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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A MEASURING DEVICE AND MEASURING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/172974
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a measuring device, in particular a flow-through measuring device, for determining the concentration, the volume fraction, the mass fraction, and/or the partial pressure of at least one component in a multi-component measurement medium.

More Like This:
Inventors:
BADARLIS ANASTASIOS (CH)
PFAU AXEL (CH)
POPP OLIVER (CH)
SCHULTHEIS HANNO (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/058475
Publication Date:
November 19, 2015
Filing Date:
April 20, 2015
Export Citation:
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Assignee:
FLOWTEC AG (CH)
International Classes:
G01F1/684; G01F1/688; G01F15/02; G01N25/00
Foreign References:
US5311447A1994-05-10
US5165292A1992-11-24
US20040252748A12004-12-16
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, ANGELIKA (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Betreiben eines Messgerätes, insbesondere eines Durchfluss-Messgerätes, zur Bestimmung der Konzentration, des Volumenanteils, des Massenanteils und/oder des Partialdruckes zumindest einer Komponente in einem mehrkomponentigen Messmedium wobei das Messgerät zumindest

Aeinen ersten Sensor (1 1 , 31 , 41 ) aufweist, zur Bestimmung einer ersten thermischphysikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der Wärmeleitfähigkeit κ, der

Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität cp des Messmediums aufweist,

und wobei das Messgerät zumindest

Beinen zweiten Sensor (12) aufweist, welcher zur Bestimmung der Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums (M) vorgesehen ist,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

a) Bereitstellen von Informationen hinsichtlich der Art der möglichen Komponenten des Messmediums;

b) Bereitstellen von Datensätzen bezüglich der Fluideigenschaften, nämlich der Viskosität, der Dichte, der Wärmeleitfähigkeit, der Temperaturleitfähigkeit, der spezifischen

Wärmekapazität und/oder darauf rückführbare Werte für Einzelkomponenten und/oder Komponentengemische, welche mit den Fluideigenschaften korrespondieren, welche durch den ersten und den zweiten Sensor bestimmt werden;

c) Ermitteln von Messwerten des ersten und des zweiten Sensors, mit welchen zumindest zwei Fluideigenschaften des mehrkomponentigen Messmediums rückführbar, insbesondere berechenbar, sind, wobei eine erste Fluideigenschaft ausgesucht ist aus der Viskosität des Messmediums und der Dichte des Messmediums und eine zweite Fluideigenschaft ausgesucht ist aus der Wärmeleitfähigkeit des Messmediums, der Temperaturleitfähigkeit des Messmediums oder der spezifischen Wärmekapazität des Messmediums

d) Ermittlung einer Konzentration, eines Masseanteils, eines Volumenanteils und/oder eines Partialdrucks zumindest einer Komponente des mehrkomponentigen

Messmediums anhand der Messwerte oder zumindest zwei der daraus ermittelten Fluideigenschaften und den Datensätzen.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) Messwerte ermittelt werden, auf weiche zumindest drei der Fluideigenschaften rückführbar sind und dass in Schritt d) die Ermittlung anhand dieser Messwerte oder zumindest der drei Fluideigenschaften mit den Datensätzen erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) Messwerte ermittelt werden, auf welche zumindest vier der Fluideigenschaften rückführbar sind und dass in Schritt d) die Ermittlung anhand dieser Messwerte oder zumindest der drei

Fluideigenschaften mit den Datensätzen erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des mehrkomponentigen Mediums ermittelt wird und bei der Berechnung der Konzentration, des Masseanteils, des Volumenanteils oder des Partialdrucks der zumindest einen Komponente des mehrkomponentigen Messmediums berücksichtigt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des mehrkomponentigen Mediums in einem Messrohr oder Messkanal des

Messgerätes ermittelt wird und bei der Berechnung der Konzentration, des Masseanteils, des Volumenanteils oder des Partialdrucks der zumindest einen Komponente des

mehrkomponentigen Messmediums berücksichtigt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung in Schritt d) durch einen Vergleich der Datensätze mit den Messwerten oder zumindest zwei der daraus ermittelten Fluideigenschaften aus Schritt c) erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem folgende weitere Schritte erfolgen:

• Bereitstellen von Daten hinsichtlich zumindest eines Grenzwertes einer Konzentration, des Partialdruckes, des Massenanteils oder des Volumenanteils einer Komponente; und

• Ausgabe eines Hinweises bei Überschreitung und/oder Unterschreitung des

Grenzwertes.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabe, insbesondere eine visuelle Anzeige, der Konzentration, des Masseanteils, des Volumenanteils oder des Partialdrucks der zumindest einen Komponente des

mehrkomponentigen Messmediums durch eine Ausgabeeinheit erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Messwerte oder eine oder mehrere weitere Fluideigenschaften, insbesondere die Schallgeschwindigkeit, welche eine Bestimmung der Konzentration, des Massenanteils, des Volumenanteils und/oder des Partialdruckes einer oder mehrerer Komponenten ermöglichen, gemessen werden und der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden.

