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BRONKHORST HIGH-TECH B.V.

Seite 12

9.19.022

1.2 Messprinzip Sensor

1.2.1 Gasflusssensoren (bypass Messprinzip)

Die Mehrzahl von Gas Fluss Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der bypass Messung. Diese Sensorik

arbeitet nach dem Prinzip des Wärmetransfers durch Erfassung des ∆T entlang der beheizten Zone des

Kapillarrohres.

Ein Teil des Gesamtflusses wird über einen Laminarströmungseinsatz im Hauptstrom parallel zur Kapillare

geleitet, wobei ein ∆P entsteht. Der Laminarströmungseinsatz ist so konzipiert, daß die

Durchflußbedingungen in der Kapillare und dem Laminarpaket vergleichbar sind, was zu proportionalen

Durchflußraten über die gesamte Meßspanne führt. Das ∆T, das durch die Temperatursensoren in der

Kapillare gemessen wird, ist abhängig von der Wärmemenge, die vom Gasfluß absorbiert wird. Der

Zusammenhang zwischen Gasmengenfluß und Signal kann in folgender Gleichung ausgedrückt werden:

signal

= Ausgangssignal

= spezifische Wärme

V K c

signal p m

= ⋅ ⋅ Φ

K = konstanter Faktor

= Massedurchfluß

Die Temperatursensoren sind Teil einer Meßbrücke und deren Verschiebung wird linearisiert und verstärkt

bis zu einem gewünschten Signallevel.

1.2.2 Gasflusssensoren (Direkte Hauptstrom Messung)

Die IN-FLOW CTA Baureihe arbeitet nach dem thermischen Hauptstrom Messprinzip.

Der Hauptstromsensor (CTA Prinzip) besteht aus einem Heizwiderstand und einem Temperaturfühler. Beide

Sensoren bestehen aus einem Heizwidersatnd, dass mit wärmeübertragenden Edelstahl ummantelt ist. Die

Heizleistung wird geregelt und sorgt für eine konstante Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand

und dem Temperaturfühler.

Die resultierende Heizleistung ist proportional und damit ein direktes Maß für den Massefluss.

Dadurch entsteht ein unterschiedlicher, eindeutig zu identifizierender Heizstrom für verschiedene

Durchflussbereiche. Das beschriebene Messprinzip heißt Constant Tempereatur Anemometry (CTA).

Die Funktion zwischen Massedurchfluss und Ausgangssignal errechnet sich wie folgt:

msignal

KSS Φ⋅+≅

signal

=Ausgangssignal

= Nullpunkt Signal

K = konstanter Faktor (Y = Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, dyn. Viskosität und Gasdichte)

M = Massedurchfluss

N = dimensionlose Konstante (ideal 0,5)

1.2.3 Flüssigkeitssensoren

Zwei digitale Flüssigkeits-Messgeräte und zwei Sensor-Kombinationen sind erhältlich. Beide haben

gemeinsam, dass es sich um eine Hauptstrommessung handelt. Die folgenden Sensor-Kombinationen sind

erhältlich:

1) Der µ-FLOW für Flussraten bis 2 g/h.

Einfach gesehen ist es ein gerades Rohr mit 2 außen befindlichen Sensorelementen. Die beiden

Sensorelemente funktionieren gleichzeitig als Heizung und Temperaturmessung. Die Temperaturdifferenz –

ob abkühlend oder aufheizend, bedingt durch den Massetransport der Flüssigkeit – wird gemessen. Die

Temperatursensoren sind Teil einer elektrischen Messbrücke. Das Ungleichgewicht der Messbrücke ergibt

ein noch zu verstärkendes Messsignal. Die Funktion zwischen Massestrom und dem Messsignal kann wie

folgt beschrieben werden.

signal

= Ausgangssignal

V K c

signal p m

= ⋅ ⋅ Φ

= Wärmekapazität

K = Konstante

= Massedurchfluss

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