DE4335332A1 - Verfahren und Vorrichtung zur insbesondere nicht invasiven Ermittlung mindestens eines interessierenden Parameters eines Fluid-Rohr-Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur insbesondere nicht invasiven Ermittlung eines interessierenden Parameters eines Fluid-Rohr-Systems Mit dem Ausdruck "interessierender Parameter" soll ins­ besondere die Strömungsgeschwindigkeit gemeint sein; ein interessierender Parameter kann aber beispielsweise auch die Fluidzusammensetzung, die Viskosität, der Verschmutzungsgrad eines Fluids, Lochfraßbildung im Rohr und Inkrustierungen an der Innenwand des Rohres sein. Mehrere interessierende Parameter des Fluid-Rohr- Systems können auch gleichzeitig ermittelt werden. Mit dem Ausdruck "Fluid" sind im Rahmen dieser Erfindung sowohl Gas- als auch Flüssigkeitsströme als auch Zwei- Phasen-Ströme, sämtliche gegebenenfalls mit Partikeln (fest und flüssig in Form von Tropfen) gemeint.

Für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere bei vielen biotechnologischen Fragestellungen, ist die exakte Messung kleiner bis kleinster Strömungsgeschwin­ digkeiten von Fluiden von großem Interesse. Dabei wird ferner gefordert, daß die Strömungsgeschwindigkeitsmes­ sung on-line erfolgt. Die bekannten Sensoranordnungen zur Ermittlung von Strömungsgeschwindigkeiten lassen sich in folgende Gruppen unterteilen: Sensoren, bei denen Meßkörper (Rotationskörper oder Schwebekörper) in ein strömendes Fluid eingebracht werden, um optisch oder magnetisch die Bewegung der Meßkörper zu erfassen, um daraus wiederum auf die Strömungsgeschwindigkeit zu schließen. Ferner sind im Stand der Technik Sensor­ anordnungen bekannt, die eine thermodynamische Messung im Fluid-Rohr-System vornehmen.

Eine Meßvorrichtung zur thermodynamischen Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids ist in EP 0 342 763 B1 beschrieben. Dieser bekannte Meßaufbau weist ein Meßrohr auf, durch das das Fluid strömt. Die beiden Enden des Meßrohres sind thermisch gekoppelt und in der Mitte zwischen den beiden Enden ist ein Heizelement zum Beeinflussen der Temperatur des Meß­ rohres angeordnet. Das Meßrohr ist zwischen seinen bei­ den Enden und dem Heizelement über ein wärmeleitendes Material verbunden. Außen an dem Rohr sind zwei Tempe­ ratursensoren angeordnet, von denen jeweils einer zu einer Seite des Temperaturbeeinflussungsbereichs (Heiz­ element) angeordnet ist. Für die thermodynamische Mes­ sung der Strömungsgeschwindigkeit wird angenommen, daß der Temperaturabfall ausgehend von dem Heizelement zu den beiden Enden jeweils linear ist. Sofern sich kein Fluid im Rohr befindet oder aber die Fluidströmung steht (Strömungsgeschwindigkeit gleich Null), sollen beide linearen Temperaturabfälle vom Heizelement zu den beiden Rohrenden gleich sein. Sobald Fluid strömt, stellt sich eine Temperaturdifferenz an den beiden Meß­ punkten ein, die ein Maß für die Strömungsgeschwindig­ keit ist. Zur Kompensation des Fehlers aufgrund des mangelnden Temperaturausgleichs bei hohen Strömungs­ raten wird in EP 0 512 655 A2 für einen Sensor nach EP 0 342 763 B1 vorgeschlagen, zusätzlich die Steigung des linearen Temperaturabfalls stromauf oder stromab des Heizelements zu ermitteln. Die bekannten Meßan­ ordnungen nach EP 0 342 763 B1 und deren Verbesserung gemäß EP 0 512 655 A2 sind für Kleinstflußraten (klei­ ner als einige ml/Min. bis einige 10 ml/Min.) nicht ausgelegt. Aus EP 0 131 318 A1 ist ein Fluid-Rohr- System zur Strömungsgeschwindigkeitsermittlung bekannt, bei dem vier Dünnschichtwiderstände, die in wärme­ leitendem Kontakt mit dem Rohr stehen und sich infolge eines Stromdurchflusses erwärmen, zu einer Brücken­ schaltung geschaltet sind, wobei das Meßsignal an der Brücke der Brückenschaltung abgenommen wird.

