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    重庆时时彩个位怎么看走势图: 用于在过程管线中流动的介质的测量系统.pdf

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    用于 过程 管线 流动 介质 测量 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN200880021902.6

    申请日:

    2008.06.27

    公开号:

    CN101711351A

    公开日:

    2010.05.19

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 9/26申请日:20080627|||公开
    IPC分类号: G01N9/26; G01N9/32; G01F1/34 主分类号: G01N9/26
    申请人: 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司
    发明人: 赖纳·赫克尔
    地址: 瑞士赖纳赫
    优先权: 2007.06.30 DE 102007030700.6
    专利代理机构: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 邹璐;樊卫民
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200880021902.6

    授权公告号:

    101711351B||||||

    法律状态公告日:

    2012.04.11|||2010.07.07|||2010.05.19

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    测量系统,用于测量在过程管线中流动的介质的密度,该介质沿着测量系统的虚拟流动轴线在热力学状态方面是可变的,特别地至少部分是可压缩的。测量系统为此包括:至少一个温度传感器,其放置于温度测量点,主要对于流经的介质的局部温度θ作出反应,该温度传感器提供至少一个由被测介质的局部温度影响的温度测量信号;至少一个压力传感器,其放置于压力测量点,主要对于流经的介质的局部的特别是静态的压力p作出反应,该压力传感器提供至少一个由被测介质的局部压力p影响的压力测量信号;以及测量电子装置,其至少间歇地与至少温度传感器和压力传感器通信。测量电子装置通过使用温度测量信号以及至少所述压力测量信号,确定临时的密度测量值,其代表流动介质在虚拟的密度测量点所表现的密度,该虚拟的密度测量点特别是以可预定的方式沿着流动轴线与压力测量点和/或温度测量点相距设置。测量电子装置进一步通过使用临时的密度测量值以及至少一个实时确定的密度校正值,至少间歇地产生至少一个与临时的密度测量值不同的特别是数字的密度测量值,该密度校正值不仅依赖于介质的流速还依赖于在温度测量点的局部温度,该密度测量值比临时的密度测量值更为精确地瞬时代表流动的介质在虚拟的密度测量点实际具有

