WO2024083401A1 - Sensor element and measuring system produced therewith - Google Patents

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WO2024083401A1
WO2024083401A1 PCT/EP2023/074654 EP2023074654W WO2024083401A1 WO 2024083401 A1 WO2024083401 A1 WO 2024083401A1 EP 2023074654 W EP2023074654 W EP 2023074654W WO 2024083401 A1 WO2024083401 A1 WO 2024083401A1
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deformation
less
sensor element
reference body
deformation body
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PCT/EP2023/074654
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Inventor
Anton RIEGER
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • G01F1/3259Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
    • G01F1/3266Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations

Definitions

  • the invention relates to a (capacitive) sensor element, in particular a sensor element for (capacitive) detection of pressure fluctuations in a Kärmänn vortex street formed in a flowing fluid and/or a sensor element which is designed to be contacted by a flowing fluid.
  • measuring systems designed as vortex flow meters are often used to measure flow velocities of fluids or (measurement) fluids flowing in pipelines, in particular fast-flowing and/or hot gases (>100°C) and/or fluid flows with a high Reynolds number (Re>10000), or volume or mass flow rates corresponding to a particular flow velocity (u).
  • Examples of such measuring systems are, among others, from US-A 47 16 770, US-A 60 03 384, US-B 69 10 387, US-B 69 38 496,
  • the aforementioned measuring systems each have a bluff body which extends into the lumen of the respective pipeline, for example designed as a system component of a heat supply network or a turbine circuit, or into a lumen of a measuring tube inserted in the course of the same pipeline, and against which the fluid flows, in order to generate vortices lined up to form a so-called Kärmän vortex street within the partial volume of the fluid flow flowing immediately downstream of the bluff body.
  • the vortices are generated on the bluff body with a detachment rate (1/fvtx) which is dependent on the flow velocity.
  • the measuring systems have a (vortex) sensor integrated into the bluff body or connected to it or downstream of it, namely in the area of the Kärmän vortex street in the flow, thus in the lumen of the protruding (vortex) sensor, which serves to detect pressure fluctuations in the Kärmän vortex street formed in the flowing fluid and to convert them into a sensor signal representing the pressure fluctuations, namely to deliver a - for example electrical or capacitive-electrical - signal that is related to a periodic fluctuation prevailing within the fluid as a result of counter-rotating vortices downstream of the bluff body. subjected to pressure or which has a signal frequency ( ⁇ f v tx) corresponding to the detachment rate of the vortices.
  • a (vortex) sensor integrated into the bluff body or connected to it or downstream of it, namely in the area of the Kärmän vortex street in the flow, thus in the lumen of the protruding (vortex) sensor, which
  • the senor has a (mechanical) sensor assembly formed by means of a substantially membrane-like, substantially disc-shaped thin deformation body made of metal (measuring membrane) and a sensor vane (“paddle”) extending from a substantially planar surface of the deformation body - usually rod-shaped, plate-shaped, wedge-shaped or paddle-shaped - which is designed to detect pressure fluctuations in the Kärmän vortex street, namely to convert them into movements of the deformation body corresponding to the pressure fluctuations.
  • a (mechanical) sensor assembly formed by means of a substantially membrane-like, substantially disc-shaped thin deformation body made of metal (measuring membrane) and a sensor vane (“paddle”) extending from a substantially planar surface of the deformation body - usually rod-shaped, plate-shaped, wedge-shaped or paddle-shaped - which is designed to detect pressure fluctuations in the Kärmän vortex street, namely to convert them into movements of the deformation body corresponding to the pressure fluctuations.
  • the deformation body and sensor vane are designed to be excited to forced oscillations around a common static rest position by (alternating) forces acting on the sensor vane that are dependent on the pressure fluctuations, such that the sensor vane carries out pendulum movements that elastically deform the deformation body.
  • the deformation body has an outer edge segment, usually in the form of a ring, which is designed to be hermetically sealed, for example, in a materially bonded manner, to a holder used to hold the deformation body on a wall of a pipe, such that the deformation body covers or hermetically seals an opening provided in the wall of the pipe and that the surface of the deformation body carrying the sensor flag faces the fluid-carrying lumen of the measuring tube or pipeline, so that the sensor flag protrudes into the same lumen.
  • the deformation body is shaped such that at least one (deformation body) thickness, measured as a minimum thickness of an inner (deformation body) segment delimited by the outer edge segment, is much smaller than a (deformation body) diameter, measured as a largest diameter of an area delimited by the outer edge segment.
  • deformation bodies of established measuring systems typically have a diameter-to-thickness ratio that is approximately in the order of 20:1.
  • the measuring systems shown in US-B 97 19 819 also have a flange-shaped support device with a radial edge section and a cylindrical axial section, such that the deformation body is supported against the support device when a predetermined (increased) pressure is applied thereto, or the measuring systems shown in US-B 1 08 45 222 also have an overload protection device for protecting the deformation body against plastic or irreversible deformation, with a support bracket guided at a lateral distance from
  • US-B 1 09 48 321 shows measuring systems (suitable for high temperatures or high pressures) in which the deformation body is shaped in such a way that at least one area of the above-mentioned surface bearing the sensor flag, which is adjacent to the sensor flag, is convex.
  • sensor assemblies of the above-mentioned type can also typically have a compensating body, usually in the form of a rod, plate or sleeve, which extends from a surface of the deformation body facing away from the surface bearing the sensor flag and which serves in particular to compensate for forces or moments resulting from movements of the sensor assembly, for example as a result of vibrations in the pipeline, or to avoid undesirable movements of the sensor flag resulting therefrom.
  • a compensating body usually in the form of a rod, plate or sleeve, which extends from a surface of the deformation body facing away from the surface bearing the sensor flag and which serves in particular to compensate for forces or moments resulting from movements of the sensor assembly, for example as a result of vibrations in the pipeline, or to avoid undesirable movements of the sensor flag resulting therefrom.
  • the respective sensor of the aforementioned measuring systems further comprises a corresponding converter element positioned directly on the aforementioned surface of the deformation body facing away from the surface carrying the sensor flag and/or in its vicinity.
  • the converter element is formed by means of a (measuring) capacitor with variable (measuring) capacitance that is mechanically coupled to the respective deformation body and is designed to detect movements of the deformation body or of the compensation body that may be present, for example via a corresponding change in the measuring capacitance, and to modulate an electrical carrier signal.
  • the sensor assembly or the sensor formed with it is also connected to a converter electronics on a side facing away from the fluid-carrying lumen - typically encapsulated in a pressure- and impact-resistant manner, possibly also hermetically sealed to the outside.
  • Converter electronics in industrial measuring systems usually have a corresponding digital measuring circuit electrically connected to the converter element via connecting cables, possibly with the interposition of electrical barriers and/or galvanic separation points or feedthroughs, for processing the at least one sensor signal generated by the converter element and for generating digital measured values for the respective measured variable to be recorded, namely the flow velocity, the volume flow rate and/or the Mass flow rate.
  • the converter electronics of industrially suitable measuring systems or those established in industrial measurement technology which are usually housed in a protective housing made of metal and/or impact-resistant plastic, also usually provide external interfaces that conform to an industrial standard, for example DIN IEC 60381-1, for communication with higher-level measuring and/or control systems, for example those formed by means of programmable logic controllers (PLCs).
  • PLCs programmable logic controllers
  • Such an external interface can, for example, be designed as a two-wire connection that can be integrated into a current loop and/or be compatible with established industrial field buses.
  • measuring systems of the aforementioned type are that their respective sensors can and do regularly have a comparatively high or comparatively broadband (cross-)sensitivity to interfering vibrations coupled in via the pipeline due to a comparatively high proportion of moving mass (due to the measuring principle) and its unfavorable spatial distribution, accompanied by an unfavorable mechanical connection to the respective pipeline; this is regularly also in such a way that corresponding (broadband) interfering vibrations of the sensor contacted by the measuring medium also have frequencies in the range of the aforementioned detachment rate of the vortex, possibly also with the amplitudes of the aforementioned vibration amplitudes comparable to the movements of the deformation body (corresponding to pressure fluctuations induced by vortexes).
  • a further disadvantage of such measuring systems is the high technical effort required for the construction of the (capacitive) converter element as well as the electrical connection of the converter element to the respective converter electronics, not least the cabling required for this.
  • one object of the invention is to simplify the construction of sensors of the type in question and also to improve them so that they have, on the one hand, high pressure and temperature resistance and, on the other hand, high measurement sensitivity; this is particularly the case with correspondingly high operating pressures or temperatures and/or with, at the same time, low transverse sensitivity to any interference vibrations coupled in via the pipeline.
  • the invention consists in a (capacitive) sensor element - for example a sensor element for (capacitive) detecting pressure fluctuations in a Kärmän vortex street formed in a flowing fluid and/or a sensor element which is designed to be contacted by a flowing fluid -
  • sensor element comprises: • a base body, for example sleeve-shaped and/or monolithic, for example made of an electrically conductive material and/or a metal, with a (base body) cavity having a, for example circular, open first end and a, for example circular, open second end;
  • a deformation body for example paddle-shaped and/or monolithic and/or serving as a sensor flag, made of an electrically conductive material, for example a metal, having an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C, with a (deformation body) cavity having an open first end, for example a circular one, and a closed second end, for example designed as a blind hole;
  • a reference body for example rod-shaped and/or monolithic, made of an electrically conductive material, for example a metal, which has an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C;
  • a filler made of an electrically non-conductive (insulating) material, for example a glass, a plastic or a ceramic, having an electrical conductivity of less than 10' 8 S/m at an (operating) temperature of 20°C, with a (filler) cavity having an, for example circular, open first end and an, for example circular, open second end;
  • the reference body is partially embedded in the filler body in such a way that at least a first (reference body) sub-segment of the reference body is enveloped by the filler body, for example by forming a frictional connection and/or a form fit and/or a material bond, for example at least a second (reference body) sub-segment of the reference body adjacent to the same first reference body sub-segment is not enveloped by the filler body, and wherein the filler body is arranged together with the reference body (embedded therein) within the base body cavity in such a way that a (base body) surface of the base body facing the lumen of the base body cavity and a (filler body) surface of the filler body facing the same base body surface contact each other, for example by forming a frictional connection and/or a form fit and/or a material bond, and that the reference body and the base body are mechanically coupled to each other via the filler body, but are nevertheless galvanically separated from each other,
  • deformation body and the base body are mechanically coupled to one another to form a deformation body cavity, for example a sensor cavity involving both the deformation body cavity and a partial area of the base body cavity not occupied by the filler, in such a way that a first (base body) partial segment of the base body, which encompasses the first end of the base body cavity, and a first (deformation body) partial segment of the deformation body, which encompasses the first end of the deformation body cavity, are connected to one another to form an electrically conductive, for example hermetically sealed, connection, for example in a materially bonded and/or positively bonded and/or force-locked manner, and that the reference body, forming an (annular) gap, for example circumferential and/or at least partially hollow-cylindrical and/or non-rotationally symmetrical, between the deformation body and the reference body, is proportionally connected, namely with a sensor cavity adjacent to the first reference body partial segment (which protrudes from the filler or not
  • the reference body and the deformation body are arranged such that an inner surface (of the deformation body), namely a surface of the deformation body facing (the lumen) of the deformation body cavity, for example a (circular) cylindrical surface, and a surface (of the reference body) facing the inner surface of the deformation body, for example a (circular) cylindrical surface only in sections, do not contact one another, for example in such a way that the reference body and the deformation body are galvanically separated from one another;
  • the deformation body is designed to carry out oscillations around a static rest position, for example forced by (alternating) forces acting on the deformation body, and to be moved relative to the reference body in such a way that the deformation body can carry out or carries out (cantilever) oscillations which deform its (deformation body) cavity or the (ring) gap, thus changing a (sensor) capacitance C1 (of a capacitor formed by the deformation body, the filler body and the reference body) which is measurable between the deformation body and the reference body, for example when the deformation body is in a static rest position, not less than 5 pF and/or not more than 100 pF.
  • the invention also consists in a measuring system formed by means of such a sensor element and a (measuring) electronics electrically connected to the same sensor element for measuring at least one measured variable, for example a flow parameter or a material parameter, of a medium, for example guided in a pipeline and/or at least temporarily a fluid medium, for example a gas and/or a liquid, having a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or acting on the deformation body (of the sensor element) with a pressure difference of more than 10 bar.
  • a measured variable for example a flow parameter or a material parameter
  • a medium for example guided in a pipeline and/or at least temporarily a fluid medium, for example a gas and/or a liquid, having a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or acting on the deformation body (of the sensor element) with a pressure difference of more than 10 bar.
  • the invention also consists in using such a measuring system for measuring a flow parameter - for example a flow velocity and/or a volume flow rate and/or a mass flow rate - of a fluid medium, for example a steam, flowing in a pipeline, for example at a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or with a pressure difference of more than 10 bar acting on the deformation body (of the sensor element).
  • a flow parameter - for example a flow velocity and/or a volume flow rate and/or a mass flow rate - of a fluid medium, for example a steam, flowing in a pipeline, for example at a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or with a pressure difference of more than 10 bar acting on the deformation body (of the sensor element).
  • the deformation body is designed to be contacted by a fluid, for example a liquid and/or a gas or another fluid, which is flowing and/or at least temporarily has a (fluid) temperature of more than 100°C.
  • a fluid for example a liquid and/or a gas or another fluid, which is flowing and/or at least temporarily has a (fluid) temperature of more than 100°C.
  • the deformation body is designed to be surrounded by a flowing fluid, for example a liquid and/or a gas, formed, for example, into a Kärmän vortex street, for example to be elastically deformed by (alternating) forces exerted thereon by the fluid.
  • a flowing fluid for example a liquid and/or a gas, formed, for example, into a Kärmän vortex street, for example to be elastically deformed by (alternating) forces exerted thereon by the fluid.
  • the deformation body is designed to convert (alternating) forces acting on it, for example exerted by a fluid flowing around it and/or introduced via first and second (deformation body) outer surfaces, into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap.
  • the deformation body is designed to convert (alternating) forces exerted transversely to the (main) flow direction by a fluid flowing in a (main) flow direction, for example due to pressure fluctuations within a Kärmän vortex street formed in the flowing fluid, into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap in a vibration direction pointing, for example, transversely to the (main) flow direction and/or in the direction of a (main) measuring direction of the sensor element.
  • the deformation body is designed to convert (alternating) forces exerted on it in a (main) measuring direction (of the sensor element) into (cantilever) vibrations that deform the (deformation body) cavity or the gap.
  • a smallest width of the gap runs parallel to the (main) measuring direction or can be measured parallel to the (main) measuring direction, and/or that a largest width of the gap does not run parallel to the (main) measuring direction or cannot be measured parallel to the (main) measuring direction.
  • the deformation body has a first (deformation body) outer surface, namely a (first) surface facing away from the deformation body cavity, for example convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat, and a second (deformation body) outer surface, namely a (second) surface facing away from the deformation body cavity, but nevertheless opposite the first (deformation body) outer surface, for example convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat.
  • the first and second (deformation body) outer surfaces are further configured to be contacted by a, for example, flowing, fluid, for example a liquid and/or a gas, for example in such a way that (alternating) forces generated by the fluid and causing (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap are introduced into the deformation body via the first and second (deformation body) outer surfaces.
  • a flowing, fluid for example a liquid and/or a gas
  • a (measuring) capacitor with a (sensor) capacitance C1 determined by the gap is formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body, for example such that the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX of more than 1 pF/mm in a (main) measuring direction or is set up to react to a 1 pm (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF.
  • the sensor element is designed such that the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX in a (main) measuring direction, for example more than 1 pF/mm and/or the greatest, such that the (measuring) capacitor is set up to react to a (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction, for example more than 1 pm, with a change AC1 in the capacitance C1, for example more than 1 fF.
  • the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX in a (main) measuring direction, for example more than 1 pF/mm and/or the greatest, such that the (measuring) capacitor is set up to react to a (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction, for example more than 1 pm, with a change AC1 in the capacitance C1, for example more than 1 fF.
  • the (measuring) capacitor can also advantageously have a transverse sensitivity AC1/AY in a direction deviating from the (main) measuring direction that deviates from the (measuring) sensitivity AC1/AX, for example by not less than 50% of the (measuring) sensitivity AC1/AX, for example such that the Transverse sensitivity AC1/AY is smaller than the (measurement) sensitivity AC1/AX and/or that the (measurement) capacitor is designed to react to a (deflection) movement AY of the deformation body in at least one, for example every, direction deviating from the (main) measurement direction with a change AC1 ' of the capacitance C1 which is smaller than the change AC1 (of the
  • Capacitance C1 with which the (measuring) capacitor reacts to an equally large (deflection) movement AX of the deforming body in the (main) measuring direction.
  • the deformation body in the static rest position and the reference body are arranged coaxially at least, for example only, in sections, for example to form a capacitor.
  • the reference body is at least, for example only, partially (circularly) cylindrical, for example such that a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment is greater than 3 mm and/or that a smallest (cylinder) diameter of the first reference body sub-segment is greater than a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment.
  • a smallest distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.01 mm, for example greater than 0.1 mm, and/or less than 1 mm, for example less than 0.5 mm.
  • a maximum distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.02 mm, for example greater than 0.2 mm, and/or less than 10 mm, for example less than 5 mm.
  • a smallest width of the (annular) gap (1') is greater than 0.01 mm, for example greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, for example smaller than 0.5 mm.
  • a maximum width of the (annular) gap (1 ') is greater than 0.02 mm, for example greater than 0.2 mm, and/or smaller than 1 mm, for example smaller than 0.5 mm.
  • a largest width of the (annular) gap (1 ') is more than 0.05 mm, for example more than 0.1 mm, larger than a smallest width of the (annular) gap (1 ').
  • the reference body has a (reference body) mass which is less than 10 g, for example such that a (partial segment) mass of the second reference body partial segment is not more than 5 g and/or not more than 60% of the (reference body) mass.
  • the deformation body has a minimum wall thickness which is not less than 0.2 mm and/or not greater than 1 mm.
  • the deformation body has a (deformation body) mass which is less than 50 g and/or not less than 4 g, for example such that the (deformation body) mass of the deformation body is greater than a (partial segment) mass of the second reference body partial segment.
  • the deformation body has a (deformation body) length which is less than 50 mm and/or greater than 5 mm.
  • the base body has a (base body) length which is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, for example not greater than 50 mm.
  • the filler has a (filler) length which is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, for example not greater than 50 mm.
  • the reference body has a (reference body) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, for example such that a (partial segment) length of the second reference body partial segment is less than 50 mm and/or more than 10 mm and/or less than 50% of the (reference body) length and/or more than 10% of the (reference body) length.
  • the base body, the reference body or the filler body are designed such that the filler body length is smaller than the base body length and/or that the filler body length is smaller than the reference body length and/or that the base body length is smaller than the reference body length.
  • the filler is arranged within the base body cavity in such a way that a partial area of the base body cavity surrounded by the first base body sub-segment (forming the first end of the base body cavity) is not filled by the filler or is not occupied by the filler.
  • the reference body is embedded in the filler body in such a way that a third (reference body) sub-segment of the reference body, which is adjacent to the first reference body sub-segment but is nevertheless distant from the second (reference body) sub-segment, for example a rod-shaped one, is not enclosed by the filler body.
  • the third (reference body) sub-segment (of the reference body) is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the third (reference body) sub-segment has a cross-section in the shape of a circular segment.
  • the sensor element - which has a plurality of (natural) vibration modes in which the deformation body and/or the reference body each carry out or can carry out (mechanical) vibrations around a respective static rest position with a respective natural or resonance frequency - has a first vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a first vibration direction corresponding, for example, to a (main) measuring direction (of the sensor element), and a second vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction, and it is further provided that the natural frequency of the first vibration mode, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, is different from the natural frequency, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz. the second vibration mode deviates by less than 500 Hz and/or by not more
  • the sensor element - which has a plurality of (natural) vibration modes in which the deformation body and/or the reference body each carry out or can carry out (mechanical) vibrations around a respective static rest position with a respective natural or resonance frequency - has a first vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, (cantilever) vibrations in one, for example a (Main) measuring direction (of the sensor element) corresponding to the first vibration direction, a second vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction, and a third vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a second vibration direction pointing perpendicular to the first vibration direction, and a fourth vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or
  • the natural frequency of the third vibration mode which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the fourth vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode, and/or that the natural frequency of the third vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the first vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the first vibration mode, and/or that the natural frequency of the third vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, of the natural frequency of the second vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, of the natural frequency of the second vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or
  • the first (reference body) partial segment (of the reference body) has a (partial segment) length which is greater than 10 mm and/or less than 100 mm.
  • the second (reference body) partial segment (of the reference body) has a (partial segment) length which is greater than 10 mm and/or less than 100 mm.
  • the second (reference body) sub-segment (of the reference body) for example to increase a mutual (frequency) distance between natural or resonance frequencies of different vibration modes of the sensor element and/or to increase a (measurement) sensitivity AC1/AX of a capacitor C1 formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body relative to a transverse sensitivity AC1/AY of the same capacitor C1, is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the second (reference body) sub-segment has a T-shaped cross-section.
  • the base body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than more than 8-10' 6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10' 6 K -1 .
  • the reference body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is less than 11 -10 6 K' 1 .
  • the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10 -6 K -1 .
  • the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , for example not more than 19-10 6 K' 1 , wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is more than 1 -10' 6 K -1 , for example not less than 5-10' 6 K -1 , greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body.
  • the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , for example not more than 19-10 -6 K' 1 , whereby the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not less than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is more than 1 -10 -6 K' 1 , for example not less than 5-10 -6 K' 1 , greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the packing.
  • the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10 -6 K -1 , wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body is not greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body is less than 1 -10 -6 K -1 smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler.
  • the base body for example completely, consists of a metal, for example a (rust-proof) stainless steel (WNo. 1.4404).
  • the reference body consists, for example entirely, of a metal, for example a nickel-based alloy (WNo. 2.4475).
  • the filling body consists at least partially, for example completely, of a glass, for example a melting gas.
  • the sensor cavity is hermetically sealed.
  • the base body and the filler body are non-positively connected to one another at least at an (operating) temperature of less than 400°C.
  • the filler body and the reference body are non-positively connected to one another at least at an (operating) temperature of less than 400°C.
  • the sensor cavity is filled with an (inert) gas, for example nitrogen and/or a noble gas.
  • an (inert) gas for example nitrogen and/or a noble gas.
  • the sensor cavity can also be evacuated, for example.
  • the sensor element further comprises: a (first) connecting line electrically connected to the reference body, for example electrically conductively connected thereto.
  • the sensor element further comprises: a (second) connecting line electrically connected to the base body, for example electrically conductively connected thereto.
  • the sensor element is further configured to react to a pressure difference of 1 bar acting on the deformation body in a (main) measuring direction (of the sensor element) with a change AC1 in the capacitance C1 of not less than 10 fF (femtofarrad) and/or not more than 1 pF (picofarrad).
  • a reference potential for example zero
  • a reference potential for example zero
  • a basic idea of the invention is, among other things, to provide a (capacitive) sensor element with a high measuring sensitivity and a high pressure and/or temperature resistance by (only) measuring deformation movements of the deformation body relative to a placed (stationary) reference body directly, namely without a (thin) measuring membrane and a compensating body that follows its vibration movements, and converted (directly) into a change in the (sensor) capacitance or a corresponding (capacitive) electrical measurement signal.
  • the sensor element according to the invention has a mechanical and electrical structure that is comparatively simple and robust and which also advantageously has a very small moving mass (due to the measuring principle).
  • the sensor element according to the invention advantageously also has a low cross-sensitivity to external interference vibrations, for example those coupled in via a connected pipeline.
  • Fig. 1 shows a perspective side view of an embodiment of a measuring system according to the invention
  • Fig. 2 shows schematically in a partially sectioned side view a measuring system according to Fig. 1;
  • Fig. 3a shows a side view of an embodiment of a sensor element according to the invention or suitable for the measuring system according to Fig. 1 or 2;
  • Fig. 3b a sensor element according to Fig. 3a or 3b in a sectional side view
  • Fig. 4a, 4b in further different side views a sensor element according to Fig. 3a or 3b;
  • Fig. 5a, 5b a sensor element according to Fig. 3a or 3b in different sectional side views
  • Fig. 6a in a perspective side view components (base body, filling body, reference body) of a sensor element according to Fig. 3a; and Fig. 6b shows a perspective side view of a deformation body of a sensor element according to Fig. 3a.
  • Fig. 1 and 2 show an embodiment of a measuring system MS for measuring at least one flow parameter, which may also vary over time, such as a flow velocity v and/or a volume flow V', of a (measurement) fluid flowing in a pipeline, for example a hot gas or liquid, in particular one that at least temporarily has a temperature of more than 100°C and/or is at least temporarily under high pressure, in particular of more than 10 bar.
  • the pipeline can be designed, for example, as a system component of a heat supply network or a turbine circuit, and the (measurement) fluid or the measured substance can therefore be, for example, steam, in particular saturated steam or superheated steam, or, for example, (cooling) water or a condensate discharged from a steam line.
  • the (measuring) fluid can also be, for example, water, a (compressed) natural gas or biogas or gaseous or liquefied hydrogen
  • the pipeline can also be, for example, a component of a natural gas or biogas plant, a pressurized or liquid hydrogen plant or a gas supply network, etc.
  • the measuring system MS has a sensor element 1 - shown again in various views in Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b, enlarged or partially sectioned - which (within the measuring system) can be provided or designed, for example, to detect pressure fluctuations in the (measurement) fluid flowing past the sensor element 1 in a (main) flow direction (of the measuring system MS) and to convert them into a (capacitive) electrical sensor signal s1 corresponding to the same pressure fluctuations.
  • a sensor element 1 - shown again in various views in Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b, enlarged or partially sectioned - which (within the measuring system) can be provided or designed, for example, to detect pressure fluctuations in the (measurement) fluid flowing past the sensor element 1 in a (main) flow direction (of the measuring system MS) and to convert them into a (capacitive) electrical sensor signal s1 corresponding to the same pressure fluctuations
  • the measuring system further comprises (measurement) electronics 2 - housed, for example, in a pressure- and/or impact-resistant protective housing 20 - which is connected to the sensor element or communicates with the sensor element 1 during operation of the measuring system.
  • the measuring electronics 2 are especially designed to receive and process the sensor signal s1, for example to generate measured values XM representing at least one flow parameter, for example the flow velocity v or the volume flow rate V'.
  • the measured values XM can, for example, be visualized on site and/or transmitted - wired via a connected field bus and/or wirelessly by radio - to an electronic data processing system, such as a programmable logic controller (PLC) and/or a process control station.
  • PLC programmable logic controller
  • the protective housing 20 for the measuring electronics 2 can, for example, be made from a metal, such as stainless steel or aluminum, and/or by means of a casting process, such as an investment casting or a pressure die casting process (HPDC); however, it can also be formed, for example, by means of a plastic molded part produced using an injection molding process.
  • the sensor element 1 comprises, as shown in Fig. 3b and 5a respectively or as is readily apparent from a combination of Fig.
  • base body 11 with a (base body) cavity 11* having, for example, a circular, open first end and a (in particular, for example, an open second end, a, in particular paddle-shaped and/or monolithic, (serving as a sensor flag) deformation body 12 with a (deformation body) cavity 12* having, in particular, a circular, open first end (12a) and a closed second end, in particular designed as a blind hole, a, in particular rod-shaped and/or monolithic, reference body 13 and a, in particular sleeve-shaped and/or monolithic, filling body 14 with a (filling body) cavity 14* having a, in particular, circular, open first end and a, in particular, circular, open second end.
