用于确定体积和/或质量流率的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定在管(20)中流动的介质(M)的体积和/或质量流率的方法，其中，流体(F)的密度和/或粘度借助于MEMS传感器芯片(30)来确定，其中在管(20)中流动的介质(M)至少部分流过MEMS传感器芯片(30)的测量通道(31)，以确定流体(F)的密度和/或粘度，且其中介质(M)的体积和/或质量流率借助于跨越MEMS传感器芯片(30)的测量通道(31)检查到的压降|p2‑p1|和MEMS传感器(30)确定的密度和/或粘度来确定，与介质无关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定体积和/或质量流率的方法
本专利技术涉及一种用于确定在管中流动的介质的体积和/或质量流率的方法，还涉及一种用于确定在管中流动的介质的体积和/或质量流率的设备。
技术介绍
用于根据差压原理确定体积流率的设备本身是已知的。例如，此处孔板被用作有效的压力设置设备，并且检查横跨孔板的压差。测量本身需要使用差压测量装置和材料的特征值，尤其是粘度、密度和绝热指数的知识。用于此的细节在2004年ISO5167-1标准和2003年2：2003标准中限定。该方法的缺点在于体积流率的测量与介质的材料值有关(与介质有关)，因此必须其必须已知。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于对该缺点进行补救。通过根据权利要求1所述的方法以及根据权利要求5所述的设备，该目标通过本专利技术实现。为了确定在管中流动的介质的体积和/或质量流率，根据本专利技术的方法提出了借助于MEMS传感器芯片来确定流体的密度和/或粘度，其中在管中流动的介质至少部分流经MEMS传感器芯片的测量通道，以确定流体的密度和/或粘度，并且其中，介质的体积和/或质量流率借助于跨越MEMS传感器芯片的测量通道检查到的压降|p2-p1|，以及MEMS传感器确定的密度和/或粘度来确定，与介质无关。MEMS传感器芯片是微机电系统，其在计量学中用于计量性检查一个或多个测量值。这些MEMS传感器芯片通常使用半导体技术中的常见方法，诸如蚀刻工艺、氧化方法、注入方法、键合方法和/或涂层方法，使用单层或多层晶片，尤其是硅基晶片来生产。用于确定流动介质，尤其是液体或气体的测量值的MEMS传感器芯片通常具有至少一个测量通道，该测量通道的内部形成介质在测量期间流过的线路。根据本专利技术，现提出，与根据差压原理的常规体积流率测量相并行，MEMS传感器芯片确定介质的当前密度和/或粘度，使得可能进行与介质无关的体积和/或质量流率测量。本专利技术的进一步发展提出将MEMS传感器芯片的测量通道以下述方式被连接至管：介质全部流过MEMS传感器芯片的测量通道，使得压降|p2-p1|基本上由MEMS传感器芯片的测量通道生成。本专利技术的替代的进一步发展提出将孔板以下述方式引入到管中：介质平行地流过孔板和MEMS传感器芯片的测量通道，且压降|p2-p1|由引入管中的孔板以及介质部分地流过的MEMS传感器芯片的测量通道生成。进一步发展可尤其提出孔板和测量通道以下述方式互相匹配：流过测量通道的介质与流过孔板的介质之间的流量比被设置为小于1∶20，优选地小于1∶100，尤其优选地小于1∶500。根据本专利技术的用于确定在管中流动的介质的体积和/或质量流率的设备至少包括：-MEMS传感器芯片，其具有测量通道，该测量通道连接至管从而以下述方式确定介质的密度和/或粘度：介质至少部分地流过测量通道，-压差测量装置，其用于检查跨越MEMS传感器芯片测量通道的压降|p2-p1|，-评估单元，其被设置为用于基于差压测量装置确定的压降|p2-p1|以及由MEMS传感器芯片确定的密度和/或粘度来确定介质的体积和/或质量流率，与介质无关。本专利技术的进一步发展提出MEMS传感器芯片以下述方式被连接到管：介质完全流过MEMS传感器芯片的测量通道，因此压降|p2-p1|基本上由MEMS传感器芯片的测量通道生成，并且压差测量装置被进一步设计用于检查跨越MEMS传感器芯片的测量通道的压降。本专利技术的替代的进一步发展为此目的提出所述设备进一步具有孔板，介质流过该孔板，其中，该孔板和MEMS传感器芯片的测量通道以下述方式被引入到管中：介质——优选地平行——流过孔板和通道两者。本专利技术的另一进一步发展提出MEMS传感器芯片的测量通道具有直径范围为0.03-1毫米，优选地0.05-0.6毫米，尤其优选地0.1-0.3毫米的流横截面A测量通道。本专利技术的另一进一步发展提出，孔板有具有流动横截面A孔板的孔板开口，其中，孔板开口的流动横截面A孔板以下述方式被设计：流过测量通道的流动横截面A测量通道的介质与流过孔板开口的流动横截面A孔板的介质之间的流量比被设置为小于1∶20，优选地小于1∶100，尤其优选小于地1∶500。附图说明参考以下附图对本专利技术进行更详细的解释。附图所示：图1：本专利技术的第一示例性实施例，以及图2：替换第一实施例的本专利技术的第二示例性实施例。具体实施方式图1示出了本专利技术的第一示例性实施例。在这种情况下，用于确定体积和/或质量流率的设备1包括用于确定体积流率的差压测量装置40，差压测量装置40根据有效压力设置设备原理构造，且具有在管20中的孔板21，介质M流过管20。管20通常具有流横截面A管，其直径范围为＜30毫米，优选＜10毫米，特别优选＜5毫米。孔板21在流动方向上被引入到管20中，作为有效压力设置设备。