Aus EP 0 215 509 A1 ist ein Meßaufbau zur invasiven Messung der Strömungsgeschwindigkeit bekannt, bei dem ein dem Fluidstrom ausgesetzter aktiver Sensor inter­ mittierend aufgeheizt und danach jeweils abgekühlt wird. Anhand der Abkühlrate kann dann auf die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden.

Schließlich ist in EP 0 467 430 A1 ein Strömungsmesser mit unterschiedlich dimensionierten aktiven Sensoren und einer Heizung beschrieben, wobei die Sensoren zu einer Seite der Heizung, nämlich stromab des Fluid­ stroms, angeordnet sind. Die Ausgangssignale der beiden Sensoren werden unter Zwischenschaltung von elek­ trischen Widerständen den Eingängen eines Operations­ verstärkers zugeführt, dessen Ausgang mit der Basis eines Transistors verbunden ist, dessen Emitter über elektrische Widerstände mit den Eingängen des Opera­ tionsverstärkers verbunden ist. Das Ausgangssignal dieser Sensoranordnung, das die Flußrate repräsentiert, wird am nicht invertierenden Eingang des Operationsver­ stärkers abgegriffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung mindestens eines interessierenden Parameters eines Fluid-Rohr-Systems zu schaffen, mit denen sich auch kleinste Veränderungen des interessierenden Parameters zuverlässig ermitteln lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Verfahren vorge­ schlagen, daß

• - dem Rohr längs seiner axialen Erstreckung ein nicht lineares Temperaturprofil durch Beeinflus­ sung der Temperatur in einem Beeinflussungsbereich des Rohres auf geprägt wird,
• - in axialer Erstreckung des Rohres betrachtet an mehreren Meßpunkten die Temperatur des Rohres zur punktweisen Abtastung von dessen Temperaturprofil gemessen wird und
• - anhand des gemessenen Temperaturprofils der interessierende Parameter des Fluids ermittelt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist versehen mit

• - einem Rohr, in dem sich das Fluid befindet,
• - einer Temperaturveränderungsvorrichtung zur Be­ einflussung der Temperatur des Rohres zwecks Auf­ prägung eines nicht linearen Temperaturprofils entlang der Längserstreckung des Rohres, wobei die Temperaturveränderungsvorrichtung in einem Beein­ flussungsbereich des Rohres angeordnet ist,
• - mehreren Temperatursensoren, die in axialer Er­ streckung des Rohres angeordnet sind und mittels derer die Temperatur des Rohres an einer Vielzahl von Meßpunkten zur punktweisen Abtastung des Tem­ peraturprofils des Rohres ermittelbar ist, und
• - einer Steuer- und Signalverarbeitungsvorrichtung, die mit der Temperaturveränderungsvorrichtung sowie den Temperatursensoren verbunden ist und die Temperaturveränderungsvorrichtung ansteuert sowie Ausgangssignale von den Temperatursensoren empfängt und diese auswertet,
• - wobei die Ermittlung des interessierenden Para­ meters des Fluids anhand des punktweise abgetaste­ ten Temperaturprofils des Rohres erfolgt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung wird der Temperaturverlauf des Rohres, der sich aufgrund einer örtlichen Temperatur­ veränderung im Beeinflussungsbereich des Rohres ein­ stellt, punktweise abgetastet. Zu diesem Zweck sind eine Vielzahl von Meßpunkten in axialer Erstreckung des Rohres vorgesehen. Entscheidend für die Erfindung ist die Erkenntnis, daß sich bei örtlicher Erwärmung (oder Abkühlung) des Rohres kein linearer Temperaturverlauf längs der axialen Erstreckung des Rohres einstellt. Diese Nichtlinearität wird ausgenutzt, um den interes­ sierenden Parameter thermodynamisch zu ermitteln.

Nach der Erfindung wird das Rohr lokal temperaturbeein­ flußt (erwärmt oder abgekühlt). Das sich einstellende Temperaturprofil wird punktweise abgetastet, um dann anhand des sich aus den einzelnen Abtastpunkten er­ gebenden Temperaturverlaufs den interessierenden Para­ meter zu errechnen.