  • the deformation body 12 is in particular intended or set up to be contacted by (measurement) fluid during operation of the sensor or the measuring system formed thereby or to be surrounded by (measurement) fluid, in particular in a (main) flow direction of the measuring system, for example also formed into a Kärmän vortex street; this in particular in such a way that the fluid exerts (alternating) forces (F) on the deformation body 12 which (only) elastically deform the deformation body or excite the deformation body 12 to (cantilever) oscillations (AX).
  • the reference body 13 can advantageously be designed to be (circularly) cylindrical at least in sections; for example, this can also be done in such a way that the reference body 13 is (circularly) cylindrical only in sections, as can also be seen from Fig. 6a.
  • the base body 11 has a (base body) length L11 that is greater than 5 mm (millimeters) and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm, and/or the filler body has a (filler body) length L14 that is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm, and/or the reference body 13 has a (reference body) length L13 that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm.
  • the filler body length can advantageously also be smaller than the base body length and/or smaller than the reference body length L13 and/or the base body length can advantageously be smaller than the reference body length.
  • the reference body has a (reference body) mass that is less than 10 g (grams), and/or the deformation body 12 has a (deformation body) mass that is not greater than 50 g and/or not less than 4 g.
  • the deformation body 12 and the reference body 13, and possibly also the base body 11, consist of electrically conductive material, in particular material that is highly conductive or has an electrical conductivity of more than 10 5 S/m (Siemens per meter) at an (operating) temperature of 20°C, for example a metal, whereas the filling body 14 consists of electrically poorly or non-conductive (insulating) material, for example glass, plastic or ceramic, in particular one with an electrical conductivity of less than 10' 8 S/m at an (operating) temperature of 20°C.
  • the base body 11 and the deformation body 12 can advantageously also be made of the same material, for example.
  • the base body 11 and the deformation body 12 can also be components of one and the same monolithic molded part, which is cast, for example, or produced by a generative process such as 3D laser melting; the base body 11 and the deformation body 12 can also be designed as individual parts that are initially separate from one another or are only subsequently bonded to one another, for example welded or soldered to one another, and can therefore be made of materials that can be bonded to one another in a correspondingly bonded manner.
  • the base body 11 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , in particular not less than more than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , in particular not more than 19- 10 6 K -1
  • the reference body 13 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is less than 11 -1 O' 6 K' 1
  • the filler body 14 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5- 10 -6 K' 1 , in particular not less than 8-10' 6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , in particular not more than 19-10' 6 K -1 ; this in particular in such a way that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body 11 is
  • the materials for the base body 11 , reference body 13 and filler body 14 can also be selected such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20 ° C is greater than the Thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body 13, and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14 by more than 1 -10 6 K -1 , in particular by not less than 5 - 10 -6 K' 1 , and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body 13 is less than 1 -10 -6 K -1 than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14.
  • the base body 11 consists at least partially, in particular completely, of a metal, for example a (rust-proof) stainless steel (WNr. 1 .4404), and/or the reference body 13 consists at least partially, in particular completely, of a metal, for example a nickel-based alloy (WNr. 2.4475), and/or the filling body 14 consists at least partially, in particular completely, of a glass, for example a melting gas.
  • a metal for example a (rust-proof) stainless steel (WNr. 1 .4404)
  • the reference body 13 consists at least partially, in particular completely, of a metal, for example a nickel-based alloy (WNr. 2.4475)
  • the filling body 14 consists at least partially, in particular completely, of a glass, for example a melting gas.
  • the reference body 13 is partially embedded in the filler body 14 such that at least a first (reference body) sub-segment of the reference body 13 is enclosed by the filler body, in particular by forming a frictional connection and/or a form-fitting connection and/or a material connection, in particular at least a second (reference body) sub-segment of the reference body adjacent to the same first (reference body) sub-segment is not enclosed by the filler body; this is also the case, for example, such that the sensor element is intact at least up to an (operating) temperature of 400°C or that the reference body 13 and the filler body 14 are connected to one another in a frictional connection at least at an (operating) temperature of 400°C or less.
  • the reference body 13 is designed and embedded in the filling body 14 such that the first (reference body) partial segment 13a (of the reference body) has a (partial segment) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, and/or that the second (reference body) partial segment 13b (of the reference body) has a (partial segment) length L13b that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, and/or a (partial segment) mass that is not more than 5 g.
  • a smallest (cylinder) diameter d13b of the aforementioned second reference body sub-segment 13b can be greater than 3 mm and/or advantageously be selected such that the smallest (cylinder) diameter d13b of the second reference body sub-segment 13b, as is also readily apparent from Fig. 5a or from a combination of Figs.
  • the reference body 3b and 5a is smaller than a smallest (cylinder) diameter dl 3a of the first reference body sub-segment 13a, and/or the reference body can also be designed and embedded in the filler body 14 such that the aforementioned (sub-segment) length of the second reference body sub-segment is less than 50% of the (reference body) length and/or more than 10% of the (reference body) length.
  • the reference body 13 can also be designed and embedded in the filling body 14 in such a way that the aforementioned (deformation body) mass is greater than the aforementioned (partial segment) mass of the second reference body partial segment, and/or that the same (partial segment) mass of the second reference body partial segment is not more than 60% of the (reference body) mass.
  • the reference body 13 is further embedded in the filler body in such a way that a third (reference body) sub-segment 13c of the reference body, which is adjacent to the first reference body sub-segment 13a but is nevertheless remote from the second (reference body) sub-segment, for example (also) rod-shaped, is not enveloped by the filler body 14 (in the same way as the previously designated second reference body sub-segment).
  • the third (reference body) sub-segment 13c can be designed to be non-rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the third (reference body) sub-segment 13c, as also indicated in Fig. 4b, has a circular segment-shaped or D-shaped cross-section.
  • the filler body 14 is arranged together with the reference body 13 (embedded therein) within the base body cavity 11* such that a (base body) surface of the base body facing the lumen of the base body cavity 11* and a (filler body) surface of the filler body facing the same base body surface contact each other (forming a frictional connection and/or a form-fitting connection and/or a material connection) and that the reference body 13 and the base body 11 are mechanically coupled to each other via the filler body 14, but are galvanically separated from each other or electrically insulated from each other; this is done, for example, in such a way that a minimum electrical resistance R1 between reference body 13 and base body 11 at an (operating) temperature of 20°C is not less than 10 MQ, in particular greater than 50 MQ, and/or that the base body 11 and the filler body 14 are connected to one another in a force-fitting manner at least at an (operating) temperature of 400°C or less.
  • the filler body 14 is also arranged within the base body cavity 11*, not least to protect against mechanical overloading or damage, in such a way that a portion of the base body cavity surrounded by the first base body sub-segment (forming the first end of the base body cavity) is not filled by the filler body 14 or is not occupied by the filler body 14.
  • the base body and the reference body can advantageously be joined by means of primary forming to form the filler body within the base body cavity.
  • the filler body can accordingly be formed, for example, directly within the base body by first placing the reference body within the base body cavity (corresponding to the installation position and location to be achieved) to form an (annular gap-shaped) gap at a distance from the base body, material useful for producing the filler body, for example in the form of granules and/or a melt, is placed in the gap and the filler body is then formed directly within the base body cavity by solidification of initially at least partially liquid, for example partially or melted, (filler body) material in the aforementioned gap.
  • the deformation body 12 and the base body 11 are also mechanically coupled to one another to form a deformation body cavity 12*, for example a sensor cavity 1* (11*+12*) involving both the deformation body cavity and a portion of the base body cavity not occupied by the filler body 14, in such a way that a first (base body) sub-segment of the base body 11 encompassing the first end of the base body cavity and a first (Deformation body) sub-segment of the deformation body 12 are connected to one another to form an electrically conductive, in particular hermetically sealed, connection (materially and/or positively and/or non-positively) and that the reference body 13, as shown in Fig. 5b or also readily apparent from a combination of Fig.
  • the deformation body 12 and the reference body 13 are further designed and arranged such that the deformation body 12 in the static rest position and the reference body 13 (forming a capacitor) are arranged coaxially at least in sections, for example also in such a way that the deformation body 12 and the reference body 13 are only arranged coaxially in sections.
  • the sensor cavity 1* can advantageously be hermetically sealed and/or the (annular) gap 1' (as a whole) can not be designed to be rotationally symmetrical.
  • the (annular) gap 1' can also be designed to be hollow-cylindrical at least in sections, for example also in such a way that the (annular) gap 1' is only hollow-cylindrical in sections.
  • the deformation body 12 and the reference body 13 of the sensor element according to the invention are further arranged such that an inner surface (of the deformation body), namely a surface of the deformation body 12 facing (the lumen) of the deformation body cavity 12*, in particular a (circular) cylindrical surface, and a (reference body) surface of the reference body 13 facing the inner surface of the deformation body, for example only partially (circular) cylindrical, do not contact one another; this is particularly also the case in such a way that the reference body and the deformation body are galvanically separated from one another.
  • the reference body and the deformation body are arranged in particular such that a smallest distance a1 between the deformation body 12 and the reference body 13 is greater than 0.01 mm, for example also greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, for example also smaller than 0.5 mm, and/or that a largest distance a2 between the deformation body 12 and the reference body 13 is greater than 0.02 mm, for example also greater than 0.2 mm, and/or smaller than 10 mm, for example also smaller than 5 mm.
  • the reference body 13 and the deformation body 12 can advantageously also be arranged such that a smallest width b1 of the (annular) gap 1' is greater than 0.01 mm, in particular greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, in particular smaller than 0.5 mm, and/or that a largest width b2 of the (annular) gap 1' greater than 0.02 mm, in particular greater than 0.2 mm, and/or smaller than 1 mm, in particular smaller than 0.5 mm, and/or that the above-mentioned largest width b2 of the (ring) gap 1' is more than 0.05 mm, in particular more than 0.1 mm, larger than the above-mentioned smallest width b1 of the (ring) gap 1'.
  • the deformation body 12 further has a first (deformation body) outer surface 12', namely a (first) surface facing away from the deformation body cavity 12*, for example at least partially convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat, and a second (deformation body) outer surface 12", namely a (second) surface facing away from the deformation body cavity 12*, but nevertheless opposite the first (deformation body) outer surface, in particular at least partially convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat and/or structurally identical to the first (deformation body) outer surface.
  • the first and second (deformation body) outer surfaces are in particular designed to be contacted by the (measuring) fluid, such that (alternating) forces F(t) generated by the fluid, in particular deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap 1' and causing (cantilever) vibrations, are introduced into the deformation body via the first and second (deformation body) outer surfaces.
  • the aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces can also advantageously be designed and arranged such that at least one surface normal of the first outer surface is aligned with an opposite surface normal of the second outer surfaces or that surface normals of the first and second outer surfaces run parallel to one another, in particular are coincident.
  • the deformation body 12 can also be designed externally, for example, wedge-shaped or at least partially plate-shaped, as is quite common with such sensors or measuring systems formed therewith; This can also be the case, for example, if the aforementioned first and second outer surfaces are at least partially (plane-)parallel and/or at least partially anti-parallel.
  • the deformation body 12 is also particularly designed to perform oscillations around a static rest position, for example forced by (alternating) forces acting on the deformation body 12, and thereby to be elastically deformed or moved relative to the reference body 13, such that the deformation body 12 which can or does carry out (cantilever) oscillations AX(t) which deform the (deformation body) cavity 12* or the (annular) gap 1', and thus change the (sensor) capacitance C1 (of a capacitor formed by the deformation body 12, the filler body 14 and the reference body 13) which is measurable between the deformation body 12 and the reference body 13 and amounts to not less than 5 pF and/or not more than 100 pF, in particular when the deformation body is in a static rest position.
  • the aforementioned (alternating) forces F(t) exerted on the deformation body 12 can, as already indicated, be generated, for example, by the (measurement) fluid contacting or flowing around the deformation body 12 or introduced via the aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces.
  • the sensor element 1 for electrical connection to the aforementioned (measurement) electronics 2, the sensor element 1 according to a further embodiment also has a (first) connection line 11 that is electrically connected to the reference body 13, in particular that is electrically connected thereto.
  • the sensor element can also have, for example, a further (second) connection line I2 that is also used for electrical connection to the (measurement) electronics, which can advantageously be electrically connected to the base body 11 or electrically connected thereto.
  • a reference potential for example zero, for at least one (signal) voltage to be processed by the measuring electronics can be provided by means of the deformation body 12 or by means of the deformation body 12 and the base body 11 or, advantageously, a ground (GND) of the measuring electronics 2 can also be formed.
  • GND ground
  • the deformation body 12 is furthermore particularly designed to convert (alternating) forces F(t) exerted transversely to the (main) flow direction by the (measuring) fluid flowing in a (main) flow direction (of the measuring system), for example due to pressure fluctuations within a Kärmän vortex street formed in the flowing fluid, into (cantilever) oscillations x(t) deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap 1' in an oscillation direction pointing in particular transversely to the (main) flow direction z and/or in the direction of a (main) detection or measuring direction x of the sensor element 1.
  • the sensor element 1 or the measuring system formed therewith can advantageously be designed or aligned in such a way that a smallest width of the gap 1' runs parallel to the aforementioned (main) measuring direction x or can be measured parallel to the (main) measuring direction x, and/or that a largest width of the gap 1' does not run parallel to the aforementioned (main) measuring direction x or cannot be measured parallel to the (main) measuring direction x.
  • the sensor element can advantageously be arranged in such a way that the surface normals of the aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces are at least partially parallel to the aforementioned (Main) measuring direction x and/or at least partially orthogonal to the aforementioned (main) flow direction z.
  • the deformation body 12 further has a (deformation body) thickness D12, measured as a maximum extension (of the deformation body 12) in the direction of the aforementioned (main) detection direction x of the sensor element 1 or as the greatest distance between the aforementioned first and second outer surfaces, which is significantly smaller than a (deformation body) length L12 of the deformation body 12, measured as a (maximum) extension (of the deformation body 12) in the direction (y) of the aforementioned base body length L11 or reference body length L13 or as a minimum distance between the aforementioned open first end of the deformation body cavity 12* and the aforementioned closed second end of the deformation body cavity 12*, plus the local wall thickness of the deformation body 12.
  • a (deformation body) thickness D12 measured as a maximum extension (of the deformation body 12) in the direction of the aforementioned (main) detection direction x of the sensor element 1 or as the greatest distance between the aforementioned first and second outer surfaces, which is significantly smaller than a (deformation body) length
  • the deformation body 12 a (deformation body) width B12, measured in a direction (z) that is orthogonal to both the direction (x) of the (deformation body) thickness D12 and the direction y) of the (deformation body) length L12, which is greater than the (deformation body) thickness D12.
  • the (deformation body) width B12 can also be selected such that it is smaller than the (deformation body) length L12.
  • the (deformation body) length L12 is not less than 5 mm and/or not more than 50 mm, and/or the deformation body 12 has a smallest (deformation body) wall thickness w12 that is not less than 0.2 mm and/or not greater than 1 mm.
  • the deformation body 12 can also be designed or arranged such that the aforementioned smallest (deformation body) wall thickness w12 is located within at least one partial segment of the deformation body 12 adjacent to the lumen of the deformation body cavity 12* and comprising one of the aforementioned first and second outer surfaces or is measured in the aforementioned (main) detection direction x of the sensor element 1.
  • a (measuring) capacitor is formed in the sensor element according to the invention, in particular by means of the deformation body 12, the filler body 14 and the reference body 13; this in particular in such a way that the (measuring) capacitor has a (sensor) capacitance C1 which is also determined by the (annular) gap.
  • the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX of more than 1 pF/mm (picofarad per millimeter) in the aforementioned (main) measuring direction, or the (measuring) capacitor is set up to react to a 1 pm (micrometer) (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the aforementioned (main) measuring direction with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF (femtofarad).
  • the (measuring) capacitor or the sensor element formed thereby can also be designed such that the capacitor has a maximum (measurement) sensitivity AC1/AX in the aforementioned (main) measuring direction, in particular more than 1 pF/mm; this in particular in such a way that the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the aforementioned (main) measuring direction of more than 1 pm and/or less than 5 pm with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF.
  • the capacitor has a maximum (measurement) sensitivity AC1/AX in the aforementioned (main) measuring direction, in particular more than 1 pF/mm; this in particular in such a way that the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the aforementioned (main) measuring direction of more than 1 pm and/or less than 5 pm with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF.
  • the (measurement) capacitor or the sensor element formed thereby can advantageously be further designed such that the (measurement) capacitor has a transverse sensitivity AC1/AY in a direction deviating from the (main) measuring direction which deviates from the (measurement) sensitivity AC1/AX, for example by not less than 50% of the (measurement) sensitivity AC1/AX; this in particular also in such a way that the transverse sensitivity AC1/AY, in particular by not less than 50% of the (measurement) sensitivity AC1/AX, is smaller than the (measurement) sensitivity AC1/AX and/or that the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AY of the deformation body 12, in particular more than 1 pm, in at least one, in particular every, direction deviating from the (main) measurement direction with a change AC1 ' of the capacitance C1 which is smaller than the change AC1 (of the capacitance C1) with which the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AX
  • the sensor element 1 also has, among other things, a large number of (natural) vibration modes in which the deformation body 12 and/or the reference body 13 each carry out or can carry out mechanical vibrations about a respective static rest position with a respective (mechanical) natural or resonance frequency; this in particular in such a way that the sensor element 1 has a first vibration mode in which the deformation body 12 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in a first vibration direction, for example also corresponding to the aforementioned (main) measuring direction (of the sensor element), and a second vibration mode in which the reference body 13 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction.
  • a first vibration mode in which the deformation body 12 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in a first vibration direction, for example also corresponding to the aforementioned (main) measuring direction (of the sensor element
  • a second vibration mode in which the reference body 13 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction.
  • the oscillations according to the first and/or second oscillation modes can in particular also be designed in such a way that they each have a natural frequency of more than 1000 Hz (Hertz) and/or less than 10 kHz (kilohertz) and/or only a single oscillation node.
  • the deformation body 12 and the reference body 13 are further coordinated with one another in such a way that the natural frequency of the first oscillation mode deviates from the natural frequency of the second oscillation mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second oscillation mode, not least in order to avoid (interference) oscillations that change the (sensor) capacity in an undesirable manner, for example with a frequency corresponding to one of the first and second natural frequencies, and thus falsify the actual measurement, that the natural frequency of the first oscillation mode deviates from the natural frequency of the second oscillation mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second oscillation mode.
  • the sensor element can also have a third oscillation mode in which the Deformation body 12, for example, having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a second vibration direction perpendicular to the aforementioned first vibration direction, and the sensor element can also have a fourth vibration mode in which the reference body 13, for example, having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same second vibration direction.
  • the Deformation body 12 for example, having only a single vibration node
  • the sensor element can also have a fourth vibration mode in which the reference body 13, for example, having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same second vibration direction.
  • the vibrations according to the third and/or fourth vibration modes can, for example, be designed such that they each have a natural frequency of more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz; In order to avoid any interference vibrations that may be caused thereby, this is advantageously also done in such a way that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the fourth vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the first vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the first vibration mode and/or that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the second vibration mode by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode deviates from the natural frequency of the second
  • Vibration mode deviates by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode deviates from the natural frequency of the first vibration mode by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the first vibration mode.
  • the aforementioned natural frequencies can be specifically adjusted, for example, by appropriately selecting the (geometric) dimensions of reference body 13 and deformation body 12, in particular their respective lengths, the deformation body wall thickness, the deformation body thickness or the reference body diameter, etc., as well as their respective materials or masses.
  • the second (reference body) sub-segment 13b (of the reference body 13), for example to increase a mutual (frequency) distance of natural or resonance frequencies of different vibration modes of the sensor element and/or to increase the aforementioned (measurement) sensitivity AC1/AX relative to the aforementioned transverse sensitivity AC1/AY, is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment 13b, for example also in such a way that the second (reference body) sub-segment 13b, as also shown in Fig. 5b or 6a, has a T-shaped cross-section.
  • the measuring system MS further comprises a
  • Pipe 3 which can be inserted into the course of the aforementioned pipeline with a - for example metallic wall 3* of the pipe, which extends from an inlet end 3+ to an outlet end 3# and which is designed to guide the fluid flowing in the pipeline.
  • a flange is provided at the inlet end 3+ and at the outlet end 3# to produce a leak-free flange connection with a corresponding flange on a line segment of the pipeline on the inlet or outlet side.
  • the pipe 3 is essentially straight here, for example as a hollow cylinder with a circular cross-section, such that the pipe 3 has an imaginary straight longitudinal axis L3 imaginarily connecting the inlet end 3+ and the outlet end 3#.
  • the sensor element 1 is inserted from the outside through an opening 3" formed in the wall into the lumen of the tube 3 and is fixed in the area of the same opening - for example, also detachably again - from the outside to the wall 3*, namely in such a way that the deformation body 12 projects into the same lumen.
  • the sensor element 1 is inserted into the opening 3" in such a way that an essentially membrane-shaped (deformation body) sub-segment 12a of its deformation body 12 covers the opening 3" or hermetically seals it.
  • the opening 3" can also be designed, for example, such that it has an (internal) diameter that is in a range between 10 mm and approximately 50 mm, as is quite common with measuring systems of the type in question.
  • a holder is also formed in the opening 3" to hold the sensor element 1 or its deformation body 12 on the wall 3*.
  • the sensor element 1 can be fixed to the tube 3, for example, by means of a material-locking connection, in particular by welding or soldering, of the deformation body 12 and the wall 3*; however, it can also be detachably connected to the tube 3, for example by being screwed or screwed on.
  • At least one sealing surface for example a circumferential or circular ring-like one, can also be formed in the aforementioned holder, which is designed to work together with the deformation body 12 or its aforementioned (deformation body) sub-segment 12a and a sealing element, if provided, for example an annular or annular disk-shaped, to seal the opening 3" accordingly.
  • the deformation body 12 or its (deformation body) sub-segment 12a can advantageously have a further sealing surface, for example an annular ring, formed into it in an edge region (outer or corresponding to the above-described sealing surface of the holder) that matches the sealing surface.
  • the measuring system is specifically designed as a vortex flow measuring device with a bluff body 4 arranged in the lumen of the pipe 3 - here upstream of the (built-in) sensor element 1 - which serves to cause a Kärmänsche vortex street in the flowing fluid.
  • Sensor element 1 and bluff body 4 are in this case in the in particular dimensioned and arranged in such a way that the deformation body 12 projects into the lumen 3* of the tube 3 or the fluid guided therein in an area which, during operation of the measuring system, is regularly occupied by a (stationary) Kärmän vortex street, so that the alternating forces acting on the deformation body 12 or the pressure fluctuations detected by the sensor 1 correspond to periodic pressure fluctuations caused by counter-rotating vortices detached from the bluff body 4 at a detachment rate ( ⁇ 1/fvtx) and the sensor signal s1 has a signal frequency ( ⁇ fvtx) corresponding to the detachment rate of the same vortex.
  • the measuring system is also designed as a measuring system or a vortex flow measuring device in a compact design, in which the measuring electronics 2 are accommodated in a protective housing 20 which is held on the tube 3 - for example by means of a neck-shaped connecting piece 30.
  • the sensor element 1 and the tube 3 are also dimensioned such that the above-mentioned deformation body length L12 corresponds to more than half of a caliber DN of the tube 3 or less than 95% of the same caliber DN.
  • the deformation body length L12 can, for example - as is quite common with a comparatively small caliber of less than 50 mm or as can also be seen from Fig.
  • the deformation body length L12 can, as is quite common with measuring systems of the type in question, also be significantly shorter, for example, than half of a caliber DN of the tube 3.

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Abstract

The invention relates to a sensor element comprising a main part (11) with a main part cavity (11*); a deformation body (12) made of an electrically conductive material, comprising a deformation cavity (12*); a reference body (13) made of an electrically conductive material; and a filling body (14) made of an electrically non-conductive (insulating) material, comprising a filling body cavity (14*). The reference body (13) is partly incorporated into the filling body (14) such that at least one reference body sub-segment (13a) is surrounded by the filling body, and the filling body (14) together with the reference body (13) (incorporated therein) is arranged within the main part cavity (11*) such that the reference body (13) and the main part (11) are mechanically coupled together via the filling body (14) while neverthelss being galvanically separated from each other. Additionally, the deformation body (12) and the main part (11) are mechanically coupled together, thereby forming a sensor cavity (1*) which involves the deformation cavity (12*), such that the main part (11) and the deformation body (12) are connected together, thereby establishing an electrically conductive connection, and the reference body (13) is partly arranged within the deformation body cavity, thereby forming a gap (1') between the deformation body (12) and the reference body (13). The reference body (13) and the deformation body (12) are arranged such that the deformation body inner surface and the reference body surface do not contact each other. Furthermore, the deformation body (12) is designed to carry out a vibrating movement about a static rest position and thereby move relative to the reference body (13) such that the deformation body (12) carries out a vibrating movement which changes the cavity thereof or the gap (1'), therefore changing a capacitance C1 that can be measured between the deformation body and the reference body.

Description

SENSORELEMENT UND DAMIT GEBILDETES MESSSYSTEM SENSOR ELEMENT AND MEASURING SYSTEM CREATED THEREFROM
Die Erfindung betrifft ein (kapazitives) Sensorelement, insb. ein Sensorelement zum (kapazitiven) Erfassen von Druckschwankungen in einer in einem strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße und/oder ein Sensorelement, das dafür eingerichtet ist, von einem strömenden Fluid kontaktiert zu werden. The invention relates to a (capacitive) sensor element, in particular a sensor element for (capacitive) detection of pressure fluctuations in a Kärmänn vortex street formed in a flowing fluid and/or a sensor element which is designed to be contacted by a flowing fluid.
In der Prozeßmeß- und Automatisierungstechnik werden für die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten von in Rohrleitungen strömenden fluiden Meßstoffen bzw. (Meß-)Fluiden, insb. schnellströmenden und/oder heißen Gasen (>100°C) und/oder Fluidströmen von hoher Reynoldszahl (Re>10000), bzw. von mit einer jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit (u) korrespondierenden Volumen- oder Massen-Durchflußraten oftmals als Vortex-Durchflußmeßgeräte ausgebildete Meßsysteme verwendet. Beispiele für solche, Meßsysteme sind u.a. aus der US-A 47 16 770, der US-A 60 03 384, der US-B 69 10 387, der US-B 69 38 496, der In process measurement and automation technology, measuring systems designed as vortex flow meters are often used to measure flow velocities of fluids or (measurement) fluids flowing in pipelines, in particular fast-flowing and/or hot gases (>100°C) and/or fluid flows with a high Reynolds number (Re>10000), or volume or mass flow rates corresponding to a particular flow velocity (u). Examples of such measuring systems are, among others, from US-A 47 16 770, US-A 60 03 384, US-B 69 10 387, US-B 69 38 496,
US-B 97 19 819, der US-B 1 08 45 222 oder der US-B 1 09 48 321 bekannt und werden u.a. auch von der Anmelderin selbst angeboten, beispielsweise unter der Warenbezeichnung "PROWIRL D 200", "PROWIRL F 200", "PROWIRL O 200", US-B 97 19 819, US-B 1 08 45 222 or US-B 1 09 48 321 and are also offered by the applicant itself, for example under the trade name "PROWIRL D 200", "PROWIRL F 200", "PROWIRL O 200",
"PROWIRL R 200" (http://www.de. endress.com/en/search?filter.text=prowirl). "PROWIRL R 200" (http://www.de.endress.com/en/search?filter.text=prowirl).
