WO2000039540A1

WO2000039540A1 - Vorrichtung zum messen der füllstandshöhe in einem behälter mittels thermoelementen

Info

Publication number: WO2000039540A1
Application number: PCT/EP1998/008448
Authority: WO
Inventors: Gottfried Domorazek
Original assignee: Kromberg & Schubert
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-06
Also published as: US6662429B1; EP1144963A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Messen der Füllstandshöhe werden Thermoelemente (20) eingesetzt, die auf einem blattförmigen Träger (25) angeordnet sind. Die Thermoelemente (20) bestehen aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen und sind in zwei nebeneinander liegenden Reihen (71, 72) angeordnet. Zwei nebeneinander liegende Thermoelemente (20) dieser beiden Reihen (71, 72) haben eine gemeinsame Verbindungsstelle (23), welche erwärmt wird. Ausserdem haben die beiden Reihen (71, 72) von Thermoelementen zwei weitere Verbindungsstellen miteinander, die kalt sind. Es gibt eine erste Schar von Thermoelementen (20), die mit ihrem Träger (25) im Behälterinneren angeordnet sind und als Messsensoren fungieren. Ausserdem gibt es eine zweite Gruppe von Thermoelementen (20), die als Referenzsensoren dienen, weil sie bezüglich einer definierten Referenzspannung den Heizstrom regeln, welcher die warmen Verbindungsstellen (23) beaufschlagt.

Description

Vorrichtung zum Messen der Füllstandshöhe in einem Behälter mittels Thermoelementen

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, wo Thermoelemente zur Messung herangezogen werden. Diese Messung beruht auf dem physikalischen Effekt, dass die Thermospannung eines Thermoelements sich in Abhängigkeit davon ändert, ob seine Verbindungsstellen mit der Flüssigkeit unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels oder mit einem Gas oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in thermischem Kontakt kommen. Die eine Verbindungsstelle im Thermoelement wird von einem elektrischen Heizleiter erwärmt und dabei der Heizstrom geregelt. Deshalb soll diese Stelle als „warme Verbindungsstelle" bezeichnet werden. Die andere Verbindungsstelle ist unbeheizt und soll daher „kalte Verbindungsstelle" genannt werden. Mit einer Schar von in definierter Höhe im Behälterinneren angeordneten Thermoelementen lässt sich so die jeweilige Füllstandshöhe ermitteln. Diese Thermoelemente wirken als Meßsensoren.

Bei der bekannten Vorrichtung dieser Art (DE 44 34 646 AI) verwendet man ein oder mehrere weitere Thermoelemente, deren warme Verbindungsstelle von dem Heizstrom des gleichen elektrischen Heizleiters wie diejenigen der Meßsensoren erwärmt werden. Diese weiteren Thermoelemente werden dazu verwendet, um den Heizstrom zu regeln, wobei als Führungsgröße für die Regelung eine Referenzspannung verwendet wird. Diese weiteren Thermoelemente sollen nachfolgend kurz „Referenzsensoren" bezeichnet werden. Die Regelungswirkung der Referenzsensoren soll Fehler korrigieren, die sich aus Änderungen der Umgebungstemperatur, aus Langzeitfehlern oder aus Änderungen der Umgebungstemperatur ergeben. Langzeitfehler treten z.B. durch eine Alterung des Materials ein und führen z.B. zu einer Veränderung des Widerstands der Leiter. Die Thermoelemente der Meßsensoren sind bei der bekannten Vorrichtung in einer Reihe übereinanderliegend angeordnet, wobei die warmen Verbindungsstellen fluchtend angeordnet und mit dem Verlauf eines elektrischen Heizleiters ausgerichtet sind. Davon entfernt sind auch die kalten Verbindungsstellen fluchtend angeordnet. Zur Kontaktierung übereinanderliegender Thermoelemente in dieser Reihe sind Verbindungsleitungen erforderlich, welche jeweils die kalte mit der warmen Verbindungsstelle verbinden. Dies erfordert entsprechenden Platz zwischen übereinanderliegenden Thermoelementen, wenn man eine solche Verbindungsleitung auf dem gleichen Träger anordnet, auf dem die beiden Werkstoffe des Thermoelements angeordnet sind. Dieser Platzbedarf schließt eine nähere Anordnung benachbarter Thermoelemente aus, was zu einer entsprechenden Stufung der ansprechbaren Meßsensoren führt. Man könnte zwar die Verbindungsleitungen auch in eine andere Ebene verlegen, doch ist dazu ein größerer Bauaufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine möglichst meßgenaue, zuverlässige Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, die raumsparend ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Durch die genannte Anordnung der Thermoelemente in zwei nebeneinanderliegenden Reihen werden Verbindungsleitungen überflüssig. Der dadurch gewonnene Platz wird für die Anordnung eines weiteren Thermoelements der benachbarten Reihe ausgenutzt. Man erhält eine hohe Auflösung der Meßwerte.

Besonders vorteilhaft ist es die zum Aufbau der Thermoelemente dienenden beiden Werkstoffe nacheinander durch Sputtern auf den Träger aufzubringen, wie es Anspruch 2 vorschlägt. Dazu wird der eine Werkstoff, z.B. eine Legierung aus Chrom-Nickel in zwei Reihen in L-Form auf den Träger aufgesputtert, wonach man dazwischen den anderen Werkstoff, z.B. Konstantan, in zwei Reihen in I-Form auf den Träger aufbringt; wobei es zu Überlappungen der Enden kommt, wie es in Anspruch 3 angegeben ist. So entsteht, etwa in der Längsmitte zwischen den beiden Reihen, die warme Verbindungsstelle einerseits und an den beiden Enden der Reihen jeweils zwei kalte Verbindungsstellen, die untereinander nur durch die Thermoelemente verbunden sind.