Durch die Temperaturabtastung des gesamten Rohres las­ sen sich leicht Temperaturprofil-Änderungen erfassen, die auf eine Veränderung des interessierenden Para­ meters zurückzuführen sind. Sofern das thermische Ver­ halten des Fluid-Rohr-Systems bekannt ist oder be­ rechenbar ist, kann direkt aus dem punktweise abge­ tasteten Temperaturprofil auf den interessierenden Parameter geschlossen werden. Überraschenderweise hat sich bei Versuchen, bei denen mit Hilfe der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens Kleinstflußraten gemessen wurden, herausge­ stellt, daß die Antwortsignale der einzelnen Tempera­ tursensoren umso größer werden, je kleiner der Masse­ durchfluß ist. Das heißt, je kleiner der Masse­ durchfluß, desto größer die Empfindlichkeit, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung einstellt.

Vorteilhafterweise sind zu beiden Seiten des Tempera­ turbeeinflussungsbereichs des Rohres jeweils mehrere Meßpunkte bzw. Temperatursensoren vorgesehen. Damit ist es beispielsweise möglich, den interessierenden Para­ meter "Massedurchfluß" auch dann genau zu ermitteln, wenn die Strömungsrichtung unbekannt ist. Hierbei ist es ferner zweckmäßig, daß die Meßpunkte symmetrisch zu beiden Seiten des Beeinflussungsbereichs gewählt wer­ den. Bei einem insoweit nicht symmetrischen Aufbau der Meßanordnung stellt sich für unterschiedliche Strömungsrichtungen bei gleichem Masse- bzw. Volumen­ durchsatz jeweils ein unterschiedliches Temperaturpro­ fil ein, was sich nicht negativ auf die Genauigkeit der Auswertung auswirkt, diese jedoch komplizierter gestal­ tet.

Zweckmäßigerweise ist einer der beiden am weitesten von dem Beeinflussungsbereich des Rohres entfernt liegende Meßpunkt thermisch entkoppelt, d. h. in diesem Meßpunkt ist eine Temperaturbeeinflussung aufgrund einer Tempe­ raturveränderung im Beeinflussungsbereich des Rohres nicht meßbar. Dies dient der Kompensation der Eigen­ temperatur des zu messenden Fluids. Es sei darauf hin­ gewiesen, daß es grundsätzlich ausreichend ist, daß der stromauf am weitesten von dem Beeinflussungsbereich des Rohres entfernt liegende Meßpunkt thermisch entkoppelt ist; allerdings müßte dann die Strömungsrichtung be­ kannt sein, um bei der Ermittlung der Flußrate als der interessierende Parameter des Fluids tatsächlich die Eigentemperatur des Fluids kompensieren zu können. Das gleiche gilt für den Fall, daß nicht die Durchflußrate, sondern ein anderer interessierender Parameter eines strömenden Fluids ermittelt werden soll. Auch in diesem Fall muß die Strömungsrichtung bekannt sein. Insofern vorteilhaft ist es, wenn bei Anordnung mehrerer Meß­ punkte jeweils zu beiden Seiten des Beeinflussungsbe­ reichs des Rohres der jeweils am weitesten entfernt liegende Meßpunkt thermisch entkoppelt ist.

Die Temperaturveränderung im Beeinflussungsbereich des Rohres wird vorteilhafterweise für die Dauer der Tempe­ raturbeeinflussung kontinuierlich konstant gehalten. Schnellere Messungen lassen sich durch eine Pulsung der Temperaturveränderung, d. h. durch diskontinuierliche Temperaturveränderung erreichen. Die Temperaturverände­ rungsimpulse sind an den einzelnen Meßpunkten meßbar; sowohl ihre zeitliche Aufeinanderfolge als auch die "Temperatur-Einschwingphasen" an den einzelnen Meßpunk­ ten lassen dann auf den oder die interessierenden Para­ meter schließen.