    权利要求书

    1: 测量系统,用于测量在过程管线中流动的介质的密度,该介质沿着测量系统的虚拟流动轴线在热力学状态方面是可变的,特别地至少部分是可压缩的,该测量系统包括: -至少一个温度传感器,其放置于温度测量点(M θ ),主要对于流经的介质的局部温度θ作出反应,该温度传感器发出至少一个由被测介质的局部温度影响的温度测量信号(x θ ); -至少一个压力传感器,其放置于压力测量点(M p ),主要对于流经的介质的局部的特别是静态的压力p作出反应,该压力传感器发出至少一个由被测介质中的局部压力p影响的压力测量信号(x p );以及 -测量电子装置,其至少间歇地至少与温度传感器和压力传感器通信, --其中测量电子装置通过使用所述温度测量信号以及至少所述压力测量信号,特别是遵循工业标准AGA?8、AGA?NX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006之一,确定临时的密度测量值(X′ρ),该临时的密度测量值代表流动介质在虚拟的密度测量点所表现的密度,该虚拟的密度测量点特别是以可预定的方式沿着流动轴线与压力测量点(M p )和/或温度测量点(M θ )相距设置;以及 --其中测量电子装置通过使用所述临时的密度测量值(X′ρ)以及至少一个实时确定的密度校正值(X K ),至少间歇地产生至少一个与所述临时的密度测量值(X′ρ)不同的特别是数字的密度测量值(X ρ ),该密度校正值不仅依赖于介质的流速,还依赖于在温度测量点的局部温度,所述密度测量值比临时的密度测量值(X′ρ)更为精确地瞬时代表流动的介质在虚拟的密度测量点(M′ρ)实际具有的局部密度ρ。
    2: 根据权利要求1所述的测量系统,其中,密度校正值(X K )对应于介质的至少一个热力学状态变量的瞬时局部可变性,该局部可变性特别是由当前被测介质以及瞬时安装情况决定和/或沿着测量系统流动轴线出现,并且/或者其中密度校正值对应于流动介质的雷诺数的瞬时局部可变性,该局部可变性特别是由介质和/或测量系统结构类型决定和/或沿着测量系统流动轴线出现。
    3: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定临时密度测量值(X′ ρ ): X ′ ρ = n z · R M · X p X θ , ]]> 其中,n是摩尔量,z是特别是根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88?IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,R M 是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量n规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。
    4: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定临时密度测量值(X′ ρ ): X ′ ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ , ]]> 其中,π IAWPS-IF97 =X p /P * IAWPS-IF97 并且γ IAWPS-IF97 =g IAWPS-IF97 /(R M *X θ );P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g IAWPS-IF97 是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓 (Gibbs自由能量)。
    5: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值(X′ ρ )与密度测量值(X ρ )的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差。 6.根据权利要求5所述的测量系统,其中,测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值(X′ ρ )和密度测量值(X ρ )之间不期望的特别是不允许的较大差异。 7.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用临时的密度测量值(X′ ρ )和密度校正值(X K ),特别是基于以下公式确定密度测量值(X ρ ):X ρ =X′ ρ ·X K 。 8.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值至少为1时,特别是在1~1.2的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 9.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值最多为1时,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 10.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复比较密度校正值(X K )与至少一个预定的参考值。 11.根据权利要求10所述的测量系统,其中,测量电子装置基于密度校正值(X K )与参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值(X K )与参考值的瞬时偏差并且/或者间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值(X K )和相关的参考值之间不期望的特别是不允许的较大差异。 12.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容c n 、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构所确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 13.根据权利要求12所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),确定密度测量值(X ρ )。 14.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的。 15.根据权利要求14所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 16.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个描述当前被测介质的第一类测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容、介质的摩尔量和/或介质的自由度数目,该数据存储器还至少间歇地存储至少一个既描述当前被测介质又描述测量系统的瞬时安装情况的 第二类测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的,并且其中测量电子装置通过至少使用第一类测量系统参数(SP M )和第二类测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 17.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地接收对于至少一个描述被测介质和/或测量系统瞬时安装情况的测量系统参数(SP M ,SP ME )的数值参数值,该数值参数值特别地是在测量系统外部和/或实时地确定的,所述测量系统参数特别是被测介质的热容c P ,其代表被测介质的预先确定的和/或远离密度测量点测量的特定热容c p 。 18.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是通过现场总线而至少间歇地特别是通过导线和/或无线电与上位的电子数据处理系统通信。 19.根据权利要求18所述的测量系统,其中,测量电子装置将密度测量值发送至数据处理系统,并且/或者其中测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收描述当前被测介质特别是描述其热力学特性和/或其化学组成的测量系统参数(SP M )的数值参数值,测量系统参数特别是当前被测介质的特定热容c p 、当前被测介质的摩尔量n、和/或当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 20.根据权利要求18或19所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与上位的电子数据处理系统相连。 21.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间特别是基于以下公式至少间歇地确定当前被测介质的特定热容c p : c P = ( 1 + f 2 ) · R n , ]]> 其中n是摩尔量;R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K?mol);f是介质的原子或分子的振荡自由度数目,其由介质的分子结构确定。 22.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于压力测量信号重复生成特别是数字的压力测量值(x p ),其瞬时地代表在介质中特别是在压力测量点的压力。 23.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对于被测介质的局部的流动参数特别局部的流动参数的变化作出反应,该流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且流动传感器提供至少一个受到所述局部的流动参数影响的流动测量信号。 24.根据权利要求23所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地还与流动传感器通信,并且其中测量电子装置还通过使用流动测量信号而确定密度测量值(X ρ )。 25.根据权利要求23或24所述的测量系统,其中,介质在虚拟的密度测量点的热力学状态相应于介质在速度测量点的热力学状态。 26.根据权利要求23~25之一所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致。 27.根据权利要求23~26之一所述的测量系统,其中,温度测量点和流动测量点至少 部分彼此重叠,特别是一致。 28.根据权利要求23~27之一所述的测量系统,其中,压力测量点和流动测量点至少部分彼此重叠。 29.根据权利要求23~28之一所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与流动传感器通信和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信。 30.根据权利要求23~29之一所述的测量系统,其中,密度测量值代表介质在流动传感器的区域中的局部密度。 31.根据权利要求23~30之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的速度测量值(X v ),其瞬时地代表流动介质的流速。 32.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于温度测量信号重复生成特别是数字的温度测量值(X θ ),其瞬时地代表介质的局部温度,特别是在温度测量点的介质温度。 33.根据权利要求32结合权利要求31所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用速度测量值(X v )以及温度测量值(X θ )而确定密度校正值(X K )。 34.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置还通过使用至少一个特别是数字存储的数值补偿因子(K)而产生密度测量值,该补偿因子对应于介质的至少一个热力学状态变量特别是温度、压力或密度特别是在操作之前和/或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性;和/或对应于流动介质的雷诺数特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性。 35.根据权利要求33结合权利要求34所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是基于以下公式,通过使用至少一个预先确定的特别是数字存储的补偿因子(K)而确定密度校正值(X K ): X K = 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) . ]]> 36.根据权利要求34或35所述的测量系统,其中,至少一个补偿因子(K)是考虑了实际被测介质,特别是其成分和/或其热力学特性而确定的,特别是在利用已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统在线启动期间确定的。 37.根据权利要求36所述的测量系统,其中,测量电子装置在测量系统的启动期间至少确定一次所述至少一个补偿因子(K);和/或测量电子装置在测量系统操作期间重复确定补偿因子(K),特别是与此同时被测介质的至少一个化学特性的变化或者介质被更换为其他介质。 38.根据权利要求37所述的测量系统,其中,测量电子装置基于当前介质的预定的特定热容c p ,特别是在与用户的对话中确定的和/或在测量电子装置外部确定的热容,确定至少一个补偿因子(K)。 39.根据权利要求34~38之一所述的测量系统,其中,测量电子装置包括数据存储器,其存储所述至少一个补偿因子(K),特别是数据存储器为表存储器和/或非易失性存储器。 40.根据权利要求39所述的测量系统,其中,数据存储器存储多个预先对于不同介质 和/或不同安装情况确定的补偿因子。 41.根据权利要求40所述的测量系统,其中,测量电子装置考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个补偿因子(K)。 42.根据权利要求34~41之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,选择补偿因子(K),使得满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 , ]]> 其中,ΔXρ对应于特别是在对同一测量系统和/或具有已知参考介质的基本同类型测量系统进行标定期间,和/或在在线启动测量系统期间,预先确定的特别是计算和/或测量的测量系统特定偏差,该偏差是对于至少在实际密度ρ Ref 方面限定的参考介质所确定的临时密度测量值(X′ ρ )与参考介质的密度ρ Ref 的偏差。 43.根据权利要求42所述的测量系统,其中,补偿因子(K)满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 = ( X ′ ρ ρ Ref - 1 ) · X θ X v 2 . ]]> 44.根据权利要求34~43之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = n · X p z · R M · ( X θ + K · X v 2 ) = n · X p z · R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,n是摩尔量,z是特别是根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,R M 是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量n规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。 45.根据权利要求34~44之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓(Gibbs自由能量)。 46.根据权利要求23~45之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的体积流量测量值(X V ),其瞬时地代表流动介质的体积流量。 47.根据权利要求46所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用密度测量值和体积流量测量值而确定特别是数字的质量流量测量值(X m ),其瞬时地代表流动介质的质量流速。 48.根据权利要求23~47之一所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用温度 测量信号、压力测量信号和流动测量信号而确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速。 49.根据权利要求23~48之一所述的测量系统,其中,流动测量点设置在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 50.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个压电元件和/或利用至少一个压敏元件形成的。 51.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个电阻元件形成的,该电阻元件特别是至少间歇地由加热电流流过。 52.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个分接电势的测量电极,特别是接触流动介质的测量电极形成的。 53.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成的。 54.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量系统中流动的介质的影响下经历重复的机械形变。 55.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量管中流动的介质的影响下重复地相对于静态静止位置移动。 56.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个插入过程管线中且在操作期间至少间歇地振动的测量管以及至少一个特别是电动地或光电地检测测量管的振动的振荡传感器形成的。 57.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个流动妨碍件以及利用至少一个压差传感器形成的,该流动妨碍件收缩过程管线的横截面且特别地是孔板或喷嘴,该压差传感器检测在流动妨碍件两侧出现的压力差并且提供代表该压力差的压差测量信号。 58.根据权利要求57所述的测量系统,其中,所述至少一个压差传感器部分地利用放置于压力测量点的压力传感器形成。 59.根据权利要求23~58之一所述的测量系统,其中,测量系统包括至少一个突入过程管线内腔且浸入介质的阻流体。 60.根据权利要求59所述的测量系统,其中,至少一个特别是至少部分突入过程管线内腔中的流动传感器位于所述至少一个阻流体的下游。 61.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与温度传感器通信和/或通过无线电而无线地与温度传感器通信。 62.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与压力传感器通信和/或通过无线电而无线地与压力传感器通信。 63.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质在密度测量点的热力学状态至少间歇地在至少一个局部热力学状态变量方面明显不同于介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态,不同的程度特别是对于测量系统的期望测量精度是很显著的,所述热力学状态变量特别是温度和/或压力和/或密度。 64.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,流动介质的雷诺数大于1000。 65.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是可压缩的,其特别地具有K =-1/V·dV/dp的压缩能力,其大于10 -6 bar -1 ,和/或介质至少部分是气态的。 66.根据权利要求65所述的测量系统,其中,介质是含有固体颗粒和/或液滴的气体。 67.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是两相或多相的。 68.根据权利要求67所述的测量系统,其中,介质的一个相是液体。 69.根据权利要求68所述的测量系统,其中,介质是含有气体和/或固体颗粒的液体。 70.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少间歇地与测量电子装置通信的显示元件,用于可视化地用信号至少表示密度测量值。 71.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是至少在密度测量点的区域和/或至少在压力测量点的区域中为至少在工作压力下基本形状稳定的管道,特别是为刚性管道和/或具有环形横截面的管道。 72.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或在密度测量点和温度测量点之间的区域中为基本直的管道,特别是具有环形横截面。 73.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)不同。 74.根据权利要求73所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 75.根据权利要求74所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持大于1.1。 76.根据权利要求73~75之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持小于5。 77.根据权利要求73~76之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持在1.2~3.1的范围。 78.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 79.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 80.根据权利要求1~72之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)基本不同。 81.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在温度测量点的口径(D3)不同。 82.根据权利要求81所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)大于在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 83.根据权利要求82所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持大于1.1。 84.根据权利要求81~83之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径 (D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持小于5。 85.根据权利要求81~84之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持在1.2~3.1的范围中。 86.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 87.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 88.根据权利要求1~80之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)基本等于过程管线在温度测量点的口径(D3)。 89.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点位于温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 90.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点位于温度测量点的下游。 91.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )不等于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 92.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 93.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2),并且/或者其中压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2)。 94.根据权利要求93所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍;并且/或者压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍。 95.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置具有微计算机。 96.根据权利要求95所述的测量系统,其中,测量电子装置利用所述微计算机至少产生密度测量值(X ρ )。 97.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的电子装置壳体,测量电子装置至少部分容纳在该电子装置壳体中。 98.根据权利要求97所述的测量系统,其中,至少一个特别是金属的电子装置壳体保持在过程管线上和/或紧邻虚拟的密度测量点放置。 99.根据前述任一权利要求所述的测量系统用于检测并输出密度以及至少一个其他测量变量的用途,所述测量变量特别地是过程管线中流动的介质的质量流量、体积流量、流速、粘度、压力、温度、等等,该介质特别地是氢气、氮气、氯气、氧气、氦气或由它们形成的复合物和/或混合物,诸如二氧化碳、水、碳酰氯、天然气或空气。
    6: 53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g IAWPS-IF97 是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓 (Gibbs自由能量)。 5.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值(X′ ρ )与密度测量值(X ρ )的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差。 6.根据权利要求5所述的测量系统,其中,测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值(X′ ρ )和密度测量值(X ρ )之间不期望的特别是不允许的较大差异。
    7: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用临时的密度测量值(X′ ρ )和密度校正值(X K ),特别是基于以下公式确定密度测量值(X ρ ):X ρ =X′ ρ ·X K 。 8.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值至少为1时,特别是在1~1.2的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 9.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值最多为1时,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 10.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复比较密度校正值(X K )与至少一个预定的参考值。 11.根据权利要求10所述的测量系统,其中,测量电子装置基于密度校正值(X K )与参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值(X K )与参考值的瞬时偏差并且/或者间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值(X K )和相关的参考值之间不期望的特别是不允许的较大差异。 12.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容c n 、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构所确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 13.根据权利要求12所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),确定密度测量值(X ρ )。 14.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的。 15.根据权利要求14所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 16.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个描述当前被测介质的第一类测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容、介质的摩尔量和/或介质的自由度数目,该数据存储器还至少间歇地存储至少一个既描述当前被测介质又描述测量系统的瞬时安装情况的 第二类测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的,并且其中测量电子装置通过至少使用第一类测量系统参数(SP M )和第二类测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 17.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地接收对于至少一个描述被测介质和/或测量系统瞬时安装情况的测量系统参数(SP M ,SP ME )的数值参数值,该数值参数值特别地是在测量系统外部和/或实时地确定的,所述测量系统参数特别是被测介质的热容c P ,其代表被测介质的预先确定的和/或远离密度测量点测量的特定热容c p 。 18.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是通过现场总线而至少间歇地特别是通过导线和/或无线电与上位的电子数据处理系统通信。 19.根据权利要求18所述的测量系统,其中,测量电子装置将密度测量值发送至数据处理系统,并且/或者其中测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收描述当前被测介质特别是描述其热力学特性和/或其化学组成的测量系统参数(SP M )的数值参数值,测量系统参数特别是当前被测介质的特定热容c p 、当前被测介质的摩尔量n、和/或当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 20.根据权利要求18或19所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与上位的电子数据处理系统相连。 21.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间特别是基于以下公式至少间歇地确定当前被测介质的特定热容c p : c P = ( 1 + f 2 ) · R n , ]]> 其中n是摩尔量;R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K?mol);f是介质的原子或分子的振荡自由度数目,其由介质的分子结构确定。 22.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于压力测量信号重复生成特别是数字的压力测量值(x p ),其瞬时地代表在介质中特别是在压力测量点的压力。 23.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对于被测介质的局部的流动参数特别局部的流动参数的变化作出反应,该流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且流动传感器提供至少一个受到所述局部的流动参数影响的流动测量信号。 24.根据权利要求23所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地还与流动传感器通信,并且其中测量电子装置还通过使用流动测量信号而确定密度测量值(X ρ )。 25.根据权利要求23或24所述的测量系统,其中,介质在虚拟的密度测量点的热力学状态相应于介质在速度测量点的热力学状态。 26.根据权利要求23~25之一所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致。 27.根据权利要求23~26之一所述的测量系统,其中,温度测量点和流动测量点至少 部分彼此重叠,特别是一致。 28.根据权利要求23~27之一所述的测量系统,其中,压力测量点和流动测量点至少部分彼此重叠。 29.根据权利要求23~28之一所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与流动传感器通信和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信。 30.根据权利要求23~29之一所述的测量系统,其中,密度测量值代表介质在流动传感器的区域中的局部密度。 31.根据权利要求23~30之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的速度测量值(X v ),其瞬时地代表流动介质的流速。 32.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于温度测量信号重复生成特别是数字的温度测量值(X θ ),其瞬时地代表介质的局部温度,特别是在温度测量点的介质温度。 33.根据权利要求32结合权利要求31所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用速度测量值(X v )以及温度测量值(X θ )而确定密度校正值(X K )。 34.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置还通过使用至少一个特别是数字存储的数值补偿因子(K)而产生密度测量值,该补偿因子对应于介质的至少一个热力学状态变量特别是温度、压力或密度特别是在操作之前和/或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性;和/或对应于流动介质的雷诺数特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性。 35.根据权利要求33结合权利要求34所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是基于以下公式,通过使用至少一个预先确定的特别是数字存储的补偿因子(K)而确定密度校正值(X K ): X K = 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) . ]]> 36.根据权利要求34或35所述的测量系统,其中,至少一个补偿因子(K)是考虑了实际被测介质,特别是其成分和/或其热力学特性而确定的,特别是在利用已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统在线启动期间确定的。 37.根据权利要求36所述的测量系统,其中,测量电子装置在测量系统的启动期间至少确定一次所述至少一个补偿因子(K);和/或测量电子装置在测量系统操作期间重复确定补偿因子(K),特别是与此同时被测介质的至少一个化学特性的变化或者介质被更换为其他介质。 38.根据权利要求37所述的测量系统,其中,测量电子装置基于当前介质的预定的特定热容c p ,特别是在与用户的对话中确定的和/或在测量电子装置外部确定的热容,确定至少一个补偿因子(K)。 39.根据权利要求34~38之一所述的测量系统,其中,测量电子装置包括数据存储器,其存储所述至少一个补偿因子(K),特别是数据存储器为表存储器和/或非易失性存储器。 40.根据权利要求39所述的测量系统,其中,数据存储器存储多个预先对于不同介质 和/或不同安装情况确定的补偿因子。 41.根据权利要求40所述的测量系统,其中,测量电子装置考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个补偿因子(K)。 42.根据权利要求34~41之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,选择补偿因子(K),使得满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 , ]]> 其中,ΔXρ对应于特别是在对同一测量系统和/或具有已知参考介质的基本同类型测量系统进行标定期间,和/或在在线启动测量系统期间,预先确定的特别是计算和/或测量的测量系统特定偏差,该偏差是对于至少在实际密度ρ Ref 方面限定的参考介质所确定的临时密度测量值(X′ ρ )与参考介质的密度ρ Ref 的偏差。 43.根据权利要求42所述的测量系统,其中,补偿因子(K)满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 = ( X ′ ρ ρ Ref - 1 ) · X θ X v 2 . ]]> 44.根据权利要求34~43之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = n · X p z · R M · ( X θ + K · X v 2 ) = n · X p z · R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,n是摩尔量,z是特别是根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,R M 是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量n规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。 45.根据权利要求34~44之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓(Gibbs自由能量)。 46.根据权利要求23~45之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的体积流量测量值(X V ),其瞬时地代表流动介质的体积流量。 47.根据权利要求46所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用密度测量值和体积流量测量值而确定特别是数字的质量流量测量值(X m ),其瞬时地代表流动介质的质量流速。 48.根据权利要求23~47之一所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用温度 测量信号、压力测量信号和流动测量信号而确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速。 49.根据权利要求23~48之一所述的测量系统,其中,流动测量点设置在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 50.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个压电元件和/或利用至少一个压敏元件形成的。 51.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个电阻元件形成的,该电阻元件特别是至少间歇地由加热电流流过。 52.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个分接电势的测量电极,特别是接触流动介质的测量电极形成的。 53.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成的。 54.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量系统中流动的介质的影响下经历重复的机械形变。 55.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量管中流动的介质的影响下重复地相对于静态静止位置移动。 56.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个插入过程管线中且在操作期间至少间歇地振动的测量管以及至少一个特别是电动地或光电地检测测量管的振动的振荡传感器形成的。 57.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个流动妨碍件以及利用至少一个压差传感器形成的,该流动妨碍件收缩过程管线的横截面且特别地是孔板或喷嘴,该压差传感器检测在流动妨碍件两侧出现的压力差并且提供代表该压力差的压差测量信号。 58.根据权利要求57所述的测量系统,其中,所述至少一个压差传感器部分地利用放置于压力测量点的压力传感器形成。 59.根据权利要求23~58之一所述的测量系统,其中,测量系统包括至少一个突入过程管线内腔且浸入介质的阻流体。 60.根据权利要求59所述的测量系统,其中,至少一个特别是至少部分突入过程管线内腔中的流动传感器位于所述至少一个阻流体的下游。 61.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与温度传感器通信和/或通过无线电而无线地与温度传感器通信。 62.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与压力传感器通信和/或通过无线电而无线地与压力传感器通信。 63.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质在密度测量点的热力学状态至少间歇地在至少一个局部热力学状态变量方面明显不同于介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态,不同的程度特别是对于测量系统的期望测量精度是很显著的,所述热力学状态变量特别是温度和/或压力和/或密度。 64.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,流动介质的雷诺数大于1000。 65.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是可压缩的,其特别地具有K =-1/V·dV/dp的压缩能力,其大于10 -6 bar -1 ,和/或介质至少部分是气态的。 66.根据权利要求65所述的测量系统,其中,介质是含有固体颗粒和/或液滴的气体。 67.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是两相或多相的。 68.根据权利要求67所述的测量系统,其中,介质的一个相是液体。 69.根据权利要求68所述的测量系统,其中,介质是含有气体和/或固体颗粒的液体。 70.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少间歇地与测量电子装置通信的显示元件,用于可视化地用信号至少表示密度测量值。 71.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是至少在密度测量点的区域和/或至少在压力测量点的区域中为至少在工作压力下基本形状稳定的管道,特别是为刚性管道和/或具有环形横截面的管道。 72.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或在密度测量点和温度测量点之间的区域中为基本直的管道,特别是具有环形横截面。 73.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)不同。 74.根据权利要求73所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 75.根据权利要求74所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持大于1.1。 76.根据权利要求73~75之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持小于5。 77.根据权利要求73~76之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持在1.2~3.1的范围。 78.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 79.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 80.根据权利要求1~72之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)基本不同。 81.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在温度测量点的口径(D3)不同。 82.根据权利要求81所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)大于在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 83.根据权利要求82所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持大于1.1。 84.根据权利要求81~83之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径 (D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持小于5。 85.根据权利要求81~84之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持在1.2~3.1的范围中。 86.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 87.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 88.根据权利要求1~80之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)基本等于过程管线在温度测量点的口径(D3)。 89.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点位于温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 90.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点位于温度测量点的下游。 91.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )不等于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 92.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 93.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2),并且/或者其中压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2)。 94.根据权利要求93所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍;并且/或者压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍。 95.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置具有微计算机。 96.根据权利要求95所述的测量系统,其中,测量电子装置利用所述微计算机至少产生密度测量值(X ρ )。 97.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的电子装置壳体,测量电子装置至少部分容纳在该电子装置壳体中。 98.根据权利要求97所述的测量系统,其中,至少一个特别是金属的电子装置壳体保持在过程管线上和/或紧邻虚拟的密度测量点放置。 99.根据前述任一权利要求所述的测量系统用于检测并输出密度以及至少一个其他测量变量的用途,所述测量变量特别地是过程管线中流动的介质的质量流量、体积流量、流速、粘度、压力、温度、等等,该介质特别地是氢气、氮气、氯气、氧气、氦气或由它们形成的复合物和/或混合物,诸如二氧化碳、水、碳酰氯、天然气或空气。