Bei der bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE 44 34 646 AI) sah man sich genötigt, die Referenzsensoren unabhängig von den Meßsensoren zu positionieren, um sie nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen zu lassen. Andernfalls wäre ihre Regelungswirkung undurchführbar. Man hat daher bei den bekannten Vorrichtungen den bzw. die Referenzsensoren stets außerhalb des die zu messende Füllstandshöhe aufweisenden Behälters angeordnet. Das erfordert nicht nur entsprechenden Platzaufwand, sondern bringt auch Schaltungsprobleme bei der Verbindung der Meßsensoren und deren Heizleiter. Die unabhängige Anbringung des bzw. der Referenzsensoren erfordert entsprechende Maßnahmen für ihren Schutz. Dazu sind zusätzliche Bauteile nötig, die den Platzbedarf erhöhen. Die gesonderte Anbringung der Referenzsensoren erhöhte auch ihre Störanfälligkeit. Die Herstellung und die Montage der Referenzsensoren und ihres Schutzes sind umständlich und kostenaufwendig.

Dies löst die Erfindung aber auch durch die in Anspruch 4 angegebenen Maßnahmen. Dann sind die Referenzsensoren zusammen mit den Meßsensoren im Behälterinneren angeordnet. Ihre Zusammenschaltung ist besonders einfach. Der Behälter selbst übernimmt die Schutzfunktion für die in seinem Inneren plazierten Referenzsensoren. Die Regelungswirkung der Referenzsensoren bleibt dabei deswegen erhalten, weil ihre Verbindungsstellen an einem Körper mit unveränderlicher thermischer Wärmeleitfähigkeit zur Anlage gebracht sind. Dies kann durch eine thermische Isolation erfolgen, welche die Verbindungsstellen der Referenzsensoren gegenüber der Flüssigkeit schützt. Ein solcher Körper konstanter Wärmeleitfähigkeit könnte auch ein Kunststoff-Körper sein. Die Meßsensoren und Referenzsensoren sind gegenüber den zugehörigen elektrischen Heizleitern isoliert.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Referenzsensoren am Boden des Behälters anzuordnen, wo stets ein Rest von Flüssigkeit stehen bleibt, der für die gleichbleibende Wärmeleitfähigkeit zwischen der warmen und der kalten Verbindungsstellen sorgt. Schließlich wäre es auch denkbar, hierfür den oberen Bereich des Behälters zu nutzen, wo auch bei vollem Füllstand keine Flüssigkeit hingelangt. Im letztgenannten Fall sorgt das dort stets vorhandene Gas für die gleichbleibende thermische Wärmeleitfähigkeit. Bei diesen beiden letztgenannten Alternativen bieten sich entsprechende Ausbeulungen im Inneren des Behälters zur Aufnahme der Referenzsensoren im Behälterinneren an.

Die einfachste Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung ist aber die vorgenannte Verwendung einer thermischen Isolation im Bereich der Referenzsensoren, wofür es verschiedene Möglichkeiten gibt. Einige davon sind in den Unteransprüchen genannt. Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1, schematisch, einen Anwendungsfall der erfindungsgemäßen

Vorrichtung, an einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs, Fig. 2, schematisch, das Bauprinzip des im Kraftstofftank befindlichen

Meßgerätes eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wo die Bauteile einer Meß- und einer Regelungseinrichtung auf dem gleichen Träger angeordnet sind,

Fig. 3 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 4, in starker Vergrößerung, die Draufsicht auf die Thermoelemente der Meßsensoren eines zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wo sich die Referenzsensoren auf einem davon getrennten Träger befinden,

Fig. 5, 6, in annähernd natürlicher Größe, das obere Teilstück bzw. die beiden Endstücke zweier Masken, mit denen der erste Werkstoff zur Herstellung der Thermoelemente der in Fig. 4 gezeigten Meßsensoren auf der Vorderseite eines folienförmigen, nicht näher gezeigten Trägers aufgebracht werden kann,

Fig. 7 ein entsprechendes Bruchstück einer dritten Maske die zum

Aufsputtern des anderen Werkstoffs für die Thermoelemente der in Fig. 4 gezeigten Meßsonde dienlich ist,

Fig. 8 + 9 die entsprechenden Masken zum Aussputtern eines den Heizleiter erzeugenden Materials zur Stromführung und zur Erwärmung des die warmen Verbindungsstellen in den Thermoelementen der Meßsonde von Fig. 4 dienenden Heizleiters, Fig. 10 einen Querschnitt durch einen lediglich die Meßsonden gemäß

Fig. 4 aufnehmenden, fertigen Träger vor seinem Einbau in einen Kraftstofftank eines Fahrzeugs,

Fig. 11 die schematische Draufsicht auf eine das Meßgerät von Fig. 3 aufnehmende Hülle,

Fig. 12, schematisch, in Analogie zu Fig. 10, einen Querschnitt durch die in Fig. 11 gezeigte Hülle längs der Schnittlinie XII - XII, die den inneren Aufbau erkennen lässt,

Fig. 13 in einer der Fig. 12 entsprechenden Darstellung, eine alternative

Auführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 3,

Fig. 14 in einer der Fig. 1 1 entsprechenden Draufsicht, ein Teilstück einer alternativ ausgebildeten Hülle der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 3,

Fig. 15 in einer der Fig. 12 entsprechenden Darstellung, einen

Querschnitt durch die in Fig. 14 gezeigte Vorrichtung, längs der dortigen Schnittlinie XV - XV und

Fig. 16 wieder einen Querschnitt, analog zu Fig. 15, einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie Fig. 1 verdeutlicht, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Bestimmung des jeweiligen Füllinhalts eines Behälters 11 dienen. Dieser besteht im vorliegenden Fall aus dem Kraftstofftank 11 eines Fahrzeugs. Ein solcher Kraftstofftank hat zwecks optimaler Ausnutzung des verfugbaren Raums im Fahrzeug eine komplizierte Raumform. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 umfasst im Behälterinneren 19 ein mit 12 bezeichnetes kombiniertes Meßgerät, das über Verbindungs- und Steuerleitungen 18 mit einem elektrischen Auswertegerät 13 und einem Display 14, z.B. in Form eines Anzeigegerätes, verbunden ist. Im Behälterinneren befindet sich eine Flüssigkeit 15, z.B. Kraftstoff, wobei sich in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsverbrauch eine wechselnde Füllstandshöhe 16 ergibt. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 12 befindet sich ein Gas 17, z.B. Luft zusammen mit den Dämpfen der Flüssigkeit 15. Die Füllstandshöhe 16 wird z.B. durch die aus Fig. 3 ersichtliche elektrische Schaltung ermittelt, wobei das Meßgerät 12 dem in Fig. 2 verdeutlichten allgemeinen Bauprinzip folgt.