Die vorbezeichneten Meßsysteme weisen jeweils einen in das Lumen der jeweiligen, beispielsweise nämlich als Anlagenkomponente eines Wärmeversorgungsnetzes oder eines Turbinenkreislaufes ausgebildeten, Rohrleitung bzw. in ein Lumen eines in den Verlauf nämlicher Rohrleitung eingesetzten Meßrohrs hineinragenden, mithin vom Fluid angeströmten Staukörper zum Erzeugen von zu einer sogenannten Kärmänschen Wirbelstraße aufgereihten Wirbeln innerhalb des unmittelbar stromabwärts des Staukörpers strömenden Teilvolumens des Fluidstroms auf. Die Wirbel werden dabei bekanntlich mit einer von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Ablöserate (1/fvtx) am Staukörper generiert. The aforementioned measuring systems each have a bluff body which extends into the lumen of the respective pipeline, for example designed as a system component of a heat supply network or a turbine circuit, or into a lumen of a measuring tube inserted in the course of the same pipeline, and against which the fluid flows, in order to generate vortices lined up to form a so-called Kärmän vortex street within the partial volume of the fluid flow flowing immediately downstream of the bluff body. The vortices are generated on the bluff body with a detachment rate (1/fvtx) which is dependent on the flow velocity.
Ferner weisen die Meßsysteme einen in den Staukörper integrierten bzw. mit diesem verbundenen oder stromabwärts desselben, nämlich im Bereich der Kärmänschen Wirbelstraße in die Strömung, mithin in Lumen der hineinragenden (Wirbel-)Sensor auf, der dazu dient Druckschwankungen in der im strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße zu erfassen und in ein die Druckschwankungen repräsentierendes Sensorsignal zu wandeln, nämlich ein - beispielsweise elektrisches bzw. kapazitiv-elektrisches - Signal zu liefern, das mit einem innerhalb des Fluids herrschenden, infolge gegenläufiger Wirbel stromab des Staukörpers periodischen Schwankungen unterworfenen Druck korrespondiert bzw. das eine mit der Ablöserate der Wirbel korrespondierende Signalfrequenz (~ fvtx) aufweist. Furthermore, the measuring systems have a (vortex) sensor integrated into the bluff body or connected to it or downstream of it, namely in the area of the Kärmän vortex street in the flow, thus in the lumen of the protruding (vortex) sensor, which serves to detect pressure fluctuations in the Kärmän vortex street formed in the flowing fluid and to convert them into a sensor signal representing the pressure fluctuations, namely to deliver a - for example electrical or capacitive-electrical - signal that is related to a periodic fluctuation prevailing within the fluid as a result of counter-rotating vortices downstream of the bluff body. subjected to pressure or which has a signal frequency (~ f v tx) corresponding to the detachment rate of the vortices.
Der Sensor weist dafür eine mittels eines im wesentlichen membranartigem, im wesentlichen scheibenförmigen dünnen Verformungskörper aus Metall (Meßmembran) sowie einer sich ausgehend von einer im wesentlichen planaren Oberfläche des Verformungskörpers erstreckenden - zumeist stabförmigen, plattenförmigen, keilförmigen oder paddelförmigen - Sensorfahne („Paddel“) gebildete (mechanische) Sensorbaugruppe auf, die dafür eingerichtet ist, Druckschwankungen in der Kärmänschen Wirbelstraße zu erfassen, nämlich in mit den Druckschwankungen korrespondierende Bewegungen des Verformungskörpers zu wandeln. Im besonderen sind Verformungskörper und Sensorfahne dafür eingerichtet, durch von den Druckschwankungen abhängige, auf die Sensorfahne einwirkende (Wechsel-) Kräfte zu erzwungenen Schwingungen um eine gemeinsame statischen Ruhelage angeregt zu werden, derart, daß die Sensorfahne den Verformungskörper elastisch verformende Pendelbewegungen ausführt. For this purpose, the sensor has a (mechanical) sensor assembly formed by means of a substantially membrane-like, substantially disc-shaped thin deformation body made of metal (measuring membrane) and a sensor vane (“paddle”) extending from a substantially planar surface of the deformation body - usually rod-shaped, plate-shaped, wedge-shaped or paddle-shaped - which is designed to detect pressure fluctuations in the Kärmän vortex street, namely to convert them into movements of the deformation body corresponding to the pressure fluctuations. In particular, the deformation body and sensor vane are designed to be excited to forced oscillations around a common static rest position by (alternating) forces acting on the sensor vane that are dependent on the pressure fluctuations, such that the sensor vane carries out pendulum movements that elastically deform the deformation body.
Der Verformungskörper weist ein - zumeist kreisringförmiges - äußeres Randsegment auf, das dafür eingerichtet ist, mit einer dem Haltern des Verformungskörpers an einer Wandung eines Rohrs dienenden Fassung hermetisch dicht, beispielsweise nämlich stoffschlüssige, verbunden zu werden, derart, daß der Verformungskörper eine in der Wandung des Rohrs vorgesehene Öffnung überdeckt bzw. hermetisch verschließt und daß die die Sensorfahne tragende Oberfläche des Verformungskörper dem Fluid führenden Lumen des Meßrohrs bzw. der Rohrleitung zugewandt ist, mithin die Sensorfahne in nämliches Lumen hineinragt. Zudem ist der Verformungskörper so geformt, daß zumindest eine (Verformungskörper)-Dicke, gemessen als eine minimale Dicke eines durch das äußere Randsegment begrenzten inneren (Verformungskörper-)Segment, sehr viel kleiner als ein (Verformungskörper-)Durchmesser, gemessen als ein größter Durchmesser einer durch das äußere Randsegment begrenzten Fläche ist. Um eine möglichst hohe Meßempfindlichkeit, nämliche eine möglichst hohe Empfindlichkeit des Sensors auf die zu erfassenden Druckschwankungen und zugleich eine möglichst hohe, nämlich oberhalb der höchsten zu messenden Ablöserate liegende mechanische Eigen- bzw. Resonanzfrequenz für den durch die Druckschwankungen (außer Resonanz) angeregten (Biege-)Schwingungsmode der Sensorbaugruppe zu erzielen, weisen Verformungskörper etablierter Meßsysteme typischerweise ein Durchmesser-zu-Dicke-Verhältnis auf, das etwa in der Größenordnung von 20:1 liegt. Um solche Sensoren bzw. damit gebildete Meßsysteme (trotz des Meßprinzip bedingt relativ hohen Durchmesser-zu-Dicke-Verhältnisses des jeweiligen Verformungskörpers) auch für Anwendungen mit hohen Betriebsdrücken von mehr als 10 bar und/oder mit hohen Betriebstemperaturen von mehr als 100°C - wie z.B. Heißdampfanwendungen mit (Meßstoff-)Temperaturen von zumindest zeitweise über 200°C und (Meßstoff-)Drücken von zumindest zeitweise mehr als 100 bar oder auch andere, einschlägigen Druckgeräterichtlinien, wie z.B. der Richtlinie 97/23/EG, 14 ProdSV, ASUE U-Stamp oder 2014/68/EU, unterliegenden Anwendungen - zu ertüchtigen, weisen in der US-B 97 19 819 gezeigte Meßsysteme ferner eine flanschförmige Abstützeinrichtung mit einem radialen Randabschnitt und einem zylindrischen Axialabschnitt auf, derart, daß sich der Verformungskörper bei Aufbringen eines vorbestimmten (erhöhten) Drucks darauf gegen die Abstützeinrichtung abstützt, oder weisen in der US-B 1 08 45 222 gezeigte Meßsysteme ferner eine dem Schutz des Verformungskörpers gegen plastische bzw. irreversible Deformation dienliche Überlastschutzvorrichtung mit einem im seitlichen Abstand zur Sensorfahne geführten Stützbügel sowie zwei vom Stützbügel gehalterten Anschläge für die Sensorfahne auf. Desweiteren sind in der US-B 1 09 48 321 (hochtemperatur- bzw. hochdruck-taugliche) Meßsysteme gezeigt, bei denen der Verformungskörper zum Erzielen einer hohen Druckfestigkeit so geformt ist, daß zumindest ein an die Sensorfahne angrenzender Bereich von dessen vorbezeichneter, die Sensorfahne tragende Oberfläche konvex ist. Wie u.a. in der eingangs erwähnten US-A 60 03 384 gezeigt, können Sensorbaugruppen der vorbezeichneten Art typischerweise zudem einen sich ausgehend von einer der die Sensorfahne tragende Oberfläche abgewandten Oberfläche des Verformungskörpers erstreckenden, zumeist stab-, platten- oder hülsenförmig ausgebildeten Ausgleichskörper aufweisen, der im besonderen dazu dient, aus Bewegungen der Sensorbaugruppe resultierenden Kräften bzw. Momenten, beispielsweise infolge von Vibrationen der Rohrleitung, zu kompensieren bzw. daraus resultierende unerwünschte Bewegungen der Sensorfahne zu vermeiden. The deformation body has an outer edge segment, usually in the form of a ring, which is designed to be hermetically sealed, for example, in a materially bonded manner, to a holder used to hold the deformation body on a wall of a pipe, such that the deformation body covers or hermetically seals an opening provided in the wall of the pipe and that the surface of the deformation body carrying the sensor flag faces the fluid-carrying lumen of the measuring tube or pipeline, so that the sensor flag protrudes into the same lumen. In addition, the deformation body is shaped such that at least one (deformation body) thickness, measured as a minimum thickness of an inner (deformation body) segment delimited by the outer edge segment, is much smaller than a (deformation body) diameter, measured as a largest diameter of an area delimited by the outer edge segment. In order to achieve the highest possible measurement sensitivity, namely the highest possible sensitivity of the sensor to the pressure fluctuations to be recorded and at the same time the highest possible mechanical natural or resonance frequency, namely above the highest detachment rate to be measured, for the (bending) vibration mode of the sensor assembly excited by the pressure fluctuations (outside resonance), deformation bodies of established measuring systems typically have a diameter-to-thickness ratio that is approximately in the order of 20:1. In order to make such sensors or measuring systems formed with them (despite the relatively high diameter-to-thickness ratio of the respective deformation body due to the measuring principle) also suitable for applications with high operating pressures of more than 10 bar and/or with high operating temperatures of more than 100°C - such as hot steam applications with (measured medium) temperatures of at least temporarily over 200°C and (measured medium) pressures of at least temporarily more than 100 bar or other, relevant pressure equipment directives, such as Directive 97/23/EC, 14 ProdSV, ASUE U-Stamp or 2014/68/EU, the measuring systems shown in US-B 97 19 819 also have a flange-shaped support device with a radial edge section and a cylindrical axial section, such that the deformation body is supported against the support device when a predetermined (increased) pressure is applied thereto, or the measuring systems shown in US-B 1 08 45 222 also have an overload protection device for protecting the deformation body against plastic or irreversible deformation, with a support bracket guided at a lateral distance from the sensor flag and two stops for the sensor flag held by the support bracket. Furthermore, US-B 1 09 48 321 shows measuring systems (suitable for high temperatures or high pressures) in which the deformation body is shaped in such a way that at least one area of the above-mentioned surface bearing the sensor flag, which is adjacent to the sensor flag, is convex. As shown in the above-mentioned US-A 60 03 384, sensor assemblies of the above-mentioned type can also typically have a compensating body, usually in the form of a rod, plate or sleeve, which extends from a surface of the deformation body facing away from the surface bearing the sensor flag and which serves in particular to compensate for forces or moments resulting from movements of the sensor assembly, for example as a result of vibrations in the pipeline, or to avoid undesirable movements of the sensor flag resulting therefrom.
Zwecks des Generierens des Sensorsignals umfaßt der jeweilige Sensor der vorbezeichneten Meßsysteme ferner ein entsprechendes, unmittelbar auf der vorbezeichneten, der die Sensorfahne tragende Oberfläche abgewandten Oberfläche des Verformungskörpers und/oder in deren Nähe positioniertes Wandelerelement. Das Wandelerelement ist mittels eines mit dem jeweiligen Verformungskörper mechanisch gekoppelten (Meß-)Kondensator mit veränderlicher (Meß-)Kapazität gebildet und dafür eingerichtet, Bewegungen des Verformungskörpers bzw. des ggf. vorhandenen Ausgleichskörpers zu erfassen, beispielsweise nämlich über eine entsprechende Änderung der Meß-Kapazität, und einem elektrischen Trägersignal aufzumodulieren. For the purpose of generating the sensor signal, the respective sensor of the aforementioned measuring systems further comprises a corresponding converter element positioned directly on the aforementioned surface of the deformation body facing away from the surface carrying the sensor flag and/or in its vicinity. The converter element is formed by means of a (measuring) capacitor with variable (measuring) capacitance that is mechanically coupled to the respective deformation body and is designed to detect movements of the deformation body or of the compensation body that may be present, for example via a corresponding change in the measuring capacitance, and to modulate an electrical carrier signal.
Die Sensorbaugruppe bzw. der damit gebildete Sensor ist auf einer dem Fluid führenden Lumen abgewandten Seite ferner mit einer - typischerweise druck- und schlagfest gekapselten, ggf. auch nach außen hin hermetisch abgedichteten - Umformer-Elektronik verbunden. Umformer-Elektronik industrietauglichen Meßsysteme weisen üblicherweise eine entsprechende, mit dem Wandlerelement via Anschlußleitungen, ggf. unter Zwischenschaltung elektrischer Barrieren und/oder galvanischer Trennstellen bzw. Durchführungen, elektrisch verbundene digitale Meßschaltung zum Verarbeiten des wenigstens einen vom Wandlerelement erzeugten Sensorsignals und zum Erzeugen von digitalen Meßwerten für die jeweils zu erfassende Meßgröße, nämlich die Strömungsgeschwindigkeit, die Volumen-Durchflußrate und/oder die Massen-Durchflußrate, auf. Die üblicherweise in einem Schutz-Gehäuse aus Metall und/oder schlagfestem Kunststoff untergebrachte Umformer-Elektronik industrietauglicher bzw. in der industriellen Meßtechnik etablierter Meßsysteme stellen zudem zumeist auch einem Industriestandard, beispielsweise der DIN IEC 60381-1 , konforme externe Schnittstellen für die Kommunikation mit übergeordneten, beispielsweise mittels speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) gebildete, Meß- und/oder Reglersysteme bereit. Ein solche externe Schnittstelle kann beispielsweise als in eine Stromschleife eingliederbarer Zweileiter-Anschluß ausgebildete und/oder mit etablierten industriellen Feldbussen kompatible ausgebildet sein. The sensor assembly or the sensor formed with it is also connected to a converter electronics on a side facing away from the fluid-carrying lumen - typically encapsulated in a pressure- and impact-resistant manner, possibly also hermetically sealed to the outside. Converter electronics in industrial measuring systems usually have a corresponding digital measuring circuit electrically connected to the converter element via connecting cables, possibly with the interposition of electrical barriers and/or galvanic separation points or feedthroughs, for processing the at least one sensor signal generated by the converter element and for generating digital measured values for the respective measured variable to be recorded, namely the flow velocity, the volume flow rate and/or the Mass flow rate. The converter electronics of industrially suitable measuring systems or those established in industrial measurement technology, which are usually housed in a protective housing made of metal and/or impact-resistant plastic, also usually provide external interfaces that conform to an industrial standard, for example DIN IEC 60381-1, for communication with higher-level measuring and/or control systems, for example those formed by means of programmable logic controllers (PLCs). Such an external interface can, for example, be designed as a two-wire connection that can be integrated into a current loop and/or be compatible with established industrial field buses.
Ein Nachteil von Meßsystemen der vorgenannten Art besteht u.a. darin, daß deren jeweiliger Sensor auf Grund eines vergleichsweise hohen Anteils an (meßprinzipbedingt) bewegter Masse sowie deren ungünstiger räumlicher Verteilung, einhergehend mit einer ungünstigen mechanischen Anbindung an die jeweilige Rohrleitung regelmäßig eine vergleichsweise hohe bzw. vergleichsweise breitbandige (Quer-)Empfindlichkeit auf via Rohrleitung eingekoppelte Störschwingungen aufweisen kann bzw. aufweist; dies regelmäßig auch in der Weise, daß entsprechende (breitbandige) Störschwingungen des vom Meßstoff kontaktierten Sensors auch im Bereich der vorbezeichneten Ablöserate der Wirbel liegende Frequenzen aufweisen, ggf. auch mit den Amplituden der vorbezeichneten (mit durch Wirbel induzierten Druckschwankungen korrespondierenden) Bewegungen des Verformungskörpers vergleichbaren Schwingungsamplituden. Ein weiterer Nachteil solcher Meßsysteme ist zudem auch in dem hohen technischen Aufwand hinsichtlich des Aufbaus des (kapazitiven) Wandelerelements wie auch der elektrischen Anbindung des Wandelerelements an die jeweilige Umformer-Elektronik, nicht zuletzt der dafür notwenigen Verkabelung, zu sehen. One disadvantage of measuring systems of the aforementioned type is that their respective sensors can and do regularly have a comparatively high or comparatively broadband (cross-)sensitivity to interfering vibrations coupled in via the pipeline due to a comparatively high proportion of moving mass (due to the measuring principle) and its unfavorable spatial distribution, accompanied by an unfavorable mechanical connection to the respective pipeline; this is regularly also in such a way that corresponding (broadband) interfering vibrations of the sensor contacted by the measuring medium also have frequencies in the range of the aforementioned detachment rate of the vortex, possibly also with the amplitudes of the aforementioned vibration amplitudes comparable to the movements of the deformation body (corresponding to pressure fluctuations induced by vortexes). A further disadvantage of such measuring systems is the high technical effort required for the construction of the (capacitive) converter element as well as the electrical connection of the converter element to the respective converter electronics, not least the cabling required for this.
Ausgehend davon besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, den Aufbau von Sensoren der in Rede stehenden Art zu vereinfachen und zudem dahingehend zu verbessern, daß diese zum einen eine hohe Druck- und Temperaturfestigkeit und zum anderen auch eine hohe Meß-Empfindlichkeit aufweisen; dies im besonderen auch bei dementsprechend hohen Betriebsdrücken bzw. -temperaturen und/oder bei zugleich niedriger Quer-Empfindlichkeit auf allfällig via Rohrleitung einkoppelnde Störschwingungen. Based on this, one object of the invention is to simplify the construction of sensors of the type in question and also to improve them so that they have, on the one hand, high pressure and temperature resistance and, on the other hand, high measurement sensitivity; this is particularly the case with correspondingly high operating pressures or temperatures and/or with, at the same time, low transverse sensitivity to any interference vibrations coupled in via the pipeline.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem (kapazitiven) Sensorelement - beispielsweise einem Sensorelement zum (kapazitiven) Erfassen von Druckschwankungen in einer in einem strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße und/oder einem Sensorelement, das dafür eingerichtet ist, von einem strömenden Fluid kontaktiert zu werden -, welches Sensorelement umfaßt: • einen, beispielsweise hülsenförmigen und/oder monolithischen, Grundkörper, beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material und/oder einem Metall, mit einer ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes zweites Ende aufweisenden (Grundkörper-)Kavität; To achieve the object, the invention consists in a (capacitive) sensor element - for example a sensor element for (capacitive) detecting pressure fluctuations in a Kärmän vortex street formed in a flowing fluid and/or a sensor element which is designed to be contacted by a flowing fluid - which sensor element comprises: • a base body, for example sleeve-shaped and/or monolithic, for example made of an electrically conductive material and/or a metal, with a (base body) cavity having a, for example circular, open first end and a, for example circular, open second end;
• einen, beispielsweise paddelförmigen und/oder monolithischen und/oder als Sensorfahne dienlichen, Verformungskörper aus einem elektrisch leitfähigen, beispielsweise nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 105 S/m aufweisenden, Material, beispielsweise nämlich einem Metall, mit einer ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweisenden, beispielsweise als Sackloch ausgebildeten, (Verformungskörper-)Kavität;• a deformation body, for example paddle-shaped and/or monolithic and/or serving as a sensor flag, made of an electrically conductive material, for example a metal, having an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C, with a (deformation body) cavity having an open first end, for example a circular one, and a closed second end, for example designed as a blind hole;
• einen, beispielsweise stabförmigen und/oder monolithischen, Referenzkörper aus einem elektrisch leitfähigen, beispielsweise nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 105 S/m aufweisenden, Material, beispielsweise nämlich einem Metall; • a reference body, for example rod-shaped and/or monolithic, made of an electrically conductive material, for example a metal, which has an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C;
• sowie einen, beispielsweise hülsenförmigen und/oder monolithischen, Füllkörper aus einem elektrisch nichtleitenden, beispielsweise nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10'8 S/m aufweisenden, (Isolier-)Material, beispielsweise einem Glas, einem Kunststoff oder einer Keramik, mit einer ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes zweites Ende aufweisenden (Füllkörper-)Kavität; • and a, for example sleeve-shaped and/or monolithic, filler made of an electrically non-conductive (insulating) material, for example a glass, a plastic or a ceramic, having an electrical conductivity of less than 10' 8 S/m at an (operating) temperature of 20°C, with a (filler) cavity having an, for example circular, open first end and an, for example circular, open second end;
• wobei der Referenzkörper anteilig in den Füllkörper eingebettet ist, derart daß zumindest ein erstes (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers, beispielsweise unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, vom Füllkörper umhüllt ist, beispielsweise zumindest ein an nämliches erstes Referenzkörper-Teilsegment angrenzendes zweites (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers vom Füllkörper nicht umhüllt ist, und wobei der Füllkörper zusammen mit dem (darin eingebetteten) Referenzkörper innerhalb der Grundkörper-Kavität angeordnet ist, derart, daß eine dem Lumen der Grundkörper-Kavität zugewandte (Grundkörper-)Oberfläche des Grundkörpers und eine nämlicher Grundkörper-Oberfläche zugewandte (Füllkörper-)Oberfläche des Füllkörpers einander, beispielsweise unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, kontaktieren und daß Referenzkörper und Grundkörper via Füllkörper miteinander mechanisch gekoppelt, gleichwohl voneinander galvanisch getrennt, beispielsweise nämlich elektrisch isoliert, sind, beispielsweise derart, daß ein kleinster elektrischer Widerstand R1 zwischen Referenzkörper und Grundkörper bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur nicht kleiner ist als 10 MQ, beispielsweise größer ist als 50 MQ; • wherein the reference body is partially embedded in the filler body in such a way that at least a first (reference body) sub-segment of the reference body is enveloped by the filler body, for example by forming a frictional connection and/or a form fit and/or a material bond, for example at least a second (reference body) sub-segment of the reference body adjacent to the same first reference body sub-segment is not enveloped by the filler body, and wherein the filler body is arranged together with the reference body (embedded therein) within the base body cavity in such a way that a (base body) surface of the base body facing the lumen of the base body cavity and a (filler body) surface of the filler body facing the same base body surface contact each other, for example by forming a frictional connection and/or a form fit and/or a material bond, and that the reference body and the base body are mechanically coupled to each other via the filler body, but are nevertheless galvanically separated from each other, for example electrically insulated, for example in such a way that a minimum electrical resistance R1 between reference body and the base body is not less than 10 MQ, for example greater than 50 MQ, at an (operating) temperature of 20°C;
• wobei der Verformungskörper und der Grundkörper unter Bildung einer die Verformungskörper-Kavität, beispielsweise einer sowohl die Verformungskörper-Kavität als auch einen nicht vom Füllkörper eingenommenen Teilbereich der Grundkörper-Kavität, involvierenden Sensor-Kavität miteinander mechanisch gekoppelt sind, derart, daß ein das erste Ende der Grundkörper-Kavität fassendes erstes (Grundkörper-)Teilsegment des Grundkörpers und ein das erste Ende der Verformungskörper-Kavität fassendes erstes (Verformungskörper-)Teilsegment des Verformungskörpers unter Bildung einer elektrisch leitfähigen, beispielsweise hermetisch dichten, Verbindung, beispielsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, miteinander verbunden sind und daß der Referenzkörper, unter Bildung eines, beispielsweise umlaufenden und/oder zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmigen und/oder nicht rotationssymmetrischen, (Ring-)Spalts zwischen Verformungskörper und Referenzkörper anteilig, nämlich mit einem an dessen erstes Referenzkörper-Teilsegment angrenzenden (aus dem Füllkörper herausragenden bzw. nicht vom Füllkörper umhüllten) freien zweiten Referenzkörper-Teilsegment innerhalb der Verformungskörper-Kavität angeordnet ist; • wherein the deformation body and the base body are mechanically coupled to one another to form a deformation body cavity, for example a sensor cavity involving both the deformation body cavity and a partial area of the base body cavity not occupied by the filler, in such a way that a first (base body) partial segment of the base body, which encompasses the first end of the base body cavity, and a first (deformation body) partial segment of the deformation body, which encompasses the first end of the deformation body cavity, are connected to one another to form an electrically conductive, for example hermetically sealed, connection, for example in a materially bonded and/or positively bonded and/or force-locked manner, and that the reference body, forming an (annular) gap, for example circumferential and/or at least partially hollow-cylindrical and/or non-rotationally symmetrical, between the deformation body and the reference body, is proportionally connected, namely with a sensor cavity adjacent to the first reference body partial segment (which protrudes from the filler or not enclosed by the filler) is arranged within the deformation body cavity;
• wobei der Referenzkörper und der Verformungskörper so angeordnet sind, daß eine (Verformungskörper-)lnnenfläche, nämlich eine (dem Lumen) der Verformungskörper-Kavität zugewandte, beispielsweise (kreis-)zylindrische, Oberfläche des Verformungskörpers und eine nämlicher Verformungskörper-Innenfläche zugewandte, beispielsweise lediglich abschnittsweise (kreis-)zylindrische, (Referenzkörper-)Oberfläche des Referenzkörpers einander nicht kontaktieren, beispielsweise nämlich derart, daß Referenzkörper und Verformungskörper voneinander galvanisch getrennt sind; • wherein the reference body and the deformation body are arranged such that an inner surface (of the deformation body), namely a surface of the deformation body facing (the lumen) of the deformation body cavity, for example a (circular) cylindrical surface, and a surface (of the reference body) facing the inner surface of the deformation body, for example a (circular) cylindrical surface only in sections, do not contact one another, for example in such a way that the reference body and the deformation body are galvanically separated from one another;
• und wobei der Verformungskörper dafür eingerichtet ist, beispielsweise durch auf den Verformungskörper einwirkende (Wechsel-)Kräfte erzwungene, Schwingungen um eine statische Ruhelage auszuführen und dabei relativ zum Referenzkörper bewegt zu werden, derart, daß der Verformungskörper dessen (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende, mithin eine zwischen Verformungskörper und Referenzkörper meßbare, beispielsweise bei in statischer Ruhelage befindlichem Verformungskörper nicht weniger als 5 pF und/oder nicht mehr als 100 pF betragenden, (Sensor-)Kapazität C1 (eines mittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers gebildeten Kondensators) ändernde (Ausleger-)Schwingungen ausführen kann bzw. ausführt. • and wherein the deformation body is designed to carry out oscillations around a static rest position, for example forced by (alternating) forces acting on the deformation body, and to be moved relative to the reference body in such a way that the deformation body can carry out or carries out (cantilever) oscillations which deform its (deformation body) cavity or the (ring) gap, thus changing a (sensor) capacitance C1 (of a capacitor formed by the deformation body, the filler body and the reference body) which is measurable between the deformation body and the reference body, for example when the deformation body is in a static rest position, not less than 5 pF and/or not more than 100 pF.