    8: 3143J/(K?mol)。 4.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定临时密度测量值(X′ ρ ): X ′ ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ , ]]> 其中,π IAWPS-IF97 =X p /P * IAWPS-IF97 并且γ IAWPS-IF97 =g IAWPS-IF97 /(R M *X θ );P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g IAWPS-IF97 是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓 (Gibbs自由能量)。 5.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值(X′ ρ )与密度测量值(X ρ )的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差。 6.根据权利要求5所述的测量系统,其中,测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值(X′ ρ )和密度测量值(X ρ )之间不期望的特别是不允许的较大差异。 7.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用临时的密度测量值(X′ ρ )和密度校正值(X K ),特别是基于以下公式确定密度测量值(X ρ ):X ρ =X′ ρ ·X K 。 8.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值至少为1时,特别是在1~1.2的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。
    9: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值最多为1时,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。
    10: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复比较密度校正值(X K )与至少一个预定的参考值。
    11: 根据权利要求10所述的测量系统,其中,测量电子装置基于密度校正值(X K )与参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值(X K )与参考值的瞬时偏差并且/或者间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值(X K )和相关的参考值之间不期望的特别是不允许的较大差异。
    12: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容c n 、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构所确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f。
    13: 根据权利要求12所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),确定密度测量值(X ρ )。
    14: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的。
    15: 根据权利要求14所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 16.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个描述当前被测介质的第一类测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容、介质的摩尔量和/或介质的自由度数目,该数据存储器还至少间歇地存储至少一个既描述当前被测介质又描述测量系统的瞬时安装情况的 第二类测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的,并且其中测量电子装置通过至少使用第一类测量系统参数(SP M )和第二类测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 17.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地接收对于至少一个描述被测介质和/或测量系统瞬时安装情况的测量系统参数(SP M ,SP ME )的数值参数值,该数值参数值特别地是在测量系统外部和/或实时地确定的,所述测量系统参数特别是被测介质的热容c P ,其代表被测介质的预先确定的和/或远离密度测量点测量的特定热容c p 。 18.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是通过现场总线而至少间歇地特别是通过导线和/或无线电与上位的电子数据处理系统通信。 19.根据权利要求18所述的测量系统,其中,测量电子装置将密度测量值发送至数据处理系统,并且/或者其中测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收描述当前被测介质特别是描述其热力学特性和/或其化学组成的测量系统参数(SP M )的数值参数值,测量系统参数特别是当前被测介质的特定热容c p 、当前被测介质的摩尔量n、和/或当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 20.根据权利要求18或19所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与上位的电子数据处理系统相连。 21.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间特别是基于以下公式至少间歇地确定当前被测介质的特定热容c p : c P = ( 1 + f 2 ) · R n , ]]> 其中n是摩尔量;R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K?mol);f是介质的原子或分子的振荡自由度数目,其由介质的分子结构确定。 22.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于压力测量信号重复生成特别是数字的压力测量值(x p ),其瞬时地代表在介质中特别是在压力测量点的压力。 23.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对于被测介质的局部的流动参数特别局部的流动参数的变化作出反应,该流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且流动传感器提供至少一个受到所述局部的流动参数影响的流动测量信号。 24.根据权利要求23所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地还与流动传感器通信,并且其中测量电子装置还通过使用流动测量信号而确定密度测量值(X ρ )。 25.根据权利要求23或24所述的测量系统,其中,介质在虚拟的密度测量点的热力学状态相应于介质在速度测量点的热力学状态。 26.根据权利要求23~25之一所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致。 27.根据权利要求23~26之一所述的测量系统,其中,温度测量点和流动测量点至少 部分彼此重叠,特别是一致。 28.根据权利要求23~27之一所述的测量系统,其中,压力测量点和流动测量点至少部分彼此重叠。 29.根据权利要求23~28之一所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与流动传感器通信和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信。 30.根据权利要求23~29之一所述的测量系统,其中,密度测量值代表介质在流动传感器的区域中的局部密度。 31.根据权利要求23~30之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的速度测量值(X v ),其瞬时地代表流动介质的流速。 32.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于温度测量信号重复生成特别是数字的温度测量值(X θ ),其瞬时地代表介质的局部温度,特别是在温度测量点的介质温度。 33.根据权利要求32结合权利要求31所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用速度测量值(X v )以及温度测量值(X θ )而确定密度校正值(X K )。 34.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置还通过使用至少一个特别是数字存储的数值补偿因子(K)而产生密度测量值,该补偿因子对应于介质的至少一个热力学状态变量特别是温度、压力或密度特别是在操作之前和/或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性;和/或对应于流动介质的雷诺数特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性。 35.根据权利要求33结合权利要求34所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是基于以下公式,通过使用至少一个预先确定的特别是数字存储的补偿因子(K)而确定密度校正值(X K ): X K = 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) . ]]> 36.根据权利要求34或35所述的测量系统,其中,至少一个补偿因子(K)是考虑了实际被测介质,特别是其成分和/或其热力学特性而确定的,特别是在利用已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统在线启动期间确定的。 37.根据权利要求36所述的测量系统,其中,测量电子装置在测量系统的启动期间至少确定一次所述至少一个补偿因子(K);和/或测量电子装置在测量系统操作期间重复确定补偿因子(K),特别是与此同时被测介质的至少一个化学特性的变化或者介质被更换为其他介质。 38.根据权利要求37所述的测量系统,其中,测量电子装置基于当前介质的预定的特定热容c p ,特别是在与用户的对话中确定的和/或在测量电子装置外部确定的热容,确定至少一个补偿因子(K)。 39.根据权利要求34~38之一所述的测量系统,其中,测量电子装置包括数据存储器,其存储所述至少一个补偿因子(K),特别是数据存储器为表存储器和/或非易失性存储器。 40.根据权利要求39所述的测量系统,其中,数据存储器存储多个预先对于不同介质 和/或不同安装情况确定的补偿因子。 41.根据权利要求40所述的测量系统,其中,测量电子装置考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个补偿因子(K)。 42.根据权利要求34~41之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,选择补偿因子(K),使得满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 , ]]> 其中,ΔXρ对应于特别是在对同一测量系统和/或具有已知参考介质的基本同类型测量系统进行标定期间,和/或在在线启动测量系统期间,预先确定的特别是计算和/或测量的测量系统特定偏差,该偏差是对于至少在实际密度ρ Ref 方面限定的参考介质所确定的临时密度测量值(X′ ρ )与参考介质的密度ρ Ref 的偏差。 43.根据权利要求42所述的测量系统,其中,补偿因子(K)满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 = ( X ′ ρ ρ Ref - 1 ) · X θ X v 2 . ]]> 44.根据权利要求34~43之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = n · X p z · R M · ( X θ + K · X v 2 ) = n · X p z · R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,n是摩尔量,z是特别是根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,R M 是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量n规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。 45.根据权利要求34~44之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓(Gibbs自由能量)。 46.根据权利要求23~45之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的体积流量测量值(X V ),其瞬时地代表流动介质的体积流量。 47.根据权利要求46所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用密度测量值和体积流量测量值而确定特别是数字的质量流量测量值(X m ),其瞬时地代表流动介质的质量流速。 48.根据权利要求23~47之一所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用温度 测量信号、压力测量信号和流动测量信号而确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速。 49.根据权利要求23~48之一所述的测量系统,其中,流动测量点设置在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 50.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个压电元件和/或利用至少一个压敏元件形成的。 51.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个电阻元件形成的,该电阻元件特别是至少间歇地由加热电流流过。 52.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个分接电势的测量电极,特别是接触流动介质的测量电极形成的。 53.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成的。 54.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量系统中流动的介质的影响下经历重复的机械形变。 55.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量管中流动的介质的影响下重复地相对于静态静止位置移动。 56.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个插入过程管线中且在操作期间至少间歇地振动的测量管以及至少一个特别是电动地或光电地检测测量管的振动的振荡传感器形成的。 57.根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个流动妨碍件以及利用至少一个压差传感器形成的,该流动妨碍件收缩过程管线的横截面且特别地是孔板或喷嘴,该压差传感器检测在流动妨碍件两侧出现的压力差并且提供代表该压力差的压差测量信号。 58.根据权利要求57所述的测量系统,其中,所述至少一个压差传感器部分地利用放置于压力测量点的压力传感器形成。 59.根据权利要求23~58之一所述的测量系统,其中,测量系统包括至少一个突入过程管线内腔且浸入介质的阻流体。 60.根据权利要求59所述的测量系统,其中,至少一个特别是至少部分突入过程管线内腔中的流动传感器位于所述至少一个阻流体的下游。 61.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与温度传感器通信和/或通过无线电而无线地与温度传感器通信。 62.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与压力传感器通信和/或通过无线电而无线地与压力传感器通信。 63.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质在密度测量点的热力学状态至少间歇地在至少一个局部热力学状态变量方面明显不同于介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态,不同的程度特别是对于测量系统的期望测量精度是很显著的,所述热力学状态变量特别是温度和/或压力和/或密度。 64.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,流动介质的雷诺数大于1000。 65.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是可压缩的,其特别地具有K =-1/V·dV/dp的压缩能力,其大于10 -6 bar -1 ,和/或介质至少部分是气态的。 66.根据权利要求65所述的测量系统,其中,介质是含有固体颗粒和/或液滴的气体。 67.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是两相或多相的。 68.根据权利要求67所述的测量系统,其中,介质的一个相是液体。 69.根据权利要求68所述的测量系统,其中,介质是含有气体和/或固体颗粒的液体。 70.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少间歇地与测量电子装置通信的显示元件,用于可视化地用信号至少表示密度测量值。 71.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是至少在密度测量点的区域和/或至少在压力测量点的区域中为至少在工作压力下基本形状稳定的管道,特别是为刚性管道和/或具有环形横截面的管道。 72.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或在密度测量点和温度测量点之间的区域中为基本直的管道,特别是具有环形横截面。 73.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)不同。 74.根据权利要求73所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 75.根据权利要求74所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持大于1.1。 76.根据权利要求73~75之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持小于5。 77.根据权利要求73~76之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持在1.2~3.1的范围。 78.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 79.根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 80.根据权利要求1~72之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)基本不同。 81.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在温度测量点的口径(D3)不同。 82.根据权利要求81所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)大于在虚拟的密度测量点的口径(D1)。 83.根据权利要求82所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持大于1.1。 84.根据权利要求81~83之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径 (D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持小于5。 85.根据权利要求81~84之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持在1.2~3.1的范围中。 86.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。 87.根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。 88.根据权利要求1~80之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)基本等于过程管线在温度测量点的口径(D3)。 89.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点位于温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。 90.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点位于温度测量点的下游。 91.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )不等于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 92.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。 93.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2),并且/或者其中压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2)。 94.根据权利要求93所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍;并且/或者压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍。 95.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置具有微计算机。 96.根据权利要求95所述的测量系统,其中,测量电子装置利用所述微计算机至少产生密度测量值(X ρ )。 97.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的电子装置壳体,测量电子装置至少部分容纳在该电子装置壳体中。 98.根据权利要求97所述的测量系统,其中,至少一个特别是金属的电子装置壳体保持在过程管线上和/或紧邻虚拟的密度测量点放置。 99.根据前述任一权利要求所述的测量系统用于检测并输出密度以及至少一个其他测量变量的用途,所述测量变量特别地是过程管线中流动的介质的质量流量、体积流量、流速、粘度、压力、温度、等等,该介质特别地是氢气、氮气、氯气、氧气、氦气或由它们形成的复合物和/或混合物,诸如二氧化碳、水、碳酰氯、天然气或空气。
    16: 53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g IAWPS-IF97 是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓 (Gibbs自由能量)。 5.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值(X′ ρ )与密度测量值(X ρ )的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差。 6.根据权利要求5所述的测量系统,其中,测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值(X′ ρ )和密度测量值(X ρ )之间不期望的特别是不允许的较大差异。 7.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用临时的密度测量值(X′ ρ )和密度校正值(X K ),特别是基于以下公式确定密度测量值(X ρ ):X ρ =X′ ρ ·X K 。 8.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值至少为1时,特别是在1~1.2的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 9.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,仅在密度校正值最多为1时,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值(X ρ )时使用密度校正值(X K )。 10.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间重复比较密度校正值(X K )与至少一个预定的参考值。 11.根据权利要求10所述的测量系统,其中,测量电子装置基于密度校正值(X K )与参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值(X K )与参考值的瞬时偏差并且/或者间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值(X K )和相关的参考值之间不期望的特别是不允许的较大差异。 12.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容c n 、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构所确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f。 13.根据权利要求12所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的仅描述当前被测介质的测量系统参数(SP M ),确定密度测量值(X ρ )。 14.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的。 15.根据权利要求14所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用至少一个所述的既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。 16.根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个描述当前被测介质的第一类测量系统参数(SP M ),特别是当前被测介质的特定热容、介质的摩尔量和/或介质的自由度数目,该数据存储器还至少间歇地存储至少一个既描述当前被测介质又描述测量系统的瞬时安装情况的 第二类测量系统参数(SP ME ),其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的,并且其中测量电子装置通过至少使用第一类测量系统参数(SP M )和第二类测量系统参数(SP ME ),确定密度测量值(X ρ )。
    17: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地接收对于至少一个描述被测介质和/或测量系统瞬时安装情况的测量系统参数(SP M ,SP ME )的数值参数值,该数值参数值特别地是在测量系统外部和/或实时地确定的,所述测量系统参数特别是被测介质的热容c P ,其代表被测介质的预先确定的和/或远离密度测量点测量的特定热容c p 。
    18: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是通过现场总线而至少间歇地特别是通过导线和/或无线电与上位的电子数据处理系统通信。
    19: 根据权利要求18所述的测量系统,其中,测量电子装置将密度测量值发送至数据处理系统,并且/或者其中测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收描述当前被测介质特别是描述其热力学特性和/或其化学组成的测量系统参数(SP M )的数值参数值,测量系统参数特别是当前被测介质的特定热容c p 、当前被测介质的摩尔量n、和/或当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目f。
    20: 根据权利要求18或19所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与上位的电子数据处理系统相连。
    21: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置在操作期间特别是基于以下公式至少间歇地确定当前被测介质的特定热容c p : c P = ( 1 + f 2 ) · R n , ]]> 其中n是摩尔量;R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K?mol);f是介质的原子或分子的振荡自由度数目,其由介质的分子结构确定。
    22: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于压力测量信号重复生成特别是数字的压力测量值(x p ),其瞬时地代表在介质中特别是在压力测量点的压力。
    23: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对于被测介质的局部的流动参数特别局部的流动参数的变化作出反应,该流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且流动传感器提供至少一个受到所述局部的流动参数影响的流动测量信号。
    24: 根据权利要求23所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地还与流动传感器通信,并且其中测量电子装置还通过使用流动测量信号而确定密度测量值(X ρ )。
    25: 根据权利要求23或24所述的测量系统,其中,介质在虚拟的密度测量点的热力学状态相应于介质在速度测量点的热力学状态。
    26: 根据权利要求23~25之一所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致。
    27: 根据权利要求23~26之一所述的测量系统,其中,温度测量点和流动测量点至少 部分彼此重叠,特别是一致。
    28: 根据权利要求23~27之一所述的测量系统,其中,压力测量点和流动测量点至少部分彼此重叠。
    29: 根据权利要求23~28之一所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与流动传感器通信和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信。
    30: 根据权利要求23~29之一所述的测量系统,其中,密度测量值代表介质在流动传感器的区域中的局部密度。
    31: 根据权利要求23~30之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的速度测量值(X v ),其瞬时地代表流动介质的流速。
    32: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置基于温度测量信号重复生成特别是数字的温度测量值(X θ ),其瞬时地代表介质的局部温度,特别是在温度测量点的介质温度。
    33: 根据权利要求32结合权利要求31所述的测量系统,其中,测量电子装置通过使用速度测量值(X v )以及温度测量值(X θ )而确定密度校正值(X K )。
    34: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置还通过使用至少一个特别是数字存储的数值补偿因子(K)而产生密度测量值,该补偿因子对应于介质的至少一个热力学状态变量特别是温度、压力或密度特别是在操作之前和/或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性;和/或对应于流动介质的雷诺数特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性。
    35: 根据权利要求33结合权利要求34所述的测量系统,其中,测量电子装置特别是基于以下公式,通过使用至少一个预先确定的特别是数字存储的补偿因子(K)而确定密度校正值(X K ): X K = 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) . ]]>
    36: 根据权利要求34或35所述的测量系统,其中,至少一个补偿因子(K)是考虑了实际被测介质,特别是其成分和/或其热力学特性而确定的,特别是在利用已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统在线启动期间确定的。
    37: 根据权利要求36所述的测量系统,其中,测量电子装置在测量系统的启动期间至少确定一次所述至少一个补偿因子(K);和/或测量电子装置在测量系统操作期间重复确定补偿因子(K),特别是与此同时被测介质的至少一个化学特性的变化或者介质被更换为其他介质。
    38: 根据权利要求37所述的测量系统,其中,测量电子装置基于当前介质的预定的特定热容c p ,特别是在与用户的对话中确定的和/或在测量电子装置外部确定的热容,确定至少一个补偿因子(K)。
    39: 根据权利要求34~38之一所述的测量系统,其中,测量电子装置包括数据存储器,其存储所述至少一个补偿因子(K),特别是数据存储器为表存储器和/或非易失性存储器。
    40: 根据权利要求39所述的测量系统,其中,数据存储器存储多个预先对于不同介质 和/或不同安装情况确定的补偿因子。
    41: 根据权利要求40所述的测量系统,其中,测量电子装置考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个补偿因子(K)。
    42: 根据权利要求34~41之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,选择补偿因子(K),使得满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 , ]]> 其中,ΔXρ对应于特别是在对同一测量系统和/或具有已知参考介质的基本同类型测量系统进行标定期间,和/或在在线启动测量系统期间,预先确定的特别是计算和/或测量的测量系统特定偏差,该偏差是对于至少在实际密度ρ Ref 方面限定的参考介质所确定的临时密度测量值(X′ ρ )与参考介质的密度ρ Ref 的偏差。
    43: 根据权利要求42所述的测量系统,其中,补偿因子(K)满足以下公式: K = ΔXρ · X θ X v 2 = ( X ′ ρ ρ Ref - 1 ) · X θ X v 2 . ]]>
    44: 根据权利要求34~43之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = n · X p z · R M · ( X θ + K · X v 2 ) = n · X p z · R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,n是摩尔量,z是特别是根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,R M 是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量n规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。
    45: 根据权利要求34~44之一所述的测量系统分别结合权利要求33,其中,测量电子装置至少间歇地基于以下公式确定密度测量值(X ρ ): X ρ = π IAWPS - IF 97 · γ IAWPS - IF 97 · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) = X p P * IAWPS - IF 97 · g IAWPS - IF 97 R M · X θ · 1 ( 1 + K · X v 2 X θ ) , ]]> 其中,P * 是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P * 是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态;g是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓(Gibbs自由能量)。
    46: 根据权利要求23~45之一所述的测量系统,其中,测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的体积流量测量值(X V ),其瞬时地代表流动介质的体积流量。
    47: 根据权利要求46所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用密度测量值和体积流量测量值而确定特别是数字的质量流量测量值(X m ),其瞬时地代表流动介质的质量流速。
    48: 根据权利要求23~47之一所述的测量系统,其中,测量电子装通过至少使用温度 测量信号、压力测量信号和流动测量信号而确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速。
    49: 根据权利要求23~48之一所述的测量系统,其中,流动测量点设置在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。
    50: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个压电元件和/或利用至少一个压敏元件形成的。
    51: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个电阻元件形成的,该电阻元件特别是至少间歇地由加热电流流过。
    52: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个分接电势的测量电极,特别是接触流动介质的测量电极形成的。
    53: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成的。
    54: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量系统中流动的介质的影响下经历重复的机械形变。
    55: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器在操作期间在测量管中流动的介质的影响下重复地相对于静态静止位置移动。
    56: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个插入过程管线中且在操作期间至少间歇地振动的测量管以及至少一个特别是电动地或光电地检测测量管的振动的振荡传感器形成的。
    57: 根据权利要求23~49之一所述的测量系统,其中,至少一个流动传感器是利用至少一个流动妨碍件以及利用至少一个压差传感器形成的,该流动妨碍件收缩过程管线的横截面且特别地是孔板或喷嘴,该压差传感器检测在流动妨碍件两侧出现的压力差并且提供代表该压力差的压差测量信号。
    58: 根据权利要求57所述的测量系统,其中,所述至少一个压差传感器部分地利用放置于压力测量点的压力传感器形成。
    59: 根据权利要求23~58之一所述的测量系统,其中,测量系统包括至少一个突入过程管线内腔且浸入介质的阻流体。
    60: 根据权利要求59所述的测量系统,其中,至少一个特别是至少部分突入过程管线内腔中的流动传感器位于所述至少一个阻流体的下游。
    61: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与温度传感器通信和/或通过无线电而无线地与温度传感器通信。
    62: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与压力传感器通信和/或通过无线电而无线地与压力传感器通信。
    63: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质在密度测量点的热力学状态至少间歇地在至少一个局部热力学状态变量方面明显不同于介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态,不同的程度特别是对于测量系统的期望测量精度是很显著的,所述热力学状态变量特别是温度和/或压力和/或密度。
    64: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,流动介质的雷诺数大于1000。
    65: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是可压缩的,其特别地具有K =-1/V·dV/dp的压缩能力,其大于10 -6 bar -1 ,和/或介质至少部分是气态的。
    66: 根据权利要求65所述的测量系统,其中,介质是含有固体颗粒和/或液滴的气体。
    67: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,介质是两相或多相的。
    68: 根据权利要求67所述的测量系统,其中,介质的一个相是液体。
    69: 根据权利要求68所述的测量系统,其中,介质是含有气体和/或固体颗粒的液体。
    70: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少间歇地与测量电子装置通信的显示元件,用于可视化地用信号至少表示密度测量值。
    71: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是至少在密度测量点的区域和/或至少在压力测量点的区域中为至少在工作压力下基本形状稳定的管道,特别是为刚性管道和/或具有环形横截面的管道。
    72: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线至少分段地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或在密度测量点和温度测量点之间的区域中为基本直的管道,特别是具有环形横截面。
    73: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)不同。
    74: 根据权利要求73所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)。
    75: 根据权利要求74所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持大于1.1。
    76: 根据权利要求73~75之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持小于5。
    77: 根据权利要求73~76之一所述的测量系统,其中,过程管线在压力测量点的口径(D2)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D2/D1)保持在1.2~3.1的范围。
    78: 根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。
    79: 根据权利要求73~77之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。
    80: 根据权利要求1~72之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在压力测量点的口径(D2)基本不同。
    81: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)与过程管线在温度测量点的口径(D3)不同。
    82: 根据权利要求81所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)大于在虚拟的密度测量点的口径(D1)。
    83: 根据权利要求82所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持大于1.1。
    84: 根据权利要求81~83之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径 (D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持小于5。
    85: 根据权利要求81~84之一所述的测量系统,其中,过程管线在温度测量点的口径(D3)与过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)的口径比(D3/D1)保持在1.2~3.1的范围中。
    86: 根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。
    87: 根据权利要求81~85之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。
    88: 根据权利要求1~80之一所述的测量系统,其中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径(D1)基本等于过程管线在温度测量点的口径(D3)。
    89: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,虚拟的密度测量点位于温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。
    90: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点位于温度测量点的下游。
    91: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )不等于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。
    92: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 31 )。
    93: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2),并且/或者其中压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )大于过程管线在压力测量点的口径(D2)。
    94: 根据权利要求93所述的测量系统,其中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离(L 21 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍;并且/或者压力测量点与温度测量点的距离(L 23 )至少为过程管线在压力测量点的口径(D2)的3倍,特别是大于5倍。
    95: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量电子装置具有微计算机。
    96: 根据权利要求95所述的测量系统,其中,测量电子装置利用所述微计算机至少产生密度测量值(X ρ )。
    97: 根据前述任一权利要求所述的测量系统,其中,测量系统还包括至少一个特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的电子装置壳体,测量电子装置至少部分容纳在该电子装置壳体中。
    98: 根据权利要求97所述的测量系统,其中,至少一个特别是金属的电子装置壳体保持在过程管线上和/或紧邻虚拟的密度测量点放置。
    99: 根据前述任一权利要求所述的测量系统用于检测并输出密度以及至少一个其他测量变量的用途,所述测量变量特别地是过程管线中流动的介质的质量流量、体积流量、流速、粘度、压力、温度、等等,该介质特别地是氢气、氮气、氯气、氧气、氦气或由它们形成的复合物和/或混合物,诸如二氧化碳、水、碳酰氯、天然气或空气。

