SE466820B - Foerfarande och anordning foer floedeshastighetsmaetning - Google Patents

Description

A466 820 bytas utan omkalibrering av bryggan. En ytterligare nackdel är att den elektronik som används mäste vara specialkonstruerad för ändamålet och den kan således icke användas till annat.

En annan känd flödesmätare med uppvärmbar mätkropp grundar sig på att i ett mätförlopp mätkroppen uppvärmes och därefter tillåtes svalna under inverkan av nædieflödet. Uppvärmningen och avsvalningen utföres i succession så att mätkroppens temperatur kommer att variera mellan två temperaturnivåer som båda är väsentligt högre än temperaturen hos det medium som skall flödesmätas. Vid ett typiskt exempel är den övre tempe- raturnivån l46°C och den lägre 96°C och då tänkes mediet som' skall flödesmätas vara luft med rumstemperatur. Såsom mätvärden liggande till grund för hastighetsberäkningen nyttjas tiden för uppvärmning av mätkroppen från den lägre till den högre tempe- raturnivån och avsvalningstiden från den högre temperaturnivån till den lägre. Denna kända teknik medför ett tämligen kompli- cerat utförande för att få uppvärmningen att ske med konstant effekt och mellan noggrant definierade temperaturnivàer.

Variationer i uppvärmningseffekten förorsakar betydande mät- värdesfel och detsamma gäller onogrannheter för temperaturni- våerna. Även i detta kända utförande erfordras en ytterligare i medieflödet anbragt mätkropp, som är ovärmd och som har till uppgift att spegla luftströmmens aktuella temperatur. Även här ger således obalanser mellan den. värmda mätkroppen och den ovärmda mätkroppen upphov till mätfel.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att vidareutveckla förfarandet och anordningen enligt ingresserna i patentkraven 1 respektive 8, vilka ingresser redovisar det andra ovan givna exemplet på känd teknik, så att förfarandet och anordningen förenklas men trots detta skapas förutsättningar för en större mätnoggrannhet genom att beroendet av potentiella felkällor reduceras. 466 820 Detta syfte uppfylles enligt uppfinningen genom de särdrag som närmare definieras i patentkravens 1 och 8 kännetecken. Före- liggande uppfinning grundar sig följaktligen på att värmeut- bytet mellan mätkroppen och medieflödet följer ett exponentialförlopp relaterat till flödeshastigheten. Kärnan i uppfinningstanken är följaktligen att i diametral motsats till den inledningsvis redovisade tidigare tekniken utföra mät- ningarna av mätkroppens med temperaturen varierande fysikaliska storhet med sådan känd eller konstant tidsgrund att data erhålles, som ger en- entydig' beskrivning' av exponentialför- loppet. På grundval av mätvärdena och tidsdata kan därmed under följande av' i och för sig väl kända matematiska/fysikaliska principer flödeshastigheten bestämmas eller beräknas. Den fysikaliska storhet som mätes är företrädesvis, ehuru icke nödvändigtvis, en elektrisk storhet, såsom resistans.

Vid tillämpning av det uppfinningsenliga förfarandet och anordningen uppnås eliminering eller reduktion av ett flertal felkällor som vidlådes tidigare teknik. Exempelvis erfordras icke någon ovärmd mätkropp med lika temperaturkoefficient som den ^värmda mätkroppen. Enligt ett utförande av uppfinningen (krav 3) elimineras helt beroendet av uppvärmningsströmmen och -tiden. Enligt ett annat utförande (krav 2; mätning under uppvärmning) reduceras åtminstone väsentligt beroendet av varianser i uppvärmningsströmmen eftersom någon långtidsstabi- litet hos strömmen ej är erforderlig såsom enligt tidigare teknik. Förutom av elimineringen av behovet av särskild ovärmd referensgivare eller mätkropp är följaktligen förfarandet och anordningen enligt uppfinningen karaktäriserade av att mät- ningen sker under ett förlopp, som aktivt initieras (vad gäller förändring av mätkroppens temperatur) men som icke styrs i och för uppnående av någon balans eller något åsyftat slutvärde; genom frånvaron av sådan styrning erfordras heller icke någon återkoppling i. ändamål att uppnå balansen eller slutvärdet.

Detta är nyckeln till uppnåendet av enkelheten och noggrann- heten hos uppfinningsföremålet. 466 820' Enligt en första utförandeform av förfarandet mätes storheten RO (se fig 1), som här exemplifieras såsom resistans, hos mätkroppen när mätkroppen har väsentligen lika temperatur som medieflödet. Lämpligt är därvid att R mätes såsom första steg 0 i mätförloppet. Därefter påföres (vid A) en uppvärmningsström A genom mätkroppen som ökar kroppens temperatur och därmed resistans. Efter erforderlig uppvärmning kopplas uppvärmnings- strömmen bort (vid B) och därefter görs minst två mätningar Rl och R2 i snabb följd av mätkroppens resistans. Härvid är det viktigt (men enkelt att uppnå) att tidsskillnaden mellan mätningarna är känd eller i ett flertal mätförlopp lika. I det enklaste fallet tillämpas städse lika tidsskillnad men olika tidsskillnader kan också användas förutsatt att de i det enskilda mätförloppet är kända. I det fall alltid lika tids- skillnad mellan mätningarna tillämpas är det faktiskt icke nödvändigt att tidsskillnaden är känd utan istället utföres på inom mättekniken väl känt sätt kalibrering så att den fort- sättningsvis tillämpade, alltid lika tidsskillnaden medför att de åsyftade mätvärdena erhålls.

Efter att uppvärmningen av mätkroppen kopplats bort vid B kommer mätkroppen att avsvalna och till slut nå medieflödets temperatur, det vill säga RO. Av' det sagda framgår att RO istället skulle kunna mätas efter fullbordad. avsvalning men detta innebär onödig tidsåtgång och dessutom att rådande flödesbetingelser kan hinna ändras betydligt. I ett mätsystem där flera givare med mätkroppar ingår kan nästa givare kopplas in direkt efter mätningen av R2 om RO mäts först.

Om trädens temperaturberoende är konstant inom det utnyttjade temperaturområdet kan resistanserna direkt översättas till energinivåer. Den relativa energiförlusten från mätkroppen under avsvalning blir då: (Pl-P2)/(Pl-P0). 'w 466 820 Utförda försök visar att den relativa energiförlusten, beräknad på detta sätt, hos mätkroppen efter en uppvärmning endast är beroende av dtl2, mätkroppens aerodynamiska egenskaper samt den aktuella flödeshastigheten. Den relativa energiförlusten visade sig i stort sett oberoende av: - uppvärmningsström - uppvärmningstid fördröjning efter uppvärmning längd hos mätkroppen mätkroppens nominella temperaturkoefficient (med oberoende avses att beroendet inte är större än att det kan göras försumbart utan fördyring av mätutrustningen).

Dessa resultat förklaras av att, såsom nämnts ovan, värmeut- bytet mellan mätkroppen och medieflödet följer ett exponentialförlopp. I fallet med en mätkropp i form av en träd är exponentialförloppet karaktäristiskt för en viss tráddiame- ter. Ett exponentialförlopp är entydigt beskrivet om slut- punkten och två punkter med känd tidsskillnad är kända.

I enlighet med denna utförandeform av föreliggande uppfinning erhålls således all erforderlig information om exponentialför- loppet för temperaturutjämningen (värmeutbytet) mellan mät- l, R2 och tidsskillnaden mellan Rl och R2. Följaktligen kan medelst dessa mätvärden och kroppen och. medieflödet genonl RO, R tidsskillnaden flödeshastigheten beräknas.

Enligt en andra utförandeform av uppfinningen kan en entydig beskrivning av exponentialförloppet för den flödeshastighets- beroende temperaturutjämningen mellan mätkroppen och medieflö- det uppnås genom att under mätkroppens avsvalning mäta den i4es szu aktuella fysikaliska storheten, t ex resistansen, hos mät- 1, R2 och R3, varvid tidsskillnaden mellan såväl Rl och R2 som R2 och R3 är känd kroppen minst tre gånger, nämligen R eller städse lika. Följaktligen kan man med kännedom om dessa mätvärden Rl, R2 och R3 och tidsskillnaderna dem emellan beräkna flödeshastigheten enligt i och för sig välkända prin- ciper. När åtminstone tre mätvärden tages under avsvalningen erfordras ej längre någon mätning av R det vill säga värdet 1 på. den fysikaliska storheten när mätkroppen har väsentligen lika temperatur som medieflödet utan denna definieras av exponentialförloppet. Detta .innebär att det enligt denna utförandeform av uppfinningen ej längre är nödvändigt att låta mätkroppen avsvalna till väsentligen medieflödets temperatur utan istället kan mätkroppen bringas att relativt snabbt oscillera mellan två olika temperaturnivåer, varvid under avsvalningen mellan dessa nivåer i snabb takt utföres åtmins- tone tre mätningar.

