DE19845462A1 - Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden Mediums - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden MediumsInfo
- Publication number
- DE19845462A1 DE19845462A1 DE19845462A DE19845462A DE19845462A1 DE 19845462 A1 DE19845462 A1 DE 19845462A1 DE 19845462 A DE19845462 A DE 19845462A DE 19845462 A DE19845462 A DE 19845462A DE 19845462 A1 DE19845462 A1 DE 19845462A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bridge
- heating
- control
- temperature measuring
- arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
- G01F1/6986—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters with pulsed heating, e.g. dynamic methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
Nach einem kalorimetrischen Prinzip arbeitende Strömungssensoren gewinnen in
industriellen Anwendungen ständig an Bedeutung. Das kalorimetrische Prinzip beruht
darauf, daß ein der zu überwachenden Strömung ausgesetzter Thermistor erwärmt wird,
wobei die Abkühlung durch die Strömung eine von der Geschwindigkeit der Strömung
abhängige Widerstandsveränderung herbeiführt die zur Bestimmung der
Strömungsgeschwindigkeit ausgewertet wird. Thermistor wird hier als Definition für jede
Art von temperaturabhängigem Element verwand welches sich zur Messung einer
Temperatur eignet.
Da die Temperaturänderung des beheizten Thermistors sowohl durch eine Änderung der
Strömungsgeschwindigkeit, als auch durch eine Änderung der Medientemperatur
erfolgen kann, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden um eine eindeutige
Zuordnung der Widerstandsänderung zur Strömungsgeschwindigkeit vornehmen zu
können.
Um vorstehende Forderung zu erfüllen gelangen unterschiedliche Prinzipien zur
Anwendung. Das am meisten verbreitete ist das, daß zwei Thermistoren verwendet
werden, ein geheizter zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und ein zweiter,
unbeheizter Thermister, zur Bestimmung der Medientemperatur. Da prinzipgemäß beide
Thermistoren den gleichen TK besitzen bleibt das Verhältnis der beiden Thermistoren zu
einander unabhängig von der Medientemperatur konstant, solange die
Strömungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Somit ändert sich das zur Signalauswertung
genommene Verhältnis der beiden Thermistoren nur bei Änderung der
Strömungsgeschwindigkeit.
Strömungssensoren die nach vorbeschriebenen Prinzip arbeiten sind einfach
herzustellen und sind weit verbreitet.
Das Problem dieser vorbeschriebenen Sensoren liegt in der konstruktiven Anordnung
des als Referenzsensor dienenden, unbeheizten Thermistors.
Insbesondere bei Geräten die z. B. durch Einschrauben in eine Rohrleitung eingetaucht
werden ergibt sich dieses Problem in besonderem Maße. Wenn die Medientemperatur
eine andere ist als die Umgebungstemperatur der Rohrleitung, dann ergibt sich über das
Sensorgehäuse ein Temperaturgefälle zwischen Medium und der
Umgebungstemperatur. Aus diesem Grunde sollten prinzipgemäß die beiden
Thermistoren möglichst dicht beieinander angeordnet sein um - der Kompensation
wegen - der gleichen Temperatur ausgesetzt zu sein. Dieses führt jedoch zu einem
Wärmestrom von der Heizquelle zu dem der Temperaturkompensation dienenden
Referenz-Thermistor, also zu einer Temperaturdifferenz zwischen Mediumtemperatur
und der Temperatur des Referenz-Thermistors.
Aus diesem Grunde sollten die beiden Thermistoren möglichst weit von einander entfernt
angeorndet werden, was wiederum aufgrund des vorbeschriebenen
Temperaturgradienten zwischen Mediumtemperatur und Umgebungstemperatur
ebenfalls zur Verfälschung der benötigten Referenztemperatur führt.
Beide Verfahren führen zu der bekannten, unzulässigen Verfälschung des
Sensorsignales.
Die vorbeschriebene Situation ist der Grund dafür, daß Strömungssensoren der
vorbeschriebenen Art nur dann zuverlässig arbeiten, solange die Medientemperatur
gleich der Umgebungstemperatur ist. Je mehr beide voneinander abweichen, je größer
wird bei den vorbeschriebenen, dem heutigen Stand der Technik repräsentierenden
Geräten, der Fehler des Sensorsignales. Dieses führt oft dazu, daß derartige, zumeist
als Strömungswächter arbeitende Geräte, Fehlsignale abgeben wenn die
Mediumtemperatur von der umgebenden Raumtemperatur abweicht.