10. Messgerät, insbesondere thermisches Durchflussmessgerät, wobei das Messgerät

zumindest

Aeinen ersten Sensor (11 , 31 , 41 ) aufweist, zur Bestimmung einer ersten thermischphysikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität cp des Messmediums aufweist,

und wobei das Messgerät zumindest

Beinen zweiten Sensor (12) aufweist, welcher zur Bestimmung der Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums (M) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät eine Auswerteeinheit aufweist, welche ausgebildet ist zur Ermittlung der Konzentration, eines Volumenanteils, eines Masseanteils oder eines Partialdrucks zumindest einer Komponente eines mehrkomponentigen

Messmediums.

Description:
Verfahren zum Betreiben eines Messgerätes und Messgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Messgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Es sind eine Reihe Sensoren bekannt, welche thermisch-physikalische Eigenschaften messen. So wird in der Veröffentlichung„Beigelbeck, R., F. Kohl, S. Cerimovic, A. Talic, F. Keplinger, and B. Jakoby. "Thermal property determination of laminar-flowing fluids utilizing the frequency response of a calorimetric flow sensor." In Sensors, 2008 IEEE, pp. 518-521. IEEE, 2008" ein sehr sensitiver Sensor beschrieben, welcher basierend auf einem mathematischen Modell eine Bestimmung der thermischen Wärmeleitfähigkeit κ und der Temperaturleitfähigkeit α ermittelt.

Die Veröffentlichung„Kliche, K., S. Billat, F. Hedrich, C. Ziegler, and R. Zengerle. "Sensor for gas analysis based on thermal conductivity, specific heat capacity and thermal diffusivity." In Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 201 1 IEEE 24th International Conference on, pp. 1 189-1 192. IEEE, 201 1" beschreibt eine Reihe von Sensoren, welche bestimmt sind zur Messung von thermisch-physikalischen Eigenschaften.

Eine Vielzahl wissenschaftlicher Artikel setzen sich zudem mit der 3-omega Methode zur Bestimmung der thermischen Wärmeleitfähigkeit auseinander. Diese Methode wird beispielsweise auch in der Veröffentlichung„Gauthier, Sebastian, Alain Giani, and Philippe Combette. "Gas thermal conductivity measurement using the three-omega method." Sensors and Actuators A: Physical (2013)." Aufgegriffen

Vibrierende Sensoren zur Bestimmung der Viskosität und Dichte wurden bereits in mehreren wissenschaftlichen Veröffentlichungen behandelt.

Micro-Cantilever werden u.a. in der Veröffentlichung "Naeli, Kianoush, and Oliver Brand. "Dimensional considerations in achieving large quality factors for resonant Silicon cantilevers in air." Journal of Applied Physics 105, no. 1 (2009): 014908-014908" beschrieben.

Weiterentwickelte Konzepte zur Verwendung von Cantilever-Modellen in Fluiden werden in den Veröffentlichungen„Van Eysden, Cornelis A., and John E. Sader. "Frequency response of cantilever beams immersed in compressible fluids with applications to the atomic force microscope." Journal of Applied Physics 106, no. 9 (2009): 094904-094904" und "Ghatkesar, Murali Krishna, Ekaterina Rakhmatullina, Hans-Peter Lang, Christoph Gerber, Martin Hegner, and Thomas Braun. "Multi- parameter microcantilever sensor for comprehensive characterization of Newtonian fluids." Sensors and Actuators B: Chemical 135, no. 1 (2008): 133-138" erörtert.

Die Veröffentlichung "Goodwin, A. R. H., A. D. Fitt, K. A. Ronaldson, and W. A. Wakeham. "A vibrating plate fabricated by the methods of microelectromechanical Systems (MEMS) for the simultaneous measurement of density and viscosity: results for argon at temperatures between 323 and 423K at pressures up to 68 MPa." International journal of thermophysics 27, no. 6 (2006): 1650- 1676" beschreibt die Verwendung von vibrierenden Platten zur Bestimmung von Viskosität und Dichten einiger Gase durch ein entsprechend entwickeltes mathematisch-physikalisches Modell.

Die gattungsgemäße DE 10 2013 1 12 729 A1 stellt ein weiterentwickeltes Konzept dar. Durch die Kombination eines Sensor zur Bestimmung einer ersten thermisch-physikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität c p des Messmediums, und zweiten vibrierenden Sensors, zur

Bestimmung der Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums (M), in ein- und demselben Messgerät, kann eine Zusammensetzung eines Gases (bzw. Gasgemisches) oder einer Flüssigkeit (bzw. eines Flüssigkeitsgemisches) erfolgen.

Ausgehend von diesem gattungsgemäßen Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, welches eine Ermittlung des Anteils einzelner Komponenten eines Flüssigkeitsgemisches oder eines Gasgemisches ermöglicht. .

