DE69409631T2 - Flüssigkeitsdetektor - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitssensor gemäß der Präambel des Anspruchs 1.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich besonders auf Sensoren, die nach der Druckmeßmethode arbeiten und von den Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit, z.B. von deren Viskosität, nur in geringem Umfang abhängen.
- Flüssigkeitssensoren zur Registrierung volumenbezogener Flußraten finden im Bereich der Chromatographie seit geraumer Zeit Verwendung. Es sind mehrere Druckmeßmethoden zur Messung volumenbezogener Flußraten bekannt.
- Eine Methode benützt den auf einen Ansatz ausgeübten Staudruck zur Messung der volumenbezogenen Flußrate Ein in den Fluß der Flüssigkeit hineinragender Ansatz wird hierbei vom Staudruck der an ihm vorbeiströmenden Flüssigkeit ausgelenkt. Diese Auslenkung ist ein Maß für die Flußrate Die Methode ist jedoch flüssigkeitsabhängig, Ihr Dynamikbereich ist begrenzt, und ihre untere Meßgrenze ist sehr hoch. Außerdem hängt das Meßergebnis von der Lage des Systems ab, und es reagiert empfindlich auf Erschütterungen.
- Eine andere bekannte Druckmeßmethode benützt den Staudruck an einem Verschluß oder an einer Austrittsöffnung zur Bestimmung der volumenbezogenen Flußrate. Der Staudruck am Verschluß hängt von der Dichte der Flüssigkeit im Meßbereich ab. Diese Methode ist ebenfalls flüssigkeitsabhängig, besitzt einen geringen Dynamikbereich und eignet sich nur für große Flußraten.
- Die differentielle Druckmessung an einem im wesentlichen linearen Widerstand stellt eine weitere Druckmeßmethode dar. Diese Druckmeßmethode benützt einen anhand der Fig. 6 beschriebenen Flüssigkeitssensor. Der in der Fig. 6 gezeigte Flüssigkeitssensor 600 umfaßt einen im wesentlichen linearen Strömungswiderstand 610, der in den Fluß der Flüssigkeit eingebettet ist. Ein differentieller Drucksensor 620 ist dem Strömungswiderstand 610 parallelgeschaltet Dieser differentielle Drucksensor wird zur Messung der Druckdifferenz am Strömungswiderstand 610 verwendet. Die volumenbezogene Flußrate wird dann anhand der gemessenen Druckdifferenz berechnet. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Eigenschaften der Flüssigkeit bekannt sind. Ein Nachteil dieser Methode wird offensichtlich, nämlich, daß sie ebenfalls flüssigkeitsabhängig ist.
- Ein Flüssigkeitssensor gemäß der Präambel des Anspruchs 1 ist aus DE-B-25 30 474 bekannt. Solche Flüssigkeitssensoren werden unabhängig von der Art des Atmungsgases zur Messung des Atmungsdurchsatzes von Personen benützt. Sie verwenden einen differentiellen Drucksensor und eine alternierende Druckpumpe, die einen beweglichen Kolben enthält, der dem zu messenden Gasfluß einen alternierenden Gasfluß überlagert.
- Aus WO-A-85 02463 ist ein Gerät zur Viskositätsmessung von Flüssigkeiten bekannt, das eine Meßkammer enthält, die mit einem druck- und flußerzeugenden Kolben sowie einem Drucksensor ausgestattet ist und mit einer Standardflüssigkeit gefüllt werden kann. Eine Meßröhre ist durch eine elastische Membran mit der Meßkammer verbunden, um die zu messende Flüssigkeit aufzunehmen. Ferner existiert eine Verbindungskammer, die mit einer druckübertragenden Flüssigkeit gefüllt wird. Die Verbindungskammer ist zwischen der Meßröhre und der Membran angeordnet.
- Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Flüssigkeitssensor zur Verfügung zu stellen, der von der zu messenden Flüssigkeit in nur geringem Umfang abhängt.
- Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitssensor gemäß der Erfindung gelöst, der folgende Merkmale umfaßt:
- eine Flußsensorvorrichtung, die in den Fluß der Flüssigkeit eingebettet ist
- einen differentiellen Drucksensor, der ein differentielles Drucksignal erzeugt
- eine Pumpvorrichtung, die so konstruiert wurde, daß sie dem zu messenden Fluß
- einen alternierenden Fluß überlagern kann,
- und der dadurch gekennzeichnet ist, daß
- die Flußsensorvorrichtung aus einem im wesentlichen linearen Strömungswiderstand besteht;
- der differentielle Drucksensor, die Pumpvorrichtung und der Strömungswiderstand parallel zueinander angeordnet (und somit auch parallel zum Fluß der Flüssigkeit) sind;
- die Pumpvorrichtung mindestens eine Membran sowie ein Betätigungsglied zur aktiven Auslenkung dieser mindestens einen Membran besitzt.