Entsprechend dem derzeitigen Stand der Technik werden üblicherweise
Strömungssensoren der vorbeschriebenen Art mit einer Brückenschaltung realisiert, in
der der als Strömungssensor dienende, beheizte Thermistor in Serie zu dem
unbeheizten, als Referenzsensor dienenden Thermistor liegt. Abb. 1.
Die Verwendung einer Brückenschaltung hat den Vorteil einer großen Signalausbeute,
führt jedoch bei den bekannten Schaltungen zu den erwähnten Problemen.
Die nachstehend beschriebene Erfindung löst das vorbeschriebene Problem durch eine
neuartige Schaltungsanordnung die es ermöglicht Strömungssensoren der
vorbeschriebenen Art mit nur einem Thermistor auszuführen.
Erfindungsgemäß wird eine Brückenschaltung verwendet in der eine Anordnung
enthalten ist, die die Brückenspannung bei sich ändernder Medientemperatur konstant
hält.
Dieses läßt sich z. B. dadurch erzielen, daß in dem den Messensor gegenüberliegenden
Brückenteil eine Regelanordnung installiert ist die jede Änderung des Thermistors
ausregelt, so daß die Brückenspannung konstant bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2 in der ein Transistor diese Regelfunktion
übernimmt.
Ohne zusätzliche, weitere Maßnahmen kann jedoch eine derartige Anordnung kein von
der Strömungsgeschwindigkeit abhängiges Signal abgeben, da jede
Widerstandsänderung des Messensors durch den Regelkreis wieder ausgeglichen
würde. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß zusätzlich zu der erwähnten
Anordnung anstelle der sonst üblichen Konstantheizung des Thermistors eine
pulsförmige, periodische Heizung eingeführt. Weiter wird erfindungsgemäß die
Regelfunktion der Regelanordnung in Abhängigkeit von dem Heizpuls so gesteuert, daß
kein Ausregeln der durch den Heizpuls verursachten Veränderung des
Thermistorwiderstandes erfolgt.
Eine mögliche Ausführung dieser Erfindung ist die, daß die Regelanordnung mit einem
Zeitglied versehen wird welches die Regelzeitkonstante bestimmt. Diese ist so
dimensioniert, daß diese größer ist als die Pulszeit des Heizpulses.
Die Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem PTC als temperaturabhängigen
Widerstand. Durch den periodisch erfolgenden Heizpuls wird der Widerstand des PTCs
durch die dadurch erfolgte Erwärmung größer und die Brückenspannung in diesem
Zweig positiver gegenüber dem anderen Brückenzweig, da eine Nachregelung der
Brückenspannung durch das RC-Glied verhindert wird.
Der den Heizwiderstand steuernde Pulsgenerator ist nicht dargestellt.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die
Regelanordnung für die Dauer des Heizpulses, gesteuert durch den Heizpuls, außer
Betrieb gesetzt wird. Auf diese Weise wird der Temperaturwert der unmittelbar vor dem
Heizpuls vorhanden ist für die Dauer des Heizpulses "eingefroren".
Mit der vorbeschriebenen Anordnung ergeben sich dann in Abhängigkeit von der
Strömungsgeschwindigkeit des Mediums die in Abb. 3 dargestellten Verhältnisse.
Die vorbeschriebene, erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber dem bekannten
Stand der Technik eine Reihe wesentlicher Verbesserungen und Vorteile:
- - Es wird nur ein Thermister benötigt. Dadurch entfällt sowohl das bekannte Problem der konstruktiven Anordnung der beiden Thermistoren, als auch das ebenfalls bekannte Problem der nur begrenzten Temperaturkompensation das durch Abweichungen im Temperaturgleichlauf der beiden Thermistoren besteht.
- - Dadurch daß die zur Signalerzeugung benötigte Heizung des Thermistors pulsförmig erfolgt, kann eine erheblich größere Heizleistung verwand werden als bei der üblichen Dauerheizung. Hierdurch ist es möglich erheblich größere Signale zu erzeugen und dadurch sowohl den Meßbereich, als auch die Meßgenauigkeit wesentlich gegenüber der bekannten Technik zu erweitern und zu erhöhen.