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zudem wird ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereitgestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Messgerätes, insbesondere eines

Durchfluss-Messgerätes, ermöglicht die Bestimmung der Konzentration, des Volumenanteils, des Massenanteils und/oder des Partialdruckes zumindest einer Komponente in einem

mehrkomponentigen Messmedium. Dabei ist das Messgerät zumindest mit einem ersten Sensor ausgestattet, welcher zur Bestimmung einer ersten thermisch-physikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität c p des Messmediums geeignet ist, sowie mit zumindest einem zweiten Sensor, welcher zur Bestimmung der Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums vorgesehen ist.

Das Verfahren zeichnet sich durch mehrere Verfahrensschritte aus, welche nicht zwingend in alphabetischer Reihenfolge erfolgen müssen, insbesondere hinsichtlich der Schritte a) und b). In Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen von Informationen hinsichtlich der Art der möglichen Komponenten des Messmediums. Hier können alle in Frage kommenden Komponenten eingegeben werden. Falls eine Komponente nicht im Messmedium enthalten ist, so beträgt deren Anteil„Null" und ihre Konzentration wird entsprechend ausgegeben. Idealerweise ist dem Nutzer jedoch die vollständige Anzahl an Komponenten und deren Art bekannt. Falls im Messmedium eine

Komponente vorkommt, zu welcher keine Information hinsichtlich ihrer Art vorliegt, so kann es zu einer Fehlinterpretation hinsichtlich der Datensätze in der Folge kommen.

In Schritt b) erfolgt das Bereitstellen von Datensätzen bezüglich der Fluideigenschaften, nämlich der Viskosität, der Dichte, der Wärmeleitfähigkeit, der Temperaturleitfähigkeit, der spezifischen

Wärmekapazität und/oder darauf rückführbare Werte für Einzelkomponenten und/oder

Komponentengemische, welche mit den Fluideigenschaften korrespondieren, welche durch den ersten und den zweiten Sensor bestimmt werden. Rückführbare Werte sind in diesem Kontext sowohl Werte bzw. physikalische Größen, welche sich aus einer oder mehreren bekannten

Fluideigenschaften, und ggf. unter Verwendung von Konstanten, berechnen lassen. Rückführbare Werte können auch direkt gemessene Spannungen, Amplituden und dergl. sein, aus welchen die Fluideigenschaften bestimmbar sind. Das heißt, in der Datenbank müssen nicht zwingend die vorgenannten Fluideigenschaften abgelegt sein, sondern es können auch bereits in die Messgröße umgerechnete Werte gespeichert vorliegen. Da aus den Messgrößen (Spannungswerte usw.) die Fluideigenschaften berechenbar sind, können aus den bekannten (vorgegebenen)

Fluideigenschaften der Einzelkomponenten bei bekannten Parametern (z.B. Messrohrradius usw.) auch bereits die theoretischen Werte für jeweilige Messgröße mittels Algorithmen berechnet und als Datensatz abgelegt sein.

So können im folgenden Schritt beispielsweise entweder die gemessenen und theoretischen Fluideigenschaften verglichen werden oder die gemessenen und theoretischen Werte der

Messgrößen verglichen werden.

In Schritt c) erfolgt ein Ermitteln von Messwerten des ersten und des zweiten Sensors, mit welchen zumindest zwei Fluideigenschaften des mehrkomponentigen Messmediums rückführbar, insbesondere berechenbar, sind, wobei eine erste Fluideigenschaft ausgesucht ist aus der Viskosität des Messmediums und der Dichte des Messmediums und eine zweite Fluideigenschaft ausgesucht ist aus der Wärmeleitfähigkeit des Messmediums, der Temperaturleitfähigkeit des Messmediums oder der spezifischen Wärmekapazität des Messmediums.

Das Ermitteln ist hierbei das aktive Erfassen bzw. Messen von Messwerten in den entsprechenden Messgrößen und ggf. deren Umrechnung in Fluideigenschaften, bei bekannten Prozessparametern. Schließlich erfolgt in Schritt e!) die Ermittlung einer Konzentration, eines Masseanteils, eines Volumenanteils und/oder eines Partialdrucks zumindest einer Komponente des mehrkomponentigen Messmediums anhand der Messwerte oder zumindest zwei der daraus ermittelten

Fluideigenschaften und den Datensätzen. Dies kann durch einen Vergleich, z.B. durch

Vergleichsoperationen, oder Berechnung oder auf andere Weise erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist von Vorteil, wenn in Schritt c) Messwerte ermittelt werden, auf weiche zumindest drei der Fluideigenschaften rückführbar sind und dass in Schritt d) die Ermittlung anhand dieser Messwerte oder zumindest der drei Fluideigenschaften mit den Datensätzen erfolgt. Dadurch wird die

Bestimmung genauer, insbesondere bei zunehmender Anzahl an Komponenten.

Das Verfahren lässt sich besonders gut für Gasgemische, insbesondere binäre, ternäre oder quaternäre Gasgemische anwenden. Auch Flüssigkeitsgemische, Lösungen, z.B. Salzlösungen, und dergl. lassen sich bestimmen, jedoch nimmt die Messunsicherheit zu. Ebenfalls ist es möglich Gasgemische mit mehr als 4 Komponenten hinsichtlich der Konzentrationen der Einzelkomponenten zu bestimmen, wobei allerdings auch hierbei die Messunsicherheit und die Chance zu einer Fehlzuordnung der Messergebnisse zu einem Datensatz mit der Zahl der Komponenten steigt.

