专利名称：用于流体的传感器单元的制作方法
用于流体的传繊单元技术领域0001本发明涉及测量一个流体在标准状态之下的质量流量或体积流量和/或热负荷和/或有害物质级别。
技术背景0002用于测量质量流量的热膜风速仪是已知的。在这类传感器中， 引导气流流过传感器的被加热的区域。该被加热的区域由于流动气体而 冷却下来。该冷却值是用于确定质量流量的初始基础。0003微粒或冷凝物也经常由气体传送并导致在所加热的面积上的沉 积物，这不利地产生在操作期间的测量值的偏移。发明内容0004本发明的目的是提供一种用于测量质量流量的传感器，其中在 流体中的微粒或冷凝物不会导致测量值的偏移。0005导致开发本发明的考虑因素基于以下事实即在传感器中不具 有流体和残留微粒流过的区域，原则上没有沉积物可以形成。0006本发明是基于冲压探头测量的原理，其中可再现的压力差是作 为流体的速度和密度的函数而生成的。0007为了能够确定一个流体在标准状态之下的质量流量、体积流量 或焓流，需要知道静态压力、压力差以及温度。0008根据本发明，这些变量由位于一个集成单元中的多个独立传感 器检测，并且由这些独立传感器所检测得到的值随后在同样地被集成的 一个计算单元中进行处理。0009该传感器单元向一个下游控制单元输出一个值，该值已经考虑 其他参数和/或物理常数。这意味着部分计算是有利地在传感器单元中执 行，并且解脱了该控制单元。0010本发明的一个发展提供了集成另一个传感器，该传感器能够分析流体成分。这允许检测例如在发动机排气中有害物质的水平。0011例如，对于内燃机的优化控制要求上述测量的变量。由于所测 量的值的偏移(drifting)对于该应用的情形具有特别不利的影响，本发 明有利地克服了现有技术的缺点。0012集成所有传感器和计算单元的优势在于可以得到具有对测量值 的长期稳定性的一个紧凑的传感器单元，它可以使用在许多地方并且可 用于许多应用。
0013图l以透视图说明的方式示出该传感器单元，0014图2示出从下面看到的传感器单元的视图，和0015图3示出该传感器单元的另一实施例。
具体实施方式
0016传感器单元1具有一个测量探头2，该测量探头与流体接触，传感器单元1还具有位于流体之外的一个箱体部分3。0017独立传感器(此处未显示)和计算单元位于箱体部分3中。0018传感器单元l被提供成直接附连到流体输导管线(fluid-conductingline)。测量探头2可以穿过流体输导管线中的一个孔伸入液流中。箱体部分3的下面提供了封住该孔的一个密封件5。0019测量探头2至少部分地为一种冲压探头4的形式。流体具有依照 箭头S的流向。以一种公知方式， 一个冲压区域6在两个测量孔处引起依 赖于流量的一个压力差。0020图2是从下面看的传感器1的视图。该视图示出该冲压探头7 的两个测量孔7a和7b。0021用于检测静态压力的另一个测量孔8位于冲压区域6的下端。该 测量孔8被安排安排成使流体以层流(laminar)方式流过该孔。0022温度传感器9也位于测量探头2中。该温度传感器安排安排在测 量探头2中靠近表面处，这使之能够迅速检测出流体中的温度变化。在所示出的例子中，温度传感器9位于该冲压表面。该冲压表面由相对小的材料构成并因此能接近实时地跟踪流体中温度的变化。0023温度传感器9优选地安排在一个流体以层流方式流过的位置上。 这防止了流体中传送的微粒在测量探头2的外部形成一个隔离层，而这种 隔离层会歪曲温度测量值。0024静态压力、动态压力差和温度这三个测量的变量可用于确定流 体的质量流量。0025有利地，传感器单元的箱体应提供有一种表面，该表面在测量 探头2的全部或至少部分区域具有所谓的纳米结构。0026这种纳米结构的结果是流体中传送的微粒不能永久地沉积在该 测量探头的表面上。0027图3示出该测量探头的一个实施例，就其生产复杂性而言它特别 简单。0028这里，在测量探头中提供了多个槽IO。只有一个槽可以在所选 示例中被看见。这些槽在每种情况下均位于两个输送管的外壁中，这两 个输送管通向箱体部分中的压力差传感器。这两个输送管之间的连接壁 不变且被用作冲压表面。0029如果流体的流动速率在槽的不同位置是不同的，这些槽的长度 给出某一均值函数。0030附加气体分析传感器(此处未显示)的集成可用于同样确定出 流体中有害物质或冷凝物的水平。该气体分析传感器原则上要求接触流 动流体。0031即使该气体分析传感器发生测量值的偏移，本发明设计中的其 他传感器可以被使用来有利地保证并非所有传感器发生偏移。这种结合 在任何情况下也是新颖的。0032这一个计算单元和用于动态压力差的多个传感器以及用于静态 压力的传感器以一种受保护的方式被容纳在箱体部分3之中。0033温度传感器9和/或气体分析传感器也被连接到计算单元。计算 单元输出从不同传感器的独立值所获得的一个测量值。0034该计算单元具有灵活的设计并可以适配于来自后来的控制单元0035本发明在工业上可应用于许多领域，在这些领域测量值的长期稳定性是重要的。
权利要求
1.一种用于流体的传感器单元，包括一个与流体相接触的测量探头，且包括一个箱体部分，传感器被安排在该箱体部分中，其特征在于所述测量探头中提供了用于检测动态压力差的多个输送管(7a，7b)和用于检测静态压力的一个输送管(8)探头，且这些输送管(7a，7b，8)连接到在所述传感器单元(1)的所述箱体部分(3)中的多个传感器。
2. 根据权利要求1所述的传感器单元，其特征在于在所述测量探头 (2)中附加地提供了一个温度传感器(9)探头。
3. 根据权利要求1或2所述的传感器单元，其特征在于在所述测量 探头(2)中附加地提供了一个气体分析传感器探头。
4. 根据权利要求1至3之一所述的传感器单元，其特征在于在两个 输送管(7a， 7b)的外壁中成多个开槽(10a， 10b)，这两个输送管(7a， 7b)通向在^ 述箱体部分中所述压力差传感器，并且保留在这些输送管(7a， 7b)之间的壁(11)被用作冲压表面。
5. 根据权利要求l至4之一所述的传感器单元，其特征在于所述传 感器单元(l)全部或部分地具有一个带有一种纳米结构的表面。
6. 根据权利要求5所述的传感器单元，其特征在于所述测量探头(3) 具有一个带有一种纳米结构的表面。
全文摘要
为了能够确定在标准状态之下的质量流率、体积流量或流体的焓流，必须知道静态压力、差分压力以及温度。根据本发明，所述变量由位于一个集成单元的多个独立传感器所检测，并且由这些独立传感器所检测的值随后在同样集成的一个算法单元中进行处理。所述传感器单元将一个值输出至连接在下游的控制单元，该值也考虑了其它参数和/或物理常数，由此一些计算在传感器单元中被有利地完成，同时从控制单元释放一些负载。
文档编号G01F1/46GK101258385SQ200680025666
公开日2008年9月3日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月14日
发明者O·贝茨 申请人:西斯泰克控制测量及工程股份有限公司