, durch das ein Strömungsmittel entlang einer gemeinsamen Strömungsachse strömt, zur Verwendung bei der Erzeugung eines Strömungsmesssignals, das die Strömung des Strömungsmediums durch das Rohr darstellt, wobei (a) eine der Wicklungen so ausgebildet ist, dass sie thermische Energie an das durch das Rohr strömende Strömungsmedium an einer stromaufwärts gelegenen Stelle liefert, um auf diese Weise die Stromaufwärts-Temperatur des Strömungsmittels an der stromaufwärts gelegenen Stelle auszubilden und zu messen, und eine der Wicklungen so ausgebildet ist, dass sie die Stromabwärts-Temperatur des Strömungsmediums an einer stromabwärts gelegenen Stelle misst, und (b) das Strömungsmesssignal eine Funktion der Differenz zwischen dem gemessenen Stromaufwärts- und Stromabwärts-Temperaturen ist;
- einen Schwerkraft-Sensor, der gegenüber zu den thermischen Sensor-Wicklungen festgelegt ist und so konstruiert und angeordnet ist, dass er die Schwerkraft in Richtung der gemeinsamen Achse misst; und
- eine Signal-Modifikationseinrichtung, die das Strömungsmesssignal als eine Funktion der gemessenen Schwerkraft modifiziert, um auf diese Weise die Lagen-Empfindlichkeit der thermischen Sensor-Wicklungen zu kompensieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Signal-Modifikationseinrichtung einen Signalgenerator, der ein Kompensationssignal als eine Funktion der gemessenen Schwerkraft erzeugt, sodass das Strömungsmesssignal als eine Funktion des Kompensationssignals modifiziert wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Signalgenerator ein Kompensationssignal derart, dass es (a) additiv bezüglich des Strömungsmesssignals ist, wenn die Lage der thermischen Sensor-Wicklungen derart ausgerichtet ist, dass der thermische Energie-Konvektionsstrom, der von der Wicklung der stromaufwärts gelegenen Stelle geliefert wird und auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, in Richtung auf die Wicklung an der stromabwärts gelegenen Stelle strömt, und (b) subtraktiv bezüglich des Strömungsmesssignals ist, wenn die Lage des Paares von thermischen Sensor-Wicklungen derart ausgerichtet ist, dass der von der Wicklung an der stromaufwärts gelegenen Stelle gelieferte thermische Energie-Konvektionsstrom, der auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, von der Wicklung an der stromabwärts gelegenen Stelle fort strömt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform haben die Wicklungen Widerstände, die eine Funktion der Temperaturen der Wicklungen sind, und das Strömungsmesssignal ist eine Funktion der Differenz zwischen den Widerständen der Wicklungen, und das Kompensationssignal wird in einer skalierten Weise erzeugt, damit es zu dem Strömungsmesssignal addiert werden kann, um die Lageempfindlichkeit der Wicklungen zu kompensieren.
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Figurenliste
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Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gleiche Elemente in allen Zeichnungen darstellen, und in denen:
- 1 eine teilweise schematische Querschnittsansicht und eine teilweise Blockschaltbild-Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Massenstrom-Steuerung ist, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
- 2 ein Teil-Schaltbild und ein Teil-Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer elektrischen Korrekturschaltung ist, die zur Verwendung mit der Ausführungsform nach 1 bestimmt ist, um die Lageempfindlichkeit der Wicklungen des Sensors zu korrigieren;
- 3 ein Blockschaltbild eines Massenstrom-Messsystems unter Verwendung des Sensor-Ausganges nach 2 ist;
- 4 ein Blockschaltbild eines Massenstrom-Steuersystems unter Verwendung des Sensor-Ausganges nach 2 ist; und
- 5 ein Flussdiagramm der Betriebsweise des Massenstrom-Steuersystems unter Verwendung der bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Korrekturschaltung des Typs ist, wie er in Verbindung mit den 2, 3 und 4 beschrieben wurde.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das beschriebene Verfahren und das beschriebene System beinhalten einen geringe Kosten ergebenden Schwerkraft-Sensor, wie zum Beispiel einen Zweiachsen-Beschleunigungsmesser, der senkrecht zu der Sensor-Achse (Ausrichtung) ist. Der Schwerkraft-Sensor ist als Neigungssensor konfiguriert. Ein Kompensationssignal wird als Funktion des Neigungswinkels der Sensor-Achse geliefert. Das Kompensationssignal kompensiert das Strömungsmesssignal auf der Grundlage der Ausrichtung. Somit muss ein Benutzer nicht vorher eine Ausrichtung vor der Installation festlegen.