Um entsprechende Messunsicherheiten und mögl. Fehlzuordnungen weiter zu verringern ist es von Vorteil, wenn in Schritt c) Messwerte ermittelt werden, auf welche zumindest vier der

Fluideigenschaften rückführbar sind und dass in Schritt d) die Ermittlung anhand dieser Messwerte oder zumindest der drei Fluideigenschaften mit den Datensätzen verglichen werden. Hierfür werden in den konkreten Ausführungsbeispielen entsprechende Sensoren bzw. Messaufnehmer in kompakter Ausgestaltung vorgestellt, welche nach dem Verfahren betrieben werden können.

Die Temperatur des mehrkomponentigen Mediums kann vorteilhaft ermittelt werden und bei der Berechnung der Konzentration, des Masseanteils, des Volumenanteils oder des Partialdrucks der zumindest einen Komponente des mehrkomponentigen Messmediums berücksichtigt werden. So ist es beispielsweise möglich einen Korrekturalgorithmus für die temperaturbedingten Änderungen der Fluideigenschaften vorzusehen oder aber Datensätze für unterschiedliche Temperaturbereiche in der Datenbank zu hinterlegen. Analog kann auch beim Druck vorgegangen werden.

Die Ermittlung in Schritt d) kann besonders vorteilhaft durch einen Vergleich der Datensätze mit den Messwerten oder zumindest zwei der daraus ermittelten Fluideigenschaften aus Schritt c) erfolgen. Die Datensätze können als Datenbank für eine Vielzahl von Komponenten und Komponentengemische in einer Speichereinheit hinterlegt sein. Dabei ist es allerdings nicht zwingend notwendig, dass diese Speichereinheit Teil der Auswerteeinheit ist. Ebenso kann die Auswerteeinheit abgesetzt vom Messaufnehmer ausgebildet sein. Folglich müssen einzelne Teile des Messgerätes nicht zwingend eine bauliche Einheit darstellen, sondern können miteinander, z.B. über wireless oder andere Kommunikationswege miteinander kommunizieren.

Es ist von Vorteil, wenn das Verfahren zudem folgende weitere Schritte umfasst:

• Bereitstellen von Daten hinsichtlich zumindest eines Grenzwertes einer Konzentration, des Partialdruckes, des Massenanteils oder des Volumenanteils einer Komponente; und

• Ausgabe eines Hinweises bei Überschreitung und/oder Unterschreitung des

Grenzwertes.

Somit kann das Messgerät einen weiteren Betriebsmodus aufweisen. Dabei wird zunächst ein Grenzwert vorgegeben. Dieser Grenzwert kann je nach Anwendung bei Unterschreitung oder Überschreitung einen Hinweis ausgeben. Der Hinweis kann u.a. ein Steuerbefehl zum Öffnen eines Ventils sein. Dies ist z.B. der Fall, wenn eine vorbestimmte Ausbeute, also eine Menge an Produkt, bei einer Synthesereaktion erreicht ist. Alternativ kann ein Unterschreiten eines Grenzwertes, z.B. eines Ausgangsstoffes anzeigen, dass mehr von diesem Ausgangsstoff der Synthese zugeführt werden muss, um ein chemisches Gleichgewicht herzustellen. Hierbei kann der Steuerbefehl ein entsprechendes Ventil ansteuern. Eine zweite Möglichkeit eines Hinweises wäre ein Warnhinweis. Wenn es theoretisch nicht möglich ist, dass eine Komponente einen bestimmten Grenzwert über- oder unterschreitet und das Messgerät eine solche Änderung trotzdem detektiert, so kann dies ein Hinweis auf eine falsche Zuordung eines Datensatzes zu einer Mediumszusammensetzung sein.

Das vorliegende Verfahren zielt auf die Bestimmung der Konzentration, des Volumenanteils, des Massenanteils und/oder des Partialdruckes zumindest einer Komponente oder ggf. mehrerer Komponenten in einem mehrkomponentigen Messmedium ab. Diese Daten können zur

Weiterverarbeitung z.B. an ein Computersystem weitergeleitet werden, welches eine diese Daten beispielsweise zur Prozesssteuerung nutzen kann. Zur Überprüfung der ermittelten Daten durch den Endnutzer ist es von jedoch von Vorteil, wenn eine Ausgabe, insbesondere eine visuelle Anzeige, der Konzentration, des Masseanteils, des Volumenanteils oder des Partialdrucks der zumindest einen Komponente des mehrkomponentigen Messmediums durch eine Ausgabeeinheit erfolgt.

Es ist zudem von Vorteil weitere Messwerte oder eine oder mehrere weitere Fluideigenschaften, insbesondere die Schallgeschwindigkeit, welche eine Bestimmung der Konzentration, des Massenanteils, des Volumenanteils und/oder des Partialdruckes einer oder mehrerer Komponenten ermöglichen, zu messen und der Auswerteeinheit zur Verfügung zu stellen.

