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原文传递气体参数的确定

专利名称：	气体参数的确定
摘要：	一种用于确定气体(g)的气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)的方法，所述方法包括(i)操作热传感器装置(1)；(ii)根据热传感器装置(1)的输出来计算气体(g)的温度(T)、传热参数(λ)、热容量相关参数(D；cpρ)和自然对流参数以及(iii)根据传热参数(λ)、热容量相关参数(D；cpρ)和自然对流参数来计算气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	盛思锐股份公司
发明人：	马克·霍尔农;安德里亚斯·鲁格;大卫·基连尼
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201811553775.6
公开号：	CN110031503A
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	高岩;杜诚
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	瑞士斯塔法
主权项：	1.一种用于确定气体(g)的气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)的方法，其中，所述气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)是所述气体(g)的普朗特数、氢浓度或燃烧参数，所述方法包括： -操作热传感器装置(1)，所述热传感器装置暴露于所述气体(g)并且包括至少一个温度传感器(2；21，22)和至少一个加热器元件(3)； -根据所述热传感器装置(1)的输出来计算： (i)所述气体(g)的温度(T)； (ii)所述气体(g)的传热参数(λ)，其中，根据在所述气体(g)中由所述至少一个加热器元件(3)引起的静态温度分布来确定所述气体(g)的所述传热参数(λ)；以及 (iii)所述气体(g)的热容量相关参数(D；cpρ)，其中，根据应用于所述加热器元件(3)的时变加热方案来确定所述气体(g)的所述热容量相关参数(D；cpρ)；其特征在于，所述方法还包括：根据所述热传感器装置(1)的所述输出来计算： (iv)所述气体(g)的与由所述至少一个加热器元件(3)的作用在所述气体(g)中引起的自然对流有关的自然对流参数以及 -根据所述传热参数(λ)、所述热容量相关参数(D；cpρ)和所述自然对流参数来计算所述气体(g)的所述气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述气体(g)的所述传热参数(λ)和所述温度(T)来计算所述自然对流参数 3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述热传感器装置(1)包括所述至少一个加热器元件(3)以及第一温度传感器(21)和第二温度传感器(22)，所述加热器元件(3)被布置在所述第一温度传感器与所述第二温度传感器之间；并且其中，所述方法包括：在所述加热器元件(3)的作用下确定所述第一温度传感器(21)处的第一温度值(T1)和所述第二温度传感器(22)处的第二温度值(T2)；以及在考虑所述第一温度值(T1)和所述第二温度值(T2)的情况下计算所述传热参数(λ)、所述热容量相关参数(D；cpρ)、所述自然对流参数和/或所述气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)。 4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述加热器元件(3)以相对于所述第一温度传感器(21)与所述第二温度传感器(22)之间的中点(P)偏移的方式被布置在所述第一温度传感器(21)与所述第二温度传感器(22)之间；以及/或者其中，使用所述热传感器装置(1)以使得所述第一温度传感器(21)和所述第二温度传感器(22)沿重力方向间隔开。 5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述传热参数(λ)是导热率(λ)，以及/或者所述热容量相关参数(D；cpρ)是所述气体(g)的热扩散率(D)或体积热容(cpρ)。 6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，附加地，使用或确定所述气体(g)的绝对压力(p)，并且根据所述气体(g)的所述传热参数(λ)、所述热容量相关参数(D；cpρ)、所述自然对流参数和绝对压力(p)来计算作为所述气体参数的所述气体(g)的燃烧参数(Hρ；IW；NM)。 7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃烧参数(Hρ；IW；NM)选自以下：热值；沃泊指数(IW)；以及甲烷数(NM)。 8.根据权利要求1或2的方法，其中，所述气体参数是所述气体(g)的普朗特数(Pr)，或者其中，所述气体(g)是天然气并且所述气体参数是所述气体(g)的氢浓度(CH)。 9.根据权利要求8所述的方法，所述热传感器装置(1)还被配置为热流量传感器(7)，其中，所述方法包括： (i)建立所述气体(g)中的气体流量(f)； (ii)操作所述热流量传感器(7)暴露于所述气体流量(f)并且生成流量信号(Sflow)； (iii)建立所述气体(g)中的零气体流量(f0)； (iv)操作所述热流量传感器(7)暴露于所述零气体流量(f0)并且生成零流量信号(Sflow,0)；其中： (v)根据所述热传感器装置(1)的所述输出来计算所述气体(g)的热导率(λ)和热扩散率(D)； (vi)基于所述零流量信号(Sflow,0)来计算所述自然对流参数 (vii)根据所述气体(g)的所述自然对流参数和所述热扩散率(D)来计算所述普朗特数(Pr)；并且其中： (vii)基于所述流量信号(Sflow)、所述气体(g)的热导率(λ)、热扩散率(D)和普朗特数(Pr)来计算体积流量或流速(v)；以及/或者 (viii)基于所述流量信号(Sflow)、所述气体(g)的温度(T)、热导率(λ)、热扩散率(D)和普朗特数(Pr)来计算标准温度下的体积流量(F)。 