- In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält der differentielle Drucksensor eine Membran, die eine sich durch die Membran hindurch erstreckende, im rechten Winkel zur seinen Hauptflächen angeordnete Öffnung besitzt. Diese Membran ist mit Elementen ausgestattet, die ihre Auslenkung messen können.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält die Pumpvorrichtung eine zusätzliche Membran und ein damit verbundenes Betätigungsglied zur aktiven Auslenkung dieser Membran. Die Membranen der Pumpvorrichtung sind mit Elementen zur Messung deren Auslenkungen ausgestattet.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung enthalten die Elemente zur Messung der Membranauslenkung einen oder mehrere Dehnungsmesser.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Betätigungsglieder über eine Phasenverschiebung von 180 Grad angesteuert, um eine Bewegung der Membranen der Pumpvorrichtung in entgegengesetzte Richtungen zu erreichen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine erste Kammer durch die Membran des Drucksensors, eine Membran der Pumpvorrichtung und das Sensorgehäuse gebildet. Eine zweite Kammer ist durch die Membran des Drucksensors, durch die zusätzliche Membran der Pumpvorrichtung sowie durch das Sensorgehäuse definiert. Die beiden Kammern sind durch den Strömungswiderstand miteinander verbunden. Es existiert jeweils eine Vorrichtung zum Einleiten der zu messenden Flüssigkeit in die erste Kammer und zum Ableiten der Flüssigkeit aus der zweiten kammer.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Sensorgehäuse mit einem Durchflußkanal ausgestattet, der den Strömungswiderstand definiert. Dieser Durchflußkanal erstreckt sich von der ersten Kammer entlang einer Hauptseite der Membran des differentiellen Drucksensors, durch die Öffnung der Membran hindurch und entlang der anderen Hauptseite der Membran in die zweite Kammer.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Sensorgehäuse so aufgebaut, daß die freie Oberfläche der Membranen der Pumpvorrichtung größer ist als diejenige der Membran des differentiellen Drucksensors.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung enthält die Ein leitevorrichtung eine Eingangskapillare, die durch die Abdeckung und das Sensorgehäuse in die erste Kammer führt. Die Ableitevorrichtung enthält eine Ausgangskapillare, die durch das Sensorgehäuse und die Abdeckung und schließlich aus der zweiten Kammer herausführt.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung besitzen das erste und zweite Betätigungsglied der Pumpvorrichtung folgende Merkmale:
- Eine erste Rückwand besteht aus thermisch leitendem Material und wird an einer Seitenfläche des Sensorgehäuses angeordnet. Sie enthält eine Vielzahl von Rippen.
- Eine zweite Rückwand besteht aus thermisch leitendem Material und wird an der anderen Seitenfläche des Sensorgehäuses angeordnet. Sie enthält ebenfalls eine Vielzahl von Rippen.
- Eine dritte Kammer, die durch die erste Membran der Pumpvorrichtung, die erste Rückwand und das Sensorgehäuse gebildet wird, enthält eine Flüssigkeit.
- Eine vierte Kammer, die durch die zusätzliche Membran der Pumpvorrichtung, die zweite Rückwand und das Sensorgehäuse gebildet wird, enthält eine Flüssigkeit.
- Ein erstes und zweites Peltierelement zum zyklischen Erwärmen und Abkühlen der Flüssigkeiten in der dritten und vierten Kammer.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung enthalten das erste und zweite Betätigungsglied der Pumpvorrichtung jeweils ein piezoelektrisches Steuerelement.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung enthalten das erste und zweite Betätigungsglied der Pumpvorrichtung jeweils einen Kolben, der durch magnetische Felder bewegt wird.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind das erste und zweite Betätigungsglied der Pumpvorichtung mit Kammern ausgestattet, auf die ein Druck ausgeübt wird.
- Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung enthält der Flüssigkeitssensor eine Vorrichtung zur Bestimmung der volumenbezogenen Flußrate, die eine von den Eigenschaften der untersuchten Flüssigkeit (wie z.B. der Viskosität) unabhängige oder nur leicht abhängige Messung der Flußrate ermöglicht.
- Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt enthält der Flüssigkeitssensor eine Vorrichtung zur Signalauswertung, die einen die Viskosität repräsentierenden Wert bestimmt und somit die Viskositätsmessung der Flüssigkeit ermöglicht.
- Im folgenden werden bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung detailliert erklärt. Dazu werden folgende Abbildungen herangezogen:
- Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Drucksensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 2 zeigt einen Graphen, der unter Einbeziehung einiger Beispiele die Abhängigkeit des Sensorsignals von der Viskosität der Flüssigkeit anzeigt.
- Fig. 3 zeigt einen Graphen, der dem Graphen der Fig. 2 entspricht und verdeutlicht, wie ein hinzugefügter geringer alternierender Fluß in ein Drucksignal umgewandelt wird, das proportional zu den Eigenschaften der Flüssigkeit ist.
- Fig. 4 zeigt einen Aufriß einer Ausführung des Flüssigkeitssensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Gerätes, das den Flüssigkeitssensor der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung der Viskosität bzw. der volumenbezogenen Flußrate einer Flüssigkeit verwendet.
- Fig. 6 zeigt einen konventionellen Flüssigkeitssensor gemäß dem Stand der Technik.
- Vor der Diskussion der bevorzugten Ausführungen des Flüssigkeitssensors gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Meßprinzip der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ausführlich erläutert.
- Fig. 1 zeigt einen im allgemeinen durch 100 gekennzeichneten Flüssigkeitssensor gemäß der Erfindung. Der Flüssigkeitssensor 100 enthält einen im wesentlichen linearen Strömungswiderstand 110, der in den zu messenden Fluß der Flüssigkeit eingebettet ist. Ein differentieller Drucksensor 120, der ein differentielles Drucksignal erzeugt, ist dem Strömungswiderstand 110 parallelgeschaltet. Eine Pumpe 130, die dem zu messenden Fluß einen alternierenden Fluß überlagert, ist parallel zum Strömungswiderstand 110 und zu dem differentiellen Drucksensor 120 angeordnet. Der alternierende Fluß muß bekannt sein, um die regelmäßige Selbsteichung des Sensors zu ermöglichen.
- Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des Sensorsignals von der Viskosität der Flüssigkeit anhand einiger Beispiele, wie z.B. Isopropanol, Wasser, Methanol oder Hexan. Im praktischen Betrieb werden beliebige Flüssigkeitsgemische verwendet, so daß beliebige ansteigende Gradienten zwischen den eingezeichneten Kennlinien auftreten können. Viskositäten, die größer oder kleiner sind als die in der Fig. 2 gezeigten, sind ebenfalls möglich. Folglich wird der Anwender die Viskosität der verwendeten Flüssigkeit nicht vorhersagen können. Die Druckdifferenz Δp am Strömungswiderstand wird nach der folgenden Formel berechnet:
- Δp=Vxk (1)
- wobei k ein Proportionalitätsfaktor und V der zu messende Fluß ist.
- Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß der in Gleichung 1 erwähnte Proportionalitätsfaktor k in der Praxis unbekannt ist.
- Fig. 3 zeigt die Kennlinien der Fig. 2, wenn ein alternierender Fluß 300 dem zu messenden Fluß V überlagert wird.
- Angesichts der Tatsache, daß die Größe des überlagernden, alternierenden Flußes 300 bekannt ist, kann der Proportionalitätsfaktor k der zu messenden Flüssigkeit anhand der Darstellungen 310a - 310d des alternierenden differentiellen Drucksignals Δp bestimmt werden. Dies ist ohne vorherige Kenntnis der Flüssigkeitseigenschaften möglich.
- Um eine genaue Messung zu gewährleisten, müssen der Flüssigkeitssensor und das System in ausreichendem Maße voneinander entkoppelt sein. Die Entkopplung kann z.B. durch Strömungswiderstände, die in Flußrichtung vor oder hinter dem Flüssigkeitssensor angeordnet sind, beeinflußt werden.
- Ferner muß der Einfluß des Systems auf den Flüssigkeitssensor bestimmt und kompensiert werden.
- Ein unzureichender Kopplungswiderstand in Verbindung mit großen Systemkapazitäten kann ansonsten bewirken, daß der überlagernde, alternierende Fluß 300 nicht durch den Strömungswiderstand 110 fließt sondern teilweise oder vollständig vom System absorbiert wird.
- Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird nun anhand der Fig. 4 detailliert erläutert.