孔板21有具有开口或流动横截面A孔板的孔板开口，其直径通常为0.2-10毫米，优选为0.4-5毫米，尤其优选为0.7-2mm。除了穿过孔板21的介质M的流动路径之外，在平行于该路径的流动路径中，用于确定介质M的密度和/或粘度的MEMS传感器芯片30被连接至管20。MEMS传感器芯片30具有测量通道31，介质M在测量期间流过该测量通道，使得MEMS传感器芯片30可确定介质M的密度和/或粘度。测量通道31通常具有直径范围为0.03-1毫米，优选0.05-0.6毫米，尤其优选0.1-0.3毫米的流横截面A测量通道。原则上，MEMS传感器芯片30与可振荡单元一起操作，可振荡单元的振荡行为被检查，以便确定密度和/或粘度。在该情况下，可以使用可振荡单元振荡的Q因子来确定例如介质M的粘度。取决于介质M，MEMS传感器芯片30的可振荡单元可以被不同地设计。在介质M包含气体的情况下，可振荡单元可设计为例如悬臂或晶体振荡器的形式，而在介质M包含液体的情况下，可振荡单元可设计为被激发以振荡的测量通道31的形式振荡。这两种情况中，利用可振荡单元的振荡的至少一种特性由于介质M的密度和/或粘度而变化使得可以确定密度和/或粘度的事实。用于确定体积和/或质量流率的设备1还包括评估单元50，该评估单元50被设置用于基于差压测量装置40确定的压降|p2-p1|以及MEMS传感器芯片30确定的密度和/或粘度来确定介质的体积和/或质量流率，与介质无关。为此目的，评估单元50可以根据哈根-泊肃叶定律，基于所确定的压降|p2-p1|和粘度来确定通过管的体积流率。此外，评估单元50还可以基于所确定的密度来确定通过管20的质量流率。图2示出了本专利技术的第二示例性实施例，其是第一示例性实施例的替代方案。用于确定体积/或质量流率的设备1与第一实施例的不同之处在于，尽管此处也设置了压差测量装置40，在此情况下没有孔板，但是该设备以介质M完全流过MEMS传感器芯片30的测量通道31的方式设计。这意指因此压差测量装置40以下述方式被设计：只有在MEMS传感器芯片的测量通道之前的第一压力p1和在MEMS传感器芯片的测量通道之后的第二压力p2被检查本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定在管(20)中流动的介质(M)的体积和/或质量流率的方法，其中，流体(F)的密度和/或粘度借助于MEMS传感器芯片(30)来确定，其中在所述管(20)中流动的所述介质(M)至少部分流过所述MEMS传感器芯片(30)的测量通道(31)以确定所述流体(F)的密度和/或粘度，并且其中所述介质(M)的体积和/或质量流率借助于跨越所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)检查到的压降|p2-p1|和所述MEMS传感器(30)确定的密度和/或粘度来确定，与介质无关。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171220 DE 102017130781.81.一种用于确定在管(20)中流动的介质(M)的体积和/或质量流率的方法，其中，流体(F)的密度和/或粘度借助于MEMS传感器芯片(30)来确定，其中在所述管(20)中流动的所述介质(M)至少部分流过所述MEMS传感器芯片(30)的测量通道(31)以确定所述流体(F)的密度和/或粘度，并且其中所述介质(M)的体积和/或质量流率借助于跨越所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)检查到的压降|p2-p1|和所述MEMS传感器(30)确定的密度和/或粘度来确定，与介质无关。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)以下述方式被连接到所述管(20)：所述介质(M)完全流过所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)，使得所述压降|p2-p1|基本上由所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)生成。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，孔板(21)以下述方式被引入所述管中：所述介质平行地流过所述孔板和所述MEMS传感器芯片的所述测量通道，且所述压降(|p2-p1|)由引入所述管(20)中的所述孔板(21)和所述介质部分地流过的所述MEMS传感器芯片(30)的所述测量通道(31)生成。


4.根据上述权利要求所述的方法，其中，所述孔板(21)和所述测量通道(31)以下述方式互相匹配：流过所述测量通道(31)的所述介质(M)与流过所述孔板(21)的所述介质(M)之间的流量比被设置为小于1∶20，优选地小于1∶100，特别优选地小于1∶500。


5.一种用于确定在管(20)中流动的介质(M)的体积和/或质量流率(1)的设备，至少包括：
-MEMS传感器芯片(30)，所述MEMS传感器芯片(30)具有测量通道(31)，所述测量通道(31)连接到所述管(20)从而以下述方式确定所述介质(M)的密度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·胡伯，帕特里克·赖特，
申请(专利权)人：特鲁达因传感器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH