[发明专利]用于测定气体的系统和方法

说明书

一种用于测定气体的系统包括流量传感器和控制器。流量传感器设置在管道中，与通过管道的气体流处于流体连接。流量传感器包括加热器和温度感测元件，并且基于气体流来产生电输出。控制器控制加热器的运行，并且可在测量前模式和多个测量模式中运行。控制器在测量前模式中使加热器以测量前设定运行。控制器在测量模式中使加热器以对应的测量设定运行，对应的测量设定相对于测量前设定具有增加的功率水平和/或增加的运行持续时间。控制器在测量模式中构造成基于流量传感器的电输出的幅度特性和/或时间性特性来确定气体的流率。

技术领域

本公开的实施例涉及测量流体流，并且更特别地，涉及用于测定气体的系统和方法。

背景技术

目前，测定气体需要使用多种类型的流量感测装置。例如，质量流量感测装置测量质量流率(例如，千克/秒)，并且其它流量感测装置可包括基于涡流的感测，这基于涡流形成(或消减)的频率来确定流体的体积流率。已知的流量感测装置包括多种缺点。例如，质量流量感测装置基于幅度测量来确定气体的质量流率，而且不提供直接体积流率。虽然质量流量感测装置在低流量范围中提供高灵敏度的优点，但这样的质量流量感测装置的精度在较高流率下可受到现实考量的不利影响，诸如气体密度波动、湿气波动、气体混合物波动等。基于涡流的感测装置提供直接体积流量测量，但当气体的流速太低无法形成涡流时，测量受到不利的影响。

一些已知的流量感测装置使用建立温度梯度的热流量传感器来确定流体的流率。这样的热流量传感器典型地包括加热元件，加热元件产生热，热被流动的流体吸收。功率消耗对于许多热流量传感器都是关注点。例如，流量传感器可恒定地运行加热器，即使以定时时段进行流率测量。即使控制热流量传感器来提供工作循环(其中打开加热器进行测量，然后关闭它，直到下一个测量)，功率消耗仍然是效率低下的。例如，在加热器加温以达到指定稳定状态温度时，加热器消耗功率，并且在加热器达到稳定状态温度之前不进行流率测量。因而，消耗来使加热器加温的能量被浪费，因为在加温时期期间不提供流率测量。

此外，一些流量感测装置能够测量多种流参数，诸如能够测量质量流率，以及还有体积流率测量。不同流参数的测量可能需要不同的加热器设定，诸如不同的运行时间和不同的功率水平。但是，当前的流量感测装置不基于被测量的具体流参数来调节加热器设定，使得加热器可与必要的相比在更长的时期里工作，并且/或者以更高的功率水平工作，从而浪费额外的能量。由于功率消耗的效率低下，一些已知流量感测装置的电池可能一年至少需要更换和/或充电一次，这是昂贵且麻烦的。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于测定气体的系统。该系统包括流量传感器和控制器。流量传感器构造成设置在管道中，与通过管道的气体流处于流体连接。流量传感器包括加热器和至少一个温度感测元件。流量传感器构造成基于通过管道的气体流来产生电输出。控制器包括一个或多个处理器，一个或多个处理器操作性地连接到流量传感器上，并且构造成在多个测量时段控制加热器的运行。控制器可在测量前模式和多个测量模式中运行。控制器在测量前模式中以测量前设定运行加热器。控制器在测量模式中以对应的测量设定运行加热器，对应的测量设定相对于加热器的测量前设定具有增加的功率水平或更长的运行持续时间中的至少一个。控制器在测量模式中构造成基于流量传感器的电输出的幅度特性或时间性特性中的至少一个来确定气体的流率。

在另一个实施例中，提供一种用于测定气体的方法。该方法包括使流量传感器的加热器以测量前设定以脉冲的方式运行。流量传感器设置在管道中，与通过管道的气体流处于流体连接。流量传感器进一步包括至少一个温度感测元件，并且构造成基于通过管道的气体流来产生电输出。方法包括使用一个或多个处理器，分析在加热器的脉冲期间流量传感器的电输出中的动态响应。方法还包括，响应于动态响应的一个或多个特性在关于存储分布的指定阈值范围之外，控制加热器以测量设定运行，测量设定相对于加热器的测量前设定具有增加的功率水平或更长的运行持续时间中的至少一个。

技术方案1. 一种系统，包括：