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Gemäß 1 schließt eine Massenstrom-Steuereinrichtung 10 einen Massenstrom-Sensor 12 und ein Steuerventil 14 ein. Der Strömungssensor 12 schließt ein Hauptrohr 14 ein, das als ein Bypass oder Nebenschluss bezeichnet wird und einen Einlass 16, der typischerweise zum Empfang eines Gases oder eines Dampfes von einer (nicht gezeigten) Quelle angeschlossen ist, und einen Auslass 18 aufweist, der typischerweise mit einem (nicht gezeigten) Prozess-System gekoppelt ist, wie zum Beispiel einer Vakuumkammer, einem Plasma-Generator usw. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden 20 und 22 eines einen kleinen Durchmesser aufweisenden Rohrs 24 mit Kapillarabmessungen stehen in StrömungsmittelVerbindung mit dem größeren Rohr 14, dass das Gas oder den Dampf transportiert. Das Kapillarrohr weist zwei Drahtwicklungen 26 und 28 auf, die auf die Außenseite des Kapillarrohres in enger Nähe zueinander aufgewickelt sind. Die Wicklungen 26 und 28 sind auf dem Kapillarrohr 24 derart angeordnet, dass ihre Wicklungs-Achsen koaxial bezüglich einander um die Achse 30 sind. Die Wicklungen 26 und 28 sind aus einem Material hergestellt, das einen Widerstand aufweist, der temperaturabhängig ist, das heißt, der einen Widerstand als Funktion der Temperatur hat. Entgegengesetzte Enden des Kapillarrohres 24 stehen in StrömungsmittelVerbindung mit dem größeren Hauptrohr 14 an stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Anschlüssen 32 bzw. 34.
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Ein Laminarströmungs-Element 36 ist in dem Teil des Bypasses 14 zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Verbindungen 32 und 34 des Kapillarrohres 24 mit dem größeren Rohr angeordnet. Während ein Gas oder Dampf durch den Sensor 12 strömt, strömen vorgegebene Teile des Gases sowohl durch das Bypassrohr als auch das Kapillarrohr in einem vorgegebenen Verhältnis, das als das Bypass-Verhältnis bekannt ist. Durch Messen der Strömungsrate durch das Kapillarrohr und in Kenntnis des Bypass-Verhältnisses ist die Strömungsrate durch den gesamten Sensor proportional zu der gemessenen Strömungsrate durch das Kapillarrohr.
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Die Wicklungen 26 und 28 sind vorzugsweise in einer elektrischen Schaltung vom Brückentyp (nicht in 1 gezeigt) oder an eine digitale Schaltung angeschlossen, um die zwei Widerstände zu messen. Die Wicklungen können dann durch einen elektrischen Strom erhitzt werden, um gleiche Widerstände bei Fehlen einer Gasströmung zu liefern, und sie ergeben im Fall einer elektrischen Schaltung vom Brückentyp einen symmetrischen Zustand der Schaltung vom Brückentyp, das heißt ein Null-Ausgangssignal. Wenn ein Gas durch das Kapillarrohr durch den Sensor strömt, hat die stromaufwärts gelegene Wicklung 28 eine niedrigere mittlere Temperatur, als die stromabwärts gelegene Wicklung 26. Diese Temperaturdifferenz ist proportional zu der Anzahl von Molekülen pro Zeiteinheit, die durch das Rohr strömen. Weil der Widerstand jeder Wicklung eine Funktion der Temperatur der Wicklung ist, kann die Temperaturdifferenz durch Messen der Differenz der Widerstände der Wicklungen gemessen werden. Daher ergibt das Ausgangssignal der Brückenschaltung oder der digitalen Schaltung auf der Grundlage der bekannten Änderung des Widerstandes der Wicklungen mit der Temperatur ein Maß der Gas-Massenströmung.