    说明书


    用于在过程管线中流动的介质的测量系统

        【技术领域】

        本发明涉及一种测量系统,其用于利用温度传感器、压力传感器和测量电子装置测量在过程管线中流动的介质的密度,该介质沿着测量系统的虚拟流动轴线在热力学状态方面是可变的,特别地至少部分是可压缩的,该测量电子装置至少间歇地与温度传感器和压力传感器通信并且至少间歇地产生至少一个密度测量值,该密度测量值尽可能精确地代表流动介质的局部密度。

        背景技术

        为了检测流动介质的描述过程作用的测量变量(例如热力学状态变量、密度、或者由此得到的测量变量),并且为了产生相应地代表该测量变量的测量值,在工业过程测量技术中,特别是结合化学及流程过程的自动化,使用安装在过程附近的测量系统,它们往往由两个或多个独立的现场测量仪表构成,这些现场测量仪表彼此通信并且各自直接设置在介质流过的过程管线上或过程管线内。除了密度之外,要检测的测量变量还可以例如包括在例如被构成为管道的过程管线中引导的至少部分为液体、粉末或气态的介质的其他热力学状态变量,特别是可由传感器检测并因而可直接测量的热力学状态变量,例如压力或温度;可直接或间接测量的流动参数,例如流速、体积流量、或质量流量;或者其他复杂的传递变量,例如热流量;以及其他对于介质特定的测量变量,例如粘度。

        特别是对于间接(下面也称作“虚拟”)测量密度,基于利用相应传感器生成的压力及温度测量信号以及可能还基于由此得到的测量变量(例如,质量流量或体积流量),已经建立了大量工业标准,它们推荐了在很大程度上规范化的并因而可比较的计算,特别是应用直接检测的因而实际测量的温度和/或压力,并且可以根据应用区域和介质而选择应用。这种标准的例子例如包括工业标准“IAWPS?IndustrialFormulation?1997?for?the?Thermodynamic?Properties?of?Water?andSteam”,International?Association?for?the?Properties?of?Water?and?Steam(IAWPS-IF97);“A.G.A.Manual?for?the?Determination?ofSupercompressibility?Factors?for?Natural?Gas-PAR?Research?ProjectNX-19”,American?Gas?Association(AGA-NX19,Library?of?Congress?No.63-23358);国际标准ISO?12213:2006,Part?1-3“Natural?gas-Calculation?of?compression?factor”;以及这里引用的“A.G.A.Compressibility?Factors?for?Natural?Gas?and?Other?Related?HydrocarbonGases”,American?Gas?Association?Transmission?Measurement?CommitteeReport?No.8(AGA-8);和“High?Accuracy?Compressibility?FactorCalculation?for?Natural?Gases?and?Similar?Mixtures?by?Use?of?a?TruncatedViral?Equation”,GERG?Technical?Monograph?TM2?1998&Fortschritt-Berichte?VDI(Progress?Reports?of?the?Association?of?GermanEngineers),Series?6,No.231?1989(SGERG-88)。

        通常,密度的确定还用于将直接测量的质量流量换算为间接或虚拟测量的体积流量,或者反过来。为了直接测量用作主要测量变量的流动参数(例如,局部流速、局部体积流量、或局部质量流量),讨论的测量系统类型包括至少一个相应的流动传感器,其至少主要对于流动介质的要检测的流动参数或者该流动参数的变化作出反应,而在操作期间提供至少一个特别是电子的测量信号,该测量信号相应地受到主要要检测的测量变量的影响并且尽可能精确地代表该测量变量。这里,至少一个流动传感器可以至少部分通过浸入介质而接触介质,或者可以在外部通过过程管线的壁或者薄膜而进行测量。通常,利用往往非常复杂的流量换能器制备流动传感器,该流量换能器合适地直接插入引导介质的过程管线或者旁路中。

        市场上的流量换能器通常为预制且预先标定的单元,其装备有能插入相关过程管线的承载管以及至少一个与其合适地预组装的物理-电子转换元件,这个转换元件可能与承载管自身和/或流量换能器的其他特别是被动侵入式部件(例如突入流体中的阻流体)和/或流量换能器的主动部件(例如放置在支承管外部以用于生成磁场的线圈系统或发声变换器)相结合,形成至少一个提供测量信号的流动传感器。在工业测量技术中广泛分布的特别是电磁感应流量换能器、分析入射进流动介质的超声波的渡越时间的流量换能器、漩涡流量换能器、具有振荡测量管的流量换能器、利用压差的流量换能器、或者热流测量换能器。电磁感应流量换能器的结构及功能原理例如在以下文献中有所描述:EP-A?1039269、US-A?6031740、US-A?5540103、US-A?5351554、US-A?4563904;而超声流量换能器例如记载于以下文献:US-B?6397683、US-B?6330831、US-B?6293156、US-B?6189389、US-A?5531124、US-A?5463905、US-A?5131279、US-A?4787252。由于其他上面提到地工业流量测量换能器中通常使用的测量原理同样对于本领域技术人员是充分已知的,所以这里可以省略对于在工业测量技术中建立的并利用流量测量换能器实现的这些及其他测量原理的进一步解释。

        在检测流动参数的工业测量系统中,往往至少一个提供实际测量信号的(下面称为“真实的”)测量点是利用具有前述类型流量换能器的紧凑型在线测量仪表形成的。这种测量系统,特别是利用具有流量换能器的紧凑型在线测量仪表所形成的测量系统对于本领域技术人员是已知的,并且在以下文献中有详细描述:EP-A?605944、EP-A?984248、EP-A?1767908、GB-A?2142725、US-A?4308754、US-A?4420983、US-A?4468971、US-A?4524610、US-A?4716770、US-A?4768384、US-A?5052229、US-A?5052230、US-A?5131279、US-A?5231884、US-A?5359881、US-A?5458005、US-A?5469748、US-A?5687100、US-A?5796011、US-A?5808209、US-A?6003384、US-A?6053054、US-A?6006609、US-B?6352000、US-B?6397683、US-B?6513393、US-B?6644132、US-B?6651513、US-B?6651512、US-B?6880410、US-B?6910387、US-B?6938496、US-B?6988418、US-B?7007556、US-B?7010366、US-A?2002/0096208、US-A?2004/0255695、US-A2005/0092101、US-A?2006/0266127、WO-A?88/02476、WO-A?88/02853、WO-A?95/08758、WO-A?95/16897、WO-A?97/25595、WO-A?97/46851、WO-A?98/43051、WO-A?00/36379、WO-A?00/14485、WO-A?01/02816、WO-A?02/086426、WO-A?04/023081或WO-A?04/081500、WO-A05/095902,以及本申请人的未公开专利申请DE?102006034296.8和102006047815.0。

        为了进一步处理或分析由测量系统产生的测量信号,还包括至少一个相应的测量电子装置。测量电子装置以合适的方式与相关的测量换能器,特别是至少一个转换元件通信,并且在操作期间通过应用至少一个测量信号而重复地产生至少一个瞬时代表测量变量的测量值,即,例如质量流量测量值、体积流量测量值、密度测量值、粘度测量值、压力测量值、温度测量值,等等。测量值,特别是间接或虚拟测量的密度测量值,往往是利用高度复杂的计算而根据一种前述的工业标准(例如,“AGA?4”、“AGA?8”、“AGA-NX19”、“IAWPS-IF97”、“SGERG-88”,等等)而确定的。

        为了容纳测量电子装置,这种测量系统往往包括相应的电子装置壳体,其例如在US-A?6397683或中WO-A?00/36379所建议的,可以远离测量换能器设置并且与测量换能器通过柔性电缆相连。作为替代或者补充,电子装置壳体还可以如EP-A?903651或EP-A?1008836中所示,直接设置在测量换能器上或者直接设置在独立地容纳测量换能器的测量换能器壳体上,以形成紧凑型在线测量仪表,例如克里奥利质量流量/密度测量仪表、超声流量计、漩涡流量计、磁感应流量计、等等。在后一情况中,电子装置壳体如在EP-A?984248、US-A?4716770或US-A?6352000中所示,往往还用于容纳测量换能器的一些机械部件,诸如由于机械影响而在操作中形变的薄膜状、棒状、套筒状或管状形变体或振动体;关于这一点,参见上面提到的US-B?6352000。

        在所述类型的测量系统中,测量电子装置通常经由相应的电线和/或通过无线电而无线地与上位的电子数据处理系统电连接,该数据处理系统往往在空间上远离测量电子装置且在空间上是分布式的,由测量系统产生的测量值被利用载有该测量值的测量值信号而实时转发至这个数据处理系统。所述类型的处理系统通?;估蒙衔坏氖荽硐低持刑峁┑氖荽渫?基于线路和/或无线电)连接在一起和/或与相应的电子处理控制器相连,所述电子处理控制器例如是在线安装的可编程逻辑控制器(PLC)或者安装在远程控制室的过程控制计算机,在这里发送利用测量系统产生并以合适的方式数字化并相应编码的测量值。利用过程控制计算机,通过应用相应安装的软件,发送的测量值可以被进一步处理并作为相应的处理结果而例如在监视器上得到可视化并且/或者被转化为控制信号,用于作为过程控制的执行器的其他现场设备(例如,电磁阀、电动马达等)。相应地,数据处理系统通?;褂糜诙杂τ谙掠问荽渫绲男枨蠖源硬饬康缱幼爸梅⑺偷牟饬恐敌藕沤械鹘?,例如,合适地对其数字化并将其转换为相应的报文,和/或在线分析。为此,在这些数据处理系统中提供分析电路,其与相关连接线电连接并且对从测量电子装置接收的测量值进行预处理或后处理,如果需要还合适地转换。为了数据传输,在这种工业数据处理系统中使用至少部分的特别是串行的现场总线,例如FOUNDATION?FIELDBUS、CAN、CAN-OPEN、RACKBUS-RS?485、PROFIBUS、等等,或者例如是基于ETHERNET标准以及相应标准传输协议的网络,这些传输协议往往独立于应用。

        通常,除了过程可视化、监控及控制之外,利用控制计算机还可以实现对所连接的测量系统的远程服务、参数化及/或监控。相应地,除了实际测量值传输之外,现代测量现场设备的测量电子装置还能够传输在测量系统中使用的多种设置和/或操作参数,诸如标定数据、测量值范围和/或在现场设备内部确定的诊断值。对此作为支持的是,往往同样可以经由前述的数据传输网络而发送用于测量系统的操作数据,这些数据传输网络往往在传输物理结构和/或传输逻辑方面是混杂的。

        除了处理及转换从所连接的测量电子装置提供的测量值所需的分析电路之外,所述类型的上位数据处理系统往往还包括电源电路,其用于向所连接的测量电子装置供电并且因而也为相关的测量系统供电,电源电路为相关的测量仪表电子装置提供合适的电源电压,该电压有时由所连接的现场总线直接馈送并且驱动连接至测量仪表电子装置的电线以及流经测量电子装置的电流。这里,电源电路可以例如被分配给一个测量电子装置并且与和这个特定测量仪表相关的分析电路一起(例如相连,以形成相应的现场总线适配器)容纳在公共的壳体中,这个壳体例如为顶部轨线???。然而,常见的还有这种上位分析电路和电源电路各自容纳在分离的且可能在空间上彼此远离的壳体中并且通过外部电缆而合适地连接在一起。

        在这里讨论的类型的工业测量系统往往涉及空间上的分布式测量系统,其中,在沿着由过程管线限定的测量系统流动轴线彼此间隔的真实测量点上,总有相同和/或不同类型的多个测量变量被利用传感器本地检测,并且被以相应的电子测量信号的形式而通过导线(例如以所谓的方法或所谓的脉冲串模式方法)和/或无线地(特别是通过无线电和/或光学地)馈送至公共的测量电子装置,如果需要,测量变量还被编码为数字信号或数字发送的报文。对于上述情况,这种测量系统是利用流量换能器形成的,例如除了至少一个基本直接检测的用作主要测量变量的流动参数(例如,体积流量)之外,还有可能利用相同的测量电子装置,通过使用其他远程检测的测量变量(例如,介质中的远程局部温度或远程局部压力),间接确定并因而至少虚拟地测量所推导得到的次要测量变量,例如质量流量和/或密度。