Ein erfindungsgemäßes Messgerät weist zumindest

Aeinen ersten Sensor (11 , 31 , 41 ) auf, zur Bestimmung einer ersten thermisch-physikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der

Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität pc p des Messmediums, und

Beinen zweiten Sensor (12) auf, welcher zur Bestimmung der Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums (M) vorgesehen ist.

Zudem weist das Messgerät eine Auswerteeinheit auf, welche ausgebildet ist zur Ermittlung der Konzentration, eines Volumenanteils, eines Masseanteils oder eines Partialdrucks zumindest einer Komponente eines mehrkomponentigen Messmediums.

Die Auswerteeinheit weist vorzugsweise eine Speichereinheit auf oder kommuniziert mit einer solchen. Auf dieser Speichereinheit sind Datensätze abgelegt, welche im Zusammenspiel mit den gemessenen Werten des ersten und des zweiten Sensors eine Ermittlung der

Konzentration, eines Volumenanteils, eines Masseanteils oder eines Partialdrucks zumindest einer Komponente eines mehrkomponentigen Messmediums ermöglichen. Dies kann beispielsweise mittels einer Recheneinheit erfolgen, die Teil der Auswerteeinheit ist.

Nachfolgend werden typische Messaufnehmer beschrieben, welche über die vorgenannten Sensoren verfügen. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf diese Messaufnehmer beschränkt. Dem Fachmann auf diesem Gebiet sind eine umfangreiche Auswahl an Sensoren und Sensoranordnungen bekannt, welche für diese Messaufgabe in Frage kommen. Die nachbeschriebenen Messaufnehmer sind allerdings insbesondere in mikromechanischer Bauweise, als MEMS-Chip, realisierbar und daher in vorteilhafter Weise sehr kompakt und stellen u.a. einen nur sehr geringen Strömungswiderstand dar.

Ein Messgerät mit einem entsprechenden Messaufnehmer weist zumindest ein erstes Bauteil auf, in welchem ein integraler Messkanal vorgesehen ist oder das erste Bauteil bildet in Verbindung mit weiteren Bauteilen einen Messkanal integral im Messgerät aus. Integral bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Material des Bauteils teilweise oder vollständig den Messkanal begrenzt. Es ist somit kein Messrohr notwendig. Als erstes Bauteil eignet sich vorzugsweise ein Substratkörper aus Keramik oder Metall.

Der Messkanal ist vorgesehen zur Leitung eines Messmediums durch das Messgerät. Das Messgerät weist den ersten Sensor auf, zur Bestimmung einer ersten thermischphysikalische Eigenschaft, ausgesucht aus der thermischen Wärmeleitfähigkeit bzw. der Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität pc p des Messmediums.

Dieser Sensor kann in einer ersten bevorzugten konstruktiv-einfachen Ausführungsvariante einen RTD, einen beheizbaren Widerstandstemperatursensor, als Heizelement aufweisen. Durch die Omega-3 Messmethode kann dieses Heizelement sowohl beheizt werden und zugleich die Mediumstemperatur messen. Somit sind bei dieser Ausführungsvariante keine weiteren Sensorelemente notwendig um die thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der

Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität pc p des Messmediums zu bestimmen.

In einer zweiten Ausführungsvariante kann der erste Sensor aus einem Heizelement und einem oder mehreren Temperatursensorelementen bestehen, welche die Temperatur des Mediums nahe dem Heizelement ermitteln. Aus der zugeführten Wärmemenge und der ermittelten Temperatur kann dann der Sensor die thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität pc p des Messmediums bestimmen.

Der zweite Sensor kann vorzugsweise als vibrierendes Element ausgestalten sein oder zumindest vibrierende Segmente aufweisen und überträgt diese Vibrationen ins Messmedium. Beim ersten und zweiten Sensor kann es sich auch um eine bauliche Gesamteinheit mit zwei oder mehr Sensorelementen handeln. Die Sensoren können allerdings auch getrennt voneinander angeordnet sein und lediglich durch den Messkanal miteinander verbunden sein. Als bevorzugte Variante können einer oder mehrere Cantileverarme für den zweiten Sensor genutzt werden. Es kann aber auch eine vibrierende Platte oder ein anderes vibrierendes flaches Element vorgesehen sein. Der zweite Sensor muss sich nicht zwingend auf demselben Bauteil befinden wie der erste Sensor, sondern kann sich beispielsweise auch auf einem zweiten Bauteil, insbesondere einem gesonderten Substratkörper befinden. Um allerdings die Messung desselben Mediumvolumens zu gewährleisten, sollte ein vom ersten zum zweiten Sensor verlaufender Messkanal vorgesehen sein, welcher sich vom ersten Bauteil über sich daran anschließenden Bauteile bis hin zu einem zweiten Bauteil erstreckt, auf welchem Bauteil der zweite Sensor angeordnet ist. Es ist jedoch messtechnisch und auch fertigungstechnisch von Vorteil, wenn beide Sensoren auf ein- und demselben Bauteil angeordnet sind.