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Diese Differenz der Temperatur der zwei Wicklungen ist proportional zu der Anzahl der Moleküle pro Zeiteinheit, die durch das Kapillarrohr strömen. Daher liefert das Ausgangssignal der Brückenschaltung oder der digitalen Schaltung auf der Grundlage der bekannten Änderung des Widerstandes der Wicklungen mit der Temperatur ein Maß der der Gas-Massenströmung.
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Wie dies vorstehend beschrieben wurde, können unter verschiedenen Umständen Formen eines Wärmeübertragungs-Phänomens einen erheblichen Fehler in die Messungen dieser Massenstrom-Mess- und Steuereinrichtungen einführen. Wenn die Achse 30 der Wicklungen 26 und 28 anders als horizontal und unter Neunzig Grad gegenüber der Schwerkraft ausgerichtet ist, kann eine externe Wärmeübertragung zwischen den Wicklungen einen erheblichen Fehler in die Messungen dieser Massenstrom-Messeinrichtungen und Probleme für die Massenstrom-Steuereinrichtungen ergeben, insbesondere bei niedrigen Strömungsraten. Entsprechend ist ein Schwerkraft-Sensor 40 so angeordnet, dass er gegenüber der Achse 30 festgelegt ist, sodass der Sensor ein Ausgangssignal als eine Funktion des Winkels der Achse 30 gegenüber der Richtung der Schwerkraft ergibt. Wenn der Sensor gegenüber der Schwerkraft geneigt wird, liefert der Schwerkraft-Sensor ein Fehlersignal als eine Funktion des Neigungswinkels. Vorzugsweise ist das Fehlersignal proportional zu dem Neigungswinkel zwischen einem negativen Minimum und einem positiven Maximum. Somit ergibt bei der bevorzugten Ausführungsform der Sensor 40 einen Null-Ausgang, wenn die Achse 30 senkrecht zur Schwerkraft steht. Der Ausgang des Sensors 40 nimmt vorzugsweise proportional auf ein minimales (einen negativen Wert aufweisendes) Ausgangssignal ab, wenn die Achse 30 und die Richtung der Schwerkraft derart parallel sind, dass die Wärme von der stromaufwärts gelegenen Wicklung 26 durch Konvektion auf die stromabwärts gelegene Wicklung 28 übertragen wird (die Stromaufwärts-Wicklung 26 liegt unterhalb der stromabwärts gelegenen Wicklung 28), sodass der Fehler das Ergebnis der additiven Wärme ist, die durch Konvektion von der stromaufwärts gelegenen Wicklung auf die stromabwärts gelegene Wicklung übertragen wird, wodurch die gemessene Differenz der Widerstände zwischen den beiden Wicklungen vergrößert wird. Umgekehrt steigt der Ausgang des Sensors 40 vorzugsweise proportional auf ein maximales (einen positiven Wert aufweisendes) Ausgangssignal an, wenn die Achse 30 und die Richtung der Schwerkraft derart parallel zueinander sind, dass die Wärme von der stromabwärts gelegenen Wicklung 28 durch Konvektion auf die stromaufwärts gelegene Wicklung 26 übertragen wird (die stromaufwärts gelegene Wicklung 26 liegt über der stromabwärts gelegenen Wicklung 28), sodass der Fehler ein Ergebnis aufgrund der durch Konvektion übertragenen Wärme von der stromabwärts gelegenen Wicklung auf die stromaufwärts gelegenen Wicklung ist, was die gemessene Differenz des Widerstandes zwischen den zwei Wicklungen verringert.