Wie bereits weiter oben kurz erläutert, kann anhand des gemessenen Temperaturprofils auf den oder die interes­ sierenden Parameter geschlossen werden, sofern das thermodynamische Verhalten des Fluid-Rohr-Systems in Abhängigkeit von einer Veränderung des oder der interessierenden Parameter bekannt ist bzw. berechenbar ist. Zweckmäßigerweise jedoch wird die Meßvorrichtung vor der Messung kalibriert. Damit können Kennlinien­ felder von Temperaturprofilen gemessen werden, die sich einstellen, wenn der oder die interessierenden Para­ meter des zu untersuchenden Fluids bestimmte vorbe­ kannte Werte aufweisen. Das oder die Kennlinienfelder werden abgespeichert. Bei der aktuellen Messung wird das sich einstellende Temperaturprofil mit dem abge­ speicherten Kennlinienfeld verglichen, um dann auf die Größe des (unbekannten) interessierenden Parameters des ausgemessenen Fluids zu schließen. Auf diese Weise kön­ nen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfin­ dungsgemäße Verfahren bei bestehenden Fluid-Rohr-Syste­ men eingesetzt werden, ohne daß spezifische Daten über dieses System zur Anpassung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung erforderlich sind.

Eine in konstruktiver Hinsicht zweckmäßige Ausgestal­ tung der Erfindung betrifft ein Meßrohr, das aus zwei Meßrohrhälften besteht, die durch einen Horizontal­ schnitt durch ein Meßrohr entstanden sind. Eine der beiden Meßrohrhälften trägt die Temperaturbeeinflus­ sungsvorrichtung (Heiz- und/oder Kühlelement) und die Temperatursensoren. Bis auf die beiden am weitesten von dem Heiz- und/oder Kühlelement entfernt angeordneten Temperatursensoren sind sämtliche Temperatursensoren und das Kühl-/Heizelement in gutem wärmeleitenden Kon­ takt mit der Meßrohrhälfte. Die beiden Rohrhälften wer­ den wärmeleitend von außen an ein bestehendes Rohr an­ gebracht, das von einem zu vermessenden Fluid durch­ flossen ist. In der Kalibrierungsphase werden nun Fluide durch das Rohr hindurchgeschickt, dessen bzw. deren interessierende Parameter bekannt sind. Durch Abspeicherung der Temperaturprofile, die sich beim Durchströmen des Rohres von Fluiden mit bekannten interessierenden Parametern ergeben, wird ein Kenn­ linienfeld erstellt, das die Grundlage der späteren Auswertung der aktuellen Temperaturprofile für Fluide mit unbekannten interessierenden Parametern darstellt.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur nicht invasiven Ermittlung der Strömungsge­ schwindigkeit bzw. des Masse(volumen)durchflus­ ses eines Fluids und

Fig. 2 ein Beispiel für ein Kennlinienfeld, das sich bei der Kalibrierung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ergibt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung 10 zur thermodynamischen Ermittlung der Flußrate bzw. des Massedurchflusses einer Flüssigkeit dargestellt. Kern­ stück der Vorrichtung 10 ist ein Meßrohr 12, das in einem bei 14 schematisch dargestellten Leitungssystem integriert ist. Das Leitungssystem 14 ist mit einer Pumpe 16 zur Förderung der Flüssigkeit aus einem (nicht dargestellten) Reservoir versehen. Das Meßrohr 12 ist außen mit einem zentral angeordneten Heizelement 18 versehen. Das Heizelement 18 ist in Form einer Heiz­ wendel ausgeführt und steht in wärmeleitendem Kontakt mit der Wandung des Rohres 12. Zu beiden Seiten des Heizelementes 18 (bei Betrachtung in axialer Er­ streckung des Meßrohres 12) sind jeweils fünf Tempera­ tursensoren angeordnet, wobei die Temperatursensoren 20, 22, 24, 26, 28 zu der einen Seite und die Sensoren 30, 32, 34, 36, 38 zur anderen Seite des Heizelementes 18 an­ geordnet sind. Sämtliche Temperatursensoren 20 bis 38 sind außen am Meßrohr angebracht und stehen in wärme­ leitendem Kontakt mit dessen Wandung. Die zu den beiden Gruppen gehörenden Temperatursensoren 20 bis 28 bzw. 30 bis 38 sind gleichmäßig voneinander beabstandet und symmetrisch in Bezug auf das Heizelement 18 angeordnet.