        如US-B?6651512所显示,所讨论的类型的分布式测量系统利用直接测量的体积流量和虚拟测量的密度确定质量流量,作为间接测量变量,对于这种类型的分布式测量系统的试验调查已经显示,特别是与内部及外部的应用无关,非常精确确定的测量变量在对于相关过程管线口径常见的测量范围中会在虚拟测量的结果中产生显著的误差,这些误差很可能处于实际测量变量的约5%的范围或甚至更大。特别是当根据前述工业标准中推荐的测量及计算方法确定测量变量(例如,体积流量、温度或压力)作为真实测量的中间变量和/或确定密度作为虚拟测量的中间变量时,是这样的情况。

        进一步,类似的调查还显示了,前述的测量误差可能对于流体的瞬时雷诺数以及介质的瞬时热力学状态有一定的依赖关系。然而,还发现,在大量工业应用中,特别是在涉及可压缩和/或至少两相的介质中,介质的雷诺数或热力学状态不仅在时间上而且在空间上都显著变化,特别是沿着测量系统流动轴线的方向。除了具有至少部分可压缩介质的应用之外,特别是当在过程管线的口径彼此不同的真实或虚拟的测量点测量至少一个测量变量时,对于雷诺数或热力学状态的空间变化有显著的交叉敏感性。这发生在例如应用于流量测量换能器入口区域中的减小管道横截面的流动调节器(例如,喷嘴用作所谓的渐缩管)的情况中,或者发生在应用于流量测量换能器出口区域中的增加管道横截面的流动调节器(所谓的扩散体)的情况中。具有这种渐缩管和/或扩散体的测量系统例如用于提高流量测量换能器的测量精度,并且例如在以下文献中有所描述:GB-A?2142725、US-A?5808209、US-A?2005/0092101、US-B?6880410、US-B?6644132、US-A?6053054、US-B?6644132、US-A?5052229或US-B?6513393。这里,进一步确认,这种基于使用渐缩管和/或扩散体的交叉敏感度对于约0.6~0.7的口径比较为显著,而对于直径急剧跳变的小于0.2的口径比的影响是可忽略的。

        另一种期望的测量精度显著地对于前述差异敏感的应用情况是这样的测量系统,它们用于对较重的气体(例如,二氧化碳、或碳酰氯、或具有大于30g/mol的分子量的长链碳化合物)进行流量测量。

        上面描述的雷诺数的空间差异可以导致分布式测量系统的每一所述相互间隔的真实测量点在操作期间的本地雷诺数可观地偏离另一共同使用的测量点的本地雷诺数。同样,前述的热力学状态的差异也将导致分布式测量系统的相互间隔的测量点的热力学状态彼此不同。于是,考虑到这一点,分布式测量的每一测量变量都必须根据实际相关联的本地雷诺数和/或特定相关联的本地热力学状态而进行调整,这在没有所需的信息(即,远程测量的状态变量)的情况下是不可能实现的任务。如果不考虑雷诺数或热力学状态的差异,基于测量状态变量压力和温度计算了例如密度和/或质量流量,那么将得到附加的测量误差,该误差与流速有二次函数关系。相应地,对于前述构造,在明显小于10m/s的流速,不再能够实现所追求的约0.1%~0.5%的测量精度。

        【发明内容】

        从特别是确定质量流量或体积流量的前述类型测量系统的上面描述的缺点出发,本发明的一个目的是提高对于这种次要测量变量的测量精度,这种次要测量变量是通过使用在空间上分布式检测的热力学状态变量(例如压力和/或温度)而确定的。

        为了实现目的,本发明提出了一种测量系统,其用于测量在过程管线中流动的介质的密度,该介质沿着测量系统的虚拟流动轴线在热力学状态方面是可变的,特别地至少部分是可压缩的。测量系统为此包括:至少一个温度传感器,其放置于温度测量点,主要对于流经的介质的局部温度θ作出反应,该温度传感器发出至少一个由被测介质的局部温度影响的温度测量信号;至少一个压力传感器,其放置于压力测量点,主要对于流经的介质的局部的特别是静态的压力p作出反应,该压力传感器发出至少一个由被测介质中的局部压力p影响的压力测量信号;以及测量电子装置,其至少间歇地至少与温度传感器和压力传感器通信;其中测量电子装置通过使用所述温度测量信号以及至少所述压力测量信号,特别是遵循工业标准AGA?8、AGA?NX-19、SGERG-88?IAWPS-IF97、ISO?12213:2006之一,确定临时的密度测量值,其代表流动介质在虚拟的密度测量点所表现的密度,该虚拟的密度测量点特别是以可预定的方式沿着流动轴线与压力测量点和/或温度测量点相距设置;以及其中测量电子装置通过使用临时的密度测量值以及至少一个实时确定的密度校正值,至少间歇地产生至少一个与临时的密度测量值不同的特别是数字的密度测量值,其比临时的密度测量值更为精确地瞬时代表流动的介质在虚拟的密度测量点实际具有的局部密度ρ。

        在本发明的第一实施例中,密度校正值对应于介质的至少一个热力学状态变量的瞬时局部可变性,该可变性特别是由当前被测介质以及瞬时安装情况决定和/或沿着测量系统流动轴线发生,并且/或者其中密度校正值对应于流动介质的雷诺数的瞬时局部可变性,该可变性特别是与介质和/或测量系统结构类型相关和/或沿着测量系统流动轴线发生。

        在本发明的第二实施例中,测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值与密度测量值的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差。进一步,测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值和密度测量值之间存在不期望的特别是不允许的较大差异。

        在本发明的第三实施例中,测量电子装置通过使用临时的密度测量值以及密度校正值,确定密度测量值。

        在本发明的第四实施例中,测量电子装置通过使用临时密度测量值以及密度校正值来确定密度测量值;以及仅仅在密度校正值至少为1,特别是在1~1.2的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值时使用密度校正值。

        在本发明的第五实施例中,测量电子装置通过使用临时密度测量值以及密度校正值来确定密度测量值;以及仅仅在密度校正值最大为1,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值时使用密度校正值。

        在本发明的第六实施例中,测量电子装置在操作期间重复比较密度校正值与至少一个预定的参考值。进一步,测量电子装置基于密度校正值与参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值与参考值的瞬时偏差并且/或者间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值和相关的参考值之间不期望的特别是不允许的较大差异。

        在本发明的第七实施例中,测量电子装置包括特别是非易失性的数据存储器,其至少间歇地存储至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数,特别是当前被测介质的特定热容cp、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构所确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f。

        在本发明的第八实施例中,测量电子装置通过使用至少一个仅描述当前被测介质的测量系统参数,确定密度测量值。

        在本发明的第九实施例中,测量电子装置包括特别是非易失性数据存储器,其至少间歇地存储至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数,其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸所确定的。在本发明的这个实施例的进一步发展中,测量电子装置通过使用至少一个既描述当前利用测量系统测量的介质又描述测量系统的瞬时安装情况的测量系统参数,确定密度测量值。

        在本发明的第十实施例中,测量电子装置包括特别是非易失性数据存储器,其至少间歇地存储至少一个描述当前被测介质的第一类测量系统参数,特别是当前被测介质的特定热容、介质的摩尔量和/或介质的自由度数目,并且该数据存储器至少间歇地存储至少一个既描述当前被测介质又描述测量系统的瞬时安装情况的第二类测量系统参数,其中安装情况是由压力测量点、温度测量点和密度测量点相对彼此的设置以及过程管线在压力测量点、温度测量点及密度测量点的区域中的形状和尺寸共同确定的,并且其中,测量电子装置通过至少使用第一类测量系统参数和第二类测量系统参数,确定密度测量值。

        在本发明的第十一实施例中,测量电子装置至少间歇地接收对于至少一个描述被测介质和/或测量系统瞬时安装情况的测量系统参数的数值参数值,该数值参数值特别地是在测量系统外部和/或实时地确定的,所述测量系统参数特别是被测介质的热容cp,其代表被测介质的之前确定的和/或远离密度测量点测量的特定热容cp。

        在本发明的第十二实施例中,测量电子装置特别是通过现场总线而至少间歇地特别是通过导线和/或无线电与上位的电子数据处理系统通信。在本发明的这个实施例的进一步发展中,测量电子装置将密度测量值发送至数据处理系统,并且/或者其中测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收描述当前被测介质特别是描述其热力学特性和/或其化学组成的测量系统参数的数值参数值,测量系统参数特别是当前被测介质的特定热容cp、当前被测介质的摩尔量n、和/或当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目f;并且/或者测量电子装置利用特别是串行的现场总线与上位的电子数据处理系统相连。

        在本发明的第十三实施例中,测量电子装置在操作期间特别是基于以下公式至少间歇地确定当前被测介质的特定热容cp:

        cp=(1+f2)·Rn,]]>

        其中n是摩尔量,R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K?mol),f是介质的原子或分子的振荡自由度数目,其由介质的分子结构确定。

        在本发明的第十四实施例中,测量电子装置基于温度测量信号重复生成特别是数字的温度测量值,其瞬时地代表介质的局部温度,特别是在温度测量点的介质温度。

        在本发明的第十五实施例中,测量电子装置基于压力测量信号重复生成特别是数字的压力测量值,其瞬时地代表在介质中特别是在压力测量点的压力。

        在本发明的第十六实施例中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对于被测介质的局部流动参数特别是其变化作出反应,该流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且其中流动传感器提供至少一个受到局部流动参数影响的流动测量信号。

        进一步,根据本发明的这个实施例的进一步发展:

        测量电子装置至少间歇地还与流动传感器通信,并且其中测量电子装置还通过使用流动测量信号而确定密度测量值;和/或

        介质在虚拟的密度测量点的热力学状态相应于介质在速度测量点的热力学状态;和/或

        虚拟的密度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致;和/或

        温度测量点和流动测量点至少部分彼此重叠,特别是一致;和/或

        压力测量点和流动测量点至少部分彼此重叠;和/或

        密度测量值代表介质在流动传感器的区域中的局部密度;和/或

        测量电子装置利用特别是串行的现场总线和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信;和/或

        测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,其中测量电子装置通过至少使用流动测量信号而确定特别是数字的速度测量值,其瞬时地代表流动介质的流速。

        在本发明的第十七实施例中,测量电子装置还通过使用至少一个特别是数字存储的数值补偿因子,而产生密度测量值,该补偿因子对应于介质的至少一个热力学状态变量特别是温度、压力或密度特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性;和/或对应于流动介质的雷诺数特别是在操作之前或操作期间确定的沿测量系统的流动轴线出现的局部可变性。

        进一步,根据本发明的这个实施例的进一步发展:

        至少一个补偿因子是考虑了实际被测介质,特别是其成分和/或其热力学特性而确定的,特别是在利用已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统在线启动期间确定的;和/或

        测量电子装置在测量系统的启动期间至少确定一次补偿因子;和/或

        测量电子装置在测量系统操作期间重复确定补偿因子,特别是伴随着被测介质的至少一个化学特性的变化或者介质被更换为其他介质;和/或

        测量电子装置基于当前介质的预定的特定热容cp,特别是在与用户的对话中确定的和/或在测量电子装置外部确定的热容,确定至少一个补偿因子;和/或

        测量电子装置包括数据存储器,其存储至少一个补偿因子,特别是数据存储器为表存储器和/或非易失性存储器;和/或

        数据存储器存储多个之前对于不同介质和/或不同安装情况确定的补偿因子;和/或

        测量电子装置考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个补偿因子。

        在本发明的第十八实施例中,测量电子装置基于压力测量信号以及温度测量信号,特别是遵循工业标准AGA?8、AGA?NX-19、SGERG-88IAWPS-IF97、ISO?12213:2006之一,确定临时的密度测量值,其代表流动介质在虚拟的密度测量点所表现的密度。

        进一步,根据本发明的这个实施例的进一步发展:

        测量电子装置在操作期间重复地确定密度误差,其对应于临时密度测量值与密度测量值的特别是相对的偏差,并且测量电子装置特别地以数值密度误差值的形式发出该密度误差;和/或

        测量电子装置以数值密度误差值的形式发出瞬时密度误差,其对应于临时密度测量值和密度测量值的特别是相对的偏差,并且/或者测量电子装置将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较,并基于这个比较间歇地生成警报,该警报用信号表示在临时密度测量值和密度测量值之间存在不期望的特别是不允许的较大差异。

        在本发明的第十九实施例中,测量系统还包括至少一个流动传感器,其放置于流动测量点并且主要对被测介质的局部流动参数特别是还有这些流动参数的变化作出反应,该局部流动参数特别是在过程管线的横截面上平均的流动参数,特别是流速、体积流量或质量流量,并且流动传感器提供至少一个受到局部流动参数影响的流动测量信号,

        其中测量电子装置至少间歇地与流动传感器通信,并且其中测量电子装置通过使用至少流动测量信号而确定特别是数字的体积流量测量值,其瞬时地代表流动介质的体积流速;和/或

        其中测量电子装置通过使用至少密度测量值和体积流量测量值,确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速;和/或

        其中测量电子装置通过使用至少温度测量信号、压力测量信号和流动测量信号,确定特别是数字的质量流量测量值,其瞬时地代表流动介质的质量流速;和/或

        其中流动测量点设置在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个压电元件和/或利用至少一个压敏元件形成的;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个电阻元件形成的,该电阻元件特别是至少间歇地由加热电流流过;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个分接电势的测量电极,特别是接触流动介质的测量电极形成的;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成的;和/或

        其中至少一个流动传感器在操作期间在测量系统中流动的介质的影响下经历重复的机械形变;和/或

        其中至少一个流动传感器在操作期间在测量管中流动的介质的影响下重复地相对于静态静止位置移动;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个插入过程管线中且在操作期间至少间歇地振动的测量管以及至少一个特别是电动地或光电地检测测量管的振动的振荡传感器形成的;和/或

        其中至少一个流动传感器是利用至少一个流动妨碍件以及利用至少一个压差传感器形成的,该流动妨碍件收缩过程管线的横截面且特别地是孔板或喷嘴,该压差传感器可以部分地利用放置于压力测量点的压力传感器形成,该压差传感器检测在流动妨碍件两侧发生的压力差并且提供代表该压力差的压差测量信号;和/或

        其中测量系统包括至少一个插入过程管线内腔且浸入介质的阻流体;和/或

        其中至少一个特别是至少部分突入过程管线内腔中的流动传感器位于至少一个阻流体的下游,该阻流体浸入介质并突入过程管线的内腔中。

        在本发明的第二十实施例中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与温度传感器通信和/或通过无线电而无线地与温度传感器通信。

        在本发明的第二十一实施例中,测量电子装置利用特别是串行的现场总线与压力传感器通信和/或通过无线电而无线地与压力传感器通信。

        在本发明的第二十二实施例中,介质在密度测量点的热力学状态至少间歇地在至少一个局部热力学状态变量方面明显不同于介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态,不同的程度特别是对于测量系统的期望测量精度是很显著的,热力学状态特别是温度和/或压力和/或密度。

        在本发明的第二十三实施例中,流动介质的雷诺数大于1000。

        在本发明的第二十四实施例中,介质是可压缩的,其特别地具有K=-1/V·dV/dp的压缩能力,其大于10-6bar-1,和/或介质至少部分是气态的。这里,介质可以是混杂有固体颗粒和/或液滴的气体。

        在本发明的第二十五实施例中,介质具有两相或多相。这里,介质的一个相可以是液体和/或介质可以是含有气体和/或固体颗粒的液体。

        在本发明的第二十六实施例中,测量系统还包括至少间歇地与测量电子装置通信的显示元件,用于可视化地用信号至少表示密度测量值。

        在本发明的第二十七实施例中,过程管线至少分段地特别是至少在密度测量点的区域和/或至少在压力测量点的区域中为至少在工作压力下基本形状稳定的管道,特别是为刚性管道和/或具有环形横截面的管道。