Enligt en tredje utförandeform av uppfinningen är det också möjligt att utföra flödeshastighetsmätning genom att under mätkroppens uppvärmning mäta den fysikaliska storheten, sär- skilt resistansen, minst tre gånger, se R4, R och R6, varvid 5 tidsskillnaden mellan R och R och mellan R och R är känd eller alltid lika. Även4här gäí mätvärdena R:, R5 oâh R6 och tidsskillnaderna där emellan en entydig beskrivning av expo- nentialförloppet för värmeutbytet mellan den under uppvärmning varande mätkroppen och medieflödet så att på grundval av mätvärdena och tidsskillnaderna flödeshastigheten kan beräknas.

Eftersom storhetsmätningarna utföres utan någon bibehållen balans eller utan att definierade temperaturnivåer skall iakttagas, kommer variationer i. uppvärmningsbetingelserna (uppvärmningsströmmen) över en längre period icke att inverka störande på det erhållna flödeshastighetsvärdet. Även för detta utförande med mätning under uppvärmning gäller att den fysika- liska storheten (RO) hos mätkroppen icke behöver mätas när mätkroppen har väsentligen lika temperatur som medieflödet och ej heller när mätkroppen har något slutvärde vad gäller 'J 466 820 temperatur utan även här kan mätkroppen genom omväxlande uppvärmning och avsvalning bringas att snabbt oscillera mellan två olika temperaturniváer båda liggande över medieflödets temperatur. Enligt uppfinningen behöver således dessa tempera- turniváer ej vara kända eller bestämda.

Vid mätning under uppvärmning är det lämpligt att utföra uppvärmningen med en väsentligen konstant effekt eller eljest med känd karaktäristik.

Enligt en fjärde utförandeforn1 av 'uppfinningen är det också möjligt att utföra flödeshastighetsmätning i synnerhet i medier med relativt höga temperaturer under det att i ett mätnings- förlopp mätkroppen först aktivt kyles till en temperatur liggande under medietemperaturen och sedan tillåtes mätkroppen bli uppvärmd under inverkan av medieflödet i riktning mot eller till dettas temperatur. Därvid kan under den av medieflödet åstadkomma uppvärmningen mätningar av en med temperaturen sig förändrande fysikalisk storhet hos mätkroppen utföras för erhållande av mätvärden (analoga med RO, R R resp. Rl, R I , R3) och tidsdata tillräckliga för att en entydiš beskrivning :V värmeutbytets exponentialförlopp på i princip likartade, ehuru vad gäller temperaturförändringen omvända, sätt som ovan redan beskrivits för avsvalningsfallet. I analogi med vad som ovan redan beskrivits med hänvisning till den tredje utförandeformen kan också den fysikaliska storheten mätas minst tre gånger under' det positiva avkylningsförloppet för att erhålla mät- värden svarande mot de med R R och R i uppvärmningsfallet 4' 5 6 betecknade.

Förfarandet och anordningen enligt föreliggande uppfinning ger, när det rör sig om gas, i likhet med vad som gäller för varm- kroppsflödesgivare i allmänhet massflödet, det vill säga att relationen mellan mätetalet och strömningshastigheten i meter per sekund ändras i enlighet med allmänna gaslagen då medie- temperatur och -lufttryck förändras. 466 820 Det här använda begreppet "bestämning eller beräkning" vad avser flödeshastigheten på grundval av' mätvärdena och tids- skillnaderna mellan mätningarna bör, såsom redan framgår av det som sagts ovan, tolkas i vidsträckt bemärkelse. Å ena sidan kan, när tidsskillnaderna är kända, en regelrätt matematisk operation, manuellt eller i en dator, utföras. När emellertid tidsskillnaderna mellan utförda mätningar alltid är lika kan istället sådan kalibrering utföras att de erhållna mätvärdena kan ligga till grund för härledande av flödeshastighetsavspeg- lande 'värden utan att. någon kännedonl onx den faktiska tids- skillnaden mellan mätningarna föreligger.