Bei den Temperatursensoren 20 bis 38 handelt es sich um temperaturabhängige elektrische Widerstände. Die Tempe­ ratursensoren 20 bis 38 und das Heizelement 18 sind elektrisch mit einer Schalteinheit 40 verbunden, die ihrerseits mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 42 gekoppelt ist. Mit der Schalteinheit 40 ferner verbun­ den sind zwei Spannungsversorgungseinheiten 44, 46 für das Heizelement 18 und die Temperatursensoren 20 bis 38. Die Vorrichtung 10 ist in dem Beispiel gemäß Fig. 1 zur Steuerung bzw. Regelung des Durchflusses in der Leitung 14 eingesetzt. Demzufolge ist die Steuer- und Auswerteeinheit 42 mit der Pumpe 16 gekoppelt.

Auf Ansteuerungssignale der Steuer- und Auswerteeinheit 42 hin liefern die Spannungsversorgungen 44, 46 ihre Versorgungsspannungen an das Heizelement 18 und die Temperatursensoren 20 bis 38. Durch Abfragen jedes ein­ zelnen Spannungsabfalls über den temperaturabhängigen elektrischen Widerständen der Temperatursensoren 20 bis 38 kann an den zehn Meßpunkten längs des Meßrohres 12 die (örtliche) Temperatur gemessen werden, die sich ergibt, wenn das Heizelement 18 in der Mitte des Meß­ rohres 12 diesem eine bestimmte Temperatur aufprägt. Der Bereich des Heizelements 18 ist also der Tempera­ turbeeinflussungsbereich 48 des Meßrohres 12. Die bei­ den am weitesten von diesem Beeinflussungsbereich ent­ fernt liegenden (Außen-)Temperatursensoren 20 und 38 dienen, thermisch entkoppelt, der Kompensation der Eigentemperatur des zu messenden Fluids, wobei diese Eigentemperatur-Kompensation jeweils durch den in Fluß­ richtung ersten Temperatursensor (entweder Temperatur­ sensor 20 oder Temperatursensor 38) erfolgt. Die ein­ zelnen Spannungsabfälle werden als elektrische Signale über die Schalteinheit 40 der Steuer- und Auswerte­ einheit 42 zugeführt, in der die einzelnen Meßwerte zu einem Temperaturprofil zusammengestellt werden und mit in einer Kalibrierungsphase aufgenommenen Temperatur­ profilen eines Kennlinienfeldes verglichen werden.

Das Vergleichs-Kennlinienfeld von Temperaturprofilen wird in einer Kalibrierungsphase ermittelt. In dieser Kalibrierungsphase wird das Meßrohr 12 nacheinander von Flüssigkeit mit unterschiedlichen bekannten Durchfluß­ raten durchflossen. Die Temperatur des Heizelements 18 wird dabei konstant gehalten. Den Temperaturverlauf über den einzelnen Temperatursensoren bei unterschied­ lichen bekannten Massedurchflüssen zeigt das Kenn­ linienfeld gemäß Fig. 2. Beim Massedurchfluß von Null stellt sich ein symmetrisches glockenkurvenförmiges Temperaturprofil ein. Dabei ist die Temperatur an den beiden Enden des Meßrohres 12 am niedrigsten. Mit stei­ gendem Massedurchfluß (bei Strömung in Richtung des Pfeils 50 der Fig. 1) verschiebt sich der Meßpunkt höchster Temperatur stromab des Heizelements 18. Dabei fällt auf, daß sämtliche stromab des Heizelementes 18 angeordneten Temperatursensoren 30 bis 38 (bei gleich­ bleibender Heizleistung des Heizelementes 18) mit stei­ gendem Massedurchfluß zunächst höhere Temperatur sen­ sieren als beim Massedurchfluß von Null. Schließlich fallen die gemessenen Temperaturwerte der Sensoren 30 bis 38 mit weiter steigendem Massedurchfluß ab, wobei die Temperaturwerte der weiter entfernt vom Heizelement 18 liegenden Sensoren 34 bis 38 jeweils höher sind als beim Massedurchfluß von Null. Das Temperaturverhalten in den Meßpunkten zu beiden Seiten des Heizelements 18 ist nicht symmetrisch, was Fig. 2 verdeutlicht. Insge­ samt läßt sich das Kennlinienfeld gemäß Fig. 2 dadurch erklären, daß mit einsetzendem Massedurchfluß ein durch die Strömung verursachter Wärmetransport stromab des Rohres 12 erfolgt, der ursächlich für das Kennlinien­ feld gemäß Fig. 2 ist.