- Wie bereits anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, enthält der Flüssigkeitssensor 100 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Strömungswiderstand 110, einen differentiellen Drucksensor 120, der dem Strömungswiderstand 110 parallelgeschaltet ist und eine ebenfalls parallelgeschaltete Pumpe 130. Ferner enthält der differentielle Drucksensor 120 eine erste Membran 410 mit einer ersten Öffnung 410a, die im rechten Winkel zu dessen Hauptflächen angeordnet ist und die Membran 410 durchtrennt. Zusätzlich ist die erste Membran 410 mit ersten Elementen ausgestattet, die der Messung der Auslenkung der Membran dienen.
- Die Pumpe 130 enthält die zweite und dritte Membran 412 bzw. 414 und das erste und zweite Betätigungsglied Diese Betätigungsglieder sind an einer Seite der Membranen 412 und 414 angebracht und werden zur aktiven Auslenkung der zweiten und dritten Membran 412 bzw. 414 benützt. Ebenso wie die erste Membran 410 enthalten auch die zweite und dritte Membran 412 bzw. 414 zweite und dritte Elemente, die der Auslenkungsmessung der Diaphragmen 412 und 414 dienen.
- Dem Fachmann wird klar sein, daß diese ersten, zweiten und dritten Elemente zur Messung der Membranauslenkungen mit einem oder mehreren Dehnungsmessern ausgestattet werden können.
- Zur Erzeugung des überlagernden, alternierenden Flußes 300 werden das erste und das zweite Betätigungsglied mittels einer Phasenverschiebung um 180 Grad angesteuert. Dies bewirkt, daß sich die zweite und die dritte Membran 412 bzw. 414 in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
- Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Flüssigkeitssensor 100 eine erste Kammer 416 enthält, die durch die erste und die zweite Membran 410 bzw. 412 und durch das Sensorgehäuse 418 gebildet wird. Eine zweite Kammer 420 wird durch die erste und dritte Membran 410 bzw. 414 und durch das Sensorgehäuse 418 gebildet. Die erste und die zweite Kammer 416 bzw. 420 sind durch den Strömungswiderstand miteinander verbunden. Der Flüssigkeitssensor 100 ist zusätzlich mit einer Vorrichtung 422 zur Einleitung der zu messenden Flüssigkeit in die erste Kammer 416 und einer Vorrichtung 424 zur Ableitung der zu messenden Flüssigkeit aus der zweiten Kammer 420 ausgestattet.
- In der Ausführung des Flüssigkeitssensors 100 gemäß der Fig. 4 ist das Sensorgehäuse 418 mit einem Durchflußkanal 426 zur Definition des Strömungswiderstands 110 ausgestattet. Dieser Durchflußkanal 426 erstreckt sich von der ersten Kammer 416 entlang einer Hauptseite der ersten Membran 410, durch deren Öffnung 410a und entlang der anderen Hauptseite der Membran 410 in die zweite Kammer 420.
- Das Sensorgehäuse 418 ist so aufgebaut, daß die freie Oberfläche der zweiten und der dritten Membran 412 bzw. 414 größer ist als diejenige der ersten Membran 410. In der bevorzugten Ausführung des Flüssigkeitssensors 100 gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Einleitevorrichtung 422 eine Eingangskapillare, die durch die Abdeckung 428 des Sensorgehäuses 418 in die erste Kammer 416 führt. Ferner besitzt die Ableitevorrichtung 424 eine Ausgangskapillare, die durch das Sensorgehäuse 418 und die Abdeckung 428 aus der zweiten Kammer 420 herausführt.
- In der bevorzugten Ausführung des Flüssigkeitssensors gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das erste Betätigungsglied der Pumpe 130 eine erste Rückwand 430, die aus thermisch leitendem Material besteht. Diese erste Rückwand 430 ist an einer Seitenfläche des Sensorgehäuses 418 angeordnet und besitzt eine Vielzahl von Rippen 430a. Ferner besitzt das zweite Betätigungsglied eine zweite Rückwand 432, die aus thermisch leitendem Material besteht. Die zweite Rückwand 432 ist an einer anderen Seitenfläche des Sensorgehäuses 418 angeordnet und besitzt ebenfalls eine Vielzahl von Rippen 432a. Die zweite Membran 412, die erste Rückwand 430 und das Sensorgehäuse 418 bilden eine dritte Kammer 434. Ferner bilden die dritte Membran 414, die zweite Rückwand 432 und das Sensorgehäuse 418 eine vierte Kammer. Die dritte und die vierte Kammer 434 bzw. 436 enthalten eine Flüssigkeit. Um den gewünschten Pumpeffekt der Pumpe 130 zu erreichen, enthalten das erste und das zweite Betätigungsglied jeweils ein Peltierelement 438 bzw. 440 zum zyklischen Erwärmen und Abkühlen der Flüssigkeiten, die in der dritten und der vierten Kammer 434 bzw. 436 enthalten sind.