Det är givet att exponentialförloppet vad gäller värmeutbytet mellan mätkroppen och medieflödet påverkas av förändringar av medietemperatur och -hastighet under ett mätförlopp.

Flödeshastígheten kan enligt uppfinningen icke följas helt kontinuerligt. Dock tillåter de närmare i patentkraven 2 och 9 definierade utförandena oscillation innebärande uppvärmning och avkylning eller omvänt med relativt hög periodicitet, vilket tillåter tämligen gott följande av flödeshastighetsföränd- ringar. Vid mätning av medelflödeshastigheter är det för övrigt icke av intresse att kontinuerligt följa flödeshastigheten.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av såsom exempel anförda, utföranden av uppfinningen.

På ritningarna är fig 1 ett diagram illustrerande sambandet resistans/tid (eller approximativt energi/tid eller temperatur/tid), 466 820 fig 2 ett principiellt kopplingsschema över den uppfinningsen- liga anordningen, och fig 3 en schematisk vy illustrerande ett annat utförande av mätkroppen än det i fig 2.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EXEMPLIFIERANDE UTFÖRANDEN Fig 1-2 Det nedan beskrivna utförandet avser det fall då RO, R och R2 l mätes.

Såsom medel för att mäta de flödeshastighetsindikativa resi- stansvärdena RO, Rl och R2 och medel för att med utgångspunkt från dessa värden beräkna flödeshastigheten hos mediet ifråga nyttjas en lämplig dator 1, som företrädesvis är i form av en programmerbar datalogger. Vid försök användes med framgång en sådan datalogger tillgänglig från företaget Campbell Scientific Inc., Logan, Utah, USA under beteckningen "CR 10 Measurement and Control Module". Vid försöket var denna försedd med två stycken AM 416 16-kanalers relämultiplexorer 2. En styrförbin- delse mellan dataloggern 1 och en relämultiplexor är i fig 2 betecknad med 3.

Till var och en av relämultiplexorerna 2 var anslutna mät- kroppar 4, vars resistans ändras med temperaturen. Mätkroppar i form av trådar användes. Närmare bestämt var dessa trådar av Pt och deras diameter uppgick till 0,1 mm. Ett ur praktiska synpunkter lämpligt diameterintervall torde här vara under 0,5 mm, företrädesvis 0,01-0,2 mm.

I fig 2 illustreras endast tvâ med mättrådar 4 försedda givare 5. Ehuru så icke illustreras i. fig 2 var i. försöket flera givare kopplade till relämultiplexorerna. Mättrádarna 4 kan exempelvis fästas, såsom genom lödning, mellan skänklarna hos en hållarbygel. Medelst relämultiplexorerna 2 styrs för envar 1466 820 10 av givarna 5 en sats strömställare 6. I praktiken uppgick avståndet 'mellan givarna 5 och respektive relämultiplexor 2 till mellan 10 och 80 meter. För att normalisera kabelresistan- serna till den resistans som gällde för de fyra längsta kab- larna på 80 meter användes motstånd 7 med ett motståndsvärde beroende av den aktuella kabellängden.

Till dataloggern 1 är anslutet ett relä 8 inbegripande en strömställare 9 för att sluta respektive bryta uppvärmnings- strömmen via en ledare 10 och ett strömbegränsningsmotstånd 11 till givaren 5 ifråga.

Dataloggern 1 uppvisar en utgång 12, som exiteras, ger konstant spänning, vid resistansmätning och via ett referensmotstånd 13 påläggs på respektive givares 5 mättråd 4 via en strömställare hos ifrågavarande relämultiplexor 2.

Dataloggern 1 har vidare anslutningar 14, 15 för spänningsmät- ning, vilka anslutningar via ledare och respektive strömstäl- lare 6 kopplas över respektive mättrådar 4.