Bei der hier beschriebenen Vorrichtung wird dem Flüs­ sigkeitsstrom durch das elektrische Heizelement 18 ein Wärmestrom konstant (oder alternativ in Pulsen) zuge­ führt. Wärmeleitung und Wärmedurchgang bedingen eine Übertragung der Wärme durch das Fluid von dem Heiz­ element 18 auf die Temperatursensoren 20 bis 38. Dabei ist das zeitliche Verhalten der Übertragung ein Maß für den Massedurchfluß. Mittels eines geeigneten Rechners (Steuer- und Auswerteeinheit 42) kann von der Form des Signalprofils (sowie der Wanderungsgeschwindigkeit eines pulsförmigen Signals) auf die Strömungsgeschwin­ digkeit rückgeschlossen werden. Die dabei auftretenden thermischen Belastungen des Fluids sind sehr klein.

Der hier beschriebene Durchflußsensor ist in der Lage, eine Massedurchflußmessung in einer geschlossenen Rohr­ leitung durchzuführen, ohne das Fluid mechanisch zu belasten. Die thermischen Belastungen sind dabei sehr gering. Zur Feststellung der Flußrate des Fluids können mehrere Parameter dienen, die der Flußrate proportional sind. Versuchsergebnisse zeigen, daß mit der "Puls- Heiz-Methode" schnelle on-line Messungen möglich sind. Zur Kalibrierung des Systems sowie zur sehr genauen Messung ist dagegen die "Profil-Vergleichsmethode" bes­ ser geeignet. Insgesamt fällt auf, daß die Antwort­ signale der einzelnen Temperatursensoren 20 bis 38 umso höher werden, je kleiner der Massedurchfluß ist, d. h. je kleiner der Massedurchfluß ist, desto größer ist die Empfindlichkeit der gesamten Vorrichtung.

Die gesamte Vorrichtung kann von außen an eine vorhan­ dene Rohrleitung angebracht werden, ohne daß diese auf­ getrennt werden muß. Durch den Einsatz von mindestens zehn Einzelsensoren ist die Aufnahme eines Kennfeldes möglich. Mit Hilfe dieses Kennfeldes kann die Strömungsgeschwindigkeit (speziell bei sehr kleinen Massedurchflüssen) sehr genau gemessen werden. Bei kon­ stanter Strömungsgeschwindigkeit kann auf die Zusammen­ setzung eines Mehrstoffmediums geschlossen werden. Ebenso kann die Verschmutzung in Fluid-Kreisläufen er­ faßt werden. Andere Parameter wie beispielsweise Vis­ kosität sind ebenfalls meßbar. Außerdem kann auch der Zustand des Rohres, an dem die Vorrichtung 10 von außen angebracht wird, mit Hilfe der thermodynamischen Mes­ sung erfaßt werden. So lassen sich beispielsweise an­ hand einer Annormalität der Temperaturprofile Lochfraß und Inkrustierungen feststellen. Der thermisch entkop­ pelte Sensor am jeweiligen stromaufliegenden Ende des Meßrohres 12 ermöglicht die Kompensation der Eigen­ temperatur des Fluids. Da die einzelnen Temperatursen­ soren 20 bis 38 nicht mit dem Fluid wechselwirken kön­ nen, genügen preiswerte Bauarten. Der Einsatz eines Kennfeldes ermöglicht sowohl die Analyse des Profils der Temperatursensorsignale als auch deren Fläche/Höhe. Durch geschickten Einsatz von Heizpulsen bzw. durch Dauerbeheizung läßt sich, unter Zuhilfenahme eines Rechners, ein selbstabgleichendes System erstellen, welches in der Lage ist, sich unterschiedlichen Be­ triebstemperaturen wie beispielsweise wechselnden Zu­ sammensetzungen des Fluids oder veränderter Viskosität anzupassen.