Anstelle des kombinierten Meßgeräts 12 gemäß Fig. 1 bis 3 könnte man auch einen Meßgerätteil 66 für Meßsensoren gemäß Fig. 4 und 10 in dieser Weise anordnen, dem ein analoger noch näher zu beschreibender weiterer Meßgerätteil für Referenzsensoren mit analogem Aufbau zugeordnet ist. Dieser andere Meßgerätteil kann dann, im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3, auch außerhalb des Tanks angeordnet sein, sofern gewährleistet ist, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Meßmedium und diesem anderen Meßgerätteil begrenzt ist und z.B. nicht über + 20°C hinausgeht. Sowohl beim Meßgerät 12 als auch beim Meßgerätteil 66 werden eine Vielzahl von Thermoelementen 20 verwendet, deren Aufbau anhand der Fig. 4 erläutert werden soll.

Die Thermoelemente 20 sind, wie Fig. 4 erkennen lässt, in zwei Reihen 71, 72 angeordnet und bestehen aus zwei unterschiedlichen, aber in den beiden Reihen 71, 72 übereinstimmenden Werkstoffen 21, 22. Im vorliegenden Fall mag der eine Werkstoff 21 eine Nickel-Chrom-Legierung sein, während der andere Werkstoff 22 beispielsweise aus Konstantan besteht. Diese Werkstoffe 21, 22 werden auf der Vorderseite 26 eines blattförmigen Trägers 25 aufgebracht, die vorteilhaft als Folie ausgebildet ist. Als Material für die Folie eignet sich Polyimid oder Polyetheretherketon (PEK). Die Werkstoffe 21, 22 können zwar durch Aufdrucken oder Aufdampfen aufgebracht sein, doch hat sich eine Beschichtung durch Sputtern bei dem gewählten besonderen Aufbau besonders bewährt. Dazu werden die aus Fig. 5 bis 7 ersichtlichen Masken verwendet. Die erste Maske 67 von Fig. 5 dient zum Aufbringen des ersten Werkstoffs 21. Sie beinhaltet zwei Reihen von L-förmigen Ausschnitten 70, 70', die nach dem Sputtern auf der Trägerfolie 25 zwei zueinander spiegelbildlich liegende, L-förmige Felder 73, 73 ' aus dem Werkstoff 21 erzeugen. Diese Felder 73, 73' weisen zwar mit ihren langen L-Schenkeln 74, 74' gegeneinander, aber sind um ein für Isolationszwecke ausreichenden Abstand 76 voneinander entfernt sind. Damit sind die beiden zugehörigen kurzen L-Schenkel 75, 75' jeweils in den beiden äußeren Begrenzungen der zu bildenden Thermoelement- Reihen 71, 72 positioniert. Die Maske 67 hat natürlich auch einen Ausschnitt für die zu bildende erste Anschlussfahne 77 der beiden künftigen Thermoelement-Reihen 71, 72. Die beiden Stirnenden 79, 79' der langen L-Schenkel 74, 74' sind um ein bestimmtes Maß in den beiden Reihen 71, 72 zueinander seitlich versetzt.

Der vorgenannte erste Werkstoff 21 wird von einer zweiten Maske 68 gemäß Fig. 6 ebenfalls auf die Vorderseite 26 der Trägerfolie 25 aufgebracht und erzeugt nach dem Sputtern die aus Fig. 4 erkennbare zweite Anschlussfahne 78. Dann erst kommt eine aus Fig. 7 erkennbare dritte Maske 69 zur Anwendung, die zwei Reihen von I- förmigen Ausschnitten 80, 80' aufweist. Diese erzeugen dann die aus Fig. 4 ersichtlichen I-förmigen Felder 83, 83' in den beiden Reihen 71 , 72. Die beiden I- Felder 83, 83 ' sind sowohl hinsichtlich ihrer Länge als auch hinsichtlich ihrer Breite und Lage mit den vorerwähnten L-Feldern 73, 73 ' exakt ausgerichtet.

Die beiden nach innen weisenden Endbereiche 82, 82' der I-Felder 83, 83 ' überlappen sich mit den in der jeweils gegenüberliegenden Reihe 72 bzw. 71 befindlichen langen Schenkeln 74, 74' der jeweiligen L-Felder 73, 73 '. Diese Überlappungen liegen z.B. auf einer in Fig. 4 strichpunktiert angedeuteten Linie 84, annähernd in der Längsmitte zwischen den beiden zu bildenden Thermoelement- Reihen 71, 72. Die beiden jeweils nach außen weisenden Endbereiche 81, 81 ' der beiden I-Felder 83, 83' überlappen sich ihrerseits mit den Enden der beiden kurzen L- Schenkel 75, 75' der jeweils benachbarten L-Felder 73 ', 73. Diese äußeren Überlappungen von 81, 75 bzw. 81 ', 75' befinden sich in den Randzonen der beiden Reihen 71, 72.

Die Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch einen fertigen Meßgerätteil 66, aus welchen der weitere Vorgang zum Aufbau ersichtlich ist. Wie dort zu erkennen ist, wird auf die Rückseite 27 der Folie 25 ein Heizleiter 28 aufgebracht, der, etwa in der Längsmitte der Folie 25, in Ausrichtung mit der aus Fig. 4 erkennbaren Linie 84 verläuft. Dadurch erweisen sich die in der Längsmitte zwischen den beiden Reihen 71 , 72 erfolgenden Überlappungen von 79, 82' und 79', 82 als die bei den Thermoelementen 20 maßgebliche warme Verbindungsstelle 23. Dann sind die beiden außenliegenden Überlappungen 81 , 75 und 81 ', 75' die entsprechenden kalten Verbindungsstellen 24, 24' in den gegenüberliegenden Randbereichen der Doppel- Reihe 71, 72.