        在本发明的第二十八实施例中,过程管线至少部分地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或在密度测量点和温度测量点之间的区域中为基本直的管道,特别是具有环形横截面。

        在本发明的第二十九实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径与过程管线在压力测量点的口径不同。进一步,过程管线在压力测量点的口径大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径,特别地,过程管线在压力测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径的口径比保持大于1.1。

        在本发明的第三十实施例中,过程管线在压力测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径比保持小于5。

        在本发明的第三十一实施例中,过程管线在压力测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径的口径比保持在1.2~3.1的范围。

        在本发明的第三十二实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。

        在本发明的第三十三实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点和压力测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。

        在本发明的第三十四实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径基本等于过程管线在压力测量点的口径。

        在本发明的第三十五实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径与过程管线在温度测量点的口径不同。进一步,过程管线在温度测量点的口径大于在虚拟的密度测量点的口径,特别地,过程管线在温度测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径的口径比保持大于1.1。

        在本发明的第三十六实施例中,过程管线在温度测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径的口径比保持小于5。

        在本发明的第三十七实施例中,过程管线在温度测量点的口径与过程管线在虚拟的密度测量点的口径的口径比保持在1.2~3.1的范围中。

        在本发明的第三十八实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽。

        在本发明的第三十九实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点和温度测量点之间的管段为特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。

        在本发明的第四十实施例中,过程管线在虚拟的密度测量点的口径基本等于过程管线在温度测量点的口径。

        在本发明的第四十一实施例中,虚拟的密度测量点位于温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。

        在本发明的第四十二实施例中,压力测量点位于温度测量点的下游。

        在本发明的第四十三实施例中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离不等于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离。

        在本发明的第四十四实施例中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离大于温度测量点与虚拟的密度测量点的距离。

        在本发明的第四十五实施例中,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离大于过程管线在压力测量点的口径,并且/或者其中压力测量点与温度测量点的距离大于过程管线在压力测量点的口径。进一步,压力测量点与虚拟的密度测量点的距离至少为过程管线在压力测量点的口径的3倍,特别是大于5倍;并且/或者压力测量点与温度测量点的距离至少为过程管线在压力测量点的口径的3倍,特别是大于5倍。

        在本发明的第四十六实施例中,测量电子装置包括微计算机。进一步,测量电子装置利用微计算机至少产生密度测量值。

        在本发明的第四十七实施例中,测量系统还包括至少一个特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的电子装置壳体,其中至少部分容纳测量电子装置。进一步,至少一个特别是金属的电子装置壳体保持在过程管线上和/或紧邻虚拟的密度测量点放置。

        本发明的一个基本思想是,通过考虑流动介质的雷诺数和/或热力学状态的可能的空间差异特别是差异的大小,以提高的精度确定密度,从而提高所述类型的测量系统的测量精度,这个密度在大量具有流动介质的工业测量技术中用作中间测量变量但是往往强制地由真实的但是在空间上分布式测量的状态变量中推导得到。在本发明的测量系统中,这是通过参照于参考点而可靠地计算密度并因而虚拟测量密度而完成的,该参考点是之前对于特定测量系统所限定的并且用作位置固定的虚拟测量点。进一步,测量系统确定局部密度的测量精度可以通过以下途径而显著提高:令测量系统还考虑同样局部测量的当前流速来确定所述密度,并且因而进一步补偿伴随前面提到的流动介质的雷诺数和/或热力学状态的差异而产生的误差。

        这里,本发明基于以下令人惊讶的发现:对于具体的测量系统,雷诺数和/或热力学状态中的空间差异以及与之相随的测量误差可以反映在一个位于流动方向上和/或与测量系统的流动轴线一致的维度上,并且因而可以映射为一个相应简化的测量系统参数集,这个测量系统参数集至少基本上可以提前通过实验和/或利用计算机辅助而确定,例如在测量系统的标定期间、制造完成期间和/或测量系统启动期间。所说的空间差异或差异大小以及仪表参数集应当对于每一具体的测量系统以及每一具体的介质是特定的,从而可以被独立标定,但是如果测量系统保持不变以及介质的化学成分基本恒定,那么标定在操作期间雷诺数和/或热力学状态可能产生的变化可以被看作是不变的?;谎灾?,对于给定的分布式测量系统,沿着流动轴线产生的热力学状态变化的大小可以被预先确定,从而它们的影响可以被以对于测量足够的精度而得到标定并因而得到补偿,已经令人惊讶地发现,对于具有恒定介质的给定的测量系统,改变的大小基本恒定并且从而可以被映射到特定但恒定的仪表参数集中。

        另外,本发明的一个优点是,基本方法可以直接被改进应用到大量已经安装的测量系统中,只要测量仪表电子装置允许相关的处理软件改变。

        【附图说明】

        现在根据实施例解释本发明以及附加的优选实施例,附图中:

        图1以透视性侧视图示出测量系统,其用于利用位于压力测量点的压力传感器和位于温度测量点的温度传感器测量过程管线中的流动介质在密度测量点的局部密度;

        图2以框图形式示出图1的测量系统;

        图3a、3b以不同视角的透视及部分剖视图,示出了适用于图1的测量系统并且根据漩涡原理工作的漩涡流量换能器;和

        图4a~4h、5以剖视图示意性示出过程管线以及图1的各个测量点的相对设置的不同变型。

        【具体实施方式】

        图1示意性显示了测量系统1,其可以??榛乖觳⑶沂视谥辽偌湫厍曳浅>返夭⑶彝浅B嘲舻厝范ü坦芟?0中流动的介质的密度,并且用于将密度(如果需要,实时地)映射为相应的可靠的例如数字的密度测量值Xρ,这里的介质还可以是两相或多相介质,例如气体、液体(其可以包含气体和/或固体颗粒)、包含固体颗粒和/或液滴的气体、蒸汽(可以是饱和蒸汽或者干蒸汽),等等。介质的例子包括诸如氢气、氮气、氯气、氧气、氦气或由它们形成的复合物和/或混合物,诸如、水、碳酰氯、空气、天然气或其他碳氢化合物。

        特别地,测量系统用于非常精确地测量流动介质的密度,其中介质沿着测量系统流动轴线在热力学状态方面是可变的(例如在过程管线内部发生反应的介质、分段冷却的介质或分段加热的介质、可压缩的介质)和/或过程管线具有沿着流动轴线可变的横截面。测量系统还用于确定雷诺数Re大于1000的流动介质的密度和/或可压缩度K大于10-6bar-1的可压缩介质的密度。

        测量系统为此包括:至少一个温度传感器,其放置于温度测量点Mθ,主要对于流经的介质的局部温度θ作出反应,并且提供至少一个由被测介质的局部温度影响的温度测量信号xθ;和至少一个压力传感器,其放置于压力测量点Mp,主要对于流经的介质的局部的例如静态和/或绝对压力p作出反应,并且提供至少一个由被测介质中的局部压力p影响的压力测量信号xp。尽管在这里显示的实施例中,压力测量点位于温度测量点的下游,但是如果需要,它当然也可以设置在温度测量点的上游。

        除了温度传感器和压力传感器,测量系统还包括至少一个测量电子装置100,其至少间歇地既与温度传感器通信又与压力传感器通信,即,通过电线和/或无线地接收来自温度传感器或压力传感器的测量信号xθ、xp,如果需要,测量信号xθ、xp可以经过合适地转换。

        用作温度传感器的可以例如是工业温度传感器,例如Pt100或Pt1000型热电偶温度计或电阻温度计,而压力传感器可以例如是工业的特别是绝对和/或相对测量的压力传感器,其例如具有电容式压力测量单元。当然,如果需要,也可以使用其他将从介质检测并传递的压力转换为相应测量信号的压力测量单元用于压力传感器或其他合适的温度传感器。温度传感器还可以例如作为具有自己的测量仪表电子装置的独立的工业级温度测量仪表的一个部件。正如本领域技术人员已知的,这种温度测量仪表已经在工业过程测量技术中建立,并例如由Endress+Hauser?Wetzer?GmbH+Co.KG公司以商标“Easytemp?TSM”或“Omnigrad?T”销售。作为替代或者补充,正如下面将详细解释的,温度传感器还可以是复杂的在线测量仪表的整体部件,该在线测量仪表甚至可能检测流动介质的多个测量变量。同样,压力传感器也可以是这种复杂的在线测量仪表的整体部件,或者是具有自身的测量仪表电子装置的独立的工业级压力测量仪表的一个部件。同样正如本领域技术人员已知的,这种压力测量仪表也已经在工业过程测量技术中建立,并例如由Endress+Hauser?Wetzer?GmbH+Co.KG公司以商标“CerabarS”、“Cerabar?M”或“Cerabar?T”销售。而且,通?;箍梢酝ü患糜谘沽拔露炔饬康牟饬恳潜硖峁┭沽Υ衅骱臀露却衅?,例如,在WO-A?97/48970中所公开的工业组合测量仪表。

        正如图1示意性示出的,测量电子装置可以至少部分容纳在电子装置壳体110中,该电子装置壳体特别是防爆和/或抗压和/或耐冲击和/或不受天气影响的壳体。如果需要,如图1所示,例如金属的电子装置壳体110可以支持在过程管线上。

        根据本发明的一个实施例,为了在测量系统内部进一步处理压力及温度测量信号,在测量电子装置中提供微计算机μC,其特别地还用于产生密度测量值Xρ,并且该微计算机可以例如利用至少一个微处理器和/或利用至少一个信号处理器而形成。作为替代或者补充,为了实现微计算机μC,还可以使用专用集成ASIC电路和/或可编程逻辑器件或系统,例如所谓的FPGA(现场可编程门阵列)和/或WO-A?03/098154所公开的所谓的SOPC(可编程芯片上系统)。进一步,在本发明的另一实施例中,测量电子装置包括至少一个显示元件HMI,其例如紧邻测量电子装置放置并且至少间歇地与测量电子装置特别是与其中可能提供的微计算机通信,以至少可视化表示密度测量值。这里,显示元件HMI可以例如为组合的显示及维护元件的形式,其除了能够可视化测量值之外,还使得用户能够输入用来对测量电子装置进行参数化和/或控制的维护指令。

        在本发明的另一实施例中,测量电子装置基于温度测量信号,例如还使用可能提供的微计算机,重复生成特别是数字的温度测量值Xθ,其瞬时地代表介质的局部温度,特别是介质在温度测量点的温度;并且/或者测量电子装置基于压力测量信号xp,例如也使用可能提供的微计算机,重复生成特别是数字的压力测量值Xp,其瞬时地代表介质中特别是在压力测量点的局部压力。

        至少对于上述的测量系统由两个或多个独立测量仪表形成的情况,在本发明的测量系统中,测量电子装置自身也可以通过形成测量电子装置子电子装置的各个测量仪表电子装置经由导线连接和/或无线地适当互连而实现,并且因而可以??榛毓钩?。这里,测量电子装置可以例如利用特别是串行的现场总线和/或藉由无线电而无线地与温度传感器和/或压力传感器通信。替代测量电子装置的分布式结构,如果需要,测量电子装置还可以为单一的电子装置???,由压力和/或温度传感器产生的测量信号直接馈送入该电子装置???。

        可能在测量系统中提供的至少两个测量仪表电子装置或子电子装置1001、1002以本领域技术人员已知的方式耦合在一起,从而在两个测量仪表电子装置1001、1002中的至少一个操作期间,相应产生的测量数据可以至少单向地发送至另一个用作主电子装置的测量仪表电子装置。这可以以本领域技术人员已知的方式,以在电压、电流和/或频率上编码的测量信号的形式和/或以数字编码报文包络的测量值的形式完成,例如,以方法或脉冲串模式方法。当然,作为替代,两个测量仪表电子装置1001、1002之间双向通信的数据连接也可以用于例如经由外部现场总线将本地确定的测量变量传输至另一测量仪表电子装置1001、1002。为了实现在两个测量仪表电子装置1001、1002之间必需的通信连接,以具有优点的方式,可以应用在工业测量及自动化技术中相应建立的标准接口,例如导线引导的4~20mA电流回路,如果需要,也可以结合或其他现场总线协议和/或合适的无线电连接。

        在本发明的另一优选实施例中,还这样设计至少一个测量电子装置1001、1002,使得它如图1示意性示出的那样,在测量系统操作时至少间歇地与上位的数据处理系统通信,并且至少在正常测量操作中在测量系统方面重复确定的测量值(其可能为数字编码报文的形式)尽可能实时地传递至数据处理系统。为了检测从测量电子装置发送的测量值,数据处理系统2还具有至少一个分析电路80,其至少间歇地与数据处理系统通信。上位的数据处理系统2可以例如是过程附近的自动控制单元的部件或者是远程过程控制系统,该过程控制系统具有大量在空间上分散地布置于工业厂房内部并且通过特别是利用数字现场总线形成的相应的数据传输网络而耦合在一起的过程控制计算机和/或数字可编程逻辑控制器。同样,数据处理系统可以与其他测量仪表和/或过程中的控制设备(例如,阀门或泵)相连。在本发明的进一步发展中,数据处理系统还包括至少一个特别是串行的现场总线FB,其用于传输数字的测量和/或操作数据。至少一个现场总线FB可以例如根据工业过程自动化中建立的一个标准而操作,该标准例如是FOUNDATION?FIELDBUS、PROFIBUS、CANBUS、MODBUS、RACKBUS-RS?485,等等。在一个具有优点的进一步发展中,特别是为了转发从测量系统接收的数字测量数据形式的测量值,前述的分析电路80还与至少一个现场总线耦合。根据现场总线和测量电子装置的实施方式,测量电子装置可以直接地或者利用适配器而连接至数据处理系统2,其中适配器合适地转换载有测量值的信号。

        测量电子装置和数据处理系统2在空间上彼此间隔,在本发明的进一步发展中,它们利用至少一个导线对2L电连接,特别是可变的电流I在操作期间至少间歇地流过该导线对。电流可以例如从上位数据处理系统中的外部电源70馈送而来,在操作期间,电源70提供至少一个特别是单极性的电源电压UV,其驱动在导线对2L中流动的电流I。这里,电源可以例如是电池和/或通过厂房内部电网供电的直流或交流电源电路。为了将至少一个导线对2L特别是可松开地连接至测量电子装置100以及测量系统1,还包括至少一个向外引导的端子对。

        对于上述测量电子装置由分离的子电子器件??榛樽暗那榭?,例如每一子电子器件1001、1002可以独立地例如利用前述4-20mA电流回路连接至外部电源。作为替代或者补充,一个子电子器件1001、1002也可以连接至另一子电子器件,从而可以至少间歇地对后者供电。

        在另一实施例中,这样实现测量电子装置,使得在测量系统内部生成的测量值(现在是单一检测的测量变量的测量值或者分散检测的测量变量的测量值,例如确定的密度和确定的质量流量)至少部分被经由至少一个导线对2L传输至上位的数据处理系统2。导线对2L可以例如是工业测量技术中已经得到验证的所谓的二线制电流回路的一部分。于是,一方面,至少间歇地产生的测量值被经由这单一的导线对2L,以负载调制的(特别是脉冲的或者连续可变的)回路电流的形式,传输至上位的数据处理系统;另一方面,测量电子装置和测量系统至少间歇地和/或至少部分地被电源经由导线对2L供电。

        在本发明的另一实施例中,测量电子装置100还用于在操作期间生成大量特别是数字的测量值,它们至少部分代表至少一个测量变量,并且测量电子装置还用于将这些测量值至少部分经由端子和合适地连接的导线对2L传输至所连接的数据处理系统2。如果需要,测量系统可以进一步发展,使得测量电子装置100和数据处理系统2利用至少一个附加的第二导线对(未显示)连接在一起,在操作期间,至少间歇地有电流相应流过该第二导线对。对于这种情况,测量系统可以进一步至少部分也经由附加的导线对将内部生成的测量值发送至数据处理系统。作为替代或者补充,测量系统和数据处理系统还可以例如利用无线电波彼此无线地通信。特别是对于后一种情况,具有优点的是,特别是仅仅利用内部和/或外部的特别是可更换和/或可充电的电池和/或燃料电池,向测量系统提供电能。另外,测量系统还可以部分地或者完全地利用功率变换器供电,该功率变换器使用再生的能源并且直接放置于现场测量仪表上和/或与现场测量仪表相距很远,这种功率变换器例如是热偶发电器、太阳能电池、风力发电器,等等。