Bei der vorgenannten bevorzugten ersten und zweiten Ausführungsvariante handelt es sich bei dem Messgerät um einen Sensor zur Bestimmung von Eigenschaften des Mediums.

In weiteren Ausführungsvarianten umfasst der Sensor zumindest die Sensorelemente der ersten und/oder der zweiten Ausführungsvariante und zumindest einen weiteren Temperatursensor. Die Sensorelemente der ersten und/oder zweiten Ausführungsvariante sind gemeinsam als ein aktives Sensorelement zu verstehen, welches nachfolgend als Heizer beschrieben wird.

Das oder die zusätzlich zu dem Heizer angeordneten Temperatursensoren sind als passive Sensorelemente im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen. Durch das oder die zusätzlichen passiven Sensorelemente wird eine Ermittlung des thermischen Massedurchflusses ermöglicht.

Der Heizer, mit dem Heizelement und ggf. den weiteren Temperatursensorelementen, kann nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung dabei aus einem oder mehreren schmalen Metallstreifen bestehen, welche gerade, ring- oder bogenförmig auf dem ersten Bauteil angeordnet ist. Gleiches gilt vorzugsweise für die passiven Sensorelemente

Die Form der aktiven und/oder der passiven Sensorelemente kann beispielsweise durch Auftrag einer Metallschicht auf den Substratkörper erreicht werden und einen sich daran anschließenden Ätzvorgang, in welchem die Kontur des Heizelements z.B. durch eine Maskierung bestimmter Abschnitte, herausgebildet wird.

Optional kann auf das Heizelement auch eine Schutzschicht aufgetragen werden, welche das Heizelement vor Schädigung mechanischer oder chemischer Natur schützt.

Sofern das Messgerät als ein thermisches Massendurchflussmessgerät ist, erfolgt durch den ersten Sensor die Bestimmung des Massendurchflusses des Messmediums durch den Messkanal. Hierfür weist der erste Sensor vorzugsweise zusätzlich zu den vorgenannten Sensorelementen, aus welchen sich der Heizer zusammensetzt auch zumindest ein passives Sensorelement auf. Eine zuverlässigere Messung lässt sich allerdings anhand von zumindest zwei passiven

Sensorelementen durchführen.

Der erste Sensor ermittelt temperaturproportionale Messwerte und Messwerte bezüglich der eingespeisten Wärmemenge. Der zweite Sensor kann beispielsweise Spannungswerte messen, welche auf die Schwingungsdämpfungen des Mediums schließen lassen. Es ist von Vorteil, wenn das Messgerät zumindest eine Auswerteeinheit aufweist, welche aus Messwerten, welche durch den ersten und/oder zweiten Sensor gemessen werden, zumindest die thermische Wärmeleitfähigkeit κ, die Temperaturleitfähigkeit a, die spezifische Wärmekapazität pc p , die Viskosität μ und/oder der Dichte p des Messmediums bestimmt.

Es ist insbesondere von Vorteil, wenn es sich bei dem Messgerät um ein MEMS- Durchflussmessgerät handelt. Ein MEMS-Durchflussmessgerät (Microelectromechanical System) zeichnet sich durch sehr geringe Bauhöhen und eine Chipbauweise aus. Ein MEMS- Durchflussmessgerät weist vorzugsweise eine Dimensionierung einer Größe kleiner als einem Wafer auf. Besonders bevorzugte Größen für ein entsprechendes Durchflussmessgerät liegen jedoch unterhalb von 5 cm 2 .

Das Messgerät kann insbesondere zur Bestimmung der Produkteigenschaften von Gasen oder Flüssigkeiten und/oder der Zusammensetzung eines Gas- oder Flüssigkeitsgemisches genutzt werden.

Erst durch die kombinierte Ermittlung von Produkteigenschaften kann eine effektive Korrektur eines Massendurchflusses bei einem unbekannten Medium erfolgen.

Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung eines korrigierten

Massedurchflusses eines Messmediums mit einem Messgerät, insbesondere einem Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfasst die folgenden Schritte: a) Bestimmung eines thermischen Massedurchflusses des Messmediums;

b) Bestimmung zumindest einer thermisch-physikalischen Eigenschaft ausgesucht aus der thermischen Wärmeleitfähigkeit κ, der Temperaturleitfähigkeit α und/oder der spezifischen Wärmekapazität pc p des Messmediums durch einen ersten Sensor des Messgerätes;

c) Bestimmung zumindest der Dichte und/oder der Viskosität des Messmediums durch einen zweiten Sensor, welcher vibriert und

d) Korrektur des thermischen Massedurchflusses des Messmediums anhand der ermittelten thermisch-physikalischen Eigenschaft des Messmediums und der Dichte und/oder Viskosität des Messmediums.

Die Korrektur des thermischen Massedurchflusses kann vorzugsweise mittels zumindest einer Auswerteeinheit erfolgt.