Relämultiplexorerna 2 möjliggör att en enda datalogger 1 kan betjäna ett stort antal givare 5, som successivt förbinds med dataloggerns anslutningar för uppvärmningsström och mätning.

När en viss givare 5 skall utföra ett mätförlopp förbinds den medelst relämultiplexorn 2 till dataloggern 1. Först uppmätes därvid mättrådens 4 resistans RO utan föregående uppvärmning, det vill säga när mättråden 4 har medieflödets temperatur.

Därefter sluts strömställaren 9 medelst reläet 8 så att en uppvärmningsström flyter genom mättråden 4 och denna uppvärms.

Vida punkten B i fig 1 (denna punkt behöver alls icke vara väldefinierad) bryts uppvärmningsströmmen och därefter ombe- sörjer dataloggern 1 automatiskt med alltid lika tidsskillnad de två resistansmätningarna R och R i fig 1 under mättrådens l 2 4 avsvalning. Lokaliseringen av mätpunkterna Rl och R2 i tiden, det vill säga under det exponentiella värmeutbytesförloppet 'z f: 466 820 11_ mellan tråden och medieflödet är icke kritisk; dock är det lämpligt att de två mätningarna Rl och R2 göres i en icke allför flack del av exponentialkurvan.

Därefter utföres på analogt sätt mätförlopp med övriga till dataloggern 1 anslutna givare Via förmedling av relämulti- plexorerna 2.

En försöksserie om 22 givare tillverkade i hantverksmässiga former och uppvisande mättrådar av 0,1 mm Pt-trád visade sig ge mätvärden med mycket små inbördes avvikelser. Mätvärdessprid- ningen låg inom i 1%, vilket är ett anmärkningsvärt gott resultat.

Förutom att förfarandet och anordningen enligt uppfinningen medför förnämlig mätnoggrannhet ligger en speciell fördel i att givarna kan vara av ytterst enkelt och prisbilligt slag. De elektroniska komponenter som behövdes för att anpassa givarna till den använda dataloggern inskränkte sig till referensmot- ståndet 13 för resistansmätningen, reläet 8 och strömbegräns- ningsmotståndet ll för uppvärmningsströmmen och ett antal motstånd 7 för normalisering av kabelresistanserna.

Givarna 5 med mättràdarna eller -kropparna 4 kan också användas för att mäta, förutom flödeshastigheten, temperaturen, vilket kräver individuell kalibrering av givarna med avseende på temperatur. En sådan kombination av flödeshastighets- och temperaturmätning är speciellt av intresse i meteorologiska sammanhang och kan användas vid energiutbytesmätningar.

Genom enkel programmering kan den med ledning av fig 2 Ibe- skrivna utrustningen anpassas för uteslutande av mätning av RO och istället mätning av de åtminstone tre värdena Rl, R2 och R3 under avsvalningen.

Anpassning av för ändamålet lämplig mätutrustning i. och för R och R under utförande av mätningen av mätvärdena R4, 5 6 4-66 820 12 uppvärmningen ligger, mot bakgrunden av ovan givna uppfin- ningsenliga anvisningar, inom genomsnittsfackmannens kompe- tensområde, varför här icke lämnas några ytterligare beskriv- ningar därvidlag. _F_i.9_3 I fig 3 illustreras ett alternativt utförande av mätkroppen 4.

I detta fall innefattar mätkroppen ett ihåligt organ 16, företrädesvis fi form av ett vid ena änden 17 slutet rör. Åtminstone den närmast rörets slutna ände 17 belägna delen av röret är avsedd att vara belägen i medieflödet 18. Därvid kan röret sträcka sig in i medieflödet genom en öppning i en vägg 19 hos en medieflödet avgränsande kanal. Mellan röret 16 och kanalväggen 19 är lämpligen anordnat ett tätande medel 20.

Röret 16 kan lämpligen sträcka sig väsentligen vinkelrätt mot flödesriktningen för mediet.