Des weiteren besteht die Erfindung auch in einem mittels eines solchen Sensorelements sowie einer an nämliches Sensorelement elektrisch angeschlossenen (Meß-)Elektronik gebildeten Meßsystem zum Messen wenigstens einer Meßgröße, beispielsweise eines Strömungsparameters oder eines Stoffparameters, eines, beispielsweise in einer Rohrleitung geführten und/oder zumindest zeitweise eine (Meßstoff-)Temperatur von mehr als 100°C aufweisenden und/oder mit einer Druckdifferenz von mehr als 10 bar auf den Verformungskörper (des Sensorelements) wirkenden, fluiden Meßstoffs, beispielsweise einem Gas und/oder einer Flüssigkeit. Furthermore, the invention also consists in a measuring system formed by means of such a sensor element and a (measuring) electronics electrically connected to the same sensor element for measuring at least one measured variable, for example a flow parameter or a material parameter, of a medium, for example guided in a pipeline and/or at least temporarily a fluid medium, for example a gas and/or a liquid, having a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or acting on the deformation body (of the sensor element) with a pressure difference of more than 10 bar.
Darüberhinaus besteht die erfindung auch darin, ein solches Meßsystem zum Messen eines Strömungsparameters - beispielsweise nämlich einer Strömungsgeschwindigkeit und/oder einer Volumendurchflußrate und/oder einer Massendurchflußrate - eines in einer Rohrleitung strömenden, beispielsweise eine (Meßstoff-)Temperatur von mehr als 100°C und/oder mit einer Druckdifferenz von mehr als 10 bar auf den Verformungskörper (des Sensorelements) wirkenden, fluiden Meßstoff, beispielsweise einem Dampf, zu verwenden. Furthermore, the invention also consists in using such a measuring system for measuring a flow parameter - for example a flow velocity and/or a volume flow rate and/or a mass flow rate - of a fluid medium, for example a steam, flowing in a pipeline, for example at a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or with a pressure difference of more than 10 bar acting on the deformation body (of the sensor element).
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eingerichtet ist, von einem, beispielsweise strömenden und/oder zumindest zeitweise eine (Fluid-)Temperatur von mehr als 100°C aufweisenden, Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit und/oder einem Gas oder einem anderen Fluid, kontaktiert zu werden. According to a first embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body is designed to be contacted by a fluid, for example a liquid and/or a gas or another fluid, which is flowing and/or at least temporarily has a (fluid) temperature of more than 100°C.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eingerichtet ist, von einem strömenden, beispielsweise zu einer Kärmänschen Wirbelstraße formierten, Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, umströmt zu werden, beispielsweise nämlich durch darauf vom Fluid ausgeübte (Wechsel-)Kräfte elastisch verformt zu werden. According to a second embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body is designed to be surrounded by a flowing fluid, for example a liquid and/or a gas, formed, for example, into a Kärmän vortex street, for example to be elastically deformed by (alternating) forces exerted thereon by the fluid.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf einwirkende, beispielsweise von einem (um-)strömenden Fluid ausgeübte und/oder via erste und zweite (Verformungskörper-)Außenflächen eingeleitete, (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen zu wandeln. According to a third embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body is designed to convert (alternating) forces acting on it, for example exerted by a fluid flowing around it and/or introduced via first and second (deformation body) outer surfaces, into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf von einem in einer (Haupt-)Strömungsrichtung strömenden Fluid, beispielsweise aufgrund von Druckschwankungen innerhalb einer im strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße, quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung ausgeübte (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen in einer, beispielsweise quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung und/oder in Richtung einer (Haupt-)Meßrichtung des Sensorelements weisenden, Schwingungsrichtung zu wandeln. Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf in einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) ausgeübte (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen zu wandeln. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß eine kleinste Breite des Spalts parallel zur (Haupt-)Meßrichtung verläuft bzw. parallel zur (Haupt-)Meßrichtung meßbar ist, und/oder daß eine größte Breite des Spalts nicht parallel zur (Haupt-)Meßrichtung verläuft bzw. nicht parallel zur (Haupt-)Meßrichtung meßbar ist. According to a fourth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body is designed to convert (alternating) forces exerted transversely to the (main) flow direction by a fluid flowing in a (main) flow direction, for example due to pressure fluctuations within a Kärmän vortex street formed in the flowing fluid, into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap in a vibration direction pointing, for example, transversely to the (main) flow direction and/or in the direction of a (main) measuring direction of the sensor element. According to a fifth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body is designed to convert (alternating) forces exerted on it in a (main) measuring direction (of the sensor element) into (cantilever) vibrations that deform the (deformation body) cavity or the gap. Developing this embodiment of the invention further, it is further provided that a smallest width of the gap runs parallel to the (main) measuring direction or can be measured parallel to the (main) measuring direction, and/or that a largest width of the gap does not run parallel to the (main) measuring direction or cannot be measured parallel to the (main) measuring direction.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eine erste (Verformungskörper-)Außenfläche, nämlich eine (erste) der Verformungskörper-Kavität abgewandte, beispielsweise konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene, Oberfläche, sowie eine zweite (Verformungskörper-)Außenfläche, nämlich eine (zweite) der Verformungskörper-Kavität abgewandte, gleichwohl der ersten (Verformungskörper-)Außenfläche gegenüber liegende, beispielsweise konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene, Oberfläche, aufweist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend sind die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen ferner eingerichtet, von einem, beispielsweise strömenden, Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, kontaktiert zu werden, beispielsweise derart, daß via die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen vom Fluid generierte, die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen bewirkende (Wechsel-)Kräfte in den Verformungskörper eingeleitet werden. According to a sixth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body has a first (deformation body) outer surface, namely a (first) surface facing away from the deformation body cavity, for example convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat, and a second (deformation body) outer surface, namely a (second) surface facing away from the deformation body cavity, but nevertheless opposite the first (deformation body) outer surface, for example convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat. Developing this embodiment of the invention, the first and second (deformation body) outer surfaces are further configured to be contacted by a, for example, flowing, fluid, for example a liquid and/or a gas, for example in such a way that (alternating) forces generated by the fluid and causing (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap are introduced into the deformation body via the first and second (deformation body) outer surfaces.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daßmittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers ein (Meß-)Kondensator mit einer durch den Spalt mitbestimmten (Sensor-)Kapazität C1 gebildet ist, beispielsweise derart, daß der (Meß-)Kondensator in einer (Haupt-)Meßrichtung eine (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX von mehr als 1 pF/mm aufweist bzw. eingerichtet ist, auf eine 1 pm betragende (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers in einer (Haupt-)Meßrichtung mit einer mehr als 1 fF betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, das Sensorelement so auszubilden, daß der (Meß-)Kondensator in einer (Haupt-)Meßrichtung eine, beispielsweise mehr als 1 pF/mm und/oder größte, (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX aufweist, derart, daß der (Meß-)Kondensator eingerichtet ist, auf eine, beispielsweise mehr als 1 pm betragende, (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers in einer (Haupt-)Meßrichtung mit einer, beispielsweise mehr als 1 fF betragenden, Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. Vorteilhaft kann der (Meß-)Kondensator zudem in einer von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung eine von der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, beispielsweise um nicht weniger als 50 % der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, abweichende Quer-Empfindlichkeit AC1/AY aufweisen, beispielsweise derart, daß die Quer-Empfindlichkeit AC1/AY kleiner ist als die (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX und/oder daß der (Meß-)Kondensator eingerichtet ist, auf eine (Auslenk-)Bewegung AY des Verformungskörpers in wenigstens einer, beispielsweise jeder, von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung mit einer Änderung AC1 ‘ der Kapazität C1 reagiert, die kleiner ist als die Änderung AC1 (derAccording to a seventh embodiment of the invention, it is further provided that a (measuring) capacitor with a (sensor) capacitance C1 determined by the gap is formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body, for example such that the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX of more than 1 pF/mm in a (main) measuring direction or is set up to react to a 1 pm (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF. Developing this embodiment of the invention, it is further provided that the sensor element is designed such that the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX in a (main) measuring direction, for example more than 1 pF/mm and/or the greatest, such that the (measuring) capacitor is set up to react to a (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction, for example more than 1 pm, with a change AC1 in the capacitance C1, for example more than 1 fF. The (measuring) capacitor can also advantageously have a transverse sensitivity AC1/AY in a direction deviating from the (main) measuring direction that deviates from the (measuring) sensitivity AC1/AX, for example by not less than 50% of the (measuring) sensitivity AC1/AX, for example such that the Transverse sensitivity AC1/AY is smaller than the (measurement) sensitivity AC1/AX and/or that the (measurement) capacitor is designed to react to a (deflection) movement AY of the deformation body in at least one, for example every, direction deviating from the (main) measurement direction with a change AC1 ' of the capacitance C1 which is smaller than the change AC1 (of the
Kapazität C1) mit der der (Meß-)Kondensator auf eine dazu gleich große (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers in (Haupt-)Meßrichtung zu reagieren. Capacitance C1) with which the (measuring) capacitor reacts to an equally large (deflection) movement AX of the deforming body in the (main) measuring direction.
Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der in statischer Ruhelage befindliche Verformungskörper und der Referenzkörper, beispielsweise unter Bildung eines Kondensators, zumindest, beispielsweise lediglich, abschnittsweise koaxial angeordnet sind. According to an eighth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body in the static rest position and the reference body are arranged coaxially at least, for example only, in sections, for example to form a capacitor.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper zumindest, beispielsweise lediglich, abschnittsweise (kreis-)zylindrisch ist, beispielsweise derart, daß ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des zweiten Referenzkörper-Teilsegments größer als 3 mm ist und/oder daß ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des ersten Referenzkörper-Teilsegments größer als ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des zweiten Referenzkörper-Teilsegments ist. According to a ninth embodiment of the invention, it is further provided that the reference body is at least, for example only, partially (circularly) cylindrical, for example such that a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment is greater than 3 mm and/or that a smallest (cylinder) diameter of the first reference body sub-segment is greater than a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein kleinster Abstand zwischen Verformungskörper und Referenzkörper größer als 0,01 mm, beispielsweise größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, beispielsweise kleiner als 0,5 mm, ist. According to a tenth embodiment of the invention, it is further provided that a smallest distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.01 mm, for example greater than 0.1 mm, and/or less than 1 mm, for example less than 0.5 mm.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß ein größter Abstand zwischen Verformungskörper und Referenzkörper größer als 0,02 mm, beispielsweise größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 10 mm, beispielsweise kleiner als 5 mm, ist. According to an eleventh embodiment of the invention, it is further provided that a maximum distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.02 mm, for example greater than 0.2 mm, and/or less than 10 mm, for example less than 5 mm.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine kleinste Breite des (Ring-)Spalts (1’) größer als 0,01 mm, beispielsweise größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, beispielsweise kleiner als 0,5 mm, ist. According to a twelfth embodiment of the invention, it is further provided that a smallest width of the (annular) gap (1') is greater than 0.01 mm, for example greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, for example smaller than 0.5 mm.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine größte Breite des (Ring-)Spalts (1 ’) größer als 0,02 mm, beispielsweise größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 1 mm, beispielsweise kleiner als 0,5 mm, ist. According to a thirteenth embodiment of the invention, it is further provided that a maximum width of the (annular) gap (1 ') is greater than 0.02 mm, for example greater than 0.2 mm, and/or smaller than 1 mm, for example smaller than 0.5 mm.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine größte Breite des (Ring-)Spalts (1 ’) mehr als 0,05 mm, beispielsweise mehr als 0,1 mm, größer als eine kleinste Breite des (Ring-)Spalts (1 ’) ist. Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper eine (Referenzkörper-)Masse aufweist, die kleiner als 10 g ist, beispielsweise derart, daß eine (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments nicht mehr als 5 g und/oder nicht mehr als 60% der (Referenzkörper-) Masse beträgt. According to a fourteenth embodiment of the invention, it is further provided that a largest width of the (annular) gap (1 ') is more than 0.05 mm, for example more than 0.1 mm, larger than a smallest width of the (annular) gap (1 '). According to a fifteenth embodiment of the invention, it is further provided that the reference body has a (reference body) mass which is less than 10 g, for example such that a (partial segment) mass of the second reference body partial segment is not more than 5 g and/or not more than 60% of the (reference body) mass.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eine kleinste Wandstärke aufweist, die nicht kleiner ist als 0,2 mm und/oder nicht größer als 1 mm ist. According to a sixteenth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body has a minimum wall thickness which is not less than 0.2 mm and/or not greater than 1 mm.
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eine (Verformungskörper-)Masse aufweist, die kleiner als 50 g und/oder nicht kleiner als 4 g ist, beispielsweise derart, daß die (Verformungskörper-)Masse des Verformungskörpers größer als eine (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments ist. According to a seventeenth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body has a (deformation body) mass which is less than 50 g and/or not less than 4 g, for example such that the (deformation body) mass of the deformation body is greater than a (partial segment) mass of the second reference body partial segment.
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Verformungskörper eine (Verformungskörper-)Länge aufweist, die kleiner als 50 mm und/oder größer als 5 mm ist. According to an eighteenth embodiment of the invention, it is further provided that the deformation body has a (deformation body) length which is less than 50 mm and/or greater than 5 mm.
Nach einer neunzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Grundkörper eine (Grundkörper-)Länge aufweist, die größer als 5 mm und/oder kleiner als 100 mm, beispielsweise nicht größer als 50 mm, ist. According to a nineteenth embodiment of the invention, it is further provided that the base body has a (base body) length which is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, for example not greater than 50 mm.
Nach einer zwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper eine (Füllkörper-)Länge aufweist, die größer als 5 mm und/oder kleiner als 100 mm, beispielsweise nicht größer als 50 mm, ist. According to a twentieth embodiment of the invention, it is further provided that the filler has a (filler) length which is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, for example not greater than 50 mm.
Nach einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper eine (Referenzkörper-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist, beispielsweise derart, daß eine (Teilsegment-)Länge des zweiten Referenzkörper-Teilsegments weniger als 50 mm und/oder mehr als 10 mm und/oder weniger als 50% der (Referenzkörper-)Länge und/oder mehr als 10% der (Referenzkörper-)Länge beträgt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, den Grundkörper, den Referenzkörper bzw. den Füllkörper so auszubilden, daß die Füllkörper-Länge kleiner ist als die Grundkörper-Länge und/oder daß die Füllkörper-Länge kleiner ist als die Referenzkörper-Länge und/oder daß die Grundkörper-Länge kleiner ist als die Referenzkörper-Länge. Nach einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper so innerhalb der Grundkörper-Kavität angeordnet ist, daß ein vom ersten Grundkörper-Teilsegment umhüllter (das erste Ende der Grundkörper-Kavität bildender) Teilbereich der Grundkörper-Kavität nicht vom Füllkörper ausgefüllt bzw. nicht vom Füllkörper eingenommen ist. According to a twenty-first embodiment of the invention, it is further provided that the reference body has a (reference body) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, for example such that a (partial segment) length of the second reference body partial segment is less than 50 mm and/or more than 10 mm and/or less than 50% of the (reference body) length and/or more than 10% of the (reference body) length. Developing this embodiment of the invention further, it is further provided that the base body, the reference body or the filler body are designed such that the filler body length is smaller than the base body length and/or that the filler body length is smaller than the reference body length and/or that the base body length is smaller than the reference body length. According to a twenty-second embodiment of the invention, it is further provided that the filler is arranged within the base body cavity in such a way that a partial area of the base body cavity surrounded by the first base body sub-segment (forming the first end of the base body cavity) is not filled by the filler or is not occupied by the filler.
Nach einer dreiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper derart in den Füllkörper eingebettet ist, daß ein an das erste Referenzkörper-Teilsegment angrenzendes, gleichwohl vom zweiten (Referenzkörper-)Teilsegment entferntes, beispielsweise stabförmiges, drittes (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers vom Füllkörper nicht umhüllt ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments nicht rotationssymmetrisch ist, beispielsweise derart, daß das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment einen Kreissegment förmigen Querschnitt aufweist. According to a twenty-third embodiment of the invention, it is further provided that the reference body is embedded in the filler body in such a way that a third (reference body) sub-segment of the reference body, which is adjacent to the first reference body sub-segment but is nevertheless distant from the second (reference body) sub-segment, for example a rod-shaped one, is not enclosed by the filler body. Developing this embodiment of the invention further, it is further provided that the third (reference body) sub-segment (of the reference body) is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the third (reference body) sub-segment has a cross-section in the shape of a circular segment.
Nach einer vierundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Sensorelement - dem eine Vielzahl (natürlicher) Schwingungsmoden, in denen der Verformungskörper und/oder der Referenzkörper jeweils (mechanische) Schwingungen um eine jeweilige statische Ruhelage mit einer jeweiligen Eigen- bzw. Resonanzfrequenz ausführen bzw. ausführen können, innewohnen - eine erste Schwingungsmode, in der der Verformungskörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer, beispielsweise einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) entsprechenden, ersten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine zweite Schwingungsmode, in der der Referenzkörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher erster Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, aufweist, und ist ferner vorgesehen, daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode von der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht. According to a twenty-fourth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor element - which has a plurality of (natural) vibration modes in which the deformation body and/or the reference body each carry out or can carry out (mechanical) vibrations around a respective static rest position with a respective natural or resonance frequency - has a first vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a first vibration direction corresponding, for example, to a (main) measuring direction (of the sensor element), and a second vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction, and it is further provided that the natural frequency of the first vibration mode, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, is different from the natural frequency, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz. the second vibration mode deviates by less than 500 Hz and/or by not more than 10 % of the natural frequency of the second vibration mode.
Nach einer fünfundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Sensorelement - dem eine Vielzahl (natürlicher) Schwingungsmoden, in denen der Verformungskörper und/oder der Referenzkörper jeweils (mechanische) Schwingungen um eine jeweilige statische Ruhelage mit einer jeweiligen Eigen- bzw. Resonanzfrequenz ausführen bzw. ausführen können, innewohnen - eine erste Schwingungsmode, in der der Verformungskörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer, beispielsweise einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) entsprechenden, ersten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, eine zweite Schwingungsmode, in der der Referenzkörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher erster Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine dritte Schwingungsmode, in der der Verformungskörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer senkrecht zur ersten Schwingungsrichtung weisenden zweiten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine vierte Schwingungsmode, in der der Referenzkörper, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher zweiter Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, aufweist, und ist ferner vorgesehen, daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode von der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht, und/oder daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht, und/oder daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, ersten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht, und/oder daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht, und/oder daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht, und/oder daß die, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der, beispielsweise mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht. According to a twenty-fifth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor element - which has a plurality of (natural) vibration modes in which the deformation body and/or the reference body each carry out or can carry out (mechanical) vibrations around a respective static rest position with a respective natural or resonance frequency - has a first vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, (cantilever) vibrations in one, for example a (Main) measuring direction (of the sensor element) corresponding to the first vibration direction, a second vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction, and a third vibration mode in which the deformation body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a second vibration direction pointing perpendicular to the first vibration direction, and a fourth vibration mode in which the reference body, for example having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same second vibration direction, and it is further provided that the natural frequency of the first vibration mode, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, differs from the natural frequency of the second vibration mode, for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz. and/or deviates by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode, and/or that the natural frequency of the third vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the fourth vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode, and/or that the natural frequency of the third vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the first vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the first vibration mode, and/or that the natural frequency of the third vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, of the natural frequency of the second vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the second vibration mode, and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the second vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode, and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the first vibration mode, which is for example more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 1000 Hz and/or by not more than 20 % of the natural frequency of the first vibration mode.
Nach einer sechsundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das erste (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist. According to a twenty-sixth embodiment of the invention, it is further provided that the first (reference body) partial segment (of the reference body) has a (partial segment) length which is greater than 10 mm and/or less than 100 mm.
Nach einer siebenundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist. According to a twenty-seventh embodiment of the invention, it is further provided that the second (reference body) partial segment (of the reference body) has a (partial segment) length which is greater than 10 mm and/or less than 100 mm.
Nach einer achtundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers), beispielsweise zur Erhöhung eines gegenseitigen (Frequenz-)Abstandes von Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen verschiedener Schwingungsmoden des Sensorelements und/oder zur Erhöhung einer (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX eines mittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers gebildeten Kondensators C1 relativ zu einer Quer-Empfindlichkeit AC1/AY nämlichen Kondensators C1 , bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments nicht rotationssymmetrisch ist, beispielsweise derart, daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment einen T-förmigen Querschnitt aufweist. According to a twenty-eighth embodiment of the invention, it is further provided that the second (reference body) sub-segment (of the reference body), for example to increase a mutual (frequency) distance between natural or resonance frequencies of different vibration modes of the sensor element and/or to increase a (measurement) sensitivity AC1/AX of a capacitor C1 formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body relative to a transverse sensitivity AC1/AY of the same capacitor C1, is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the second (reference body) sub-segment has a T-shaped cross-section.
Nach einer neunundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daßder Grundkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, beispielsweise nicht weniger als mehr als 8-1 O’6 K'1, und/oder weniger als 25-10'6 K-1, beispielsweise nicht mehr als 19-10’6 K-1, beträgt. According to a twenty-ninth embodiment of the invention, it is further provided that the base body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than more than 8-10' 6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10' 6 K -1 .
Nach einer dreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C weniger als 11 -106 K'1 beträgt. According to a thirtieth embodiment of the invention, it is further provided that the reference body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is less than 11 -10 6 K' 1 .
Nach einer einunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, beispielsweise nicht weniger als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K-1, beispielsweise nicht mehr als 19-10-6 K-1, beträgt. According to a thirty-first embodiment of the invention, it is further provided that the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10 -6 K -1 .
Nach einer zweiunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, beispielsweise nicht weniger als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K'1, beispielsweise nicht mehr als 19-106 K'1, beträgt, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers, beispielsweise derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -10’6 K-1, beispielsweise um nicht weniger als 5-10’6 K-1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers. According to a thirty-second embodiment of the invention, it is further provided that the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , for example not more than 19-10 6 K' 1 , wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is more than 1 -10' 6 K -1 , for example not less than 5-10' 6 K -1 , greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body.
Nach einer dreiunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, beispielsweise nicht weniger als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K’1, beispielsweise nicht mehr als 19-10-6 K’1, beträgt.wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers, beispielsweise derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -10-6 K’1, beispielsweise um nicht weniger als 5-10-6 K’1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers. According to a thirty-third embodiment of the invention, it is further provided that the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , for example not more than 19-10 -6 K' 1 , whereby the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not less than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is more than 1 -10 -6 K' 1 , for example not less than 5-10 -6 K' 1 , greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the packing.
Nach einer vierunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, beispielsweise nicht weniger als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K-1, beispielsweise nicht mehr als 19-10-6 K-1, beträgt, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers nicht größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers, beispielsweise derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers um weniger als 1 -10-6 K-1 kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers. According to a thirty-fourth embodiment of the invention, it is further provided that the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , for example not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , for example not more than 19-10 -6 K -1 , wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body is not greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler, for example such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body is less than 1 -10 -6 K -1 smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler.
Nach einer fünfunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Grundkörper, beispielsweise vollständig, aus einem Metall, beispielsweise einem (rostfreien) Edelstahl (WNr. 1.4404), besteht. According to a thirty-fifth embodiment of the invention, it is further provided that the base body, for example completely, consists of a metal, for example a (rust-proof) stainless steel (WNo. 1.4404).
Nach einer sechsunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Referenzkörper, beispielsweise vollständig, aus einem Metall, beispielsweise einer Nickelbasislegierung (WNr. 2.4475), besteht. According to a thirty-sixth embodiment of the invention, it is further provided that the reference body consists, for example entirely, of a metal, for example a nickel-based alloy (WNo. 2.4475).
Nach einer siebenunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Füllkörper zumindest anteilig, beispielsweise vollständig, aus einem Glas, beispielsweise einem Einschmelzgas, besteht. Nach einer achtunddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensor-Kavität hermetisch dicht ist. According to a thirty-seventh embodiment of the invention, it is further provided that the filling body consists at least partially, for example completely, of a glass, for example a melting gas. According to a thirty-eighth embodiment of the invention, it is further provided that the sensor cavity is hermetically sealed.
Nach einer neununddreißigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß Grundkörper und Füllkörper zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von weniger als 400°C kraftschlüssig miteinander verbunden sind. According to a thirty-ninth embodiment of the invention, it is further provided that the base body and the filler body are non-positively connected to one another at least at an (operating) temperature of less than 400°C.
Nach einer vierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß Füllkörper und Referenzkörper zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von weniger als 400°C kraftschlüssig miteinander verbunden sind. According to a fortieth embodiment of the invention, it is further provided that the filler body and the reference body are non-positively connected to one another at least at an (operating) temperature of less than 400°C.
Nach einer einundvierzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensor-Kavität mit einem (Inert-)Gas, beispielsweise Stickstoff und/oder einem Edelgas, befüllt ist. Alternativ dazu kann die Sensor-Kavität beispielsweise auch evakuiert ist. According to a forty-first embodiment of the invention, it is further provided that the sensor cavity is filled with an (inert) gas, for example nitrogen and/or a noble gas. Alternatively, the sensor cavity can also be evacuated, for example.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Sensoreiement weiters: eine an den Referenzkörper elektrisch angeschlossene, beispielsweise damit elektrisch leitend verbundene, (erste) Anschlußleitung. According to a first development of the invention, the sensor element further comprises: a (first) connecting line electrically connected to the reference body, for example electrically conductively connected thereto.
Nach einer zweiten Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Sensoreiement weiters: eine an den Grundkörper elektrisch angeschlossene, beispielsweise damit elektrisch leitend verbundene, (zweite) Anschlußleitung. According to a second development of the invention, the sensor element further comprises: a (second) connecting line electrically connected to the base body, for example electrically conductively connected thereto.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist das Sensorelement ferner eingerichtet, auf eine in einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) auf den Verformungskörper wirkenden Druckdifferenz von 1 bar mit einer nicht weniger als 10 fF (Femtofarrad) und/oder nicht mehr als 1 pF (Pikofarrad) betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. According to a first embodiment of the measuring system of the invention, the sensor element is further configured to react to a pressure difference of 1 bar acting on the deformation body in a (main) measuring direction (of the sensor element) with a change AC1 in the capacitance C1 of not less than 10 fF (femtofarrad) and/or not more than 1 pF (picofarrad).