Der Heizleiter 28 kann zwar auch durch Bedrucken oder Bedampfen auf der Folien- Rückseite 27 aufgebracht werden, doch empfiehlt es sich auch hier das Sputter- Verfahren anzuwenden, wofür man die aus Fig. 8 und 9 ersichtlichen Masken 85, 86 verwendet. Als Material für den Heizleiter verwendet man vorteilhaft Silber. Für den eigentlichen Heizleiter 28 besitzt die Maske 85 einen schmalen Schlitz 88, dessen Dimensionierung der Stärke des Heizstroms und der gewünschten Temperaturerhöhung der warmen Verbindungsstelle 23 angepasst ist. Endseitig des Schlitzes 88 befinden sich verbreiterte Anschlussbereiche, deren Erwärmung unerwünscht ist. Zur Vervollständigung des Heizkreises wird schließlich die zweite Maske 86 zum Aufbringen einer benachbarten Silberleitbahn verwendet, wofür dort ein verbreiterter Schlitz 87 mit endseitigen Anschlussstellen vorgesehen ist. Dadurch wird die aus Fig. 10 ersichtliche Stromrückführung 89 für den Heizleiter 28 erzeugt, die im Betriebsfall nicht durch den Heizstrom erwärmt werden soll.

Das so erzeugte Vorprodukt wird, gemäß Fig. 10, schließlich mit einer Plasma- Polymerschicht 90 allseitig beschichtet. Diese Schicht 90 wird auch mittels des Sputter- Verfahrens aufgebracht. Sie bildet eine ausgezeichnete Barriereschicht gegenüber dem Eindiffundieren von Fremdatomen in die Folie. Als Plasma-Polymere eignen sich modifizierte Silizium-Kohlenwasserstoff-Schichten.

Wie bereits erwähnt wurde, zeigen die Fig. 2 und 3 ein gegenüber dem Meßgerätteil 66 von Fig. 4 und 10 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, wo die Thermoelemente 20 in zwei zueinander funktionsunterschiedliche Zweige 34, 44 gegliedert sind, die nachfolgend als zwei, hier in einem gemeinsamen Meßgerät 12 kombinierte Meßsensoren 43 und Referenzsensoren 33 erzeugen. In den Fig. 2 und 3 sind zwar die Thermoelemente 20 in an sich konventioneller Weise dargestellt, doch wird man dort zweckmäßigerweise den gleichen Thermoelement-Aufbau aus den in Fig. 4 gezeigten Doppelreihen 71 , 72 verwenden. Sowohl die Meßsensoren 43 als auch die Referenzsensoren 33 werden an ihren warmen Verbindungsstellen 23 durch geeigneten Verlauf der gleichen elektrischen Heizleitung 28 erwärmt. Nicht nur der Aufbau und die Anzahl der beiden Sensoren 33, 43 sind gleich, sondern zweckmäßigerweise auch ihr aus Fig. 3 erkennbares Anordnungsmuster 34, 44 auf der vorzugsweise gemeinsamen Trägerfolie 25.

Die Meßsensoren 34, 44 sind, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, zwar in unterschiedlicher, aber definierter Höhe im Behälterinneren 19 angeordnet, wie es die gewünschte meßtechnisch zu erfassende Füllstandshöhe 16 erfordert. Dieser Aufbau spiegelt sich auch in der Anordnung der Referenzsensoren 33 wieder, obwohl die Thermoelemente 20 im Referenzzweig 44 nicht auf Unterschiede der Füllstandshöhe 16 ansprechen sollen, was noch näher erläutert werden wird. Dieser symmetrische Aufbau der beidseitigen Sensoren 33, 43 erlaubt wegen ihrer Musteridentität eine besonders einfache und schnelle Herstellung beider Zweige 34, 44.

Zwar könnte auf das kombinierte Meßgerät 12 als Schutz wieder die im Zusammenhang mit Fig. 10 bereits erläuterte Plasma-Polymerschicht 90 aufgebraucht werden, doch zeigt die Fig. 12 hierzu eine auf die Ausführung von Fig. 2 und 3 bezugnehmende Alternative. Dort ist eine Hülle 50 vorgesehen, die ebenfalls eine unmittelbare Berührung der Sensoren 33, 34 mit den jeweiligen, möglicherweise agressiven Medien verhindert. Um mit Sicherheit ein Eindiffundieren von Flüssigkeitsmolekülen ins Hülleninnere 51 zu verhindern, besteht die Hülle aus einer sehr dünnen Metallfolie 50, die aber grundsätzlich, vor allem im Bereich der Meßsensoren 43, thermisch durchlässig bleibt. Deshalb hat die Metallfolie 50 eine minimale Dicke von z.B. 3 bis 8 μm. So können die jeweiligen Meßsensoren 43 mit ihren kalten Verbindungsstellen 24 die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit 15 und des Gases 17 fühlen. Die Metallfolie 50 wirkt auch als Dampfsperre und wird an ihrer aus Fig. 12 erkennbaren Naht 54 verlötet. Die Metallfolie 50 wird, wie bei 65 in Fig. 3 verdeutlicht ist, auf Massepotential gelegt und dient zusätzlich dazu, elektromagnetische Felder abzuschirmen. Zwischen der Metallfolie 50 und den mit den diversen Thermoelementen 20 und Leitungen versehenen Trägerfolie 25 sind Abdeckfolien 52, 53 angeordnet, die zur elektrischen Isolation der metallischen Folie 25 gegenüber den Thermoelementen 20 dienen. Die Metallfolie 50 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder Kupferlegierungen, wie CuZn oder CuNi (Konstantan).