I följande beskrivning tänkes mediet ifråga ha en relativt hög temperatur. I ett sådant fall skulle exempelvis kanalväggen 19 kunna vara försedd med kylande anordningar, t ex invändiga kylkanaler. ß I detta fall är medlet för att bringa mätkroppens 4 temperatur att avvika från medieflödets temperatur anordnat att avkyla mätkroppen. Närmare bestämt innefattar avkylningsmedlet en lämplig kylfluidumkälla 21, som avger kylfluidum till en ledning 22, som sträcker sig in i den såsom rör 16 utformade mätkroppen 4 för att avge kylfluidet invändigt i röret 16 och därmed avkyla dess insida. Ledningen 22 kan. exempelvis vara anordnad att avge kylfluidet mot insidan av rörets 16 slutna ände så att denna insida avkyles, varpå kylfluidet tvingas att vända och strömma tillbaka inuti röret 16 bort från dess slutna ände 17 för att slutligen genom ett utlopp 23 avledas ut ur röret. Såsom illustreras i fig 3 är det lämpligt att ledningen 22 träder in i röret 16 vid en punkt utanför kanalväggen 19 och i.) 466 826 13 sträcker sig längs med röret 16 inuti detsamma till en punkt tämligen nära och mitt emot insidan av rörets slutna ände.

Mätmedlet för att mäta den med temperaturen sig förändrande fysikaliska storheten hos mätkroppen 4 utgörs här av en IR- mätare, som är schematiskt antydd vid 24 och som innefattar en IR-givare 25 anordnad att avkänna IR-strålning från mätkroppen 4, närmare bestämt insidan av rörets 16 slutna ände. IR-mätaren 24 är såsom antydes i fig 3 förbunden med rörets 16 från dess slutna ände 17 vända ände och IR-givaren är riktad längs röret för att kunna detektera IR-strålningen från insidan av den slutna änden 17. Denna lokalisering medför, i kombination med kylfluidet, relativt god säkerhet mot övertemperaturer hos' IR-mätaren och dess givare.

Vid utförande av flödeshastighetsmätning med utförandet enligt fig 3 utföres enligt en första variant avkylning av röret 16 medelst. kylmedlet 21, 22 så att röret 16 kyls ned till en temperatur under medietemperaturen. Därefter avbrytes avkyl- ningen, vilket medför att röret 16 kommer att tendera att anpassa sig vad gäller temperatur till medieflödets temperatur.

Under denna anpassning utföres medelst IR-mätaren 24, 25 mätningar av IR-strålningen (svarande mot temperaturen) på insidan av rörets slutna ände. Därvid kan på sätt som beskri- vits i gmincip med ledning av fig IL utföras åtminstone två mätningar som i kombination med en mätning när mätröret 16 har väsentligen samma temperatur som medieflödet ger mätvärden som i kombination med erforderlig information rörande tidsskill- naden mellan de två förstnämnda mätningarna medför en entydig beskrivning av det exponentialförlopp, enligt vilket tempera- turutjämningen sker mellan mätröret 16 och medieflödet så att därigenom flödeshastigheten hos mediet kan bestämmas eller "466 szo 14 beräknas. Alternativt göres minst tre mätningar av IR-strål- ningen under mätrörets l6 temperaturanpassning till medieflö- det, varvid temperaturjämviktsläget ej behöver mätas.

Enligt en andra variant göres under själva avkylningsförloppet minst tre IR-strålningsmätningar med känd eller lika tids- skillnad och på grundval härav erhålls den entydiga beskriv- ningen av exponentialförloppet för det av medieflödet betingade Värmeutbytet. Därvid förstås att avkylningen bör utföras med konstanta betingelser eller eljest betingelser med känd karak- täristik.

Om så önskas kan givetvis anordningen enligt fig 3 modifieras så att kylmedlet 21, 22 istället blir ett uppvärmningsmedel, dvs tillför fluidum som åstadkommer uppvärmning av mätkroppen till en temperatur över medieflödets temperatur.

MÖJLIGA MODIFIERINGAR Förfarandet och anordningen enligt uppfinningen kan givetvis modifieras på ett flertal sätt inom ramen för uppfinnings- tanken. Mätkroppen kan i uppvärmningsfallet ingå i en mer komplex sensor av varierande art, som skulle kunna uppvisa ett särskilt värmeelement, exempelvis elektriskt, för att genom värmeöverföring till mätkroppen uppvärma detsamma. Härvid skulle såväl mätkroppen som värmeelementet kunna vara inne- slutna i en stomme eller kropp hos sensorn. Ett sådant utfö- rande skulle kunna vara speciellt lämpligt för flödeshas- tighetsmätningar i vätskor och därvid skulle således värmeut- bytet mellan mätkroppen och mediet ske indirekt via någon form av hölje. Såsom alternativ till den beskrivna mätkroppen i form av en tråd skulle också mer regelrätta termistorer kunna användas. Andra typer av mätkroppar, t ex termoelement, uppvi- sande andra elektriska storheter som är temperaturberoende kan också komma till användning. Såsom framgår av fig 3 kan också andra fysikaliska storheter än elektriska sådana mätas i enlighet: med uppfinningstanken. Såsom exempel må nämnas att (å.

O) 466 820 15 just temperaturen mätes medelst en mätkropp utgörande en termometer av i och för sig känd eller godtycklig typ, t ex en så kallad optisk termometer.

Slutligen må nämnas att i fallet med en mätkropp som uppvärmes på elektrisk väg mätströmmen och uppvärmningsströmmen skulle kunna vara densamma. Denna skulle då kunna påläggas mätkroppen kontinuerligt men med sådan varierande styrka att mätkroppen skulle oscillera mellan åtskilda temperaturnivåer, som emel- lertid icke behöver vara definierade eller kända. Till följd av resistansförändringen hos mätkroppen i beroende av temperaturen kommer mätströmmen (och även uppvärmningsströmmen) att erhålla en varians, dvs utgöra den med temperaturen sig förändrande fysikaliska storhet som åsyftas enligt uppfinningen. Genom mätningar av denna storhet kan uppnås mätvärden och tidsdata tillräckliga för bestämning av exponentialförloppet för värmeutbytet och därmed kan också flödeshastigheten bestämmas.

Ett utförande enligt dessa riktlinjer skulle kunna ge hög mätningsperiodicitet så att också snabba förändringar av flödeshastighet kan följas.

Claims (18)

466 820 16 Patentkrav

1. Förfarande för flödeshastighetsmätning, varvid användes en för mediet som skall flödesmätas exponerad mätkropp (4) och i ett mätförlopp mätkroppens temperatur-bringas att avvika från medieflödets temperatur och därefter tillåtes anpassa sig mot eller' till den senare under inverkan av' medieflödet så att mätkroppen kommer att uppvärmas och avkylas eller omvänt, och varvid flödeshastighetsindikativa värden mätes och på grundval därav flödeshastigheten bestämmes eller beräknas, I k ä n n e t e c k n a t därav, att i anslutning till uppvärm- ningen och/eller avkylningen av mätkroppen utföres mätningar av en med temperaturen sig förändrande fysikalisk storhet hos mätkroppen för erhållande av mätvärden och tidsdata tillräck- liga för att ge en entydig' beskrivning av det exponential- förlopp, enligt vilket värmeutbytet mellan mätkroppen och medieflödet sker, och att flödeshastigheten bestämmes eller beräknas på grundval av dessa mätvärden och tidsdata.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att i ett mätförlopp a) den fysikaliska storheten (Rl, R R3 respektive R4, R5, R6) 2! hos mätkroppen mätes minst tre gånger under mätkroppens upp- värmning och/eller avkylning, varvid tidsskillnaden mellan mätningarna är känd eller i ett flertal mätförlopp lika, och att b) på grundval av storhetsmätvärdena (Rl, R2, R respektive R 3 4' R5, R6) och tidsskillnaden flödeshastigheten bestämmes eller beräknas.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att i ett mätförlopp a) den fysikaliska storheten (Rl, R hos mätkroppen mätes ) 2 minst två gånger under mätkroppens temperaturanpassning mot d! V) CJ! 466 820 l7 medieflödets temperatur, varvid tidsskillnaden mellan mät- ningarna är känd eller i ett flertal mätförlopp lika, b) storheten (RO) hos mätkroppen före eller efter mätningarna i steg a) mätes när mätkroppen har väsentligen lika temperatur som medieflödet, och att c) på grundval av storhetsmätvärdena (R R2) och tids- R O' 1' skillnaden flödeshastigheten bestämmes eller beräknas.