        在本发明的另一实施例中,测量系统可以经由测量电子装置至少间歇地与外部维护及控制单元(例如,手持维护单元,或在上位数据处理系统中的编程设备)交换设备特定的数据,例如用于测量电子装置自身的测量仪表内部设置参数和/或测量系统内部诊断参数。为此,在测量电子装置100中还提供了至少一个通信电路COM,其合适地控制在至少一个导线对2L上的通信。特别地,通信电路用于将待发送的测量系统特定数据转换为可经由导线对2L发送的信号并将该信号耦合到导线中。作为替代或者补充,通信电路COM还可以用于接收从外部经由相关导线对发送的测量系统特定数据,例如要对于测量电子装置改变的设置参数集。通信电路可以例如是根据[email protected]现场通信协议(HART?Communication?Foundation,Austin,TX)工作的接口电路,其应用高频的FSK编码(频移键控)的交流电压作为信号载波;或者,通信电路也可以是根据PROFIBUS标准工作的接口电路。如果需要,并且在外部(例如在上位数据处理系统的实时环境中)运行的对与测量电子装置100通信的数据进行处理和/或加工的过程可以直接访问测量电子装置。

        在本发明的测量系统中,进一步提出,测量电子装置在操作期间通过使用至少温度测量信号xθ以及压力测量信号xp,产生密度测量信号Xρ,其瞬时代表流动的介质在过程管线20内部局部限定的虚拟的参考点(它也可以以预先确定的方式沿着流动轴线与真实的压力测量点和/或真实的温度测量点相间隔)实际具有的局部密度。在没有相应的密度传感器的情况中,为了与利用温度传感器和压力传感器所提供的实际形成的也就是真实的测量点相区分,这个虚拟的参考点被称为虚拟的密度测量点M′ρ。虚拟的密度测量点M′ρ既可以指在操作期间从大量预定的参考点中选择的一个参考点,也因而以限定的方式局部可变并因而保持位置固定。至少对于后一种情况,在本发明的另一实施例中,测量电子装置位于其中的电子装置壳体110紧邻虚拟的密度测量点M′ρ放置。虚拟的密度测量点M′ρ的限定通过测量电子装置的相应构造而实现,特别是在测量电子装置中为了密度测量而执行的计算方法而实现,其中考虑了真实的测量点Mp、Mθ的位置和几何特性。这里,根据本发明的另一实施例,虚拟的密度测量点M′ρ位于温度测量点Mθ的上游和/或压力测量点Mp的上游。另外,对于确定密度具有优点的是,允许密度测量点或者与温度测量点重合,或者与压力测量点重合。

        在所讨论的测量系统的情况中,假定流动介质具有至少一个状态变量,例如温度和/或压力和/或密度和/或雷诺数Re,其单独地或者共同地在虚拟的密度测量点M′ρ至少间歇地(特别是在用于产生密度测量值的时间段中)和/或重复地至少在对于密度测量所期望的测量精度的意义上与在至少一个提供实际测量信号的真实测量点(即,温度测量点和/或压力测量点)具有明显不同的大小?;谎灾?,介质在虚拟的密度测量点的热力学状态和/或流动状态与介质在温度测量点的热力学状态和/或介质在压力测量点的热力学状态相比,在至少一个局部热力学状态变量(温度、压力、密度,等)方面显著不同,特别是不同的程度对于测量系统的期望测量精度有影响。正如已经提到的,例如在可压缩介质中、在过程管线中反应的介质中、附加冷却的介质中或者附加加热的介质中,可能发生流动介质中的这个热力学状态和/或流动状态的空间差异。另外,这种热力学状态和/或流动状态的差异还可以由于以下情况:介质流经沿着流动轴线部分收缩和/或部分扩宽的过程管线,例如在过程管线中应用喷嘴或扩散体,从而介质被加速或减速,有可能还伴随着介质的压缩或膨胀。

        因此,在本发明的一个实施例中,测量电子装置基于压力测量信号以及温度测量信号,首先例如根据一种前述的工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88?IAWPS-IF97、ISO?12213:2006确定临时的密度测量值X′ρ,其代表流动介质在虚拟的密度测量点(由于预先忽略了热力学状态和/或流动状态的前述空间差异)所唯一表现的密度。

        特别是对于至少部分为气态的介质,诸如天然气、空气、甲烷、碳酰氯等,可以至少间歇地基于以下公式确定临时密度测量值X′ρ:

        X′ρ=nz·Rm·XpXθ---(1)]]>

        其中,n是摩尔量,z是例如根据一种工业标准AGA?8、AGANX-19、SGERG-88?IAWPS-IF97、ISO?12213:2006和/或通过使用温度测量信号和/或压力测量信号而确定的介质的真实气体因子,RM是被测介质的相对气体常数,其对应于利用介质的摩尔量规则化的绝对气体常数R/n,其中R=8.3143J/(K?mol)。

        作为替代或者补充,特别是在介质至少部分含有蒸汽的情况中,测量电子装置可以至少间歇地基于以下公式确定临时密度测量值X′ρ:

        X′ρ=πIAWPS-IF97·γIAWPS-IF97=XpP*IAWPS-IF97·gIAWPS-IF97RM·Xθ---(2)]]>

        其中,πIAWPS-IF97=Xp/P*IAWPS-IF97并且γIAWPS-IF97=gIAWPS-IF97/(RM*Xθ),P*是根据工业标准IAWPS-IF97的介质特定的临界压力,特别是对于被测介质是水的情况,P*是16.53MPa,在它之上被测介质不再能是液态,gIAWPS-IF97是根据工业标准IAWPS-IF97,介质特定的自由焓(Gibbs自由能量)。

        这里,可以自动地和/或在与用户在线地对话中或者经由上位数据处理系统而半自动地选择对于临时密度测量值X′ρ以及实际密度测量值Xρ的当前实际合适的计算公式。如果需要,还考虑当前测量压力和当前测量温度并且/或者按照在最初提到的WO-A?2004/023081中建议的选择方法。

        在本发明的另一实施例中,测量电子装置还通过使用至少一个例如数字存储的数值补偿因子K产生密度测量值,,其对应于介质的至少一种热力学状态变量(特别是温度、压力或密度)沿着测量系统的流动轴线出现的由测量系统及介质特定的局部可变性,和/或对应于流动介质的雷诺数沿着测量系统的流动轴线产生的由测量系统及介质特定的局部可变性。

        至少对于具有保持恒定的条件的测量系统,例如考虑实际被测介质特别是其化学成分和/或热力学特性,可以预先和/或在操作中确定前述的活动性以及补偿因子K。补偿因子K的确定可以例如在以已知的参考介质标定测量系统期间和/或在测量系统的在线启动期间进行。对于特定的应用,特别是介质的化学成分保持恒定并且热力学特性保持恒定的应用场合,仅仅在测量系统的启动期间至少确定一次至少一个补偿因子K就是足够的了。在测量系统操作期间介质成分和/或热力学特性显著改变的情况中,作为替代,令测量电子装置在启动之后在测量系统操作期间重复确定补偿因子K也是具有优点的。这里,至少一个补偿因子K的确定可以例如基于当前介质的预先确定的(可能是在与用户的对话中在线地或者远程地和/或在测量电子装置外部确定的)特定热容cp而进行。例如,热容cp或者其他用于指定当前被测介质的参数可以被从上位的数据处理系统传输至测量电子装置,并因而传输至测量系统。

        在本发明的另一个进一步发展中,特别地为了简化确定补偿因子K,测量电子装置包括至少一个特别是非易失性的数据存储器16,用于存储操作测量系统所需的测量系统参数,特别是限定测量系统的测量及传输功能所需的测量系统参数。特别地,如果需要,当测量电子装置被关闭时,例如为表存储器和/或非易失性存储器形式的数据存储器也至少间歇地存储至少一个补偿因子K。例如,数据存储器可以为此存储多个对于不同介质和/或不同安装情况所预先确定的补偿因子,从而测量电子装置可以考虑当前介质以及当前安装情况,从数据存储器中存储的多个补偿因子中选择至少一个当前合适的补偿因子K。

        特别地,还为了确定补偿因子K,在本发明的另一实施例中,数据存储器至少间歇地存储至少一个仅仅描述当前被测介质的第一类测量系统参数SPM,并且测量电子装置通过至少使用至少一个第一类测量系统参数SPM而确定密度测量值Xρ。第一类测量系统参数SPM可以例如为当前被测介质的特定热容cp、介质的摩尔量n、和/或由介质的分子结构确定的介质的原子或分子的振荡自由度数目f,并且/或者是由此得到的参数,例如可能根据一种工业标准AGA?8、AGA?NX-19、SGERG-88?IAWPS-IF97、ISO?12213:2006而确定的真实气体或可压缩因子。于是,相应地,具有不同维度和/或度量单位的两个或多个这种同样指定当前被测介质的第一类测量系统参数SPM可以存储在数据存储器中。

        在本发明的另一实施例中,数据存储器至少间歇地存储至少一个第二类测量系统参数SPME,其既指定当前被测介质,又指定测量系统的瞬时安装情况,并且测量电子装置通过使用至少第二类测量系统参数SPME,特别是还使用第一类测量系统参数SPM,确定密度测量值Xρ。这里,至少对于密度测量值的确定很重要地,通过压力、温度及密度测量点彼此的设置以及过程管线在压力、密度和/或温度测量点的形状及尺寸,确定安装情况。于是,第二类测量系统参数SPME可以例如是在过程管线在测量点的区域中的实际位置和实际特性以及当前被测介质的热力学特性这些方面反映测量点的一部分参数集,或者也可以是合适地考虑了这些影响并且还可能使用了第一类测量系统参数SM而首先在测量系统操作期间例如通过实验和/或经验性确定的复杂参数的数值。

        在本发明的另一实施例中,测量电子装置至少间歇地接收特别是从上位数据处理系统发报的和/或实时确定的数值参数值和/或指定测量系统瞬时安装情况的测量系统参数SPM、SPME,例如当前和/或将来待测的介质的热容cp。这里,可以通过例如由密度测量点和/或测量系统外部执行的测量和/或用户侧的输入,还可以使用上位的数据处理系统,预先确定热容cp或者同样传输的其他第一类系统参数SM。于是,在本发明的测量系统中,至少间歇地通过导线或者无线电与上位的电子数据处理系统通信的测量电子装置将密度测量值传输至数据处理系统,并且/或者测量电子装置至少间歇地从数据处理系统接收对于当前被测介质的特别是标准电文形式的数值参数值,即,例如指定热力学特性和/或化学成分的第一类测量系统参数SPM。如果需要,还可以利用数据处理系统确定第二类测量系统参数SPME,并将其以数值参数值的形式直接发送至测量电子装置。

        对于所述的情况,测量电子装置在操作期间要基于第一类系统参数SM至少间歇地自动确定当前被测介质的特定热容cp,这可以例如基于以下公式进行:

        cp=(1+f2)·Rn,---(3)]]>

        其中,n是测量系统参数,摩尔量;R是绝对气体常数,R=8.3143J/(K·mol);f是测量系统参数,当前被测介质的原子或分子的振荡自由度数目。

        在本发明的另一实施例中,补偿因子仅仅由当前被测介质(特别是其化学成分以及由此直接得到的物理特性,以及测量系统关于各个测量点的安装尺寸和安装位置的具体实施方式,以及过程管线在测量点的区域中的尺寸和形状)确定,从而它在很大程度上独立于实际测量的测量变量(压力和温度)。

        考虑到流动介质的热力学状态或流动状态的空间差异以及与之相随的测量系统测量精度可以通过介质的实际流速而共同确定,因而在本发明的另一实施例中,测量电子装置通过使用至少一个既依赖于介质流速又依赖于在温度测量点的局部温度而实时确定的密度校正值XK,确定密度测量值Xρ。这里,这个密度校正值XK对应于介质的至少一个热力学状态变量的瞬时局部可变性,其特别是由当前被测介质以及瞬时安装情况决定和/或沿着测量系统流动轴线出现;和/或密度校正值XK对应于流动介质的雷诺数的瞬时局部可变性,其特别是由介质和/或测量系统结构类型决定并且/或者沿着测量系统的流动轴线出现。

        为此,在本发明的另一实施例中,至少间歇地可以在测量电子装置中得到相应的速度测量值XV,其瞬时地代表在测量系统中流动的介质的尽可能当前的流速。

        通过利用速度测量值XV和温度测量值Xθ以及已经提到的校正因子K,可以利用测量电子装置基于以下公式非常简单地确定密度校正值XK:

        XK=1(1+K·Xv2Xθ)·---(4)]]>

        至少对于上述情况,测量电子装置100利用基于算式(1)和/或算式(2)的算法确定临时的密度测量值X′ρ,通过使用临时的密度测量值X′ρ和密度校正值XK以及以下公式,可以非常简单迅速地确定对于虚拟测量密度的密度测量值Xρ:

        Xρ=X′ρ·XK.????????????????(5)

        相应地,在本发明的另一实施例中,测量电子装置通过使用上述公式(4)、(5)以及(1)或(2),至少间歇地基于以下公式确定密度测量值Xρ:

        Xρ=n·Xpz·RM·(Xθ+K·Xv2)=n·Xpz·RM·Xθ·1(1+K·Xv2Xθ)---(6)]]>

        并且/或者至少间歇地基于以下公式确定密度测量值Xρ:

        Xρ=πIAWPS-IF97·γIAWPS-IF97·1(1+K·Xv2Xθ)=XpP*IAWPS-IF97·gIAWPS-IF97RM·Xθ·1(1+K·Xv2Xθ)·---(7)]]>

        为了检查瞬时确定的密度测量值的置信度,例如在测量系统自验证期间,在本发明的另一具有优点的实施例中,测量电子装置在操作期间重复地将密度校正值XK与至少一个对于预定的测量系统特定的参考值进行比较。由这个实施例进一步出发,测量电子装置基于密度校正值XK和参考值的比较,量化地用信号表示密度校正值XK与参考值的瞬时偏差并且/或者至少间歇地生成警报,该警报用信号表示在密度校正值XK和所属参考值之间的不期望的特别是不允许的较高偏离。作为替代或者补充,测量电子装置还在操作期间重复地确定密度误差,其对应于特别是根据上述标准确定的临时的密度测量值X′ρ和密度测量值Xρ之间的特别是相对的偏差,并且还以数值密度误差值的形式发出该密度误差。在临时的密度测量值X′ρ和密度测量值Xρ之间或者在密度校正值XK和所属参考值之间的不允许的较高差异可以例如引起被错误地参数化的测量电子装置,或者导致被测介质的不期望的改变和/或容纳过程管线的厂房的干扰??悸堑秸庑?,在本发明的一个实施例中,测量电子装置仅仅在密度校正值至少为1,特别是在1~1.2的范围中时,才在生成密度测量值Xρ时应用密度校正值XK。在另一实施例中,仅当密度校正值最多为1时,特别是在0.8~1的范围中时,测量电子装置才在生成密度测量值Xρ时使用密度校正值XK。另外,对于用户具有优点的是,测量电子装置以数值密度误差值的形式输出瞬时密度误差,并且/或者将瞬时密度误差与至少一个预定的参考值比较并且基于这个比较而间歇地生成警报,该警报以信号例如利用显示元件HMI在线表示在临时的密度测量值X′ρ和密度测量值Xρ之间的不期望的特别是不允许的较大差异。