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß mittels des Verformungskörpers, beispielsweise mittels des Verformungskörpers und des Grundkörpers, ein, beispielsweise Null betragendes, Bezugspotential für wenigstens eine mittels der Meßelektronik zu verarbeitende (Signal-)Spannung bereitgestellt bzw. eine Masse (GND) der Meß-Elektronik gebildet ist. According to a second embodiment of the measuring system of the invention, it is further provided that by means of the deformation body, for example by means of the deformation body and the base body, a reference potential, for example zero, is provided for at least one (signal) voltage to be processed by means of the measuring electronics or a ground (GND) of the measuring electronics is formed.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht u.a. darin ein (kapazitives) Sensorelement mit einer hohen Meß-Empfindlichkeit und einer hohe Druck- und/oder Temperaturfestigkeit bereitzustellen, indem (lediglich) Verformungsbewegungen des Verformungskörper relativ zu einem innerhalb desselben plazierten (stationären) Referenzkörper direkt, nämlich auch unter Verzicht auf eine (dünne) Meßmembran und einen deren Schwingungsbewegungen folgenden Ausgleichskörper, erfaßt und (direkt) in ein Änderung der (Sensor-)Kapazität bzw. ein dementsprechendes (kapazitives) elektrisches Meßsignal gewandelt werden. Das erfindungsgemäße Sensorelement weist einen mechanischen und elektrischen Aufbau auf, der vergleichsweise einfach und robust ist und dem zudem vorteilhaft eine sehr geringe (Meßprinzip bedingt) bewegte Masse innewohnt. Damit einhergehend weist das erfindungsgemäße Sensorelement vorteilhaft auch eine geringe Quer-Empfindlichkeit auf externe, beispielsweise via angeschlossener Rohrleitung eingekoppelte, Störschwingungen auf. A basic idea of the invention is, among other things, to provide a (capacitive) sensor element with a high measuring sensitivity and a high pressure and/or temperature resistance by (only) measuring deformation movements of the deformation body relative to a placed (stationary) reference body directly, namely without a (thin) measuring membrane and a compensating body that follows its vibration movements, and converted (directly) into a change in the (sensor) capacitance or a corresponding (capacitive) electrical measurement signal. The sensor element according to the invention has a mechanical and electrical structure that is comparatively simple and robust and which also advantageously has a very small moving mass (due to the measuring principle). Along with this, the sensor element according to the invention advantageously also has a low cross-sensitivity to external interference vibrations, for example those coupled in via a connected pipeline.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich. Im einzelnen zeigen: The invention and advantageous embodiments thereof are explained in more detail below using exemplary embodiments which are shown in the figures of the drawing. Identical or equivalent or similarly functioning parts are provided with the same reference symbols in all figures; if this is required for clarity or if it otherwise seems sensible, previously mentioned reference symbols are omitted in subsequent figures. Further advantageous embodiments or further developments, in particular combinations of partial aspects of the invention which were initially only explained individually, also emerge from the figures of the drawing and/or from the claims themselves. In detail:
Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Meßsystem; Fig. 1 shows a perspective side view of an embodiment of a measuring system according to the invention;
Fig. 2 schematisch in einer teilweise geschnitten Seitenansicht ein Meßsystem gemäß Fig. 1 ; Fig. 2 shows schematically in a partially sectioned side view a measuring system according to Fig. 1;
Fig. 3a in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes bzw. für das Meßsystem gemäß Fig. 1 bzw. 2 geeignetes Sensorelement; Fig. 3a shows a side view of an embodiment of a sensor element according to the invention or suitable for the measuring system according to Fig. 1 or 2;
Fig. 3b ein Sensorelement gemäß Fig. 3a bzw. 3b in einer geschnittenen Seitenansicht; Fig. 3b a sensor element according to Fig. 3a or 3b in a sectional side view;
Fig. 4a, 4b in weiteren verschiedenen Seitenansichten eine Sensorelement gemäß Fig. 3a bzw. 3b; Fig. 4a, 4b in further different side views a sensor element according to Fig. 3a or 3b;
Fig. 5a, 5b ein Sensorelement gemäß Fig. 3a bzw. 3b in verschiedenen geschnittenen Seitenansichten; Fig. 5a, 5b a sensor element according to Fig. 3a or 3b in different sectional side views;
Fig. 6a in einer perspektivischen Seitenansicht Bestandteile (Grundkörper, Füllkörper, Referenzkörper) eines Sensorelements gemäß Fig. 3a; und Fig. 6b in einer perspektivischen Seitenansicht einen Verformungskörper eines Sensorelements gemäß Fig. 3a. Fig. 6a in a perspective side view components (base body, filling body, reference body) of a sensor element according to Fig. 3a; and Fig. 6b shows a perspective side view of a deformation body of a sensor element according to Fig. 3a.
In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Meßsystem MS zum Messen wenigstens eines, ggf. auch zeitlich veränderlichen Strömungsparameters, wie z.B. einer Strömungsgeschwindigkeit v und/oder einem Volumenstrom V‘, eines in einer Rohrleitung strömenden (Meß-)Fluids, beispielsweise eines heißen, insb. zumindest zeitweise eine Temperatur von mehr als 100°C aufweisenden, und/oder zumindest zeitweise unter einem hohen Druck, insb. von mehr als 10 bar, stehenden Gases oder einer Flüssigkeit, gezeigt. Die Rohrleitung kann beispielsweise als Anlagenkomponente eines Wärmeversorgungsnetzes oder eines Turbinenkreislaufes ausgebildet, mithin kann das (Meß-)Fluid bzw. der Meßstoff beispielsweise Dampf, insb. auch gesättigter Dampf oder überhitzter Dampf, oder beispielsweise auch (Kühl-)Wasser oder ein aus einer Dampfleitung abgeführtes Kondensat sein. (Meß-)Fluid kann aber beispielsweise auch Wasser, ein (komprimiertes) Erd- oder ein Biogas oder gasförmiger bzw. verflüssigter Wasserstoff sein, mithin kann die Rohrleitung beispielsweise auch Komponente einer Erd- oder einer Biogasanlage, einer Druck- oder Flüssigwasserstoffanlage oder eines Gasversorgungsnetzes etc. sein. Fig. 1 and 2 show an embodiment of a measuring system MS for measuring at least one flow parameter, which may also vary over time, such as a flow velocity v and/or a volume flow V', of a (measurement) fluid flowing in a pipeline, for example a hot gas or liquid, in particular one that at least temporarily has a temperature of more than 100°C and/or is at least temporarily under high pressure, in particular of more than 10 bar. The pipeline can be designed, for example, as a system component of a heat supply network or a turbine circuit, and the (measurement) fluid or the measured substance can therefore be, for example, steam, in particular saturated steam or superheated steam, or, for example, (cooling) water or a condensate discharged from a steam line. However, the (measuring) fluid can also be, for example, water, a (compressed) natural gas or biogas or gaseous or liquefied hydrogen, thus the pipeline can also be, for example, a component of a natural gas or biogas plant, a pressurized or liquid hydrogen plant or a gas supply network, etc.
Das Meßsystem MS weist ein - in den Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a bzw. 6b vergrößert bzw. teilweise geschnitten in verschiedenen Ansichten nochmals dargestelltes - Sensorelement 1 auf, das (innerhalb des Meßsystems) beispielsweise dafür vorgesehen bzw. ausgestaltet sein kann, Druckschwankungen im in einer (Haupt-)Strömungsrichtung (des Meßsystems MS) am Sensorelement 1 vorbei strömenden (Meß-)Fluid zu erfassen und in ein mit nämlichen Druckschwankungen korrespondierendes (kapazitives) elektrisches Sensorsignal s1 zu wandeln. Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ersichtlich, umfaßt das Meßsystem desweiteren, eine - beispielsweise in einem druck- und/oder schlagfesten Schutzgehäuse 20 untergebrachte - (Meß-)Elektronik 2, die an das Sensoreiementi angeschlossen ist bzw. im Betrieb des Meßsystems mit dem Sensorelement 1 kommuniziert. Die Meß-Elektronik 2 ist im besonderen dafür eingerichtet, das Sensorsignal s1 zu empfangen und zu verarbeiten, beispielsweise nämlich den wenigstens einen Strömungsparameters, beispielsweise also die Strömungsgeschwindigkeit v bzw. die Volumendurchflußrate V‘, repräsentierende Meßwerte XM ZU generieren. Die Meßwerte XM können beispielsweise vor Ort visualisiert und/oder - drahtgebunden via angeschlossenen Feldbus und/oder drahtlos per Funk - an ein elektronisches Datenverarbeitungssystem, etwa eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und/oder einen Prozeßleitstand, übermittelt werden. Das Schutzgehäuse 20 für die Meß-Elektronik 2 kann beispielsweise aus einem Metall, etwa einem Edelstahl oder Aluminium, und/oder mittels eines Gießverfahrens, wie z.B. einem Feinguß- oder einem Druckgußverfahren (HPDC), hergestellt sein; es kann aber beispielsweise auch mittels eines in einem Spritzgießverfahren hergestellten Kunststoffformteils gebildet sein. Das Sensorelement 1 umfaßt, wie auch in Fig. 3b und 5a jeweils dargestellt bzw. aus einer Zusammenschau der Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a und 6b ohne weiteres ersichtlich, einen, insb. hülsenförmigen und/oder monolithischen, Grundkörper 11 mit einer ein, beispielsweise kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, insb. beispielsweise, offenes zweites Ende aufweisenden (Grundkörper-)Kavität 11*, einen, insb. paddelförmigen und/oder monolithischen, (als Sensorfahne dienlichen) Verformungskörper 12 mit einer ein, insb. kreisförmiges, offenes erstes Ende (12a) und ein geschlossenes zweites Ende aufweisenden, insb. als Sackloch ausgebildeten, (Verformungskörper-)Kavität 12*, einen, insb. stabförmigen und/oder monolithischen, Referenzkörper 13 sowie einen, insb. hülsenförmigen und/oder monolithischen, Füllkörper 14 mit einer ein, insb. kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, insb. kreisförmiges, offenes zweites Ende aufweisenden (Füllkörper-)Kavität 14*. Der Verformungskörper 12 ist nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung insb. dafür vorgesehen bzw. eingerichtet, im Betrieb des Sensors bzw. des damit gebildeten Meßsystems von (Meß-)Fluid kontaktiert zu werden bzw. von, insb. in einer in einer (Haupt-)Strömungsrichtung des Meßsystems, strömenden, beispielsweise auch zu einer Kärmänschen Wirbelstraße formierten, (Meß-)Fluid umströmt zu werden; dies im besonderen in der Weise, daß vom Fluid den Verformungskörper (lediglich) elastisch verformende bzw. den Verformungskörper 12 zu (Ausleger-)Schwingungen (AX) anregende (Wechsel-)Kräfte (F) auf den Verformungskörper 12 ausgeübt werden. Der Referenzkörper 13 kann vorteilhaft zumindest abschnittsweise (kreis-)zylindrisch ausgebildet sein; dies beispielsweise auch derart, daß der Referenzkörper 13, wie u.a. auch aus Fig. 6a ersichtlich, lediglich abschnittsweise (kreis-)zylindrisch ist. The measuring system MS has a sensor element 1 - shown again in various views in Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b, enlarged or partially sectioned - which (within the measuring system) can be provided or designed, for example, to detect pressure fluctuations in the (measurement) fluid flowing past the sensor element 1 in a (main) flow direction (of the measuring system MS) and to convert them into a (capacitive) electrical sensor signal s1 corresponding to the same pressure fluctuations. As can be seen from the combination of Fig. 1 and 2, the measuring system further comprises (measurement) electronics 2 - housed, for example, in a pressure- and/or impact-resistant protective housing 20 - which is connected to the sensor element or communicates with the sensor element 1 during operation of the measuring system. The measuring electronics 2 are especially designed to receive and process the sensor signal s1, for example to generate measured values XM representing at least one flow parameter, for example the flow velocity v or the volume flow rate V'. The measured values XM can, for example, be visualized on site and/or transmitted - wired via a connected field bus and/or wirelessly by radio - to an electronic data processing system, such as a programmable logic controller (PLC) and/or a process control station. The protective housing 20 for the measuring electronics 2 can, for example, be made from a metal, such as stainless steel or aluminum, and/or by means of a casting process, such as an investment casting or a pressure die casting process (HPDC); however, it can also be formed, for example, by means of a plastic molded part produced using an injection molding process. The sensor element 1 comprises, as shown in Fig. 3b and 5a respectively or as is readily apparent from a combination of Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b, a, in particular sleeve-shaped and/or monolithic, base body 11 with a (base body) cavity 11* having, for example, a circular, open first end and a (in particular, for example, an open second end, a, in particular paddle-shaped and/or monolithic, (serving as a sensor flag) deformation body 12 with a (deformation body) cavity 12* having, in particular, a circular, open first end (12a) and a closed second end, in particular designed as a blind hole, a, in particular rod-shaped and/or monolithic, reference body 13 and a, in particular sleeve-shaped and/or monolithic, filling body 14 with a (filling body) cavity 14* having a, in particular, circular, open first end and a, in particular, circular, open second end. According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 is in particular intended or set up to be contacted by (measurement) fluid during operation of the sensor or the measuring system formed thereby or to be surrounded by (measurement) fluid, in particular in a (main) flow direction of the measuring system, for example also formed into a Kärmän vortex street; this in particular in such a way that the fluid exerts (alternating) forces (F) on the deformation body 12 which (only) elastically deform the deformation body or excite the deformation body 12 to (cantilever) oscillations (AX). The reference body 13 can advantageously be designed to be (circularly) cylindrical at least in sections; for example, this can also be done in such a way that the reference body 13 is (circularly) cylindrical only in sections, as can also be seen from Fig. 6a.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Grundkörper 11 eine (Grundkörper-)Länge L11 auf, die größer als 5 mm (Millimeter) und/oder kleiner als 100 mm, insb. nicht größer als 50 mm, ist, und/oder weist der Füllkörper eine (Füllkörper-)Länge L14 auf, die größer als 5 mm und/oder kleiner als 100 mm, insb. nicht größer als 50 mm, ist, und/oder weist der Referenzkörper 13 eine (Referenzkörper-)Länge L13 auf, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist. Alternativ oder in Ergänzung kann die Füllkörper-Länge vorteilhaft auch kleiner als die Grundkörper-Länge und/oder kleiner als die Referenzkörper-Länge L13 sein und/oder kann die Grundkörper-Länge vorteilhaft kleiner sein als die Referenzkörper-Länge. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Referenzkörper eine (Referenzkörper-)Masse auf, die kleiner als 10 g (Gramm) ist, und/oder weist der Verformungskörper 12 eine (Verformungskörper-)Masse auf, die nicht größer als 50 g und/oder nicht kleiner als 4 g ist. According to a further embodiment of the invention, the base body 11 has a (base body) length L11 that is greater than 5 mm (millimeters) and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm, and/or the filler body has a (filler body) length L14 that is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm, and/or the reference body 13 has a (reference body) length L13 that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm. Alternatively or in addition, the filler body length can advantageously also be smaller than the base body length and/or smaller than the reference body length L13 and/or the base body length can advantageously be smaller than the reference body length. According to a further embodiment of the invention, the reference body has a (reference body) mass that is less than 10 g (grams), and/or the deformation body 12 has a (deformation body) mass that is not greater than 50 g and/or not less than 4 g.
Der Verformungskörper 12 und der Referenzkörper 13, ggf. auch der Grundkörper 11 bestehen aus elektrisch leitfähigem, insb. nämlich gut leitfähigem bzw. bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 105 S/m (Siemens pro Meter) aufweisendem, Material, beispielsweise nämlich einem Metall, wohingegen der Füllkörper 14 aus elektrisch schlecht bzw. nicht leitendem, insb. nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10'8 S/m aufweisenden, (Isolier-)Material, beispielsweise nämlich einem Glas, einem Kunststoff oder einer Keramik, besteht. Vorteilhaft können der Grundkörper 11 und der Verformungskörper 12 beispielsweise auch aus dem gleichen Material bestehen. Zudem können der Grundkörper 11 und der Verformungskörper 12 beispielsweise auch Bestandteile ein und desselben monolithischen Formteils sein, das beispielsweise gegossen oder durch ein generatives Verfahren, wie etwa 3D-Laserschmelzen, hergestellt ist; Grundkörper 11 und Verformungskörper 12 können aber auch als zunächst voneinander getrennte bzw. erst nachträglich stoffschlüssig miteinander verbundene, beispielsweise nämlich miteinander verschweißte bzw. verlötete, Einzelteile ausgebildet, mithin aus entsprechend stoffschlüssig miteinander verbindbaren Materialien hergestellt sein. The deformation body 12 and the reference body 13, and possibly also the base body 11, consist of electrically conductive material, in particular material that is highly conductive or has an electrical conductivity of more than 10 5 S/m (Siemens per meter) at an (operating) temperature of 20°C, for example a metal, whereas the filling body 14 consists of electrically poorly or non-conductive (insulating) material, for example glass, plastic or ceramic, in particular one with an electrical conductivity of less than 10' 8 S/m at an (operating) temperature of 20°C. The base body 11 and the deformation body 12 can advantageously also be made of the same material, for example. In addition, the base body 11 and the deformation body 12 can also be components of one and the same monolithic molded part, which is cast, for example, or produced by a generative process such as 3D laser melting; the base body 11 and the deformation body 12 can also be designed as individual parts that are initially separate from one another or are only subsequently bonded to one another, for example welded or soldered to one another, and can therefore be made of materials that can be bonded to one another in a correspondingly bonded manner.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Grundkörper 11 aus einem Material, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5-10-6 K’1, insb. nicht weniger als mehr als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K’1, insb. nicht mehr als 19- 106 K-1, beträgt, und/oder besteht der Referenzkörper 13 aus einem Material , von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C weniger als 11 -1 O’6 K'1 beträgt, und/oder besteht der Füllkörper 14 aus einem Material, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5- 10-6 K’1, insb. nicht weniger als 8-10'6 K'1, und/oder weniger als 25-10'6 K-1, insb. nicht mehr als 19-10’6 K-1, beträgt; dies insbesondere in der Weise, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers 11 nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers 13 und/oder daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers 14 und/oder daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers nicht größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers 14. Vorteilhaft können die Materialien für Grundkörper 11 , Referenzkörper 13 bzw. Füllkörper 14 zudem so gewählt sein, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -106 K-1, insb. um nicht weniger als 5- 10-6 K’1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers 13, und/oder daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -106 K-1, insb. um nicht weniger als 5- 10-6 K’1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers 14 und/oder daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers 13 um weniger als 1 -10-6 K-1 kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers 14. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Grundkörper 11 zumindest anteilig, insb. vollständig, aus einem Metall, beispielsweise nämlich einem (rostfreien) Edelstahl (WNr. 1 .4404), und/oder besteht der Referenzkörper 13 zumindest anteilig, insb. vollständig, aus einem Metall, beispielsweise nämlich einer Nickelbasislegierung (WNr. 2.4475), und/oder besteht der Füllkörper 14 zumindest anteilig, insb. vollständig, aus einem Glas, beispielsweise nämlich einem Einschmelzgas. According to a further embodiment of the invention, the base body 11 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , in particular not less than more than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , in particular not more than 19- 10 6 K -1 , and/or the reference body 13 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is less than 11 -1 O' 6 K' 1 , and/or the filler body 14 consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5- 10 -6 K' 1 , in particular not less than 8-10' 6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K -1 , in particular not more than 19-10' 6 K -1 ; this in particular in such a way that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body 11 is not smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body 13 and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not smaller than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14 and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body is not greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14. Advantageously, the materials for the base body 11 , reference body 13 and filler body 14 can also be selected such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20 ° C is greater than the Thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body 13, and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14 by more than 1 -10 6 K -1 , in particular by not less than 5 - 10 -6 K' 1 , and/or that the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body 13 is less than 1 -10 -6 K -1 than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler body 14. According to a further embodiment of the invention, the base body 11 consists at least partially, in particular completely, of a metal, for example a (rust-proof) stainless steel (WNr. 1 .4404), and/or the reference body 13 consists at least partially, in particular completely, of a metal, for example a nickel-based alloy (WNr. 2.4475), and/or the filling body 14 consists at least partially, in particular completely, of a glass, for example a melting gas.
Beim erfindungsgemäßen Sensorelement ist der Referenzkörper 13 anteilig in den Füllkörper 14 eingebettet, derart daß zumindest ein erstes (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers 13, insb. unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, vom Füllkörper umhüllt ist, insb. zumindest ein an nämliches erstes (Referenzkörper-)Teilsegment angrenzendes zweites (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers vom Füllkörper nicht umhüllt ist; dies beispielsweise auch derart, daß das Sensorelement zumindest bis zu einer (Betriebs-)Temperatur von 400°C intakt ist bzw. daß Referenzkörper 13 und Füllkörper 14 zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von 400°C oder weniger kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Referenzkörper 13 so ausgebildet und im Füllkörper 14 eingebettet, daß das erste (Referenzkörper-)Teilsegment 13a (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist, und/oder daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment 13b (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge L13b, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist, und/oder eine (Teilsegment-)Masse, die nicht mehr als 5 g beträgt, aufweist. Alternativ oder in Ergänzung kann ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser d13b des vorbezeichneten zweiten Referenzkörper-Teilsegments 13b größer sein als 3 mm und/oder vorteilhaft so gewählt sein, daß nämlicher kleinster (Zylinder-)Durchmesser d13b des zweiten Referenzkörper-Teilsegments 13b, wie auch aus Fig. 5a oder auch einer Zusammenschau der Fig. 3b und 5a ohne weiteres ersichtlich, kleiner ist als ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser dl 3a des ersten Referenzkörper-Teilsegments 13a, und/oder kann der Referenzkörper auch so ausgebildet und in den Füllkörper 14 eingebettet sein, daß die vorbezeichnete (Teilsegment-)Länge des zweiten Referenzkörper-Teilsegments weniger als 50% der (Referenzkörper-)Länge und/oder mehr als 10% der (Referenzkörper-)Länge beträgt. Vorteilhaft kann der Referenzkörper 13 ferner auch so ausgebildet und im Füllkörper 14 eingebettet sein, daß im Ergebnis die vorbezeichnete (Verformungskörper-)Masse größer als die vorbezeichnete (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments ist, und/oder daß nämliche (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments nicht mehr als 60% der (Referenzkörper-)Masse beträgt. In the sensor element according to the invention, the reference body 13 is partially embedded in the filler body 14 such that at least a first (reference body) sub-segment of the reference body 13 is enclosed by the filler body, in particular by forming a frictional connection and/or a form-fitting connection and/or a material connection, in particular at least a second (reference body) sub-segment of the reference body adjacent to the same first (reference body) sub-segment is not enclosed by the filler body; this is also the case, for example, such that the sensor element is intact at least up to an (operating) temperature of 400°C or that the reference body 13 and the filler body 14 are connected to one another in a frictional connection at least at an (operating) temperature of 400°C or less. According to a further embodiment of the invention, the reference body 13 is designed and embedded in the filling body 14 such that the first (reference body) partial segment 13a (of the reference body) has a (partial segment) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, and/or that the second (reference body) partial segment 13b (of the reference body) has a (partial segment) length L13b that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, and/or a (partial segment) mass that is not more than 5 g. Alternatively or in addition, a smallest (cylinder) diameter d13b of the aforementioned second reference body sub-segment 13b can be greater than 3 mm and/or advantageously be selected such that the smallest (cylinder) diameter d13b of the second reference body sub-segment 13b, as is also readily apparent from Fig. 5a or from a combination of Figs. 3b and 5a, is smaller than a smallest (cylinder) diameter dl 3a of the first reference body sub-segment 13a, and/or the reference body can also be designed and embedded in the filler body 14 such that the aforementioned (sub-segment) length of the second reference body sub-segment is less than 50% of the (reference body) length and/or more than 10% of the (reference body) length. Advantageously, the reference body 13 can also be designed and embedded in the filling body 14 in such a way that the aforementioned (deformation body) mass is greater than the aforementioned (partial segment) mass of the second reference body partial segment, and/or that the same (partial segment) mass of the second reference body partial segment is not more than 60% of the (reference body) mass.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Referenzkörper 13 ferner so in den Füllkörper eingebettet, daß ein an das erste Referenzkörper-Teilsegment 13a angrenzendes, gleichwohl vom zweiten (Referenzkörper-)Teilsegment entferntes, beispielsweise (ebenfalls) stabförmiges, drittes (Referenzkörper-)Teilsegment 13c des Referenzkörpers (gleichermaßen wie das vorbezeichnete zweite Referenzkörper-Teilsegment) vom Füllkörper 14 nicht umhüllt ist. Vorteilhaft, beispielsweise nämlich zur einfachen Markierung einer Einbaulage, kann das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment 13c bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein, beispielsweise derart, daß das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment 13c, wie auch in Fig. 4b angedeutet, einen Kreissegment förmigen oder auch D-förmigen Querschnitt aufweist. According to a further embodiment of the invention, the reference body 13 is further embedded in the filler body in such a way that a third (reference body) sub-segment 13c of the reference body, which is adjacent to the first reference body sub-segment 13a but is nevertheless remote from the second (reference body) sub-segment, for example (also) rod-shaped, is not enveloped by the filler body 14 (in the same way as the previously designated second reference body sub-segment). Advantageously, for example for easy marking of an installation position, the third (reference body) sub-segment 13c can be designed to be non-rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, for example in such a way that the third (reference body) sub-segment 13c, as also indicated in Fig. 4b, has a circular segment-shaped or D-shaped cross-section.
Der Füllkörper 14 ist zusammen mit dem (darin eingebetteten) Referenzkörper 13 innerhalb der Grundkörper-Kavität 11* so angeordnet, daß eine dem Lumen der Grundkörper-Kavität 11* zugewandte (Grundkörper-)Oberfläche des Grundkörpers und eine nämlicher Grundkörper-Oberfläche zugewandte (Füllkörper-)Oberfläche des Füllkörpers einander (unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses) kontaktieren und daß Referenzkörper 13 und Grundkörper 11 via Füllkörper 14 miteinander mechanisch gekoppelt, jedoch voneinander galvanisch getrennt bzw. voneinander elektrisch isoliert sind; dies beispielsweise derart, daß ein kleinster elektrischer Widerstand R1 zwischen Referenzkörper 13 und Grundkörper 11 bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur nicht kleiner ist als 10 MQ, insb. nämlich größer ist als 50 MQ, und/oder daß der Grundkörper 11 und der Füllkörper 14 zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von 400°C oder weniger kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Füllkörper 14, nicht zuletzt zum Schutz vor mechanischer Überbelastung bzw. Beschädigung, ferner so innerhalb der Grundkörper-Kavität 11* angeordnet, daß ein vom ersten Grundkörper-Teilsegment umhüllter (das erste Ende der Grundkörper-Kavität bildender) Teilbereich der Grundkörper-Kavität nicht vom Füllkörper 14 ausgefüllt bzw. nicht vom Füllkörper 14 eingenommen ist. Der Grundkörper und der Referenzkörper können vorteilhaft unter Bildung des Füllkörpers innerhalb der Grundkörper-Kavität mittels Urformens gefügt werden. Der Füllkörper kann dementsprechend beispielsweise direkt innerhalb des Grundkörpers gebildet sein, indem zunächst der Referenzkörper innerhalb der Grundkörper-Kavität (entsprechend der zu erzielenden Einbaupostion und -Lage) unter Bildung eines (ringspaltförmigen) Zwischenraums im Abstand zum Grundkörper plaziert, dem Herstellen des Füllkörpers dienliches Material, beispielsweise in Form eines Granulats und/oder einer Schmelze, in den Zwischenraum verbracht und hernach der Füllkörper direkt innerhalb der Grundkörper-Kavität durch Solidifikation von zunächst zumindest teilweise flüssigem, beispielsweise nämlich an- bzw. aufgeschmolzenem, (Füllkörper-)Material im vorbezeichneten Zwischenraum gebildet wird. The filler body 14 is arranged together with the reference body 13 (embedded therein) within the base body cavity 11* such that a (base body) surface of the base body facing the lumen of the base body cavity 11* and a (filler body) surface of the filler body facing the same base body surface contact each other (forming a frictional connection and/or a form-fitting connection and/or a material connection) and that the reference body 13 and the base body 11 are mechanically coupled to each other via the filler body 14, but are galvanically separated from each other or electrically insulated from each other; this is done, for example, in such a way that a minimum electrical resistance R1 between reference body 13 and base body 11 at an (operating) temperature of 20°C is not less than 10 MQ, in particular greater than 50 MQ, and/or that the base body 11 and the filler body 14 are connected to one another in a force-fitting manner at least at an (operating) temperature of 400°C or less. According to a further embodiment of the invention, the filler body 14 is also arranged within the base body cavity 11*, not least to protect against mechanical overloading or damage, in such a way that a portion of the base body cavity surrounded by the first base body sub-segment (forming the first end of the base body cavity) is not filled by the filler body 14 or is not occupied by the filler body 14. The base body and the reference body can advantageously be joined by means of primary forming to form the filler body within the base body cavity. The filler body can accordingly be formed, for example, directly within the base body by first placing the reference body within the base body cavity (corresponding to the installation position and location to be achieved) to form an (annular gap-shaped) gap at a distance from the base body, material useful for producing the filler body, for example in the form of granules and/or a melt, is placed in the gap and the filler body is then formed directly within the base body cavity by solidification of initially at least partially liquid, for example partially or melted, (filler body) material in the aforementioned gap.