Claims (15)

1. Verfahren zur insbesondere nicht invasiven Ermitt­ lung mindestens eines interessierenden Parameters eines Fluid-Rohr-Systems, bei dem

• - dem Rohr (12) längs seiner axialen Erstreckung ein nicht lineares Temperaturprofil durch Be­ einflussung der Temperatur in einem Beeinflus­ sungsbereich (48) des Rohres (12) aufgeprägt wird,
• - in axialer Erstreckung des Rohres (12) betrach­ tet an mehreren Meßpunkten die Temperatur des Rohres (12) zur punktweisen Abtastung von des­ sen Temperaturprofil gemessen wird und
• - anhand des gemessenen Temperaturprofils der interessierende Parameter des Fluids ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rohres (12) zu beiden Sei­ ten des Beeinflussungsbereichs (48) jeweils an mehreren Meßpunkten gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß in einer Kalibrierungsphase für Fluide mit jeweils unterschiedlichem bekannten interessie­ renden Parameter die sich bei im Beeinflus­ sungsbereich (48) des Rohres (12) ergebenden Temperaturprofile ermittelt und gespeichert werden,
• - daß für ein Fluid mit unbekanntem interes­ sierenden Parameter das sich bei im Beeinflus­ sungsbereich (48) des Rohres (12) erfolgender gleicher Beeinflussung der Temperatur ergebende Temperaturprofil gemessen wird,
• - daß das gemessene Temperaturprofil mit den in der Kalibrierungsphase ermittelten Temperatur­ profilen verglichen wird und
• - daß der unbekannte interessierende Parameter des Fluids anhand des Vergleichs ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte symme­ trisch zu beiden Seiten des Beeinflussungsbereichs (48) gewählt werden.

5. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Meß­ punkte relativ zum Beeinflussungsbereich (48) des Rohres und/oder das Rohr derart gewählt wird bzw. werden, daß eine Temperaturveränderung in den zu beiden Seiten jeweils am weitesten von dem Beein­ flussungsbereich (48) entfernten Meßpunkten im wesentlichen nicht meßbar ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beeinflussungsbe­ reich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung einer kontinuierlich kon­ stant gehaltenen Temperatur ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beeinflussungsbe­ reich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung einer diskontinuierlichen Temperatur ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beeinflussungsbereich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung eine gepulste Temperaturveränderung erfährt.

9. Vorrichtung zur insbesondere nicht invasiven Er­ mittlung mindestens eines interessierenden Para­ meters eines Fluid-Rohr-Systems, mit

• - einem Rohr (12), in dem sich das Fluid befin­ det,
• - einer Temperaturveränderungsvorrichtung (18) zur Beeinflussung der Temperatur des Rohres (12) zwecks Aufprägung eines nicht linearen Temperaturprofils entlang der Längserstreckung des Rohres (12), wobei die Temperaturverände­ rungsvorrichtung (18) in einem Beeinflussungs­ bereich (48) des Rohres (12) angeordnet ist,
• - mehreren Temperatursensoren (20-38), die in axialer Erstreckung des Rohres (12) angeordnet sind und mittels derer die Temperatur des Rohres (12) an einer Vielzahl von Meßpunkten zur punktweisen Abtastung des Temperaturprofils des Rohres (12) ermittelbar ist, und
• - einer Steuer- und Signalverarbeitungsvorrich­ tung (40, 42), die mit der Temperaturverände­ rungsvorrichtung (18) sowie den Temperatursen­ soren (20-38) verbunden ist und die Temperatur­ veränderungsvorrichtung (18) ansteuert sowie Ausgangssignale von den Temperatursensoren (20- 38) empfängt und diese auswertet,
• - wobei die Ermittlung des interessierenden Para­ meters des Fluids anhand des punktweise abge­ tasteten Temperaturprofils des Rohres (12) er­ folgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß zu beiden Seiten des Beeinflussungsbe­ reichs (48) jeweils mehrere Temperatursensoren angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatursensoren (20-38) symmetrisch zu beiden Seiten des Beeinflussungsbe­ reichs (48) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Meß­ punkte relativ zum Beeinflussungsbereich (48) des Rohres (12) und/oder das Rohr (12) derart gewählt ist bzw. sind, daß eine Temperaturveränderung durch die Temperaturveränderungsvorrichtung (18) in den zu beiden Seiten jeweils am weitesten von dem Beeinflussungsbereich entfernten Meßpunkten im wesentlichen nicht meßbar ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beeinflussungsbe­ reich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung einer kontinuierlich kon­ stant gehaltenen Temperatur ausgesetzt ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beeinflussungsbe­ reich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung einer diskontinuierlichen Temperatur ausgesetzt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Beeinflussungsbereich (48) des Rohres (12) während der Dauer der Temperaturbeeinflussung eine gepulste Temperaturveränderung erfährt.