- Dem Fachmann wird klar sein, daß das erste und das zweite Betätigungsglied der Pumpe 130 unterschiedlich aufgebaut sein können. Das erste und das zweite Betätigungsglied kann beispielsweise jeweils ein piezoelektrisches Steuerelement oder einen Kolben, der durch magnetische Felder bewegt wird, enthalten. Ferner können das erste und das zweite Betätigungsglied durch Kammern gebildet werden, auf die ein Druck ausgeübt wird.
- Während Aufbau und Betriebsmodus des Flüssigkeitssensors 100 gemäß der vorliegenden Erfindung bereits anhand der Fig. 4 beschrieben wurde, erfolgt nun anhand der Fig. 5 eine Beschreibung verschiedener Geräte, die den Flüssigkeitssensor gemäß der Erfindung einsetzen.
- Fig. 5 ist ein Blockdiagramm mit dem Flüssigkeitssensor 100, einem Stromkreis 510 zur Bestimmung der Eigenschaften der Flüssigkeit und einem Stromkreis 512 zur Bestimmung der volumenbezogenen Flußrate Der Flüssigkeitssensor 100 ist in den Fluß der Flüssigkeit 514 eingebettet. Die Flüssigkeit tritt an der einen Seite 514a in den Flüssigkeitssensor 100 ein und tritt an der anderen Seite 514b wieder aus. Das Ausgangssignal des Sensors 100 wird über die Signalleitung 516 in den Stromkreis 510 eingespeist, zusätzlich gelangt es über den Knoten Kl und die zweite Signalleitung 518 in den ersten Eingang 512a des Stromkreises 512.
- Im Stromkreis 510 zur Bestimmung der Flüssigkeitseigenschaften wird ein Wert ermittelt, der die Viskosität repräsentiert. Dies geschieht mittels einer Vorrichtung zur Signalauswertung anhand des alternierenden differentiellen Drucksignals, das vom differentiellen Drucksensor 120 erzeugt wird. Das Signal ist im wesentlichen proportional zum alternierenden Fluß 300. Vom Ausgang 510a des Stromkreises 510 wird es über die dritte Signalleitung 520 an den zweiten Eingang 512b des Stromkreises 512 weitergeleitet. Außerdem steht es nach der Abzweigung am Knoten K2 als Ausgangssignal FV zur Verfügung.
- Der Stromkreis 512 zur Bestimmung der volumenbezogenen Flußrate ermittelt anhand des alternierenden, differentiellen Drucksignals einen Wert, der eine Eigenschaft der Flüssigkeit repräsentiert. Dieses Signal wird durch den differentiellen Drucksensor 120 erzeugt und ist im wesentlichen proportional zum alternierenden Fluß. Ferner bestimmt der Stromkreis 512 die volumenbezogene Flußrate V aus der konstanten Komponente des differentiellen Drucksignals, das durch den differentiellen Drucksensor 120 erzeugt wird, und aus der Größe FV, welche die Eigenschaft der Flüssigkeit repräsentiert. Der Wert, der die volumenbezogene Flußrate V anzeigt, steht über den Ausgang 512c des Stromkreises 512 als Ausgangssignal zur Verfügung.
Claims (9)
1. Ein Flüssigkeitssensor, der folgendes umfaßt:
eine Flußsensorvorrichtung, die in den Fluß einer Flüssigkeit eingebettet ist;
einen differentiellen Drucksensor, der ein differentielles Drucksignal erzeugt;
eine Pumpvorrichtung, die so konstruiert ist, daß sie dem zu messenden Fluß
einen alternierenden Fluß überlagern kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Flußsensorvorrichtung aus einem im wesentlichen linearen
Strömungswiderstand (110) besteht;
der differentielle Drucksensor (120), die Pumpvorrichtung (130) und der
Strömungswiderstand (110) parallel zueinander und somit auch parallel zum
Fluß der Flüssigkeit angeordnet sind; und
die Pumpvorrichtung (130) mindestens eine Membran (412) und ein
Betätigungsglied zur aktiven Auslenkung dieser mindestens einen Membran
enthält.