        在本发明的进一步发展中,特别是为了自动且快速确定密度校正值XK,测量系统还提供至少一个受到局部流速影响的流动测量信号xv,为此,测量系统装备有至少一个位于速度测量点MV的流动传感器,用于主要对被测介质的局部的特别是在过程管线横截面上平均的流速做出反应,特别是还对于流速的变化做出反应。在操作期间,测量电子装置100和流动传感器至少间歇地彼此通信,使得测量电子装置至少间歇地提供由流动传感器生成的流动测量信号xv。特别地,测量电子装置还利用流动测量信号确定密度测量值Xρ。至少为此,测量电子装置至少间歇地还例如通过外部现场总线和/或通过无线电而无线地与流动传感器通信。另外,利用测量仪表电子装置生成密度测量值,使得它代表介质在流动传感器的范围中的局部密度。

        在这里显示的一个实施例中,至少流动传感器,特别是还有测量电子装置的一个电子装置???,是利用用于流动介质的例如作为紧凑型仪表构成的工业级在线测量仪表提供的。在线测量仪表包括至少一个基本刚性的并且充分抗压的承载管,被测介质在操作期间流经该承载管,且该承载管特别是直接插入过程管线中并因而形成其管段,实际的流动传感器合适地放置于承载管之上和/或之内。依赖于应用场合,承载管可以例如由金属、塑料和/或陶瓷制成。

        在这里作为例子显示的一个实施例中,流动传感器是由插入过程管线中的漩涡流量计形式的紧凑型在线测量仪表所提供的。这种漩涡流量计通常用于高度准确地检测特别是高温和/或高压流动介质的流速和/体积流量,作为主要的物理测量变量。

        图3a和3b中选择的视图显示了部分剖视的漩涡流量计,图3a沿着流动方向看,图3b逆着流动方向看。漩涡流量计包括用作流动传感器的漩涡传感器30,其固定在用作过程管线的一个管段的承载管20的管壁21上并且延伸贯穿在管壁21中形成的孔22。漩涡传感器30可以例如是动态补偿的漩涡传感器,其具有浸入介质的桨叶和检测其变形的电容式换能器元件,正如US-A?6003384中所描述的。

        在例如利用合适的法兰连接而自身插入管道中的承载管20的内部,还沿着承载管的一条直径设置了阻流体40,其通过在直径上彼此相对设置的固定位置41、41*而牢固地与承载管20连接???2的中心和固定位置41的中心位于承载管20的一条母线上。阻流体40包括冲击表面42,被测介质在操作期间流向该冲击表面。阻流体40还具有两个侧面,其中在图3a和3b中仅有一个(前)侧面43可见。由冲击表面42和侧面形成两个分离棱,其中在两个视图中仅能完整地看到一条(前)分离棱44,而后分离棱45的位置在图3a中可以看到。图3a和3b的阻流体40在这里基本为直三棱柱的形状,即,具有三角形横截面的垂直棱柱。当然,如果需要,也可以使用其他形状的阻流体来实现本发明的测量系统。

        通过介质流向冲击表面42,在阻流体40的下游以已知的方式形成卡尔曼涡街,其中漩涡在每一分离棱被交替地分离并且随后夹带在流动介质中。这些由流体夹带的漩涡在流动介质中又产生局部压力波动,并且它们参考于时间的分离频率(即,所谓的漩涡频率)是介质的流速和/或体积流量的量度。从夹带的漩涡释放的压力波动被利用桨叶形成并位于阻流体下游的漩涡传感器30转换为漩涡信号,其对应于局部流速并且用作电子流动测量信号xv。

        换能器元件36产生上面提到的测量信号,其频率与流动介质的体积流量成正比。

        漩涡传感器30在阻流体40的下游插入承载管20的管壁21的孔22内并且相对于承载管20的外表面密封孔22,为此,漩涡传感器30与管壁21螺钉旋接。例如四个螺钉用于此功能,其中图3a和3b中可见螺钉5、6、7。图3a和3b中可见的漩涡传感器30的部件是楔状传感器叶片31和壳体盖32,叶片延伸贯穿管壁21的孔22进入承载管20的内部??翘甯?2伸出达到延伸部322,其间插入了薄壁的中间件323;关于这一点,参见已经提到的US-A?6003384。传感器叶片31具有主表面,其中在图3a和3b中仅有主表面311可见。主表面与承载管20的前述母线对齐并且形成前缘313。传感器叶片31还可以具有其他空间形状;即,例如它可以具有两个平行的形成两条平行前缘的主表面。传感器叶片31比承载管20的直径短;进一步,它是抗弯曲的并且可以例如包括一个盲孔,换能器元件可以插入该盲孔中,该换能器元件为热偶或电阻温度计,用于检测介质的温度,还可以用于生成温度测量信号并因而自身实现温度测量点;关于这一点,也参见已经提到的US-B?6988418或US-B?6910387。为了使盲孔314具有足够的直径,壁部分从主表面突出,在图3a中示出了这样的壁部分315。盲孔314达到前缘313附近并且在那里具有底面。

        漩涡传感器30还包括覆盖孔22d薄膜33,其具有朝向介质的第一表面331和背离介质的第二表面332;参见图3和4。传感器叶片31固定至表面331,而对叶片31的弯曲或运动作出反应的物理-电学换能器元件36固定至表面332。传感器叶片31、薄膜33以及其环形边缘333可以由一件例如金属特别是不锈钢材料制成。

        这里应当注意的是,这里作为例子显示的漩涡流量计具有至少一个突出入过程管线内腔中并且浸入介质的阻流体和至少一个放置于这至少一个阻流体下游的流动传感器,特别是至少部分突出入过程管线内腔中的流动传感器,当然,代替这种漩涡流量计,还可以使用在过程自动化技术中同样建立的其他在线测量仪表,来提供至少一个流动传感器,其提供所述流动测量信号并且因而形成流动测量点,这种流动传感器的例子例如有磁感应流量计、热流量计、压差流量计、超声流量测量仪表,等等。这里,流动传感器自身还可以正如在这种测量仪表中常见的那样并且依赖于所实施的测量原理,而由至少一个电阻元件形成,特别是该电阻元件至少间歇地由热电流流过;或者由至少一个分接电势的测量电极形成,特别是接触流动介质的测量电极;或者利用至少一个对流动参数的变化作出反应的测量电容形成;并且/或者利用至少一个压电和/或压敏元件形成。特别是在应用测量电容和/或压电或压敏元件来形成流动传感器的情况中,流动传感器可以为了生成测量信号而在操作期间在测量系统中流动的介质的作用下重复地经历机械形变;并且/或者在操作期间在测量管中流动的介质的作用下相对于静态静止位置重复地移动,除了前述的基于在流体中通过形成卡尔曼涡街而夹带的漩涡来进行测量的在线测量仪表之外,这种在线测量仪表通?;估缁谘共畈饬克隼嘈偷牧鞫问?。对于后者,至少一个流动传感器可以例如利用至少一个收缩过程管线横截面的流动阻碍物(特别地是孔板或喷嘴)和至少一个压差传感器而形成,该压差传感器检测在流动障碍物两端产生的压差并且提供代表压差的压差测量信号。这里,至少一个压差传感器可以例如部分由放置于压力测量点的压力传感器形成。替代所述传感器或测量仪表类型,至少一个流动传感器还可以结合过程管线的管段形成,其中该管段被从外部利用振荡激励器而主动地和/或被介质自身而被动地激励的振动被利用至少一个换能器元件检测并且转换为相应的振荡信号,该换能器元件例如电动地或者光电地检测机械振荡,正如在科里奥利质量流量计中已知的那样。市场上的科里奥利质量流量计通常是在线测量仪表,其作为紧凑型测量仪表而提供,其中至少一个在外部装备有振荡激励器和传感器的测量管被利用法兰插入过程管线中,以形成在操作期间至少间歇地振动的管段。

        于是,除了虚拟测量密度之外,应用所述类型的具有在线测量仪表的测量系统还能够高度精确地、甚至还可能实时地确定在过程管线中流动的介质的其他测量变量,特别是质量流量、体积流量、流速、粘度、压力、温度、等等。

        至少在使用测量系统内部的流动传感器的情况,还可以直接地预先(特别是在湿标定的过程中)确定上述补偿因子K。例如,可以非常简单地选择补偿因子K,使得满足以下公式:

        K=ΔXρ·XθXv2---(8)]]>

        其中,ΔXρ对应于特别是在对同一测量系统和/或具有已知参考介质的基本同类型测量系统进行标定期间,和/或在在线启动测量系统期间,预先确定的例如计算和/或测量的测量系统特定偏差,该偏差是对于至少关于实际密度ρRef限定的参考介质所确定的临时密度测量值X′ρ与参考介质的密度ρRef的偏差。作为结果,ΔXρ可以基本被看做测量系统内在的测量误差,即,利用测量系统自身确定的临时密度测量值X′ρ与在虚拟测量点的实际密度所具有的测量误差。已知临时密度测量值X′ρ以及参考介质的实际密度ρRef,可以如下量化测量误差:

        ΔXρ=(X′ρρRef-1),---(9)]]>

        从而要选择补偿因子K,使得它尽可能精确地遵循以下公式:

        K=ΔXρ·XθXv2=(X′ρρRef-1)·XθXv2---(10)]]>

        作为替代或者补充,至少在测量系统内部应用流动传感器的情况中,还非??赡芾貌慰疾饬肯低澈拖嘤Φ牟慰冀橹识ü笛楹?或通过计算机仿真而确定补偿因子K,并基于该补偿因子,对于与参考测量系统类似的其他测量系统和/或其他介质推导更多的补偿因子K的数值。

        在本发明的另一实施例中,通过至少使用流动测量信号,测量电子装置还确定特别是数字的速度测量值XV,其瞬时代表流动介质的流速;并且/或者通过至少使用流动测量信号,测量电子装置还确定例如数字的体积流量测量值XV,其瞬时代表流动介质的体积流量。作为替代或者补充,通过至少使用温度测量信号和压力测量信号或者由此可到的密度测量信号以及流动测量信号或者由此得到的体积流量测量值,测量电子装置可以在操作期间进一步确定例如数字的质量流量测量值Xm,其瞬时地代表流动介质的质量流速或总的质量流量。

        为了简化测量系统的结构并且同时为了进一步提高密度测量值的精度,以具有优点的方式,如US-B?6988418或US-B?6910387中所公开的,流动传感器可以被放置为使得至少流动测量点和温度测量点至少部分彼此重叠,特别是一致;或者如US-B?7007556中所公开的,使得至少流动测量点和压力测量点至少部分彼此重叠,特别是一致。作为替代或者补充,流动测量点还可以如图1和2示意性示出的,远离温度测量点和/或压力测量点设置,例如在温度测量点的上游和/或压力测量点的上游。

        在本发明的另一实施例中,正如例如US-B?6988418、US-B?6910387或US-B?6651512中所公开的,测量系统的温度传感器和/或压力传感器同样是利用包含流动传感器的例如紧凑型测量仪表形式的在线测量仪表提供的。

        在本发明的另一实施例中,这样选择虚拟密度测量点和流动测量点,使得介质在虚拟的密度测量点的热力学状态对应于介质在速度测量点的热力学状态,并且/或者介质在虚拟密度测量点和速度测量点具有基本相等的雷诺数。这可以例如通过限定虚拟密度测量点使得它和流动测量点至少部分彼此重叠特别是一致而实现?;谎灾?,可以确定密度测量值,使得它精确地代表介质在流动传感器的区域中的局部密度并且因而精确地代表介质在速度测量点的局部密度。

        为了进一步简化测量,根据测量系统的另一实施例,过程管线至少分段地特别是在密度测量点和压力测量点之间和/或密度测量点和温度测量点之间的区域中是特别是横截面为环形的基本是直的管道,即,没有弯曲。另外,过程管线至少分段地,特别是在温度测量点的区域中和/或在压力测量点的区域中,是至少在操作压力下基本形状稳定特别是刚性的管道和/或横截面为环形的管道。

        在本发明的另一实施例中,在操作期间以基本上限定的方式,通过过程管线至少在虚拟的密度测量点的口径D1不同于过程管线在压力测量点的口径D2,产生前述的差异。作为替代或者补充,根据本发明的另一实施例,过程管线在虚拟的密度测量点的口径D1不同于过程管线在温度测量点的口径D3,并且/或者过程管线在压力测量点的口径D2不同于过程管线在温度测量点的口径D3。具体地,在各个测量点彼此的设置方面,以及在过程管线在特定测量点的口径的选择方面,存在大量的组合可能性。另外,图4a、4b、4c、4d、4e、4f和4h示意性显示了特别适合的实施例变型的选择。

        正如这里显示的,具有优点的是这样实施测量系统,使得过程管线在压力测量点的口径D2比过程管线在温度测量点的口径D3大,或者过程管线在温度测量点的口径D3比过程管线在压力测量点的口径D2大。作为替代或者补充,过程管线在压力测量点的口径D2可以大于过程管线在虚拟的密度测量点的口径D1,并且/或者过程管线在温度测量点的口径D3可以大于在虚拟的密度测量点的口径D1。

        特别地,过程管线在温度测量点的口径D3与过程管线在虚拟的密度测量点的口径D1的口径比D3/D1大于1.1且小于5,例如在1.2~3.1的范围内。进一步,至少对于这种情况,当过程管线在虚拟的密度测量点的口径D1基本等于过程管线在温度测量点的口径D2时,是具有优点的。在本发明的另一实施例中,过程管线在压力测量点的口径D2与过程管线在虚拟密度测量点的口径D1的口径比D2/D1保持大于1.1且/或小于5,例如在1.2~3.1的范围内。对于这种情况,当过程管线在虚拟的密度测量点的口径D1基本等于过程管线在温度测量点的口径D3时,是具有优点的。

        口径D1、D2、D3之间的差别可以依赖于期望的结构而通过向至少两个上述测量点之间(例如,在虚拟的密度测量点和温度测量点和/或压力测量点之间,或者在温度测量点和压力测量点之间)的过程管线提供实施为扩散体或者喷嘴的管段而实现,扩散体特别是漏斗状扩散体,其内腔沿着流动方向特别是连续地扩宽,喷嘴特别是漏斗状的喷嘴,其内腔沿着流动方向特别是连续地收缩。

        实验调查进一步显示,测量点应当以具有优点的方式这样设置或限定,即,压力测量点与虚拟的密度测量点之间的距离L21不同于温度测量点与虚拟的密度测量点之间的距离L31。例如,当压力测量点与虚拟的密度测量点之间的距离L21大于温度测量点与虚拟的密度测量点之间的距离L31时,和/或当压力测量点与虚拟的密度测量点之间的距离L21和/或压力测量点与温度测量点的距离L23大于过程管线在压力测量点的口径D2时,对于测量是有益的。这里对于测量非常合适的是,距离L21和/或距离L23至少为口径D2的3倍,特别是大于5倍。

        关于在应用渐缩管和/或扩散体时前述的安装长度和/或口径比,以及关于流量传感器上游和/或下游的过程管线的构造,有关测量系统的过程管线的布局及尺寸的信息可以清楚地参考本申请人的未公开专利申请DE?102006034296.8和102006047815.0,或者相应的后续申请,它们的公开内容被看作完全属于本申请的公开内容。

        对于本发明的测量系统的进一步调查还显示,对于图4a、4b、4c、4d中显示的温度、压力及密度测量点彼此的设置以及参考前述口径比的设置,至少根据公式(4)确定并用于根据公式(1)或(2)确定密度测量值的密度校正值应当总是大于1;否则,正如已经提到的,将会出现故障测量系统或者厂房干扰。同样,对于图4e、4f、4g和4h显示的结构,应用相同计算公式的密度校正值总应当小于1。

        除此之外,下面的表1提供了对于具有根据图2和3所示实施例的流量传感器的测量系统特别适合地选择出的关于口径D1、D2、D3的组合,它们的单位为mm;选择的作为介质的气体;并且相应的合适的补偿因子K,其单位为K·s2·m-2。

        表1:

        

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