4. Förfarande enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den fysikaliska storhet som mäts är elekt- risk, t ex resistans.

5. Förfarande enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att såsom mätkropp användes en tråd.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att såsom tråd väljes en Pt-tråd.

7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att trådens diameter väljes till under 0,5 mm, företrä- desvis 0,01-0,2 mm.

8. Anordning för flödeshastighetsmätning, innefattande en för exponering för mediet som skall flödesmätas avsedd mätkropp (4), medel för att bringa mätkroppens temperatur att avvika från medieflödets temperatur och därefter tillåta mätkroppens temperatur att anpassa sig mot eller till temperaturen hos medieflödet under inverkan av detta så att mätkroppen kommer att uppvärmas och avkylas eller omvänt, medel för att mäta flödeshastighetsindikativa. värden och. medel för att. med ut- gångspunkt från dessa värden bestämma eller beräkna flödeshas- tigheten, k ä n n e t e c k n a d därav, att mätmedlet är anordnat att i anslutning till uppvärmning och/eller avkylning av mätkroppen (4) mäta en med temperaturen sig förändrande fysikalisk storhet hos mätkroppen för erhållande av mätvärden A466 320 18 och tidsdata tillräckliga för att ge en entydig beskrivning av det exponentialförlopp, enligt vilket värmeutbytet mellan mätkroppen, och medieflödet sker, och att bestämnings- eller beräkningsmedlet är anordnat att på grundval av dessa mätvärden och tidsdata bestämma eller beräkna flödeshastigheten.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att mätmedlet är anordnat att med tidsskillnad som är känd eller i ett flertal mätförlopp lika, mäta den fysikaliska storheten (Rl, R2, R3 respektive R4, R5, gånger under dennas uppvärmning och/eller avkylning och att R6) hos mätkroppen minst tre bestämnings- eller beräkningsmedlet är anordnat att på grundval av storhetsmätvärdena (Rl, R2, R3 respektive R4, R5, R6) och tidsskillnaden bestämma eller beräkna flödeshastigheten.

10. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att mätmedlet är anordnat att med tidsskillnad, som är känd eller i ett flertal mätförlopp lika, mäta den fysikaliska storheten (Rl, R2) hos mätkroppen minst två gånger under dennas temperaturanpassning mot medieflödets temperatur, att mätmedlet dessutom är anordnat att mäta storheten (RO) hos mätkroppen när mätkroppen har väsentligen lika temperatur som medieflödet, och att bestämnings- eller beräkningsmedlet är anordnat att på grundval av storhetsmåtvärdena (RO, R R2) och tidsskillnaden ll bestämma eller beräkna flödeshastigheten.

11. Anordning enligt något av kraven 8-10, k ä n n e t e c k - n a d därav, att mätmedlet är anordnat att mäta en elektrisk storhet, såsom resistans, hos mätkroppen.

12. Anordning enligt något av kraven 8-ll, k ä n n e t e c k - n a d därav, att mätkroppen är en tråd.

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att tråden är av Pt. m Vr 466 820 19

14. Anordning enligt krav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a d därav, att trädens diameter är under 0,5 mm, företrädesvis 0,01-0,2 mm.

15. Anordning enligt något av kraven 8-14, k ä n n e t e c k - n a d därav, att medlet för att bringa mätkroppens temperatur att avvika från medieflödets temperatur är anordnat att upp- värma mätkroppen.

16. Anordning enligt något av kraven 8-14, k ä n n e t e c k - n a d därav, att medlet för att bringa mätkroppens temperatur att avvika från medieflödets temperatur är anordnat att avkyla mätkroppen.

17. Anordning enligt krav 15 eller 16, k ä n n e t e c k n a d därav, att mätkroppen innefattar ett íhåligt organ, anordnat åtminstone delvis i medieflödet, att anordningen innefattar medel för att kyla eller uppvärma det ihåliga organet, och att mätmedlet är en IR-mätare med en IR-givare anordnad att avkänna IR-strålning från ett parti av den inre ytan hos en vägg hos det ihåliga organet.

18. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d därav, att IR-givaren är anordnad vid. en sådan del av det ihåliga organet som är avsedd att vara belägen utanför en vägg hos en medieflödet avgränsande kanal.