2. Ein Flüssigkeitssensor gemäß Anspruch 1, dessen Pumpvorrichtung (130) eine
zusätzliche Membran (414) und ein Betätigungsglied zur aktiven Auslenkung der
zusätzlichen Membran enthält, wobei beide Membranen (412 und 414) mit jeweils
einem Element zur Messung der Membranauslenkung ausgestattet sind.
3. Ein Flüssigkeitssensor gemäß Anspruch 1 oder 2, dessen differentieller
Drucksensor (120) mit einer Membran (410) ausgestattet ist, die eine im rechten
Winkel zu seinen Hauptflächen angeordnete Öffnung (410a) besitzt, die sich
durch die Membran (410) erstreckt, wobei diese Membran (410) mit Elementen
zur Messung der Membranauslenkung ausgestattet ist.
4. Ein Flüssigkeitssensor gemäß Anspruch 2 oder 3, dessen Elemente zur Messung
der Membranauslenkung einen oder mehrere Dehnungsmesser enthalten.
5. Ein Flüssigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dessen
Betätigungsglieder zur Auslenkung der Diaphragmen (412 und 414) der
Pumpvorrichtung über eine Phasenverschiebung von 180 Grad angesteuert
werden, wodurch eine Bewegung dieser Diaphragmen (412 und 414) in
entgegengesetzte Richtungen erreicht wird.
6. Ein Flüssigkeitssensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit
folgenden Merkmalen:
Eine erste Kammer (416) wird durch die Membran (410) des Drucksensors,
eine Membran (412) der Pumpvorrichtung und ein Sensorgehäuse (418)
gebildet;
Eine zweite Kammer (420) wird durch die Membran (410) des Drucksensors,
die zusätzliche Membran (414) der Pumpvorrichtung und das Sensorgehäuse
(418) gebildet;
Die erste und die zweite Kammer (416 bzw. 420) sind durch den
Strömungswiderstand (110) miteinander verbunden;
Es ist eine Vorrichtung (422) zur Einleitung der zu messenden Flüssigkeit in die
erste Kammer (416) vorhanden; und
Es ist eine Vorrichtung (424) zur Ableitung der zu messenden Flüssigkeit aus
der zweiten Kammer (420) vorhanden.
7. Ein Flüssigkeitssensor gemäß Anspruch 6, dessen Sensorgehäuse (418) mit
einem Durchflußkanal (426) ausgestattet ist, der den Strömungswiderstand (110)
definiert, wobei dieser Durchflußkanal (426) sich von der ersten Kammer (416)
entlang einer Hauptseite der Membran (410) des differentiellen Drucksensors,
durch die Öffnung (410a) dieser Membran (410) und entlang der anderen
Hauptseite dieser Membran (410) in die zweite Kammer (420) erstreckt.
8. Ein Flüssigkeitssensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der
zusätzlich eine Vorrichtung zur Signalauswertung (510) enthält, die anhand eines
alternierenden, differentiellen Drucksignals einen Wert (FV) ermittelt, der die
Viskosität repräsentiert, wobei dieses Signal vom differentiellen Drucksensor (120)
erzeugt wird und im wesentlichen proportional zur Flußrate des alternierenden
Flußes (300) ist.
9. Ein Flüssigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, der zusätzlich eine
Vorrichtung (512) zur Bestimmung der volumenbezogenen Flußrate enthält, die
einen Wert (FV), der eine Eigenschaft der Flüssigkeit repräsentiert, anhand des
alternierenden, differentiellen Drucksignals, das vom differentiellen Drucksensor
(120) erzeugt wird und im wesentlichen proportional zum alternierenden Fluß
(300) ist, ermittelt, wobei die Vorrichtung (512) die volumenbezogene Flußrate (V)
anhand dieses die Eigenschaft der Flüssigkeit repräsentierenden Wertes (FV) und
anhand der konstanten Komponente des differentiellen Drucksignals, das vom
differentiellen Drucksensor (120) erzeugt wird, bestimmt.
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US3559464A (en) * | 1969-11-13 | 1971-02-02 | Exxon Research Engineering Co | Rheometer for continuous monitoring of a plastic |
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US3921448A (en) * | 1973-08-29 | 1975-11-25 | Flo Tron | Mass flowmeter |
US4496287A (en) * | 1980-02-14 | 1985-01-29 | Robert M. Nelson | Sensors for detection of fluid condition, and control systems utilizing their signals |
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