- - Die Reduzierung der Anordnung auf nur einen Thermistor ermöglicht die Realisierung von Sensoren mit kleinen Durchmessern und geringer Abmessung, wie sie nach den bekannten Verfahren nicht möglich sind.
Claims (16)
1. Verfahren zur Überwachung und/oder Messung der Strömung strömender Medien,
insbesonder zur Messung des Wärmeüberganges zu einem strömenden Medium bei
welchem mindestens ein Heizelement verwand wird und bei dem durch den die
Mediumtemperatur bestimmenden Wert eines ungeheizten Temperaturmeßelementes
mit dem sich durch den Abkühlungseffekt der Strömung ergebenden Warmwiderstand
des gleichen, geheizten Temperaturmeßelementes verglichen wird, wobei die
Erwärmung des gleichen geheizten Temperaturmeßelementes durch periodische
Heizung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein periodisch, pulsförmig geheiztes
Temperaturmeßelement Teil einer Brückenschaltung ist in der ein Regelelement dafür
sorgt, daß sich Änderungen der Mediumtemperatur das durch den Heizpuls erzeugte
Signal nicht beeinflussen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Regelanordnung in
Serie zu dem Temperaturmeßelement befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Regelanordnung
im dem dem Temperaturmeßelement gegenüberliegendem Brückenzweig befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des
anderen Brückenzweiges als Referenz für den aus Temperaturmeßelement und
Regelanordnung bestehenden Brückenzweiges genommen wird, so daß die
Brückenspannung null wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die sich ohne
Heizpuls ergebende Brückenspannung die entgegengesetzte Polarität besitzt, als die die
sich durch den Heizpuls ergibt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement
aus einem Transistor besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement
aus einem Operationsverstärker besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement
aus einer Konstantstromquelle besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement
aus einer Konstantspannungsquelle besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement
aus einem Mikroprozessor besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelzeitkonstante der Regelanordnung durch die die Widerstandverhältnisse der
Brücke - mit Ausnahme des Thermistors - während der Meßzeit konstantgehalten
werden einem RC Element besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelzeitkonstante der Regelanordnung durch die die Widerstandverhältnisse der
Brücke - mit Ausnahme des Thermistors - während der Meßzeit konstantgehalten werden
aus einer Mikroprozessoranordnung besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß durch den Heizpuls
das Regelelement so gesteuert wird, daß während der Heizzeit keine Regelung erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung digital
ausgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß der Heizpuls digital
erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die
Widerstandswerte der beschriebenen Brückenanordnung als Digitalwerte in
Rechenspeicher eingeschrieben werden und sowohl das das Signal bestimmende
Brückenverhältnis, als auch die Zeitkonstante der Regelanordnung durch einen
Mikroprozessor rechnerisch ermittelt werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19845462A DE19845462A1 (de) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden Mediums |
US09/407,767 US6539791B1 (en) | 1998-10-02 | 1999-09-29 | Method and apparatus for measuring flow based on heat transfer from a flowing medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19845462A DE19845462A1 (de) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden Mediums |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19845462A1 true DE19845462A1 (de) | 2000-04-06 |
Family
ID=7883218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19845462A Ceased DE19845462A1 (de) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden Mediums |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6539791B1 (de) |
DE (1) | DE19845462A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3287752A1 (de) * | 2016-08-25 | 2018-02-28 | Honeywell International Inc. | Betriebsmethodologie mit niedriger leistungsaufnahme für einen durchflusssensor |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040139799A1 (en) * | 2002-07-25 | 2004-07-22 | Sudolcan David C. | Method and apparatus for determining flow rate of a fluid |
DE102005009786A1 (de) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Webasto Ag | Heizgerät |