Im vorliegenden Fall sind die Thermoelemente 20 sowohl der ganzen Schar der Meßsensoren 43 im Zweig 44 als auch der ganzen Gruppe der Referenzsensoren 33 im Zweig 34 jeweils in Reihe geschaltet. Die zugehörigen beiden Anschlüsse 45, 46 bzw. 35, 36 sind, gemäß Fig. 2, aus der umhüllenden Metallfolie 50 unter Beachtung einer elektrischen Isolation herausgeführt, wobei gemäß der aus Fig. 3 ersichtlichen Schaltung jeweils der eine Anschluss 35, 45 an Massepotential liegen kann. Man könnte auch eine andere Schaltung verwenden. Statt einer Reihenschaltung könnte man aber auch eine Parallelschaltung der jeweiligen Thermoelemente 20 benutzen, und dabei eine Auswertung des Thermostroms vornehmen, weil in diesem Fall die Thermospannung konstant wäre.

Sowohl die warmen Verbindungsstellen 23 der Meßsensoren 43, die von der elektrischen Heizleitung 28 auf höhrerer Temperatur gehalten werden, als auch die kalten Verbindungsstellen 24 stehen in thermischem Kontakt mit der jeweiligen Umgebung außerhalb der Hülle 50. Wegen der bereits erwähnten unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der beiden Medien 15, 17 gelangen die Verbindungsstellen 23, 24 entsprechend der unterschiedlichen Höhenlage des Flüssigkeitsspiegels 29, auf ein entsprechend unterschiedliches Temperaturniveau. Diejenige, aus Fig. 2 ersichtliche Teilschar 47 der Meßsensoren 43, die sich im Höhenbereich der Flüssigkeit 15 befindet, kommt wegen der guten Wärmeleitfähigkeit in diesem Bereich auf eine niedrigere Temperatur als die Restschar 48 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 29, weil das dort befindliche gasförmige Medium 17 die anfallende Wärme schlecht abführt. Das führt bei unterschiedlicher Füllstandshöhe 16 zu einer am Anschluss 46 von Fig. 3 unterschiedlichen Meßspannung, die im nachfolgenden Meßkreis 40 des genannten Auswertegerätes 13 ermittelt wird.

Im Meßkreis 40 befindet sich eine Referenzspannungsquelle 41 gegenüber dem Massepotential, die auf den einen Eingang eines Operationsverstärkers 42 wirkt. Die bei 46 anfallende Meßspannung Uvieß wird über einen Impedanzwandler 49 dem anderen Eingang des Operationsverstärkers 42 zugeführt und liefert ein Ausgangssignal an der Ausgangsleitung 60. Das Ausgangssignal kann dann über einen Analog-Digital-Wandler zu einer Auswerteschaltung geleitet werden, die z.B. eine digitale Füllstandsanzeige steuert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Ausgangssignal 60 über einen Spannungs-Strom-Wandler an eine Analoganzeige 14 gemäß Fig. 1 zu führen. Das Ausgangssignal 60 hängt von der Füllstandshöhe 16 ab, was durch die vorerwähnten Schaltungsmittel im Display bzw. der Analoganzeige 14 abgelesen werden kann. Durch geeignete Schwellwertschalter kann das Ausgangssignal auch zur Steuerung einer geeigneten Reserveanzeige für die Füllstandshöhe 16 genutzt werden.

Die Erfindung sorgt dafür, dass die Referenzsensoren 33 nicht vom unterschiedlichen Meßniveau 16 zwischen den beiden Medien 15, 17 beeinflußt werden, sondern, trotz ihrer parallelen Lage bezüglich der Meßsensoren im Behälterinneren 19, an ihren Verbindungsstellen 23, 24 stets die gleiche thermische Wärmeleitfähigkeit vorfinden. Dazu verwendet man, ganz allgemein gesprochen, eine thermische Isolation, welche zweckmäßigerweise den ganzen Zweig 34 der Referenzsensoren 33 abdeckt. Das ist in den Fig. 11 bis 16 in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen erläutert.

In Fig. 11 und 12 verwendet man als Isolation einen durchgehenden Luftsack 55, der auf der Außenseite der Metallfolie 50 sitzt. Er deckt das ganze, in Fig. 1 1 strichpunktiert angedeutete Feld mit dem Zwegi 34 der Referenzsensoren 33 ab. Das in analoger Weise in Fig. 1 1 verdeutlichte Feld mit dem Zweig 44 der Meßsensoren 43 ist davon natürlich frei.

Im Schema von Fig. 13 setzt man als thermische Isolation eine Schaumstoffschicht 56 ein, die in diesem Fall ebenfalls auf der Außenseite der Metallfolie 50 sitzt. Bei der in Fig. 16 gezeigten Alternative werden die beiden Abdeckfolien 52, 53 als Träger für die beidseitigen Schaumstoffschichten 56 genutzt. Hier befindet sich also der Schaumstoff 56 im Inneren 51 der Hülle 50.

Im letzten Ausführungsbeispiel von Fig. 14 und 15 werden zur thermischen Isolation Luftkammern 57 benutzt, die individuell den Referenzsensoren 33 zugeordnet sein können. Diese Luftkammern 57 befinden sich in diesem Fall ebenfalls auf der Außenseite der Metallfolie 50. Die Luftkammern 57 könnten auch auf der Innenseite der Metallfolie 50 angeordnet sein. Weitere Alternativen bestünden auch darin, solche thermischen Isolationsmittel beispielsweise unmittelbar in die Abdeckfolien 52, 53 zu integrieren, indem man sie an den Stellen oder Zonen der Referenzsensoren 33 in einer besonders großen Dicke ausbildet.

Wie Fig. 3 verdeutlicht, dienen die Referenzsensoren 33 zur Regelung des im Heizkreis 30 fließenden Heizstroms, der von einer im Heizkreis 30 befindlichen Spannungsquelle 37 kommt. Der Zweig 34 stellt das „Fühlglied" des Regelkreises 62 dar, dessen Stellglied 38 im Heizkreis 30 angeordnet ist und zur Einstellung des Heizstroms dient. Die an der Anschlussstelle 36 anfallende Referenzthermospannung URef wird über einen Impedanzwandler 59 auf den einen Eingang eines Operationsverstärkers 58, dessen anderer Eingang an eine zwar einstellbare, aber feste Referenzspannungsquelle 39 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal an der Ausgangsleitung 61 vom Operationsverstärker 58 steuert das Stellglied 38 im Heizkreis 30. Ändert sich durch Temperatureinflüsse oder durch Alterungseffekte der elektrische Widerstand der Heizleitung 28 oder durch Schwankungen der Versorgungsspannung, so wird über den Regelkreis 62 der Heizstrom korrigiert.