10.根据权利要求9所述的方法，其中，附加地，借助于绝对压力传感器(5)或压力计(6)使用或确定所述气体(g)的绝对压力(p)；其中： (i)基于所述温度(T)、所述绝对压力(p)和所述体积流量来计算标准体积流量(Q)；以及/或者 (ii)基于根据权利要求8或9的所述燃烧参数(Hρ；IW；NM)和所述体积流量来计算能量流(JE)。 11.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述气体(g)的所述传热参数(λ)和温度(T)，通过使用在所述自然对流参数中的所述热传感器装置(1)的与所述自然对流参数有关的输出(Scon)的展开式来计算所述自然对流参数以及/或者其中，所述展开式的展开项为所述气体(g)的所述传热参数(λ)和所述温度(T)的经验确定的函数；以及/或者其中，所述展开式由线性项或二次项组成。 12.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一温度传感器(21)和所述第二温度传感器(22)以及所述加热器元件(3)被布置在跨越所述热传感器装置(1)的基板(14)中的腔(13)的桥结构(11)或膜(12)上。 13.根据权利要求4所述的方法，其中，所述加热器元件(3)以下述方式被布置在所述第一温度传感器(21)与所述第二温度传感器(22)之间：相对于所述温度传感器(21，22)之间的中点(P)偏移所述温度传感器(21，22)之间的距离(d)的5％至30％。 14.根据权利要求7所述的方法，其中，所述热值是每单位体积的燃烧热(Hρ)。 15.根据权利要求9所述的方法，其中，以来自所述加热元件(3)的恒定的加热功率建立所述气体(g)中的所述零气体流量(f0)。 16.一种用于确定气体(g)的气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)的热传感器装置(1)，其中，所述气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)是所述气体(g)的普朗特数、氢浓度或燃烧参数，所述热传感器装置(1)包括：至少一个温度传感器(2；21，22)和至少一个加热器元件(3)，所述至少一个温度传感器和所述至少一个加热器元件暴露于所述气体(g)；控制装置(4)，被配置成执行以下方法： -操作所述热传感器装置(1)暴露于所述气体； -根据所述热传感器装置(1)的输出来计算： (i)所述气体(g)的温度(T)； (ii)所述气体(g)的传热参数(λ)，其中，根据在所述气体(g)中由所述至少一个加热器元件(3)引起的静态温度分布来确定所述气体(g)的所述传热参数(λ)；以及 (iii)所述气体(g)的热容量相关参数(D；cpρ)，其中，根据应用于所述加热器元件(3)的时变加热方案来确定所述气体(g)的所述热容量相关参数(D；cpρ)；其特征在于，所述控制装置(4)还被配置成根据所述热传感器装置(1)的所述输出来计算： (iv)所述气体(g)的与由所述至少一个加热器元件(3)的作用在所述气体(g)中引起的自然对流有关的自然对流参数以及 -根据所述传热参数(λ)、所述热容量相关参数(D；cpρ)和所述自然对流参数来计算所述气体(g)的所述气体参数(Pr；CH；Hρ；IW；NM)。 17.根据权利要求16所述的热传感器装置(1)，包括两个或更多个温度传感器(21，22)，其中，所述至少一个加热器元件(3)中的一个或更多个加热器元件被布置在所述温度传感器(21，22)之间并且被布置成相对于在所述温度传感器(21，22)之间的中点(P)偏移；以及/或者其中，在所述热传感器装置(1)的使用中，沿重力方向以一定距离布置所述温度传感器(21，22)。 18.根据权利要求16所述的热传感器装置(1)，其中，所述至少一个温度传感器(2；21，22)和所述至少一个加热器元件(3)被布置在跨越所述热传感器装置(1)的基板(14)中的腔(13)的桥结构(11)或膜(12)上，以及/或者其中，所述控制装置(4)还被配置成执行根据权利要求2至5或8中任一项所述的方法。 19.根据权利要求17所述的热传感器装置(1)，其中，所述至少一个加热器元件(3)中的一个或更多个加热器元件被布置在所述温度传感器(21，22)之间并且被布置成相对于所述温度传感器(21，22)之间的中间点(P)偏移所述温度传感器(21，22)之间的距离(d)的5％至30％。 20.一种热传感器系统(10)，包括根据权利要求16或17所述的热传感器装置(1)，并且还包括用于分别测量和控制所述气体(g)的绝对压力(p)的绝对压力传感器(5)或压力计(6)；其中，所述控制装置(4)还被配置成执行根据权利要求6至8中任一项所述的方法。 21.根据权利要求16或17所述的热传感器装置(1)或者根据权利要求20所述的热传感器系统(10)，还包括热流量传感器装置(7)，其中，所述控制装置(4)被配置成执行根据权利要求9或10所述的方法。 22.一种用于根据权利要求16、17所述的热传感器装置(1)或根据权利要求20或21所述的热传感器系统(10)的非暂态计算机可读介质(81)，所述非暂态计算机可读介质(81)用包括计算机代码的计算机程序产品(82)进行编码，所述计算机代码在处理器(84)中被执行时，执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
所属类别：	发明专利