US20110144637A1 (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Medtronic Cryocath Lp | Vein Occlusion Devices and Methods for Catheter-Based Ablation |
US9494470B2 (en) * | 2014-03-20 | 2016-11-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Thermistor based measurement system |
JP6508197B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2019-05-08 | 日立金属株式会社 | 熱式質量流量測定方法、当該方法を使用する熱式質量流量計、及び当該熱式質量流量計を使用する熱式質量流量制御装置 |
US20150369644A1 (en) * | 2014-06-19 | 2015-12-24 | Hayward Industries, Inc. | Thermally-Dissipative Flow Sensor System |
CN115942213A (zh) * | 2021-08-20 | 2023-04-07 | 华为技术有限公司 | 一种流体检测装置及控制方法、电子设备 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4344315A (en) * | 1978-12-29 | 1982-08-17 | Ceres Electronics Corporation | Method and device for distinguishing material by thermal conductivity |
US4483200A (en) * | 1981-01-19 | 1984-11-20 | Anima Corporation | Thermal pulse flowmeter |
US5390541A (en) * | 1993-10-12 | 1995-02-21 | Feller; Murray F. | Flow sensor incorporating cyclic relative motion between fluid flow and detecting element |
US5710380A (en) * | 1996-06-07 | 1998-01-20 | Talley; Robert Lee | Anemometer |
US6023969A (en) * | 1997-09-17 | 2000-02-15 | Feller; Murray F. | Flow modulated mass flow sensor |
US6208254B1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-03-27 | Fluid Components Intl | Thermal dispersion mass flow rate and liquid level switch/transmitter |
-
1998
- 1998-10-02 DE DE19845462A patent/DE19845462A1/de not_active Ceased
-
1999
- 1999-09-29 US US09/407,767 patent/US6539791B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3287752A1 (de) * | 2016-08-25 | 2018-02-28 | Honeywell International Inc. | Betriebsmethodologie mit niedriger leistungsaufnahme für einen durchflusssensor |
US10890472B2 (en) | 2016-08-25 | 2021-01-12 | Honeywell International Inc. | Low power operational methodology for a flow sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6539791B1 (en) | 2003-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3841637C1 (de) | ||
DE69011099T2 (de) | Durchflussmesser. | |
DE69523540T2 (de) | Nach dem differentiellen stromprinzip arbeitender thermischer massendurchflussmesser | |
DE3007747C2 (de) | ||
DE102014119223B3 (de) | Thermisches Durchflussmessgerät mit Diagnosefunktion | |
DE69223310T2 (de) | Schaltkreis zur Feuchtigkeitserfassung | |
DE4344961A1 (de) | Auswertevorrichtung für das Signal einer Sauerstoffsonde | |
DE10330776A1 (de) | Flussratendetektor vom thermischen Typ | |
EP1182438B1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Temperaturfühleranordnung | |
DE19845462A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Wärmeüberganges insbesondere zur Bestimmung des Strömungszustandes eines fließenden Mediums | |
DE102014119231B4 (de) | Thermisches Durchflussmessgerät mit Diagnosefunktion sowie zugehöriges Betriebsverfahren | |
DE3429729A1 (de) | Nach kalorimetrischem prinzip arbeitende stroemungsmessanordnung | |
DE19846917B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids | |
WO2022128405A1 (de) | Thermometer mit diagnosefunktion | |
DE2702815C3 (de) | Temperaturmeßvorrichtung | |
DE102013110046B4 (de) | Verfahren und elektrische Schaltung zum Bestimmen einer physikalischen und/oder chemischen temperaturabhängigen Prozessgröße | |
DE4232043A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Füllstandsüberwachung sowie Verwendung dieser im Dauerbetrieb | |
DE2753118A1 (de) | Einrichtung zur durchflussmengenmessung | |
EP3729009A1 (de) | Thermischer strömungssensor zum bestimmen der temperatur und der strömungsgeschwindigkeit eines strömenden messmediums | |
DE10332540B3 (de) | Verfahren zur Temperaturmessung sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102016100950A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massedurchflussmessgeräts und diesbezügliches Coriolis-Massedurchflussmessgerät | |
DE2207790C2 (de) | Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhangigkeit der Meßgroße bei der Messung der elektrischen Leit fahigkeit von Flüssigkeiten und Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE742822C (de) | Verfahren zur potentiometrischen Messung, Registrierung oder Regelung des pH-Wertes | |
DE3741972A1 (de) | Elektrischer durchfluss- oder waermemengenmesser | |
DE4303212A1 (en) | Thermal flow sensor - has heat sensitive resistance film on holder part in flow channel or detector tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01F 1/68 AFI20051017BHDE |
|
8131 | Rejection |