Dieser symmetrische Aufbau der Meß- und Referenzsensoren 43, 33 führt zu neuen, überraschenden Wirkungen. Ist der Behälter 11 leer, dann ist die bei 46 in Fig. 3 anfallende Maßspannung UMeß immer gleich der bei 36 anfallenden Referenzspannung U_Ref. Infolge Fertigungstoleranzen können die einzelnen Thermoelemente 20 bei gleicher Temperatur unterschiedliche Thermospannungen aufweisen. Bei einer ausreichend großen Anzahl von Thermoelementen 20 in den beiden Zweigen 34, 44 gleichen sich aber die unterschiedlichen Thermospannungen aus. Meßfehler können sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ergeben, doch werden diese bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus folgendem Grund vollständig ausgeregelt.

Auch wenn die Temperaturdifferenz Δ T zwischen der kalten und warmen Verbindungsstelle 24, 23 konstant bleibt, bewirkt ein Anstieg der Umgebungstemperatur bei den Thermoelementen 20 einen Anstieg der Thermospannung. Bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur steigt die Thermospannung der einzelnen Elemente 20 im Referenzzweig 34 und im Meßzweig 44 um den gleichen Betrag an. Durch den Regelkreis wird aber der Heizstrom im Heizkreis 30 solange herunter geregelt, bis die bei 36 anfallende Referenzspannung U_Re_f wieder den ursprünglichen Wert annimmt. Damit sinkt der Heizstrom im Heizkreis 30 und auch die Meßspannung UMeß geht auf ihren ursprünglichen Wert wieder zurück. Diese Regelung funktioniert auch dann, wenn z.B. nur ein Thermoelement 20 in beiden Zweigen 34, 44 einer höheren Umgebungstemperatur ausgesetzt wird.

Bei Anwendung der Vorrichtung 10 in einem Kraftstofftank 11 kann es zu großen Temperaturunterschieden zwischen der Flüssigkeit 15 und dem darüber liegenden Gas 17 kommen, z.B. beim Betanken im Hochsommer, wo kalter Treibstoff 1.5 in den heißen Tank 1 1 gelangt. Es lässt sich sowohl durch theoretische Berechnungen bei vollem und bei leerem Tank 1 1 als auch im Experiment nachweisen, dass die im Meßzweig 44 anfallende Meßspannung UMeß unabhängig von der Umgebungstemperatur ist, wenn der Referenzzweig 34, der zum Regeln des Heizstroms im Heizkreis 30 dient, den gleichen Aufbau wie der Meßzweig 44 aufweist. Die in beiden Zweigen 34, 44 anfallenden Temperatureinflüsse bewirken keinen Meßfehler. Dies gilt auch für beliebige Füllstandshöhen 16 im Behälter 1 1. Auch wenn horizontale Temperaturschichten im Behälter 1 1 vorhanden sind, werden die sich daraus ergebenden Meßfehler in beiden Zweigen 34, 44 ausgeregelt.

Wenn man die mit den Thermoelementen 20 bestückten Trägerfolien 25 senkrecht im Tank 1 1 montiert, bewirkt die vertikale elektrische Feldkomponente einer einfallenden elektromagnetischen Welle eine Spannungsinduktion in Folienlängsrichtung. Eine solche Spannung wird aber sowohl im Meßzweig 44 als auch im Referenzzweig 43 anfallen und sich den Nutzsignalen UMeß und Urherm überlagern. Niederfrequente Störfelder bewirken niederfrequente Störspannungen, die sich nur schwer herausfiltern lassen. Weil aber bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 die Richtung und die Beträge der induzierten Spannungen in beiden Zweigen 44, 34 jeweils gleich sind, heben sich auch diese Einflüsse grundsätzlich auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt also aufgrund ihres symmetischen Aufbaus eine hohe Festigkeit hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV- Festigkeit).

Der symmetrische Aufbau der beiden Zweige 44, 34 mit abgesetzter Elektronik bietet auch den Vorteil, dass, bedingt durch die große Anzahl von Thermoelementen 20, die Referenzspannung UR_ef so groß ist, dass sie ohne Störungen gut übertragen werden kann. Durch symmetrisch verdrillte elektrische Leitungen für die Referenzspannung URef und die Meßspannung U_MCB können die Störspannungen minimiert werden. Hochfrequenzmäßig betrachtet sind beide Leitungen mit gleichen Abschlusswiderständen versehen und verhalten sich bei Störfeldern hinsichtlich der Induktion von Störspannungen genau gleich. Die induzierten Störspannungen sind hinsichtlich Betrag und Phase gleich groß und bewirken somit keine Anzeigefehler im Display 14.

Wie bereits erwähnt wurde, ist in den Fig. 4 und 10 lediglich der eine Meßgerätteil 66 gezeigt, der im Zusammenhang mit dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel 12 mit 43 bezeichneten Meßsensoren umfasst. Dieser Meßgerätteil 66 befindet sich also im Behälterinneren 19 von Fig. 1. Dazu gibt es einen weiteren Meßgerätteil der wenigstens einen einzigen Referenzsensor aufweist und auf einem gesonderten Träger, z.B. einer weitere Folie angebracht ist. Dieser weitere Träger kann dann auch außerhalb des Behälterinneren 19 angeordnet sein und kommt daher niemals mit dem flüssigen Medium 15 von Fig. 1 in Berührung. Günstiger ist es auch hier eine Vielzahl von Thermoelementen als Referenzsensoren 33 zu verwenden, die zweckmäßigerweise dann wieder einen aus Fig. 4 ersichtlichen Aufbau haben sollten. Wenn diese Referenzsensoren 33 des anderen Meßgerätteils auch in die Flüssigkeit ganz oder teilweise eintauchen, dann wird man auch hier die bereits beschriebenen thermischen Isolationen 56 anwenden. Bezogen auf die Ausgestaltung in Fig. 10 würde man an den dort mit 56 bezeichneten, strichpunktierten Stellen thermische Isolationen vorsehen.