Der Verformungskörper 12 und der Grundkörper 11 sind zudem unter Bildung einer die Verformungskörper-Kavität 12*, beispielsweise einer sowohl die Verformungskörper-Kavität als auch einen nicht vom Füllkörper 14 eingenommenen Teilbereich der Grundkörper-Kavität, involvierenden Sensor-Kavität 1* (11*+12*), miteinander mechanisch gekoppelt, und zwar derart, daß ein das erste Ende der Grundkörper-Kavität fassendes erstes (Grundkörper-)Teilsegment des Grundkörpers 11 und ein das erste Ende der Verformungskörper-Kavität fassendes erstes (Verformungskörper-)Teilsegment des Verformungskörpers 12 unter Bildung einer elektrisch leitfähigen, insb. hermetisch dichten, Verbindung (stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig) miteinander verbunden sind und daß der Referenzkörper 13, wie in Fig. 5b dargestellt oder auch aus einer Zusammenschau der Fig. 3b, 5a und 5b ohne weiteres ersichtlich, unter Bildung eines, insb. umlaufenden, (Ring-)Spalts 1 ’ zwischen Verformungskörper 12 und Referenzkörper 13 anteilig, nämlich mit einem an dessen erstes Referenzkörper-Teilsegment 13a angrenzenden (aus dem Füllkörper 14 herausragenden bzw. nicht vom Füllkörper 14 umhüllten) freien zweiten Referenzkörper-Teilsegment 13b innerhalb der Verformungskörper-Kavität 12 angeordnet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Verformungskörper 12 und der Referenzkörper 13 ferner so ausgebildet und angeordnet, daß der in statischer Ruhelage befindliche Verformungskörper 12 und der Referenzkörper 13 (unter Bildung eines Kondensators) zumindest abschnittsweise koaxial angeordnet sind, beispielsweise auch derart, daß Verformungskörper 12 und Referenzkörper 13 lediglich abschnittsweise koaxial angeordnet sind. Vorteilhaft kann ferner die Sensor-Kavität 1* hermetisch dicht und/oder kann der (Ring-)Spalt 1‘ (insgesamt) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Alternativ oder in Ergänzung kann der (Ring-)Spalt 1’ auch zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet sein, beispielsweise auch derart, daß der (Ring-)Spalt 1’ lediglich abschnittsweise hohlzylinderförmig ist. Für den vorbezeichneten Fall, daß die Sensor-Kavität hermetisch dicht ausgebildet ist, kann diese beispielsweise auch evakuiert (sr@oHz = sr = s/so = 1) oder beispielsweise auch mit einem (Inert-)Gas, insb. einem Edelgas (He, Ar) und/oder Stickstoff (N), befüllt sein. The deformation body 12 and the base body 11 are also mechanically coupled to one another to form a deformation body cavity 12*, for example a sensor cavity 1* (11*+12*) involving both the deformation body cavity and a portion of the base body cavity not occupied by the filler body 14, in such a way that a first (base body) sub-segment of the base body 11 encompassing the first end of the base body cavity and a first (Deformation body) sub-segment of the deformation body 12 are connected to one another to form an electrically conductive, in particular hermetically sealed, connection (materially and/or positively and/or non-positively) and that the reference body 13, as shown in Fig. 5b or also readily apparent from a combination of Fig. 3b, 5a and 5b, is arranged within the deformation body cavity 12 to form a, in particular circumferential, (annular) gap 1 'between the deformation body 12 and the reference body 13, namely with a free second reference body sub-segment 13b adjacent to its first reference body sub-segment 13a (protruding from the filler body 14 or not enveloped by the filler body 14). According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 and the reference body 13 are further designed and arranged such that the deformation body 12 in the static rest position and the reference body 13 (forming a capacitor) are arranged coaxially at least in sections, for example also in such a way that the deformation body 12 and the reference body 13 are only arranged coaxially in sections. Furthermore, the sensor cavity 1* can advantageously be hermetically sealed and/or the (annular) gap 1' (as a whole) can not be designed to be rotationally symmetrical. Alternatively or in addition, the (annular) gap 1' can also be designed to be hollow-cylindrical at least in sections, for example also in such a way that the (annular) gap 1' is only hollow-cylindrical in sections. In the aforementioned case that the sensor cavity is hermetically sealed, it can also be evacuated (s r @oHz = s r = s/so = 1) or filled with an (inert) gas, in particular a noble gas (He, Ar) and/or nitrogen (N).
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, sind der Verformungskörper 12 und der Referenzkörper 13 des erfindungsgemäßen Sensorelements ferner so angeordnet, daß eine (Verformungskörper-)lnnenfläche, nämlich eine (dem Lumen) der Verformungskörper-Kavität 12* zugewandte, insb. (kreis-)zylindrische, Oberfläche des Verformungskörpers 12 und eine nämlicher Verformungskörper-Innenfläche zugewandte, beispielsweise lediglich abschnittsweise (kreis-)zylindrische, (Referenzkörper-)Oberfläche des Referenzkörpers 13 einander nicht kontaktieren; dies im besonderen auch in der Weise, daß Referenzkörper und Verformungskörper voneinander galvanisch getrennt sind. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Referenzkörper und der Verformungskörper im besonderen so angeordnet, daß ein kleinster Abstand a1 zwischen Verformungskörper 12 und Referenzkörper 13 größer als 0,01 mm, beispielsweise auch größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, beispielsweise auch kleiner als 0,5 mm, ist und/oder daß ein größter Abstand a2 zwischen Verformungskörper 12 und Referenzkörper 13 größer als 0,02 mm, beispielsweise auch größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 10 mm, beispielsweise auch kleiner als 5 mm, ist. Alternativ oder in Ergänzung können Referenzkörper 13 und Verformungskörper 12 vorteilhaft auch so angeordnet sein, daß eine kleinste Breite b1 des (Ring-)Spalts 1’ größer als 0,01 mm, insb. größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, insb. kleiner als 0,5 mm, ist und/oder daß eine größte Breite b2 des (Ring-)Spalts 1’ größer als 0,02 mm, insb. größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 1 mm, insb. kleiner als 0,5 mm, ist und/oder daß die vorbezeichnete größte Breite b2 des (Ring-)Spalts 1 ’ mehr als 0,05 mm, insb. mehr als 0,1 mm, größer als die vorbezeichnete kleinste Breite b1 des (Ring-)Spalts 1’ ist. Die nominelle (Meß-)Kapaizät C1 des (in statischer Ruhelage befindlichen) Sensorelements kann zudem beispielsweise basierend auf folgender Berechnungsvorschrift
Figure imgf000025_0001
näherungsweise (vorab) spezifiziert bzw. (nachträglich) bestimmt werden, wobei der Sensorelement spezifische (dimensionslose) Koeffizient K1 vorteilhaft nicht kleiner als 0,5 und/oder nicht größer als 3 gewählt ist bzw. für den Fall, daß das Sensorelement 1 einem (idealen) Zylinder-Kondensator entspricht, 2n beträgt (K1 = 2n = 2-3,1415...).
As shown schematically in Fig. 2, the deformation body 12 and the reference body 13 of the sensor element according to the invention are further arranged such that an inner surface (of the deformation body), namely a surface of the deformation body 12 facing (the lumen) of the deformation body cavity 12*, in particular a (circular) cylindrical surface, and a (reference body) surface of the reference body 13 facing the inner surface of the deformation body, for example only partially (circular) cylindrical, do not contact one another; this is particularly also the case in such a way that the reference body and the deformation body are galvanically separated from one another. According to a further embodiment of the invention, the reference body and the deformation body are arranged in particular such that a smallest distance a1 between the deformation body 12 and the reference body 13 is greater than 0.01 mm, for example also greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, for example also smaller than 0.5 mm, and/or that a largest distance a2 between the deformation body 12 and the reference body 13 is greater than 0.02 mm, for example also greater than 0.2 mm, and/or smaller than 10 mm, for example also smaller than 5 mm. Alternatively or in addition, the reference body 13 and the deformation body 12 can advantageously also be arranged such that a smallest width b1 of the (annular) gap 1' is greater than 0.01 mm, in particular greater than 0.1 mm, and/or smaller than 1 mm, in particular smaller than 0.5 mm, and/or that a largest width b2 of the (annular) gap 1' greater than 0.02 mm, in particular greater than 0.2 mm, and/or smaller than 1 mm, in particular smaller than 0.5 mm, and/or that the above-mentioned largest width b2 of the (ring) gap 1' is more than 0.05 mm, in particular more than 0.1 mm, larger than the above-mentioned smallest width b1 of the (ring) gap 1'. The nominal (measuring) capacity C1 of the sensor element (in static rest position) can also be calculated, for example, based on the following calculation rule
Figure imgf000025_0001
be approximately specified (in advance) or determined (subsequently), whereby the sensor element-specific (dimensionless) coefficient K1 is advantageously chosen to be not less than 0.5 and/or not greater than 3 or, in the case that the sensor element 1 corresponds to an (ideal) cylinder capacitor, to be 2n (K1 = 2n = 2-3.1415...).
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Verformungskörper 12 ferner eine erste (Verformungskörper-)Außenfläche 12‘, nämlich eine (erste) der Verformungskörper-Kavität 12* abgewandte, beispielsweise zumindest abschnittsweise konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene, Oberfläche, sowie eine zweite (Verformungskörper-)Außenfläche 12“, nämlich eine (zweite) der Verformungskörper-Kavität 12* abgewandte, gleichwohl der ersten (Verformungskörper-)Außenfläche gegenüber liegende, insb. zumindest abschnittsweise konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene und/oder der ersten (Verformungskörper-)Außenfläche baugleiche, Oberfläche, auf. Die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen sind insb. dafür eingerichtet, vom (Meß-)Fluid kontaktiert zu werden, derart, daß via die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen vom Fluid generierte, insb. die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt 1 ‘ verformende, (Ausleger-)Schwingungen bewirkende (Wechsel-) Kräfte F(t) in den Verformungskörper eingeleitet werden. Die vorbezeichneten ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen können vorteilhaft ferner so ausgebildet und angeordnet sein, daß zumindest eine Flächennormale der ersten Außenfläche mit einer gegenüber liegenden Flächennormale der zweiten Außenflächen fluchtet bzw. daß Flächennormalen der ersten und zweiten Außenflächen zueinander parallel verlaufen, insb. nämlich koinzident sind. Der Verformungskörper 12 kann äußerlich zudem, wie bei derartigen Sensoren bzw. damit gebildeten Meßsystemen durchaus üblich, beispielsweise keilförmig oder auch zumindest abschnittsweise plattenförmig ausgebildet sein; dies beispielsweise auch derart, die vorbezeichneten ersten und zweiten Außenflächen zumindest abschnittsweise (plan-)parallel und/oder zumindest abschnittsweise anti-parallel sind. According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 further has a first (deformation body) outer surface 12', namely a (first) surface facing away from the deformation body cavity 12*, for example at least partially convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat, and a second (deformation body) outer surface 12", namely a (second) surface facing away from the deformation body cavity 12*, but nevertheless opposite the first (deformation body) outer surface, in particular at least partially convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat and/or structurally identical to the first (deformation body) outer surface. The first and second (deformation body) outer surfaces are in particular designed to be contacted by the (measuring) fluid, such that (alternating) forces F(t) generated by the fluid, in particular deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap 1' and causing (cantilever) vibrations, are introduced into the deformation body via the first and second (deformation body) outer surfaces. The aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces can also advantageously be designed and arranged such that at least one surface normal of the first outer surface is aligned with an opposite surface normal of the second outer surfaces or that surface normals of the first and second outer surfaces run parallel to one another, in particular are coincident. The deformation body 12 can also be designed externally, for example, wedge-shaped or at least partially plate-shaped, as is quite common with such sensors or measuring systems formed therewith; This can also be the case, for example, if the aforementioned first and second outer surfaces are at least partially (plane-)parallel and/or at least partially anti-parallel.
Beim erfindungsgemäßen Sensorelement ist der Verformungskörper 12 im besonderen auch dafür eingerichtet, beispilesweise durch auf den Verformungskörper 12 einwirkende (Wechsel-)Kräfte erzwungene, Schwingungen um eine statische Ruhelage auszuführen und dabei elastisch verformt bzw. relativ zum Referenzkörper 13 bewegt zu werden, derart, daß der Verformungskörper 12 dessen (Verformungskörper-)Kavität 12* bzw. den (Ring-)Spalt 1 ‘ verformende, mithin eine zwischen Verformungskörper 12 und Referenzkörper 13 meßbare, insb. bei in statischer Ruhelage befindlichem Verformungskörper nicht weniger als 5 pF und/oder nicht mehr als 100 pF betragenden, (Sensor-)Kapazität C1 (eines mittels des Verformungskörpers 12, des Füllkörpers 14 und des Referenzkörpers 13 gebildeten Kondensators) ändernde (Ausleger-)Schwingungen AX(t) ausführen kann bzw. ausführt. In the sensor element according to the invention, the deformation body 12 is also particularly designed to perform oscillations around a static rest position, for example forced by (alternating) forces acting on the deformation body 12, and thereby to be elastically deformed or moved relative to the reference body 13, such that the deformation body 12 which can or does carry out (cantilever) oscillations AX(t) which deform the (deformation body) cavity 12* or the (annular) gap 1', and thus change the (sensor) capacitance C1 (of a capacitor formed by the deformation body 12, the filler body 14 and the reference body 13) which is measurable between the deformation body 12 and the reference body 13 and amounts to not less than 5 pF and/or not more than 100 pF, in particular when the deformation body is in a static rest position.
Die vorbezeichneten auf den Verformungskörper 12 ausgeübten (Wechsel-) Kräfte F(t) können, wie bereits angedeutet, beispielsweise vom den Verformungskörper 12 kontaktierenden bzw. umströmenden (Meß-)Fluid erzeugt bzw. über die vorbezeichneten ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen eingeleitet sein. Zum elektrischen Verbinden mit der vorbezeichneten (Meß-)Elektronik 2 weist das Sensorelement 1 nach einer weiteren Ausgestaltung der ferner eine an den Referenzkörper 13 elektrisch angeschlossene, insb. nämlich damit elektrisch leitend verbundene, (erste) Anschlußleitung 11 auf. Darüberhinaus kann das Sensorelement zudem beispielsweise auch eine ebenfalls dem elektrischen Verbinden mit der (Meß-) Elektronik dienliche weitere (zweite) Anschlußleitung I2 aufweisen, die vorteilhaft an den Grundkörper 11 elektrisch angeschlossene bzw. damit elektrisch leitend verbunden sein kann. Alternativ oder in Ergänzung kann mittels des Verformungskörpers 12 bzw. mittels des Verformungskörpers 12 und des Grundkörpers 11 ein, beispielsweise Null betragendes, Bezugspotential für wenigstens eine mittels der Meß-Elektronik zu verarbeitende (Signal-)Spannung bereitgestellt bzw. vorteilhaft auch eine Masse (GND) der Meß-Elektronik 2 gebildet sein. The aforementioned (alternating) forces F(t) exerted on the deformation body 12 can, as already indicated, be generated, for example, by the (measurement) fluid contacting or flowing around the deformation body 12 or introduced via the aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces. For electrical connection to the aforementioned (measurement) electronics 2, the sensor element 1 according to a further embodiment also has a (first) connection line 11 that is electrically connected to the reference body 13, in particular that is electrically connected thereto. In addition, the sensor element can also have, for example, a further (second) connection line I2 that is also used for electrical connection to the (measurement) electronics, which can advantageously be electrically connected to the base body 11 or electrically connected thereto. Alternatively or in addition, a reference potential, for example zero, for at least one (signal) voltage to be processed by the measuring electronics can be provided by means of the deformation body 12 or by means of the deformation body 12 and the base body 11 or, advantageously, a ground (GND) of the measuring electronics 2 can also be formed.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Verformungskörper 12 ferner im besonderen auch dafür eingerichtet, darauf vom in einer (Haupt-)Strömungsrichtung (des Meßsystems) strömenden (Meß-)Fluid, beispielsweise nämlich aufgrund von Druckschwankungen innerhalb einer im strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße, quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung ausgeübte (Wechsel-) Kräfte F(t) in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt 1 ‘ verformende (Ausleger-)Schwingungen x(t) in einer, insb. quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung z und/oder in Richtung einer (Haupt-)Detektions- bzw. Meßrichtung x des Sensorelements 1 weisenden, Schwingungsrichtung zu wandeln. Vorteilhaft kann das Sensorelement 1 bzw. das damit gebildete Meßsystem dafür so ausgestaltet bzw. ausgerichtet sein, daß eine kleinste Breite des Spalts 1’ parallel zur vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung x verläuft bzw. parallel zur (Haupt-)Meßrichtung x meßbar ist, und/oder daß eine größte Breite des Spalts 1 ’ nicht parallel zur vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung x verläuft bzw. nicht parallel zur (Haupt-)Meßrichtung x meßbar ist. Alternativ oder in Ergänzung kann das Sensorelement vorteilhaft so angeordnet sein, daß die Flächennormalen der vorbezeichneten ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen zumindest teilweise parallel zur vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung x und/oder zumindest teilweise orthogonal zur vorbezeichneten (Haupt-)Strömungsrichtung z ausgerichtet sind. According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 is furthermore particularly designed to convert (alternating) forces F(t) exerted transversely to the (main) flow direction by the (measuring) fluid flowing in a (main) flow direction (of the measuring system), for example due to pressure fluctuations within a Kärmän vortex street formed in the flowing fluid, into (cantilever) oscillations x(t) deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap 1' in an oscillation direction pointing in particular transversely to the (main) flow direction z and/or in the direction of a (main) detection or measuring direction x of the sensor element 1. The sensor element 1 or the measuring system formed therewith can advantageously be designed or aligned in such a way that a smallest width of the gap 1' runs parallel to the aforementioned (main) measuring direction x or can be measured parallel to the (main) measuring direction x, and/or that a largest width of the gap 1' does not run parallel to the aforementioned (main) measuring direction x or cannot be measured parallel to the (main) measuring direction x. Alternatively or in addition, the sensor element can advantageously be arranged in such a way that the surface normals of the aforementioned first and second (deformation body) outer surfaces are at least partially parallel to the aforementioned (Main) measuring direction x and/or at least partially orthogonal to the aforementioned (main) flow direction z.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Verformungskörper 12 ferner eine (Verformungskörper-) Dicke D12, gemessen als eine maximale Erstreckung (des Verformungskörpers 12) in Richtung der vorbezeichneten (Haupt-)Detektionsrichtung x des Sensorelements 1 bzw. als größter Abstand zwischen den vorbezeichneten ersten und zweiten Außenflächen, auf die wesentlich kleiner ist, als eine (Verformungskörper-)Länge L12 des Verformungskörpers 12, gemessen als eine (maximale) Erstreckung (des Verformungskörpers 12) in Richtung (y) der vorbezeichneten Grundkörper-Länge L11 bzw. Referenzkörper-Länge L13 bzw. als ein minimaler Abstand zwischen dem vorbezeichneten offenen ersten Ende der Verformungskörper-Kavität 12* und dem vorbezeichneten geschlossenes zweiten Ende der Verformungskörper-Kavität 12*, zzgl. der lokalen Wandstärke des Verformungskörpers 12. Zudem weist der Verformungskörper 12 eine (Verformungskörper-)Breite B12, gemessen in einer sowohl zur Richtung (x) der (Verformungskörper-)Dicke D12 als auch zur Richtung y) der (Verformungskörper-)Länge L12 jeweils orthogonalen Richtung (z), die größer als die (Verformungskörper-) Dicke D12 ist. Vorteilhaft kann die (Verformungskörper-)Breite B12 zudem so gewählt sein, daß sie kleiner ist als die (Verformungskörper-)Länge L12. Alternativ oder in Ergänzung beträgt die Verformungskörper-)Länge L12 nicht weniger als 5 mm und/oder nicht mehr als 50 mm, und/oder weist der Verformungskörper 12 eine kleinste (Verformungskörper-)Wandstärke w12 auf, die nicht kleiner als 0,2 mm und/oder nicht größer als 1 mm ist. Vorteilhaft kann der Verformungskörper 12 ferner so ausgebildet bzw. angeordnet sein, daß die vorbezeichnete kleinste (Verformungskörper-)Wandstärke w12 innerhalb wenigstens eines an das Lumen der Verformungskörper-Kavität 12* angrenzenden sowie eine der vorbezeichnete ersten und zweiten Außenflächen umfassenden Teilsegments des Verformungskörpers 12 verortet bzw. in der vorbezeichneten (Haupt-)Detektionsrichtung x des Sensorelements 1 gemessen ist. According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 further has a (deformation body) thickness D12, measured as a maximum extension (of the deformation body 12) in the direction of the aforementioned (main) detection direction x of the sensor element 1 or as the greatest distance between the aforementioned first and second outer surfaces, which is significantly smaller than a (deformation body) length L12 of the deformation body 12, measured as a (maximum) extension (of the deformation body 12) in the direction (y) of the aforementioned base body length L11 or reference body length L13 or as a minimum distance between the aforementioned open first end of the deformation body cavity 12* and the aforementioned closed second end of the deformation body cavity 12*, plus the local wall thickness of the deformation body 12. In addition, the deformation body 12 a (deformation body) width B12, measured in a direction (z) that is orthogonal to both the direction (x) of the (deformation body) thickness D12 and the direction y) of the (deformation body) length L12, which is greater than the (deformation body) thickness D12. Advantageously, the (deformation body) width B12 can also be selected such that it is smaller than the (deformation body) length L12. Alternatively or additionally, the (deformation body) length L12 is not less than 5 mm and/or not more than 50 mm, and/or the deformation body 12 has a smallest (deformation body) wall thickness w12 that is not less than 0.2 mm and/or not greater than 1 mm. Advantageously, the deformation body 12 can also be designed or arranged such that the aforementioned smallest (deformation body) wall thickness w12 is located within at least one partial segment of the deformation body 12 adjacent to the lumen of the deformation body cavity 12* and comprising one of the aforementioned first and second outer surfaces or is measured in the aforementioned (main) detection direction x of the sensor element 1.
Wie bereits angedeutet ist beim erfindungsgemäßen Sensorelement insb. mittels des Verformungskörpers 12, des Füllkörpers 14 und des Referenzkörpers 13 ein (Meß-)Kondensator gebildet; dies im besonderen in der Weise, daß nämlicher (Meß-)Kondensator eine durch den (Ring-)Spalt mitbestimmte (Sensor-)Kapazität C1 aufweist. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der (Meß-)Kondensator dabei in der vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung eine (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX von mehr als 1 pF/mm (Pikofarad pro Millimeter) auf bzw. ist der (Meß-)Kondensator eingerichtet, auf eine 1 pm (Mikrometer) betragende (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers 12 in der vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung mit einer mehr als 1 fF (Femtofarad) betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. Vorteilhaft kann der (Meß-)Kondensator bzw. das damit gebildete Sensorelement ferner so ausgestaltet sein, daß der Kondensator in der vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung eine, insb. mehr als 1 pF/mm, größte, (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX aufweist; dies insb. in der Weise, daß der (Meß-)Kondensator auf eine mehr als 1 pm und/oder weniger als 5 pm betragende (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers 12 in der vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung mit einer mehr als 1 fF betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 reagiert. Alternativ oder in Ergänzung kann der (Meß-)Kondensator bzw. das damit gebildete Sensorelement vorteilhaft ferner so ausgestaltet sein, daß der (Meß-)Kondensator in einer von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung eine von der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, beispielsweise um nicht weniger als 50 % der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, abweichende Quer-Empfindlichkeit AC1/AY aufweist; dies im besonderen auch derart, daß die Quer-Empfindlichkeit AC1/AY, insb. um nicht weniger als 50 % der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, kleiner ist als die (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX und/oder daß der (Meß-)Kondensator auf eine, insb. mehr als 1 pm betragende, (Auslenk-)Bewegung AY des Verformungskörpers 12 in wenigstens einer, insb. jeder, von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung mit einer Änderung AC1 ‘ der Kapazität C1 reagiert, die kleiner ist als die Änderung AC1 (der Kapazität C1) mit der der (Meß-)Kondensator auf eine (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers 12 in (Haupt-)Meßrichtung x reagiert. As already indicated, a (measuring) capacitor is formed in the sensor element according to the invention, in particular by means of the deformation body 12, the filler body 14 and the reference body 13; this in particular in such a way that the (measuring) capacitor has a (sensor) capacitance C1 which is also determined by the (annular) gap. According to a further embodiment of the invention, the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX of more than 1 pF/mm (picofarad per millimeter) in the aforementioned (main) measuring direction, or the (measuring) capacitor is set up to react to a 1 pm (micrometer) (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the aforementioned (main) measuring direction with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF (femtofarad). Advantageously, the (measuring) capacitor or the sensor element formed thereby can also be designed such that the capacitor has a maximum (measurement) sensitivity AC1/AX in the aforementioned (main) measuring direction, in particular more than 1 pF/mm; this in particular in such a way that the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the aforementioned (main) measuring direction of more than 1 pm and/or less than 5 pm with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF. Alternatively or in addition, the (measurement) capacitor or the sensor element formed thereby can advantageously be further designed such that the (measurement) capacitor has a transverse sensitivity AC1/AY in a direction deviating from the (main) measuring direction which deviates from the (measurement) sensitivity AC1/AX, for example by not less than 50% of the (measurement) sensitivity AC1/AX; this in particular also in such a way that the transverse sensitivity AC1/AY, in particular by not less than 50% of the (measurement) sensitivity AC1/AX, is smaller than the (measurement) sensitivity AC1/AX and/or that the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AY of the deformation body 12, in particular more than 1 pm, in at least one, in particular every, direction deviating from the (main) measurement direction with a change AC1 ' of the capacitance C1 which is smaller than the change AC1 (of the capacitance C1) with which the (measurement) capacitor reacts to a (deflection) movement AX of the deformation body 12 in the (main) measurement direction x.