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In 2 werden die Widerstände der Wicklungen 26 und 28 gemessen und durch die Strömungssignal-Aufbereitungseinrichtung 50 aufbereitet. Die Aufbereitungseinrichtung kann die verbleibenden Bestandteile einer elektrischen Schaltung vom Brückentyp, wie sie beispielsweise in dem '793-Patent gezeigt ist, oder eine digitale Schaltung zum Messen des Widerstandes jeder der Wicklungen einschließen. Das Ausgangssignal der Signal-Aufbereitungseinrichtung 50 ist eine Funktion der Differenz der Widerstände der Wicklungen 26 und 28. Dieses Ausgangssignal und das Fehlersignal, das von dem Schwerkraft-Sensor 40 geliefert wird, werden an einem Summierer 60 summiert, worauf das summierte Signal einem Vorverstärker 70 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 70 kann einem Dosierungs-Messsystem, wie es beispielsweise bei 80 in 3 gezeigt ist, oder dem Eingang einer Massenstrom-Steuereinrichtung zugeführt werden, wie sie bei 90 in 4 gezeigt ist, die ihrerseits das Steuerventil 14 steuert. Sowohl das Dosierungs-Messsystem als auch die Steuereinrichtung 90 können einen digitalen Prozessor und Speicher zum Speichern von Daten einschließen oder mit diesem verbunden sein, wie dies allgemein bei 100 bzw. 102 gezeigt ist. Der Speicher 102 ermöglicht die Speicherung von Daten, unter Einschluss von Daten, die sich auf die Lagen-Korrektur der Empfindlichkeit der Wicklungen beziehen. Beispielsweise können die Koeffizienten für die Sensor-Spannung bezüglich der Lage des Sensors 40, Lagen-Offset-Werte, der Bezugswert (wenn sich der Sensor 40 in der horizontalen Position befindet) und irgendwelche Brückenspannungs-Offset-Korrekturwerte gespeichert werden. Ein (nicht gezeigter) A/D-Wandler ist ebenfalls vorgesehen (entweder als Teil des Sensors oder getrennt, sodass das Ausgangssignal des Sensors 40 digitalisiert werden kann, bevor es durch den Prozessor 100 weiter verarbeitet wird. Die Einzelheiten des bevorzugten Verfahrens werden in Verbindung mit 5 beschrieben. Anfänglich wird im Schritt 110 die Einrichtung (entweder das System 80 nach 3 oder die Steuereinrichtung 90) eingeschaltet, und die Koeffizienten für die Sensor-Spannung bezüglich der Lage werden initialisiert. Lagen-Offset-Werte werden ebenfalls vorzugsweise erzeugt. Wie dies im Schritt 112 gezeigt ist, wird der digitalisierte Wert des Ausgangssignals des Sensors 40 dauernd gemessen und der Winkel der Ausrichtung wird durch den Prozessor 100 bestimmt.
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Im Schritt 114 stellt das Ausgangssignal des Sensors 40, das heißt die Ausgangsspannung des Sensors, nach Abschluss der Initialisierung des Systems 80 oder der Steuereinrichtung 90 den derzeitigen Winkel dar. Dieser wird vorzugsweise durch den Prozessor 100 mit dem Bezugswert, beispielsweise einer Spannung, verglichen, die die horizontale Position des Sensors darstellt.
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Im Schritt 116 wird die Offset-Korrektur als eine Funktion der derzeitigen Sensor-Lagen-Position und der horizontalen Bezugsposition berechnet.
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Im Schritt 118 wird die (Brücken-) Offset-Korrektur von dem Prozessor ausgeführt, und die Ausrichtungs-Effekte werden berechnet.
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Das beschriebene Verfahren und System beinhaltet somit einen geringe Kosten aufweisenden Schwerkraft-Sensor, zum Beispiel einen Zwei-Achsen-Beschleunigungsmesser, der senkrecht zu den Sensor-Achsen (Ausrichtung) steht. Der Schwerkraft-Sensor ist als ein Neigungs-Sensor konfiguriert. Ein Kompensations-Signal wird als eine Funktion des Neigungswinkels und der Sensor-Achse geliefert. Das Kompensations-Signal kompensiert das Strömungsmesssignal auf der Grundlage der Ausrichtung. Daher muss ein Benutzer nicht vorher eine Ausrichtung vor der Installation festlegen, was einen beträchtlichen Vorteil darstellt.
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Die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden lediglich zu Erläuterungszwecken verwendet und stellen keine Beschränkung dar, und verschiedene Modifikationen, Kombinationen und Auswechselungen sind für den Fachmann ohne weiteres zu erkennen, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung in ihren weiteren Gesichtspunkten abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.