Man könnte die genannte Kettenanordnung der Thermoelemente auch zur Gasmengenmessung nutzen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist dabei die Luftmengenmessung für Einspritzmotoren. Für eine bestimmte Motorleistung benötigt ein Kraftstoff- Verbrennungsmotor ein ganz bestimmtes Gemisch von Luft (Sauerstoff) und Kraftstoff. Zur Ermittlung der angesaugten Luftmenge wird bei Einspritzmotoren ein Luftmengenmesser verwendet.

Bei herkömmlichen Systemen wird u.a. ein mechanisch arbeitender Luftmengenmesser verwendet. Dabei bewegt der Ansaugluftstrom eine Stauklappe gegen die Rückstellkraft einer Feder. Ein Potentiometer wandelt die Winkelstellung der Saugklappe in einen entsprechenden Spannungswert um. Dieselbe Aufgabe kann auch eine Thermoelementkette übernehmen, die sich im Ansaugrohr befindet, da die Kühlung der warmen Verbindungsstellen der beheizten Thermoelemente proportional dem Luftstrom wirkt. Je stärker der Luftstrom, desto geringer wird die Summenthermospannung. Einflüsse der Temperatur der angesaugten Luft, Versorgungsspannungsschwankungen und Alterungseffekte können durch eine Regelung des Heizstroms mit Hilfe von thermisch isolierten sich im Luftstrom befindlichen Referenzthermoelementen vollständig ausgeregeit werden.

Bezugszeichenliste

Vorrichtung Behälter, Kraftstofftank kombiniertes Meßgerät Auswertegerät Display, Analoganzeige Flüssigkeit, erstes Medium in 19 Füllstandshöhe in 19 Gas, zweites Medium in 19 Verbindungs- und Steuerleitung Behälterinneres von 11 Thermoelement erster Werkstoff von 20 = CiNi zweiter Werkstoff = Konstantan warme Verbindungsstelle zwischen 21, 22 kalte Verbindungsstelle zwischen 21, 22 blattförmiger Träger, Trägerfolie Vorderseite von 25 Rückseite von 25 elektrische Heizleitung, Heizleiter Flüssigkeitsspiegel zwischen 15, 17 Heizkreis für 28 erster Anschluss von 28 zweiter Anschluss von 28 Gruppe von Referenzsensoren Referenzzweig, Feld von 33 erster Anschluss von 34 zweiter Anschluss von 34 Spannungsquelle Stellglied von 62 Referenzspannungsquelle in 62 Meßkreis Referenzspannungsquelle in 40 Operationsverstärker in 40 Schar von Meßsensoren Meßzweig, Feld von 43 erster Anschluss von 44 zweiter Anschluss von 44 Teilschar von 43 in 15 Restschar von 43 in 17 Impedanzwandler Hülle, Metallfolie Hülleninneres erste Abdeckfolie in 51 zweite Abdeckfolie in 51 abgedichtete Naht von 50, Lötnaht thermische Isolation, Luftsack (Fig. 4, 5) thermische Isolation, Schaumstoffschicht (Fig. 10, 13, 16) thermische Isolation, Luftkammer (Fig. 14, 15) Operationsverstärker in 62 Impedanzwandler in 62 Ausgangssignal-Leitung in 40 Ausgangssignal-Leitung in 62 Regelkreis Teilgruppe von 33 Restgruppe von 33 Massepotential für 50 Meßgerätteil (Fig. 4) erste Maske für 21 von 20 (Fig. 5) zweite Maske für 21 von 20 (Fig. 6) dritte Maske für 22 von 20 (Fig. 7) , 70' L-förmiger Ausschnitt in 67 erste Reihe von 20 (Doppel-Reihe) zweite Reihe von 20 (Doppel-Reihe) , 73 ' L-förmige Felder aus 21 in 67 (Fig. 5) , 74' langer Schenkel von 73, 73' , 75' kurzer Schenkel von 73, 73' Abstand zwischen 74, 74' erste Anschlussfahne aus 21 auf 25 zweite Anschlussfahne aus 21 auf 25 , 79' Endstück von 74, 74' , 80' I-förmige Ausschnitte in 69 (Fig. 7) , 81 ' äußerer Endbereich von 83, 83 ' , 82' innerer Endbereich von 83, 83' , 83 ' I-förmige Felder aus 22 Linie, Längsmitte zwischen 71, 72 erste Maske für 28 (Fig. 8) zweite Maske für 28 (Fig. 9) breiter Schlitz in 86 (Fig. 9) schmaler Schlitz in 85 für 28 (Fig. 8) Stromrückführung Plasma-Polymerschicht (Fig. 10)

Claims

Patentansprüche :

1.) Vorrichtung (10) zum elektronischen Messen der Füllstandshöhe (16) einer Flüssigkeit (15) in einem Behälter (11), insbesondere im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs,

mit Thermoelementen (20), die auf einen blattförmigen Träger (25) angeordnet sind,

und die aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen (21, 22) mit mindestens zwei dazwischen liegenden Verbindungsteilen (23, 24) bestehen, und die eine, warme Verbindungsstelle (23) von einem elektrischen Heizleiter (28) erwärmt wird, während die andere, kalte Verbindungsstelle (24) unbeheizt bleibt,

wobei Thermoelemente (20) einer ersten Schar (44) in definierter Höhe im Behälterinneren (19) übereinanderliegen und als Meßsensoren (43) fungieren, deren Verbindungsstellen (23, 24) jeweils mit der Flüssigkeit (15) unterhalb bzw. dem Gas (17) oberhalb der Füllstandshöhe (16) in thermischem Kontakt stehen

und eine zweite Gruppe (34) von weiteren Thermoelementen (20), die als Referenzsensoren (33) in einem Regelkreis (62) dienen, deren warme Verbindungsstelle (23) jeweils von dem gleichen Heizstrom wie diejenigen der Meßsensoren (43) erwärmt werden,

und die Referenzsensoren (33) den Heizstrom bezüglich einer Referenzspannung (39) regeln (38),