Aufgrund seiner spezifischen Bauform wohnen dem Sensorelement 1 u.a. auch eine Vielzahl (natürlicher) Schwingungsmoden inne, in denen der Verformungskörper 12 und/oder der Referenzkörper 13 jeweils mechanische Schwingungen um eine jeweilige statische Ruhelage mit einer jeweiligen (mechanischen) Eigen- bzw. Resonanzfrequenz ausführen bzw. ausführen können; dies im besonderen in der Weise, daß das Sensorelement 1 eine erste Schwingungsmode, in der der Verformungskörper 12 (Ausleger-)Schwingungen in einer, beispielsweise auch der vorbezeichneten (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) entsprechenden, ersten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine zweite Schwingungsmode, in der der Referenzkörper 13 (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher erster Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, aufweist. Die Schwingungen gemäß der ersten und/oder zweiten Schwingungsmoden können insb. auch so ausgebildet sein, daß sie jeweils eine mehr als 1000 Hz (Hertz) und/oder weniger als 10 kHz (Kilohertz) betragende Eigenfrequenz und/oder lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisen. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Verformungskörper 12 und der Referenzkörper 13 ferner so aufeinander abgestimmt, nicht zuletzt zwecks Vermeidung von die (Sensor-)Kapazität in unerwünschter Weise, beispielsweise nämlich mit einer einer der ersten und zweiten Eigenfrequenzen entsprechenden Frequenz, ändernden, mithin die eigentliche Messung verfälschenden (Stör-)Schwingungen, daß die Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht. Neben den vorbezeichneten ersten und zweiten Schwingungsmoden kann das Sensorelement ferner auch eine dritte Schwingungsmode aufweisen, in der der Verformungskörper 12, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer senkrecht zur vorbezeichneten ersten Schwingungsrichtung weisenden zweiten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, und kann das Sensorelement zudem eine vierte Schwingungsmode aufweisen, in der der Referenzkörper 13, beispielsweise lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher zweiter Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt. Die Schwingungen gemäß der dritten und/oder vieren Schwingungsmoden können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie jeweils eine mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende Eigenfrequenz aufweisen; dies zwecks Vermeidung von dadurch allfällig bedingten Störschwingungen in vorteilhafter weise auch so, daß die Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht und/oder daß die Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht und/oder daß die Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht und/oder daß die Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der zweitenDue to its specific design, the sensor element 1 also has, among other things, a large number of (natural) vibration modes in which the deformation body 12 and/or the reference body 13 each carry out or can carry out mechanical vibrations about a respective static rest position with a respective (mechanical) natural or resonance frequency; this in particular in such a way that the sensor element 1 has a first vibration mode in which the deformation body 12 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in a first vibration direction, for example also corresponding to the aforementioned (main) measuring direction (of the sensor element), and a second vibration mode in which the reference body 13 can carry out or does carry out (cantilever) vibrations in the same first vibration direction. The oscillations according to the first and/or second oscillation modes can in particular also be designed in such a way that they each have a natural frequency of more than 1000 Hz (Hertz) and/or less than 10 kHz (kilohertz) and/or only a single oscillation node. According to a further embodiment of the invention, the deformation body 12 and the reference body 13 are further coordinated with one another in such a way that the natural frequency of the first oscillation mode deviates from the natural frequency of the second oscillation mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second oscillation mode, not least in order to avoid (interference) oscillations that change the (sensor) capacity in an undesirable manner, for example with a frequency corresponding to one of the first and second natural frequencies, and thus falsify the actual measurement, that the natural frequency of the first oscillation mode deviates from the natural frequency of the second oscillation mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second oscillation mode. In addition to the above-mentioned first and second oscillation modes, the sensor element can also have a third oscillation mode in which the Deformation body 12, for example, having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in a second vibration direction perpendicular to the aforementioned first vibration direction, and the sensor element can also have a fourth vibration mode in which the reference body 13, for example, having only a single vibration node, can or does carry out (cantilever) vibrations in the same second vibration direction. The vibrations according to the third and/or fourth vibration modes can, for example, be designed such that they each have a natural frequency of more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz; In order to avoid any interference vibrations that may be caused thereby, this is advantageously also done in such a way that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the fourth vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the first vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the first vibration mode and/or that the natural frequency of the third vibration mode deviates from the natural frequency of the second vibration mode by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode deviates from the natural frequency of the second
Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht und/oder daß die Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht. Die vorbezeichneten Eigenfrequenzen können beispielsweise durch entsprechende Auswahl der (geometrischen) Abmessungen von Referenzkörper 13 und Verformungskörper 12, insb. nämlich deren jeweiligen Längen, der Verformungskörper-Wandstärke, der Verformungskörper-Dicke bzw. des Referenzkörper-Durchmesser etc., wie auch deren jeweiligen Materialien bzw. Massen gezielt eingestellt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment 13b (des Referenzkörpers 13), beispielsweise zur Erhöhung eines gegenseitigen (Frequenz-)Abstandes von Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen verschiedener Schwingungsmoden des Sensorelements und/oder zur Erhöhung der vorbezeichneten (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX relativ zur vorbezeichneten einer Quer-Empfindlichkeit AC1/AY, bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments 13b nicht rotationssymmetrisch ist, beispielsweise auch derart, daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment 13b, wie auch in Fig. 5b oder 6a dargestellt, einen T-förmigen Querschnitt aufweist. Vibration mode deviates by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode and/or that the natural frequency of the fourth vibration mode deviates from the natural frequency of the first vibration mode by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the first vibration mode. The aforementioned natural frequencies can be specifically adjusted, for example, by appropriately selecting the (geometric) dimensions of reference body 13 and deformation body 12, in particular their respective lengths, the deformation body wall thickness, the deformation body thickness or the reference body diameter, etc., as well as their respective materials or masses. According to a further embodiment of the invention, the second (reference body) sub-segment 13b (of the reference body 13), for example to increase a mutual (frequency) distance of natural or resonance frequencies of different vibration modes of the sensor element and/or to increase the aforementioned (measurement) sensitivity AC1/AX relative to the aforementioned transverse sensitivity AC1/AY, is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment 13b, for example also in such a way that the second (reference body) sub-segment 13b, as also shown in Fig. 5b or 6a, has a T-shaped cross-section.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Meßsystem MS ferner ein in derAccording to a further embodiment of the invention, the measuring system MS further comprises a
Verlauf der vorbezeichneten Rohrleitung einsetzbares Rohr 3 mit einem von einer - beispielsweise metallischen - Wandung 3* des Rohrs umhüllten Lumen 3‘, das sch von einem Einlaßende 3+ bis zu einem Auslaßende 3# erstreckt und das dafür eingerichtet ist, das in der Rohrleitung strömende Fluid zu führen. Im in Fig. 2 bzw. 5a gezeigten Ausführungsbeispiel ist am Einlaßende 3+ wie auch am Auslaßende 3# jeweils ein dem Herstellen einer leckfreien Flanschverbindung mit jeweils einem korrespondierenden Flansch an einem ein- bzw. auslaßseitig Leitunsgsegment der Rohrleitung dienender Flansch vorgesehen. Ferner ist das Rohr 3 hier im wesentlichen gerade, beispielsweise nämlich als Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, derart, daß das Rohr 3 eine das Einlaßende 3+ und das Auslaßende 3# imaginär verbindende gedachte gerade Längsachse L3 aufweist. Das Sensorelement 1 ist von außen durch eine in der Wandung eingeformte Öffnung 3“ hindurch in das Lumen des Rohrs 3 eingesetzt und im Bereich nämlicher Öffnung - beispielsweise auch wieder lösbar - von außen an der Wandung 3* fixiert, und zwar so, daß der Verformungskörper 12 in nämliches Lumen hineinragt. Insbesondere ist das Sensorelement 1 so in die Öffnung 3“ eingesetzt, daß ein im wesentlichen membranförmiges (Verformungskörper-)Teilsegment 12a von dessen Verformungskörper 12 die Öffnung 3“ überdeckt bzw. hermetisch verschließt. Nämliche Öffnung 3“ kann beispielsweise auch so ausgebildet sein, daß sie - wie bei Meßsystemen der in Rede stehenden Art durchaus üblich - einen (Innen-Durchmesser aufweist, der in einem Bereich zwischen 10 mm und ca. 50 mm liegt. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der der Öffnung 3“ ferner eine dem Haltern des Sensorelements 1 bzw. dessen Verformungskörpers 12 an der Wandung 3* dienende Fassung ausgebildet. Das Sensorelement 1 kann hierbei beispielsweise durch stoffschlüssiges Verbinden, insb. nämlich durch Verschweißen oder Verlöten, von Verformungskörper 12 und Wandung 3* am Rohr 3 fixiert sein; es kann aber beispielsweise auch mit dem Rohr 3 lösbar verbundenen, beispielsweise nämlich ver- bzw. angeschraubt sein. In der der vorbezeichneten Fassung kann ferner wenigstens eine, beispielsweise auch umlaufende bzw. kreisringartige, Dichtfläche ausgebildet sein, die dafür eingerichtet ist, im Zusammenspiel mit dem Verformungskörper 12 bzw. dessen vorbezeichneten (Verformungskörper-)Teilsegment 12a und einem ggf. vorgesehenen, beispielsweise ringförmige oder ringscheibenförmige, Dichtelement die Öffnung 3“ entsprechend abzudichten. Nicht zuletzt für den vorbeschriebenen Fall, daß das Sensorelement 1 in die vorbezeichnete Fassung eingesetzt und/oder daß der Verformungskörper 12 stoffschlüssig mit der Wandung 3* des Rohrs 3 verbunden werden soll, kann dem Verformungskörper 12 bzw. dessen (Verformungskörper-)Teilsegment 12a in einem (äußeren bzw. mit der vorbezeichneten Dichtfläche der Fassung korrespondierenden) Randbereich vorteilhaft eine zur Dichtfläche passende, beispielsweise kreisringartige, weitere Dichtfläche eingeformt sein. Pipe 3 which can be inserted into the course of the aforementioned pipeline with a - for example metallic wall 3* of the pipe, which extends from an inlet end 3+ to an outlet end 3# and which is designed to guide the fluid flowing in the pipeline. In the embodiment shown in Fig. 2 and 5a, a flange is provided at the inlet end 3+ and at the outlet end 3# to produce a leak-free flange connection with a corresponding flange on a line segment of the pipeline on the inlet or outlet side. Furthermore, the pipe 3 is essentially straight here, for example as a hollow cylinder with a circular cross-section, such that the pipe 3 has an imaginary straight longitudinal axis L3 imaginarily connecting the inlet end 3+ and the outlet end 3#. The sensor element 1 is inserted from the outside through an opening 3" formed in the wall into the lumen of the tube 3 and is fixed in the area of the same opening - for example, also detachably again - from the outside to the wall 3*, namely in such a way that the deformation body 12 projects into the same lumen. In particular, the sensor element 1 is inserted into the opening 3" in such a way that an essentially membrane-shaped (deformation body) sub-segment 12a of its deformation body 12 covers the opening 3" or hermetically seals it. The opening 3" can also be designed, for example, such that it has an (internal) diameter that is in a range between 10 mm and approximately 50 mm, as is quite common with measuring systems of the type in question. According to a further embodiment of the invention, a holder is also formed in the opening 3" to hold the sensor element 1 or its deformation body 12 on the wall 3*. The sensor element 1 can be fixed to the tube 3, for example, by means of a material-locking connection, in particular by welding or soldering, of the deformation body 12 and the wall 3*; however, it can also be detachably connected to the tube 3, for example by being screwed or screwed on. At least one sealing surface, for example a circumferential or circular ring-like one, can also be formed in the aforementioned holder, which is designed to work together with the deformation body 12 or its aforementioned (deformation body) sub-segment 12a and a sealing element, if provided, for example an annular or annular disk-shaped, to seal the opening 3" accordingly. Last but not least, for the above-described case that the sensor element 1 is inserted into the above-described holder and/or that the deformation body 12 is to be connected in a materially bonded manner to the wall 3* of the tube 3, the deformation body 12 or its (deformation body) sub-segment 12a can advantageously have a further sealing surface, for example an annular ring, formed into it in an edge region (outer or corresponding to the above-described sealing surface of the holder) that matches the sealing surface.
Im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Meßsystem speziell als ein Wirbel- Durchflußmeßgrät mit einem im Lumen des Rohrs 3 - hier nämlich stromaufwärts des (eingebauten) Sensorelements 1 - angeordneten, dem Bewirken einer Kärmänsche Wirbelstrasse im strömenden Fluid dienenden Stauköper 4 ausgebildet. Sensorelement 1 und Staukörper 4 sind hierbei im besonderen so dimensioniert und angeordnet, daß der Verformungskörper 12 in einem solchen Bereich in das Lumen 3* des Rohrs 3 bzw. das darin geführte Fluid hineinragt, der im Betrieb des Meßsystems regelmäßig von einer (stationär ausgebildeten) Kärmänschen Wirbelstrasse eingenommen wird, so daß die auf den Verformungskörper 12 einwirkenden Wechsel-Kräfte bzw. die mittels des Sensors 1 erfaßten Druckschwankungen durch am Staukörper 4 mit einer Ablösrate (~1/fvtx) abgelöste gegenläufige Wirbel verursachten periodischen Druckschwankungen entsprechen und das Sensorsignal s1 eine mit der Ablöserate nämlicher Wirbel korrespondierende Signalfrequenz (~fvtx) aufweist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Meßsystem zudem als ein Meßsystem bzw. ein Wirbel-Durchflußmeßgrät in Kompaktbauweise ausgebildet, bei dem die Meß-Elektronik 2 in einem - beispielsweise mittels eines halsförmigen Anschlußstutzen 30 - am Rohr 3 gehalterten Schutzgehäuse 20 untergebracht ist. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Sensorelement 1 und das Rohr 3 ferner so dimensioniert, daß die vorbezeichnete Verformungskörper-Länge L12 mehr als einer Hälfte eines Kalibers DN des Rohrs 3 bzw. weniger als 95% nämlichen Kalibers DN entspricht. Die Verformungskörper-Länge L12 kann beispielsweise - wie bei vergleichsweise kleinem Kaliber von weniger als 50 mm durchaus üblich bzw. wie auch aus der Fig. 2 ersichtlich - auch so gewählt sein, daß auch ein dem vorbezeichneten zweiten Ende der Verformungskörper-Kavität 12 entsprechendes freies Ende des Verformungskörpers 12 auch nur einen sehr geringen minimalen Abstand zur Wandung 3* des Rohrs 3 aufweist. Bei Rohren mit vergleichsweise großem Kaliber von 50 mm oder mehr kann die Verformungskörpers-Länge L12, wie bei Meßsystemen der in Rede stehenden Art durchaus üblich, beispielsweise aber auch deutlich kürzer ausgebildet sein, als eine Hälfte eines Kalibers DN des Rohrs 3. In the embodiment shown in Fig. 2, the measuring system is specifically designed as a vortex flow measuring device with a bluff body 4 arranged in the lumen of the pipe 3 - here upstream of the (built-in) sensor element 1 - which serves to cause a Kärmänsche vortex street in the flowing fluid. Sensor element 1 and bluff body 4 are in this case in the in particular dimensioned and arranged in such a way that the deformation body 12 projects into the lumen 3* of the tube 3 or the fluid guided therein in an area which, during operation of the measuring system, is regularly occupied by a (stationary) Kärmän vortex street, so that the alternating forces acting on the deformation body 12 or the pressure fluctuations detected by the sensor 1 correspond to periodic pressure fluctuations caused by counter-rotating vortices detached from the bluff body 4 at a detachment rate (~1/fvtx) and the sensor signal s1 has a signal frequency (~fvtx) corresponding to the detachment rate of the same vortex. In the embodiment shown here, the measuring system is also designed as a measuring system or a vortex flow measuring device in a compact design, in which the measuring electronics 2 are accommodated in a protective housing 20 which is held on the tube 3 - for example by means of a neck-shaped connecting piece 30. According to a further embodiment of the invention, the sensor element 1 and the tube 3 are also dimensioned such that the above-mentioned deformation body length L12 corresponds to more than half of a caliber DN of the tube 3 or less than 95% of the same caliber DN. The deformation body length L12 can, for example - as is quite common with a comparatively small caliber of less than 50 mm or as can also be seen from Fig. 2 - also be selected such that a free end of the deformation body 12 corresponding to the above-mentioned second end of the deformation body cavity 12 also has only a very small minimum distance from the wall 3* of the tube 3. In the case of tubes with a comparatively large caliber of 50 mm or more, the deformation body length L12 can, as is quite common with measuring systems of the type in question, also be significantly shorter, for example, than half of a caliber DN of the tube 3.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1 . (Kapazitives) Sensorelement - insb. Sensorelement zum (kapazitiven) Erfassen von Druckschwankungen in einer in einem strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße und/oder Sensorelement, das dafür eingerichtet ist, von einem strömenden Fluid kontaktiert zu werden -, welches Sensorelement umfaßt: 1. (Capacitive) sensor element - in particular a sensor element for (capacitive) detection of pressure fluctuations in a Kärmänschen vortex street formed in a flowing fluid and/or a sensor element which is designed to be contacted by a flowing fluid - which sensor element comprises:
- einen, insb. hülsenförmigen und/oder monolithischen, Grundkörper (11), insb. aus einem elektrisch leitfähigen Material und/oder einem Metall, mit einer ein, insb. kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, insb. kreisförmiges, offenes zweites Ende aufweisenden - a base body (11), in particular a sleeve-shaped and/or monolithic base body, in particular made of an electrically conductive material and/or a metal, with a first, in particular circular, open end and a second, in particular circular, open end
(Grund körper-) Kavität (11*); (base body) cavity (11*);
- einen, insb. paddelförmigen und/oder monolithischen und/oder als Sensorfahne dienlichen, Verformungskörper (12) aus einem elektrisch leitfähigen, insb. nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 105 S/m aufweisenden, Material, insb. nämlich einem Metall, mit einer ein, insb. kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweisenden, insb. als Sackloch ausgebildeten, (Verformungskörper-)Kavität (12*); - a deformation body (12), in particular paddle-shaped and/or monolithic and/or serving as a sensor flag, made of an electrically conductive material, in particular a material having an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C, in particular a metal, with a (deformation body) cavity (12*) having an, in particular circular, open first end and a closed second end, in particular designed as a blind hole;
- einen, insb. stabförmigen und/oder monolithischen, Referenzkörper (13) aus einem elektrisch leitfähigen, insb. nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 105 S/m aufweisenden, Material, insb. nämlich einem Metall; - a reference body (13), in particular a rod-shaped and/or monolithic one, made of an electrically conductive material, in particular a metal, in particular one having an electrical conductivity of more than 10 5 S/m at an (operating) temperature of 20°C;
- sowie einen, insb. hülsenförmigen und/oder monolithischen, Füllkörper (14) aus einem elektrisch nichtleitenden, insb. nämlich bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10-8 S/m aufweisenden, (Isolier-)Material, insb. einem Glas, einem Kunststoff oder einer Keramik, mit einer ein, insb. kreisförmiges, offenes erstes Ende und ein, insb. kreisförmiges, offenes zweites Ende aufweisenden (Füllkörper-)Kavität (14*); - and a, in particular sleeve-shaped and/or monolithic, filler body (14) made of an electrically non-conductive (insulating) material, in particular a glass, a plastic or a ceramic, in particular one having an electrical conductivity of less than 10 -8 S/m at an (operating) temperature of 20°C, with a (filler body) cavity (14*) having an, in particular circular, open first end and an, in particular circular, open second end;
- wobei der Referenzkörper (13) anteilig in den Füllkörper (14) eingebettet ist, derart daß zumindest ein erstes (Referenzkörper-)Teilsegment (13a) des Referenzkörpers (13), insb. unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, vom Füllkörper umhüllt ist, insb. zumindest ein an nämliches erstes Referenzkörper-Teilsegment angrenzendes zweites (Referenzkörper-)Teilsegment (13b) des Referenzkörpers (13) vom Füllkörper (14) nicht umhüllt ist; - und wobei der Füllkörper (14) zusammen mit dem (darin eingebetteten) Referenzkörper (13) innerhalb der Grundkörper-Kavität (11*) angeordnet ist, derart, - wherein the reference body (13) is partially embedded in the filling body (14) such that at least a first (reference body) partial segment (13a) of the reference body (13), in particular by forming a frictional connection and/or a form-fitting connection and/or a material connection, is enveloped by the filling body, in particular at least a second (reference body) partial segment (13b) of the reference body (13) adjacent to the same first reference body partial segment is not enveloped by the filling body (14); - and wherein the filling body (14) is arranged together with the reference body (13) (embedded therein) within the base body cavity (11*), such that
- daß eine dem Lumen der Grundkörper-Kavität (11 *) zugewandte (Grundkörper-)Oberfläche des Grundkörpers (11) und eine nämlicher Grundkörper-Oberfläche zugewandte (Füllkörper-)Oberfläche des Füllkörpers (14) einander, insb. unter Bildung eines Kraftschlusses und/oder eines Formschlusses und/oder eines Stoffschlusses, kontaktieren - that a (base body) surface of the base body (11) facing the lumen of the base body cavity (11 *) and a (filler body) surface of the filler body (14) facing the same base body surface contact each other, in particular by forming a frictional connection and/or a form connection and/or a material connection
- und daß Referenzkörper (13) und Grundkörper (11) via Füllkörper (14) miteinander mechanisch gekoppelt, gleichwohl voneinander galvanisch getrennt, insb. nämlich elektrisch isoliert, sind, insb. derart, daß ein kleinster elektrischer Widerstand R1 zwischen Referenzkörper (13) und Grundkörper (11) bei einer 20°C betragenden (Betriebs-)Temperatur nicht kleiner ist als 10 MQ, insb. größer ist als 50 MQ; - and that the reference body (13) and the base body (11) are mechanically coupled to one another via a filler body (14), but are nevertheless galvanically separated from one another, in particular electrically insulated, in particular such that a minimum electrical resistance R1 between the reference body (13) and the base body (11) at an (operating) temperature of 20°C is not less than 10 MQ, in particular greater than 50 MQ;
- wobei der Verformungskörper (12) und der Grundkörper (11 ) unter Bildung einer die Verformungskörper-Kavität (12*), insb. einer sowohl die Verformungskörper-Kavität (12*) als auch einen nicht vom Füllkörper (14) eingenommenen Teilbereich der Grundkörper-Kavität (11*), involvierenden Sensor-Kavität (1*) miteinander mechanisch gekoppelt sind, derart, - wherein the deformation body (12) and the base body (11) are mechanically coupled to one another to form a deformation body cavity (12*), in particular a sensor cavity (1*) involving both the deformation body cavity (12*) and a portion of the base body cavity (11*) not occupied by the filler body (14), such that
- daß ein das erste Ende der Grundkörper-Kavität (11*) fassendes erstes (Grundkörper-)Teilsegment des Grundkörpers (11) und ein das erste Ende der Verformungskörper-Kavität (12*) fassendes erstes (Verformungskörper-)Teilsegment des Verformungskörpers (12) unter Bildung einer elektrisch leitfähigen, insb. hermetisch dichten, Verbindung, insb. stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, miteinander verbunden sind - that a first (base body) sub-segment of the base body (11) which encompasses the first end of the base body cavity (11*) and a first (deformation body) sub-segment of the deformation body (12) which encompasses the first end of the deformation body cavity (12*) are connected to one another, in particular in a materially bonded and/or positively bonded and/or non-positively bonded manner, to form an electrically conductive, in particular hermetically sealed, connection
- und daß der Referenzkörper (13), unter Bildung eines, insb. umlaufenden und/oder zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmigen und/oder nicht rotationssymmetrischen, (Ring-)Spalts (1’) zwischen Verformungskörper (12) und Referenzkörper (13) anteilig, nämlich mit einem an dessen erstes Referenzkörper-Teilsegment (13a) angrenzenden (aus dem Füllkörper herausragenden bzw. nicht vom Füllkörper umhüllten) freien zweiten Referenzkörper-Teilsegment (13b) innerhalb der Verformungskörper-Kavität angeordnet ist; - and that the reference body (13) is arranged within the deformation body cavity, forming a (ring) gap (1'), in particular a circumferential and/or at least partially hollow-cylindrical and/or non-rotationally symmetrical, between the deformation body (12) and the reference body (13), namely with a free second reference body sub-segment (13b) adjacent to its first reference body sub-segment (13a) (protruding from the filler body or not covered by the filler body);
- wobei der Referenzkörper (13) und der Verformungskörper (12) so angeordnet sind, daß eine (Verformungskörper-)lnnenfläche, nämlich eine (dem Lumen) der Verformungskörper-Kavität zugewandte, insb. (kreis-)zylindrische, Oberfläche des Verformungskörpers (12) und eine nämlicher Verformungskörper-Innenfläche zugewandte, insb. lediglich abschnittsweise (kreis-)zylindrische, (Referenzkörper-)Oberfläche des Referenzkörpers (13) einander nicht kontaktieren, insb. nämlich derart, daß Referenzkörper (13) und Verformungskörper (12) voneinander galvanisch getrennt sind; - wherein the reference body (13) and the deformation body (12) are arranged such that a (deformation body) inner surface, namely a surface of the deformation body (12) facing (the lumen) of the deformation body cavity, in particular a (circular) cylindrical surface, and a (reference body) surface of the reference body (13) facing the same deformation body inner surface, in particular only partially (circular) cylindrical, do not contact each other, in particular such that the reference body (13) and the deformation body (12) are galvanically separated from each other;
- und wobei der Verformungskörper (12) dafür eingerichtet ist, insb. durch auf den- and wherein the deformation body (12) is designed to be deformed, in particular by
Verformungskörper (12) einwirkende (Wechsel-)Kräfte erzwungene, Schwingungen um eine statische Ruhelage auszuführen und dabei relativ zum Referenzkörper (13) bewegt zu werden, derart, daß der Verformungskörper (12) dessen (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt (1‘) verformende, mithin eine zwischen Verformungskörper und Referenzkörper meßbare, insb. bei in statischer Ruhelage befindlichem Verformungskörper nicht weniger als 5 pF und/oder nicht mehr als 100 pF betragenden, (Sensor-)Kapazität C1 (eines mittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers gebildeten Kondensators) ändernde (Ausleger-)Schwingungen ausführen kann bzw. ausführt. Deformation body (12) acting (alternating) forces forced, vibrations around a static rest position and to be moved relative to the reference body (13) in such a way that the deformation body (12) can or does carry out (cantilever) oscillations which deform its (deformation body) cavity or the (annular) gap (1'), thus changing a (sensor) capacitance C1 (of a capacitor formed by the deformation body, the filler body and the reference body) which is measurable between the deformation body and the reference body and amounts to not less than 5 pF and/or not more than 100 pF, in particular when the deformation body is in the static rest position.
2. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eingerichtet ist, von einem, insb. strömenden und/oder zumindest zeitweise eine (Fluid-)Temperatur von mehr als 100°C aufweisenden, Fluid, insb. einer Flüssigkeit und/oder einem Gas oder einem anderen Fluid, kontaktiert zu werden. 2. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body is designed to be contacted by a fluid, in particular a liquid and/or a gas or another fluid, in particular a fluid that is flowing and/or at least temporarily has a (fluid) temperature of more than 100°C.
3. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eingerichtet ist, von einem strömenden, insb. zu einer Kärmänschen Wirbelstraße formierten, Fluid, insb. einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, umströmt zu werden, insb. nämlich durch darauf vom Fluid ausgeübte (Wechsel-)Kräfte elastisch verformt zu werden. 3. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body is designed to be surrounded by a flowing fluid, in particular a fluid formed into a Kärmän vortex street, in particular a liquid and/or a gas, in particular to be elastically deformed by (alternating) forces exerted thereon by the fluid.
4. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf einwirkende, insb. von einem (um-)strömenden Fluid ausgeübte und/oder via erste und zweite (Verformungskörper-)Außenflächen eingeleitete, (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen zu wandeln. 4. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body is designed to convert (alternating) forces acting thereon, in particular exerted by a fluid flowing around it and/or introduced via first and second (deformation body) outer surfaces, into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap.
5. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf von einem in einer (Haupt-)Strömungsrichtung strömenden Fluid, insb. aufgrund von Druckschwankungen innerhalb einer im strömenden Fluid ausgebildeten Kärmänschen Wirbelstraße, quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung ausgeübte (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen in einer, insb. quer zur (Haupt-)Strömungsrichtung und/oder in Richtung einer (Haupt-)Meßrichtung des Sensorelements weisenden, Schwingungsrichtung zu wandeln. 5. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body is set up to convert (alternating) forces exerted transversely to the (main) flow direction by a fluid flowing in a (main) flow direction, in particular due to pressure fluctuations within a Kärmän vortex street formed in the flowing fluid, into (cantilever) oscillations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap in an oscillation direction, in particular transversely to the (main) flow direction and/or in the direction of a (main) measuring direction of the sensor element.
6. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eine erste (Verformungskörper-)Außenfläche, nämlich eine (erste) der Verformungskörper-Kavität abgewandte, insb. konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene, Oberfläche, sowie eine zweite (Verformungskörper-)Außenfläche, nämlich eine (zweite) der Verformungskörper-Kavität abgewandte, gleichwohl der ersten (Verformungskörper-)Außenfläche gegenüber liegende, insb. konvexe und/oder abschnittsweise (kreis-)zylindrische und/oder abschnittsweise ebene, Oberfläche, aufweist. 6. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body has a first (deformation body) outer surface, namely a (first) surface facing away from the deformation body cavity, in particular a convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat surface, and a second (deformation body) outer surface, namely a (second) surface facing away from the deformation body cavity, but nevertheless facing the first (deformation body) outer surface opposite, in particular convex and/or partially (circular) cylindrical and/or partially flat, surface.
7. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen eingerichtet sind, von einem, insb. strömenden, Fluid, insb. einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, kontaktiert zu werden, insb. derart, daß via die ersten und zweiten (Verformungskörper-)Außenflächen vom Fluid generierte, die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den (Ring-)Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen bewirkende (Wechsel-)Kräfte in den Verformungskörper eingeleitet werden. 7. Sensor element according to the preceding claim, wherein the first and second (deformation body) outer surfaces are designed to be contacted by a, in particular flowing, fluid, in particular a liquid and/or a gas, in particular in such a way that (alternating) forces generated by the fluid and causing (cantilever) oscillations deforming the (deformation body) cavity or the (ring) gap are introduced into the deformation body via the first and second (deformation body) outer surfaces.
8. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungskörper eingerichtet ist, darauf in einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) ausgeübte (Wechsel-)Kräfte in die (Verformungskörper-)Kavität bzw. den Spalt verformende (Ausleger-)Schwingungen zu wandeln. 8. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the deformation body is designed to convert (alternating) forces exerted thereon in a (main) measuring direction (of the sensor element) into (cantilever) vibrations deforming the (deformation body) cavity or the gap.
9. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 9. Sensor element according to the preceding claim,
- wobei eine kleinste Breite des Spalts (1’) parallel zur (Haupt-)Meßrichtung verläuft bzw. parallel zur (Haupt-)Meßrichtung meßbar ist; und/oder - wherein a smallest width of the gap (1’) runs parallel to the (main) measuring direction or is measurable parallel to the (main) measuring direction; and/or
- wobei eine größte Breite des Spalts (1’) nicht parallel zur (Haupt-)Meßrichtung verläuft bzw. nicht parallel zur (Haupt-)Meßrichtung meßbar ist. - wherein a largest width of the gap (1’) does not run parallel to the (main) measuring direction or cannot be measured parallel to the (main) measuring direction.
10. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers ein (Meß-)Kondensator mit einer durch den Spalt mitbestimmten (Sensor-)Kapazität C1 gebildet ist, insb. derart, daß der (Meß-)Kondensator in einer (Haupt-)Meßrichtung eine (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX von mehr als 1 pF/mm aufweist bzw. eingerichtet ist, auf eine 1 pm betragende (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers in einer (Haupt-)Meßrichtung mit einer mehr als 1 fF betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. 10. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein a (measuring) capacitor with a (sensor) capacitance C1 determined by the gap is formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body, in particular such that the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX of more than 1 pF/mm in a (main) measuring direction or is set up to react to a 1 pm (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction with a change AC1 in the capacitance C1 of more than 1 fF.
11 . Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei der (Meß-)Kondensator in einer (Haupt-)Meßrichtung eine, insb. mehr als 1 pF/mm und/oder größte, (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX aufweist, derart, daß der (Meß-)Kondensator eingerichtet ist, auf eine, insb. mehr als 1 pm betragende, (Auslenk-) Bewegung AX des Verformungskörpers in einer (Haupt-)Meßrichtung mit einer, insb. mehr als 1 fF betragenden, Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren. 11. Sensor element according to the preceding claim, wherein the (measuring) capacitor has a (measuring) sensitivity AC1/AX in a (main) measuring direction, in particular more than 1 pF/mm and/or greatest, such that the (measuring) capacitor is set up to react to a (deflection) movement AX of the deformation body in a (main) measuring direction, in particular more than 1 pm, with a change AC1 in the capacitance C1, in particular more than 1 fF.
12. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei der (Meß-)Kondensator in einer von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung eine von der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, insb. um nicht weniger als 50 % der (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX, abweichende Quer- Empfindlichkeit AC1/AY aufweist, insb. derart, daß die Quer-Empfindlichkeit AC1/AY kleiner ist als die (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX und/oder daß der (Meß-)Kondensator eingerichtet ist, auf eine (Auslenk-)Bewegung AY des Verformungskörpers in wenigstens einer, insb. jeder, von der (Haupt-)Meßrichtung abweichenden Richtung mit einer Änderung AC1 ‘ der Kapazität C1 reagiert, die kleiner ist als die Änderung AC1 (der Kapazität C1 ) mit der der (Meß-)Kondensator auf eine dazu gleich große (Auslenk-)Bewegung AX des Verformungskörpers in (Haupt-)Meßrichtung zu reagieren. 12. Sensor element according to the preceding claim, wherein the (measuring) capacitor has a transverse sensitivity AC1/AY in a direction deviating from the (main) measuring direction which deviates from the (measuring) sensitivity AC1/AX, in particular by not less than 50% of the (measuring) sensitivity AC1/AX, in particular such that the transverse sensitivity AC1/AY is smaller than the (measurement) sensitivity AC1/AX and/or that the (measurement) capacitor is designed to react to a (deflection) movement AY of the deformation body in at least one, in particular every, direction deviating from the (main) measurement direction with a change AC1 ' of the capacitance C1 that is smaller than the change AC1 (of the capacitance C1 ) with which the (measurement) capacitor reacts to an equally large (deflection) movement AX of the deformation body in the (main) measurement direction.
13. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, 13. Sensor element according to one of the preceding claims,
- wobei der in statischer Ruhelage befindliche Verformungskörper und der Referenzkörper, insb. unter Bildung eines Kondensators, zumindest, insb. lediglich, abschnittsweise koaxial angeordnet sind; und/oder - wherein the deformation body in the static rest position and the reference body, in particular forming a capacitor, are arranged coaxially at least, in particular only, in sections; and/or
- wobei der Referenzkörper zumindest, insb. lediglich, abschnittsweise (kreis-)zylindrisch ist, insb. derart, daß ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des zweiten Referenzkörper-Teilsegments größer als 3 mm ist und/oder daß ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des ersten Referenzkörper-Teilsegments größer als ein kleinster (Zylinder-)Durchmesser des zweiten Referenzkörper-Teilsegments ist; und/oder - wherein the reference body is at least, in particular only, partially (circular) cylindrical, in particular such that a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment is greater than 3 mm and/or that a smallest (cylinder) diameter of the first reference body sub-segment is greater than a smallest (cylinder) diameter of the second reference body sub-segment; and/or
- wobei ein kleinster Abstand zwischen Verformungskörper und Referenzkörper größer als 0,01 mm, insb. größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, insb. kleiner als 0,5 mm, ist; und/oder - where a minimum distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.01 mm, in particular greater than 0.1 mm, and/or less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm; and/or
- wobei ein größter Abstand zwischen Verformungskörper und Referenzkörper größer als 0,02 mm, insb. größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 10 mm, insb. kleiner als 5 mm, ist; und/oder - where a maximum distance between the deformation body and the reference body is greater than 0.02 mm, in particular greater than 0.2 mm, and/or less than 10 mm, in particular less than 5 mm; and/or
- wobei eine kleinste Breite des (Ring-)Spalts (1’) größer als 0,01 mm, insb. größer als 0,1 mm, und/oder kleiner als 1 mm, insb. kleiner als 0,5 mm, ist; und/oder - wherein a smallest width of the (annular) gap (1’) is greater than 0.01 mm, in particular greater than 0.1 mm, and/or less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm; and/or
- wobei eine größte Breite des (Ring-)Spalts (1 ’) größer als 0,02 mm, insb. größer als 0,2 mm, und/oder kleiner als 1 mm, insb. kleiner als 0,5 mm, ist; und/oder - wherein a maximum width of the (annular) gap (1 ’) is greater than 0.02 mm, in particular greater than 0.2 mm, and/or less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm; and/or
- wobei eine größte Breite des (Ring-)Spalts (1 ’) mehr als 0,05 mm, insb. mehr als 0,1 mm, größer als eine kleinste Breite des (Ring-)Spalts (1’) ist; und/oder - wherein a maximum width of the (annular) gap (1’) is more than 0.05 mm, in particular more than 0.1 mm, larger than a minimum width of the (annular) gap (1’); and/or
- wobei der Referenzkörper eine (Referenzkörper-)Masse aufweist, die kleiner als 10 g ist, insb. derart, daß eine (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments nicht mehr als 5 g und/oder nicht mehr als 60% der (Referenzkörper-)Masse beträgt; und/oder - wherein the reference body has a (reference body) mass which is less than 10 g, in particular such that a (partial segment) mass of the second reference body partial segment is not more than 5 g and/or not more than 60% of the (reference body) mass; and/or
- wobei der Verformungskörper eine kleinste Wandstärke aufweist, die nicht kleiner ist als 0,2 mm und/oder nicht größer als 1 mm ist; und/oder - wherein the deformation body has a minimum wall thickness which is not less than 0.2 mm and/or not greater than 1 mm; and/or
- wobei der Verformungskörper eine (Verformungskörper-)Masse aufweist, die kleiner als 50 g und/oder nicht kleiner als 4 g ist, insb. derart, daß die (Verformungskörper-)Masse des Verformungskörpers größer als eine (Teilsegment-)Masse des zweiten Referenzkörper-Teilsegments ist; und/oder - wherein the deformation body has a (deformation body) mass which is less than 50 g and/or not less than 4 g, in particular such that the (deformation body) mass of the deformation body is greater than a (partial segment) mass of the second reference body partial segment; and/or
- wobei der Verformungskörper eine (Verformungskörper-)Länge aufweist, die kleiner als 50 mm und/oder größer als 5 mm ist. - wherein the deformation body has a (deformation body) length which is less than 50 mm and/or greater than 5 mm.
14. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, 14. Sensor element according to one of the preceding claims,
- wobei der Grundkörper eine (Grundkörper-)Länge aufweist, die größer als 5 mm und/oder kleiner als 100 mm, insb. nicht größer als 50 mm, ist; und/oder - wherein the base body has a (base body) length that is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm; and/or
- wobei der Füllkörper eine (Füllkörper-)Länge aufweist, die größer als 5 mm und/oder kleiner als 100 mm, insb. nicht größer als 50 mm, ist; und/oder - wherein the filler has a (filler) length that is greater than 5 mm and/or less than 100 mm, in particular not greater than 50 mm; and/or
- wobei der Referenzkörper eine (Referenzkörper-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist, insb. derart, daß eine (Teilsegment-)Länge des zweiten Referenzkörper-Teilsegments weniger als 50 mm und/oder mehr als 10 mm und/oder weniger als 50% der (Referenzkörper-)Länge und/oder mehr als 10% der (Referenzkörper-)Länge beträgt. - wherein the reference body has a (reference body) length which is greater than 10 mm and/or less than 100 mm, in particular such that a (partial segment) length of the second reference body partial segment is less than 50 mm and/or more than 10 mm and/or less than 50% of the (reference body) length and/or more than 10% of the (reference body) length.
15. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 15. Sensor element according to the preceding claim,
- wobei die Füllkörper-Länge kleiner ist als die Grundkörper-Länge; und/oder - where the packing length is smaller than the base body length; and/or
- wobei die Füllkörper-Länge kleiner ist als die Referenzkörper-Länge; und/oder - where the packing length is smaller than the reference body length; and/or
- wobei die Grundkörper-Länge kleiner ist als die Referenzkörper-Länge. - where the base body length is smaller than the reference body length.
16. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Füllkörper so innerhalb der Grundkörper-Kavität angeordnet ist, daß ein vom ersten Grundkörper-Teilsegment umhüllter (das erste Ende der Grundkörper-Kavität bildender) Teilbereich der Grundkörper-Kavität nicht vom Füllkörper ausgefüllt bzw. nicht vom Füllkörper eingenommen ist. 16. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the filling body is arranged within the base body cavity such that a partial region of the base body cavity surrounded by the first base body sub-segment (forming the first end of the base body cavity) is not filled by the filling body or is not occupied by the filling body.
17. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Referenzkörper derart in den Füllkörper eingebettet ist, daß ein an das erste Referenzkörper-Teilsegment angrenzendes, gleichwohl vom zweiten (Referenzkörper-)Teilsegment entferntes, insb. stabförmiges, drittes (Referenzkörper-)Teilsegment des Referenzkörpers vom Füllkörper nicht umhüllt ist. 17. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the reference body is embedded in the filler body in such a way that a third (reference body) sub-segment of the reference body which is adjacent to the first reference body sub-segment but is nevertheless remote from the second (reference body) sub-segment, in particular a rod-shaped, is not enclosed by the filler body.
18. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments nicht rotationssymmetrisch ist, insb. derart, daß das dritte (Referenzkörper-)Teilsegment einen Kreissegment förmigen Querschnitt aufweist. 18. Sensor element according to the preceding claim, wherein the third (reference body) sub-segment (of the reference body) is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, in particular such that the third (reference body) sub-segment has a cross-section in the shape of a circular segment.
19. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei dem Sensorelement eine Vielzahl (natürlicher) Schwingungsmoden innewohnen, in denen der Verformungskörper und/oder der Referenzkörper jeweils (mechanische) Schwingungen um eine jeweilige statische Ruhelage mit einer jeweiligen Eigen- bzw. Resonanzfrequenz ausführen bzw. ausführen können. 19. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the sensor element has a plurality of (natural) vibration modes in which the deformation body and/or the reference body each execute or can execute (mechanical) vibrations about a respective static rest position with a respective natural or resonance frequency.
20. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 20. Sensor element according to the preceding claim,
- wobei das Sensorelement eine erste Schwingungsmode, in der der Verformungskörper, insb. lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer, insb. einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) entsprechenden, ersten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine zweite Schwingungsmode, in der der Referenzkörper, insb. lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher erster Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, aufweist; - wherein the sensor element has a first vibration mode in which the deformation body, in particular only having a single vibration node, (cantilever) vibrations in a first direction corresponding to a (main) measuring direction (of the sensor element). direction of vibration, and a second vibration mode in which the reference body, in particular having only a single vibration node, can or does execute (cantilever) vibrations in the same first vibration direction;
- und wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode von der, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht. - and wherein the natural frequency of the first vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the second vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by not more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode.
21 . Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 21 . Sensor element according to the preceding claim,
- wobei das Sensorelement eine dritte Schwingungsmode, in der der Verformungskörper, insb. lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in einer senkrecht zur ersten Schwingungsrichtung weisenden zweiten Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, sowie eine vierte Schwingungsmode, in der der Referenzkörper, insb. lediglich einen einzigen Schwingungsknoten aufweisenden, (Ausleger-)Schwingungen in nämlicher zweiter Schwingungsrichtung ausführen kann bzw. ausführt, aufweist. - wherein the sensor element has a third vibration mode in which the deformation body, in particular having only a single vibration node, can or does execute (cantilever) vibrations in a second vibration direction pointing perpendicular to the first vibration direction, and a fourth vibration mode in which the reference body, in particular having only a single vibration node, can or does execute (cantilever) vibrations in the same second vibration direction.
22. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 22. Sensor element according to the preceding claim,
- wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht; und/oder- wherein the natural frequency of the third vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the fourth vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode; and/or
- wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, ersten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht; und/oder - wherein the natural frequency of the third vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the first vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the first vibration mode; and/or
- wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der dritten Schwingungsmode von der, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht; und/oder- wherein the natural frequency of the third vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the second vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 1000 Hz and/or by no more than 20% of the natural frequency of the second vibration mode; and/or
- wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode um weniger als 500 Hz und/oder um nicht mehr als 10 % der Eigenfrequenz der zweiten Schwingungsmode abweicht; und/oder - wherein the natural frequency of the fourth vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the second vibration mode by less than 500 Hz and/or by no more than 10% of the natural frequency of the second vibration mode; and/or
- wobei die, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der vierten Schwingungsmode von der, insb. mehr als 1000 Hz und/oder weniger als 10 kHz betragende, Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode um weniger als 1000 Hz und/oder um nicht mehr als 20 % der Eigenfrequenz der ersten Schwingungsmode abweicht. - wherein the natural frequency of the fourth vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, deviates from the natural frequency of the first vibration mode, in particular more than 1000 Hz and/or less than 10 kHz, by less than 1000 Hz and/or by not more than 20% of the natural frequency of the first vibration mode.
23. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, 23. Sensor element according to one of the preceding claims,
- wobei das erste (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist; und/oder - wherein the first (reference body) sub-segment (of the reference body) has a (sub-segment) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm; and/or
- wobei das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers) eine (Teilsegment-)Länge aufweist, die größer als 10 mm und/oder kleiner als 100 mm ist; und/oder - wherein the second (reference body) sub-segment (of the reference body) has a (sub-segment) length that is greater than 10 mm and/or less than 100 mm; and/or
- wobei das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment (des Referenzkörpers), insb. zur Erhöhung eines gegenseitigen (Frequenz-)Abstandes von Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen verschiedener Schwingungsmoden des Sensorelements und/oder zur Erhöhung einer (Meß-)Empfindlichkeit AC1/AX eines mittels des Verformungskörpers, des Füllkörpers und des Referenzkörpers gebildeten Kondensators C1 relativ zu einer Quer-Empfindlichkeit AC1/AY nämlichen Kondensators C1 , bezüglich einer gedachten Längsachse nämlichen (Referenzkörper-)Teilsegments nicht rotationssymmetrisch ist, insb. derart, daß das zweite (Referenzkörper-)Teilsegment einen T-förmigen Querschnitt aufweist. - wherein the second (reference body) sub-segment (of the reference body), in particular for increasing a mutual (frequency) distance of natural or resonance frequencies of different vibration modes of the sensor element and/or for increasing a (measurement) sensitivity AC1/AX of a capacitor C1 formed by means of the deformation body, the filler body and the reference body relative to a transverse sensitivity AC1/AY of the same capacitor C1, is not rotationally symmetrical with respect to an imaginary longitudinal axis of the same (reference body) sub-segment, in particular such that the second (reference body) sub-segment has a T-shaped cross-section.
24. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, 24. Sensor element according to one of the preceding claims,
- wobei der Grundkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5- 10-6 K’1, insb. nicht weniger als mehr als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K’1, insb. nicht mehr als 19-1 O’6 K'1, beträgt; und/oder - wherein the base body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , in particular not less than more than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , in particular not more than 19-10' 6 K'1; and/or
- wobei der Referenzkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C weniger als 11 -10-6 K'1 beträgt; und/oder - wherein the reference body consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is less than 11 -10 -6 K'1; and/or
- wobei der Füllkörper aus einem Material besteht, von dem ein (linearer) Wärmeausdehnungskoeffizient bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C mehr als 5- 10-6 K’1, insb. nicht weniger als 8-10-6 K’1, und/oder weniger als 25-10'6 K’1, insb. nicht mehr als 19-10-6 K’1, beträgt. - wherein the filler consists of a material whose (linear) thermal expansion coefficient at an (operating) temperature of 20°C is more than 5-10 -6 K' 1 , in particular not less than 8-10 -6 K' 1 , and/or less than 25-10' 6 K' 1 , in particular not more than 19-10 -6 K' 1 .
25. Sensorelement nach dem vorherigen Anspruch, 25. Sensor element according to the preceding claim,
- wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers, insb. derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -10-6 K’1, insb. um nicht weniger als 5-10-6 K’1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers; und/oder - wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not less than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body, in particular such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the reference body by more than 1 -10 -6 K' 1 , in particular by not less than 5-10 -6 K'1; and/or
- wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers nicht kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers, insb. derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Grundkörpers bei einer (Betriebs-)Temperatur von 20°C um mehr als 1 -10’6 K-1, insb. um nicht weniger als 5-10’6 K-1, größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers; und/oder - wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers nicht größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers, insb. derart, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Referenzkörpers um weniger als 1 -1 O’6 K'1 kleiner ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient (des Materials) des Füllkörpers - wherein the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body is not less than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler, in particular such that the thermal expansion coefficient (of the material) of the base body at an (operating) temperature of 20°C is greater than the thermal expansion coefficient (of the material) of the filler by more than 1 -10' 6 K -1 , in particular by not less than 5-10' 6 K -1 ; and/or - whereby the coefficient of thermal expansion (of the material) of the reference body is not greater than the coefficient of thermal expansion (of the material) of the filling body, in particular such that the coefficient of thermal expansion (of the material) of the reference body is less than 1 -1 O' 6 K' 1 smaller than the coefficient of thermal expansion (of the material) of the filling body
26. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, 26. Sensor element according to one of the preceding claims,
- wobei der Grundkörper, insb. vollständig, aus einem Metall, insb. einem (rostfreien) Edelstahl (WNr. 1.4404), besteht; und/oder - the base body, in particular completely, consists of a metal, in particular a (rust-proof) stainless steel (WNr. 1.4404); and/or
- wobei der Referenzkörper, insb. vollständig, aus einem Metall, insb. einer Nickelbasislegierung (WNr. 2.4475), besteht; und/oder - the reference body, in particular completely, consists of a metal, in particular a nickel-based alloy (WNr. 2.4475); and/or
- wobei der Füllkörper zumindest anteilig, insb. vollständig, aus einem Glas, insb. einem Einschmelzgas, besteht; und/oder - wherein the filling body consists at least partially, in particular completely, of a glass, in particular a melting gas; and/or
- wobei die Sensor-Kavität hermetisch dicht ist; und/oder - wherein the sensor cavity is hermetically sealed; and/or
- wobei Grundkörper und Füllkörper zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von weniger als 400°C kraftschlüssig miteinander verbunden sind, und/oder - wherein the base body and the filler body are connected to one another in a force-locking manner at least at an (operating) temperature of less than 400°C, and/or
- wobei Füllkörper und Referenzkörper zumindest bei einer (Betriebs-)Temperatur von weniger als 400°C kraftschlüssig miteinander verbunden sind. - whereby the filler body and the reference body are force-fitted together at least at an (operating) temperature of less than 400°C.
27. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensor-Kavität mit einem (Inert-)Gas, insb. Stickstoff und/oder einem Edelgas, befüllt ist. 27. Sensor element according to one of the preceding claims, wherein the sensor cavity is filled with an (inert) gas, in particular nitrogen and/or a noble gas.
28. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Sensor-Kavität evakuiert ist. 28. Sensor element according to one of claims 1 to 26, wherein the sensor cavity is evacuated.
29. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, weiters umfassend: eine an den Referenzkörper elektrisch angeschlossene, insb. damit elektrisch leitend verbundene, (erste) Anschlußleitung. 29. Sensor element according to one of the preceding claims, further comprising: a (first) connecting line electrically connected to the reference body, in particular electrically conductively connected thereto.
30. Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche, weiters umfassend: eine an den Grundkörper elektrisch angeschlossene, insb. damit elektrisch leitend verbundene, (zweite) Anschlußleitung. 30. Sensor element according to one of the preceding claims, further comprising: a (second) connecting line electrically connected to the base body, in particular electrically conductively connected thereto.
31 . Meßsystem zum Messen wenigstens einer Meßgröße, insb. eines Strömungsparameters oder eines Stoffparameters, eines, insb. in einer Rohrleitung geführten und/oder zumindest zeitweise eine (Meßstoff-)Temperatur von mehr als 100°C aufweisenden und/oder mit einer Druckdifferenz von mehr als 10 bar auf den Verformungskörper (des Sensorelements) wirkenden, fluiden Meßstoffs, insb. einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, umfassend: ein Sensorelement nach einem der vorherigen Ansprüche sowie eine daran elektrisch angeschlossene (Meß-)Elektronik. 31. Measuring system for measuring at least one measured variable, in particular a flow parameter or a material parameter, of a fluid measuring material, in particular a gas and/or a liquid, which is guided in a pipeline and/or at least temporarily has a (measured material) temperature of more than 100°C and/or acts on the deformation body (of the sensor element) with a pressure difference of more than 10 bar, comprising: a sensor element according to one of the preceding claims and (measurement) electronics electrically connected thereto.
32. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, 32. Measuring system according to the previous claim,
- wobei das Sensorelement eingerichtet ist, auf eine in einer (Haupt-)Meßrichtung (des Sensorelements) auf den Verformungskörper wirkenden Druckdifferenz von 1 bar mit einer nicht weniger als 10 fF und/oder nicht mehr als 1 pF betragenden Änderung AC1 der Kapazität C1 zu reagieren; und/oder - wherein the sensor element is designed to react to a pressure difference of 1 bar acting on the deformation body in a (main) measuring direction (of the sensor element) with a change AC1 in the capacitance C1 of not less than 10 fF and/or not more than 1 pF; and/or
- wobei mittels des Verformungskörpers, insb. mittels des Verformungskörpers und des Grundkörpers, ein, insb. Null betragendes, Bezugspotential für wenigstens eine mittels der Meßelektronik zu verarbeitende (Signal-)Spannung bereitgestellt bzw. eine Masse (GND) der Meß-Elektronik gebildet ist. - wherein by means of the deformation body, in particular by means of the deformation body and the base body, a reference potential, in particular zero, is provided for at least one (signal) voltage to be processed by means of the measuring electronics or a ground (GND) of the measuring electronics is formed.
33. Verwenden eines Meßsystems nach einem der vorherigen Ansprüche zum Messen eines Strömungsparameters - insb. nämlich einer Strömungsgeschwindigkeit und/oder einer Volumendurchflußrate und/oder einer Massendurchflußrate - eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. eine (Meßstoff-)Temperatur von mehr als 100°C und/oder mit einer Druckdifferenz von mehr als 10 bar auf den Verformungskörper (des Sensorelements) wirkenden, fluiden Meßstoff, insb. einem Dampf. 33. Use of a measuring system according to one of the preceding claims for measuring a flow parameter - in particular a flow velocity and/or a volume flow rate and/or a mass flow rate - of a fluid measuring medium, in particular a steam, flowing in a pipeline, in particular a (measured medium) temperature of more than 100°C and/or acting on the deformation body (of the sensor element) with a pressure difference of more than 10 bar.
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