Fig. 1 Perspektivansicht eines ersten erfindungsgemäßen Massedurchflussmessgerätes; Fig. 2 Draufsicht auf ein erstes Bauteil des erfindungsgemäßen Massedurchflussmessgerates;

Fig. 3 Detailansicht eines ersten Sensors zur Bestimmung von thermisch-physikalischen

Eigenschaften eines Messmediums;

Fig. 4 Detailansicht eines zweiten Sensors, welcher vibriert und am ersten Bauteil angeordnet ist;

Fig. 5 Explosionsdarstellung des Massedurchflussmessgerates;

Fig. 6 Perspektivansicht des ersten Bauteils;

Fig. 7 Explosionsdarstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Massedurchflussmessgerätes;

Fig. 8 Perspektivansicht eines ersten Bauteils des zweiten Massedurchflussmessgerätes;

Fig. 9 Schnittansicht des zweiten Massedurchflussmessgerätes;

Fig. 10 Draufsicht auf das erste Bauteil des zweiten Massedurchflussmessgerätes;

Fig. 10 A Detailansicht eines ersten Sensors zur Bestimmung einer thermisch-physikalischen

Eigenschaft;

Fig. 1 1 Ablaufdiagramm bezüglich der Arbeitsweise des ersten Sensors;

Fig. 12 Ablaufdiagramm bezüglich der Arbeitsweise des zweiten Sensors;

Fig. 13 Detailansicht einer Anordnung von Sensorelementen eines ersten Sensors einer dritten

Massendurchflussmessgerätes;

Fig. 14 Darstellung eines zweiten Sensors eines vierten Massendurchflussmessgerätes;

Fig. 15 Darstellung eines zweiten Sensors eines fünften Massendurchflussmessgerätes; und Fig. 16 Darstellung eines Flussdiagramms welches eine Umsetzung der Betriebsweise eines erfindungsgemäßen Massendurchflussgerätes darstellt. Fig. 1-6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ersten erfindungsgemäßen

Massendurchflussmessgerätes 1. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das

Massendurchflussmessgerat 1 ein erstes Bauteil 2, welches in kompakter Art und Weise als ein monolithisches Bauteil ausgebildet ist. Dieses monolithische Bauteil ist vorzugsweise ein mehrlagiger Chip, in welchen die jeweiligen Funktionslagen mittels eines Ätzverfahrens eingebracht sind.

Das Massendurchflussmessgerat 1 weist darüber hinaus noch ein zweites Bauteil 3 auf, welches auf das erste Bauteil 2 aufgesetzt und mit diesem verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 2 und 3 ist dabei vorzugsweise druckstabil insbesondere bei Drücken von mehr als 3 bar und weist ebenfalls vorzugsweise eine gute Temperaturwechselbeständigkeit bei Temperaturunterschieden von vorzugsweise mehr als 100 K auf.

Das erste Bauteil 2 kann als Substratmaterial genutzt werden und aus Keramik, Metall oder Kunststoff bestehen, wobei der Temperaturausdehnungskoeffizient des vorgenannten Materials vorzugsweise nahe beim Temperaturausdehnungskoeffizienten des Materials des zweiten Bauteils liegt. Insbesondere kann Quarz oder Silicium gewählt werden. Entsprechend geeignete

Materialkombinationen sind dem Fachmann aus dem Bereich der MEMS-Technologie hinreichend bekannt.

Das erste Bauteil 2 bildet in Verbindung einem dritten Bauteil 7 und mit dem zweiten Bauteil einen im Massendurchflussgerät 1 integrierten Messkanal aus, welcher analog zu dem in Fig. 9 dargestellten Messkanal 20 ausgebildet ist und durch welchen ein Messmedium M zu Sensoren 1 1 oder 31 und 12 hingeleitet wird. Diese Sensoren 1 1 oder 31 und 12 sind im vorliegenden

Ausführungsbeispiel auf ein- und demselben ersten Bauteil 2 angeordnet. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Sensoren auf mehreren Bauteilen angeordnet sind. Der Messkanal weist eine Mediumszuführung 4 und eine Mediumsabführung 5 auf, mit welchen ein Messmedium M dem Messkanal 20 zu- oder abgeführt wird. Diese Mediumszuführung und - abführung sind auf dem zweiten Bauteil 3 angeordnet.

Das zweite Bauteil und das dritte Bauteil können aus dem gleichen Material bestehen wie das erste Bauteil. Dabei ist das dritte Bauteil 7 mit dem ersten Bauteil 1 ebenfalls druckfest und

temperaturstabil verbunden. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Oberfläche des ersten Bauteils 2 Kontakte 6 aufweist. Die Oberfläche des ersten Bauteils 2 steht seitlich unter dem zweiten Bauteil 3 hervor, so dass die Kontakte 6 zugänglich sind. An diesen Kontakten können Leitungen

angeschlossen werden, welche zu einer Auswerteeinheit 8 des Massendurchflussmessgerätes 1 führen. Dies ist in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet. Die Auswerteeinheit übernimmt die Bestimmung und Berechnung der Ausgabewerte bezüglich der Eigenschaften des Messmediums und des Massendurchflusses aus den von den Sensoren 1 1 oder 31 und 12 gemessenen Werten.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite des ersten Bauteils 2. Die Rückseite des Bauteils weist eine Ausformung für den Messkanal auf. Man erkennt die zum Messkanal führenden