dadurch gekennzeichnet , dass die als Meßsensoren (43) und/oder als Referenzsensoren (33) dienenden Thermoelemente (20) in zwei nebeneinander liegenden Reihen (71, 72) angeordnet sind,

dass jeweils zwei nebeneinander liegende Thermoelemente (20) aus beiden Reihen (71, 72) über eine gemeinsame, warme Verbindungsstelle (23) paarweise miteinander verbunden sind

und dass die kalten Verbindungsstellen (24, 24') in den beiden Reihen (71, 72) der Thermoelemente (20) voneinander wegweisen.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Aufbau der Thermoelemente (20) dienenden beiden Werkstoffe (20, 22) nacheinander durch Sputtern auf den Träger (25) aufgebracht sind.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Werkstoff (21) in einer Doppelreihe (71, 72) in Form von zwei zueinander spiegelbildlich angeordneten L-förmigen Feldern (73, 73 ') und der andere Werkstoff (22) ebenfalls in zwei Reihen (71, 72) in Form von zwei I-förmigen Feldern (83, 83 ') auf den Träger (25) aufgebracht ist,

dass die beiden L-Felder (73, 73') in der Doppelreihe (71, 72) mit ihren langen Schenkeln (74, 74') zwar zueinander höhenversetzt (76) sind, aber mit ihren Schenkelenden (79, 79') gegeneinander weisen

und dass die I-Felder (83, 83') mit ihren beiden Endbereichen (81, 82 bzw. 81 ', 82') sich einerseits mit den kurzen L-Schenkeln (75, 75') der einen Reihe (71, 72) und andererseits mit den Schenkelenden (79, 79') der benachbarten Reihe (72, 71) überlappen, wobei die in der Längsmitte der Doppelreihen (71, 72) befindlichen gemeinsamen Überlappungen (82, 79') bzw. (82', 79) die warme Verbindungsstelle (23) der Thermoelemente bilden,

während die in den beiden Randbereichen der Doppel-Reihe (71, 72) befindlichen Überlappungen (81, 75) bzw. (81 ', 75') zwei kalte Verbindungsstellen (24, 24') erzeugen.

4.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Referenzsensoren (33) im Behälterinneren (19) angeordnet sind und - in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe (16) - ggf. eine Teilgruppe (63) der Referenzsensoren (33) im Höhenbereich der Flüssigkeit (15) liegt, während die Restgruppe (64) sich im Gas (17) oberhalb der Flüssigkeit befindet,

dass aber die Verbindungsstellen (23, 24) sowohl der Teilgruppe (63) als auch der Restgruppe (64) der Referenzsensoren (33) - unabhängig von der Füllstandshöhe (16) im Behälter (1 1 ) - mit einem stets eine konstante Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Körper (55, 56, 57) in thermischem Kontakt stehen.

5.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Referenzsensoren (33) und/oder die Meßsensoren (43) und den Heizleiter (28) aufweisende Träger (25) von einer Plasma- Polymerschicht (90) umhüllt ist.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasma- Polymerschicht (90) mindestens Teile der elektrischenAnschlüsse (35, 36; 45, 46; 31, 32) und Leitungen und elektrischen Bauteile des Meßkreises (40) überdeckt, die auf dem insbesondere als flexible Folie ausgebildeten Träger (25) sitzen.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsensoren (33) zum Behälterinneren (19) hin mit einer thermischen Isolation (55, 56, 57) überdeckt sind, welche, unabhängig von der Füllstandshöhe ( 16) im Behälter ( 1 1), für eine gleichbleibende thermische Wärmeleitfähigkeit sorgt.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Referenzsensoren (33) und den Heizleiter (28) aufweisende Träger (25) von einer Hülle (50) umschlossen wird, welche die unmittelbare Berührung mit der Flüssigkeit (15) bzw. dem Gas (17) verhindert und gegebenenfalls zugleich auch den Träger (25) mit den Meßsensoren (43) umschließt,

und dass die thermische Isolation (56) im Hülleninneren (51) und/oder an der Außenseite der Hülle (50) im Bereich der Referenzsensoren (33) angeordnet ist.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation aus einem durchgehenden Luftsack (55) besteht, der sich über mehrere oder sämtliche Referenzsensoren (33) erstreckt.

10.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation aus Luftkammern (57) an den einzelnen Referenzsensoren (33) besteht.

11.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation aus einer Schaumstoffschicht

(56) besteht.

12.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle aus einer ein Eindiffundieren von Flüssigkeitsmolekülen verhindernden, dünnen Metallfolie (50) besteht, die wenigstens im Bereich der Meßsensoren (43) thermisch durchlässig ist.

13.) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (50) auf Massepotential (65) liegt und gleichzeitig elektromagnetische Felder abschirmt.

14.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßsensoren (43) und Referenzsensoren (33) auf einem gemeinsamen Träger (25) angeordnet sind.

15.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Meßsensoren (43) im Wesentlichen gleich der Anzahl der Referenzsensoren (33) ist.

16.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßsensoren (43) einerseits und die Referenzsensoren (33) andererseits in einem zueinander im Wesentlichen übereinstimmenden Anordnungsmuster auf ihren Trägern bzw. auf ihrem gemeinsamen Träger (25) positioniert sind.

17.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Schar von Meßsensoren (43) und die ganze Gruppe von Referenzsensoren (33) aus gleichen Thermoelementen (20) bestehen.

18.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßsensoren (43) einerseits und die Referenzsensoren (33) andererseits in symmetrischem Aufbau auf einem gemeinsamen Träger (25) angeordnet sind und im gleichen Träger (25) auf der gegenüberliegenden Trägerseite (27) jeweils den gemeinsamen, elektrischen Heizleiter (28) aufweist, welcher die warmen Verbindungsstellen (23) sowohl der Meßsensoren (43) als auch der Referenzsensoren (33) erwärmt.

19.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem die Thermoelemente (20) aufweisenden Meßgerät (12) und dem Auswertegerät (13) vorgesehenen elektrischen Leitungen (18) für die Referenzspannung einerseits und die Meßspannung andererseits miteinander verdrillt sind.