Durchführungen 9 und 10 durch welche das Messmedium M in den unterhalb des ersten Bauteils 2 befindlichen Messkanal geführt wird. Dieser Messkanal ist in das erste Bauteil eingebracht, beispielsweise durch Fräsen oder Ätzen, so dass die Sensorelemente 1 1 oder 31 und 12 direkt im Kontakt mit dem Messmedium stehen oder durch eine dünne Materiallage vor chemischen oder mechanischen Beschädigungen geschützt sind. Alternativ kann der Messkanal auch im zweiten Bauteil 3 eingebracht sein, so dass das Medium von der Seite des zweiten Bauteils 3 über die Sensoren 1 1 oder 31 und 12 geleitet wird.

Das erste Bauteil 2 weist zumindest einen ersten Sensor 1 1 oder 31 auf. Dieser Sensor 1 1 oder 31 dient der Ermittlung von thermisch-physikalischen Eigenschaften des Mediums. Diese

Eigenschaften sind beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit (thermal conductivity) des Mediums. Es kann allerdings zusätzlich auch die Temperaturleitfähigkeit (thermal diffusivity)des Mediums ermittelt werden. Bei ermittelter oder vorgegebener Dichte kann auch die spezifische Wärmeleitfähigkeit durch den Sensor ermittelt werden.

Das Massendurchflussmessgerät 1 weist zudem zumindest einen zweiten Sensor 12 auf. Dieser Sensor 12 ist vibrierend. Durch diesen Sensor 12 können Mediumseigenschaften ermittelt werden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Dichte und die Viskosität.

Der vorgenannte zweite Sensor 12 kann besonders bevorzugt zusammen mit dem ersten Sensor 1 1 oder 31 in ein und demselben Bauteil 2 vorgesehen sein. Dies gewährleistet eine einfache

Herstellung und eine kompakte Bauweise des Massend urchflussmessgerätes. Miniaturisierte Massend urchflussmessgeräte sind dadurch realisierbar. Dabei ist der Mediumskanal nicht durch ein Messrohr gebildet, sondern er ist ein integraler Bestandteil des Massendurchflussmessgerätes. Das heißt der Mediumskanal ist im Material eines der Bauteile 2 oder 3, insbesondere im Material des zweiten Bauteils 2, eingebracht oder er wird durch das Zusammenführen mehrerer Bauteile, hier der ersten, zweiten und dritten Bauteile 2, 3 und7 ausgebildet.

Das in Fig. 1-6 abgebildete Durchflussmessgerät kombiniert einen ersten Sensor 11 oder 31 zur Bestimmung von thermisch-physikalischen Eigenschaften eines Messmediums mit einem zweiten vibrierenden Sensor 12, welcher als als Viscometer funktioniert. Entsprechende vibrierende Sensoren können vorzugsweise als sogenannte Cantilever ausgebildet sein. Cantilever welche nach dem Prinzip eines Viscometers arbeiten sind an sich schon bekannt. Ein Cantilever ist ein Vorsprung bzw. ein hervorstehendes Segment, welches in Vibrationen versetzt wird. Die Vibrationen können durch piezoelektrische Anregung, elektromagnetische Anregung oder elektrostatische Anregung erzeugt werden.

Vibrationsviscometer beruhen auf dem Prinzip des Bedämpfens eines oszillierenden

elektromechanischem Resonators, welcher in ein Medium gehalten wird, dessen Viskosität ermittelt werden soll. Der Resonator sendet dabei durch Torsion verursachte Schwingungen aus oder transversale Schwingungen. Letztere können durch den in Fig. 4 dargestellten Cantilever-Arm erzeugt werden. Je höher die Viskosität, umso höher ist die Bedämpfung des Resonators. Die Bedämpfung des Resonators kann auf unterschiedliche Weise gemessen werden. So kann die Leistungszufuhr ermittelt werden, welche benötigt wird, um den Resonator bei einer konstanten Amplitude schwingen zu lassen. Es kann auch die zeitliche Verzögerung der Signale ermittelt werden, sofern der Resonator ausgeschalten ist. Eine weitere Möglichkeit der Messung ist die Frequenzermittlung des Resonators als Funktion eines Phasenwinkels zwischen angeregten und empfangenen Wellenformen. Je höher die Viskosität, umso höher ist der Frequenzwechsel für einen gegebenen Phasenwechsel.

Zusätzlich zur Viskosität kann durch den Cantilever auch die Dichte des Messmediums bestimmt werden. Somit ermittelt auch der vibrierende Sensor physikalische Eigenschaften des

Messmediums. Wie in Fig. 1-6 gezeigt, ist es möglich den ersten und den zweiten Sensor auf ein und demselben monolithischen Chip anzuordnen. Dieser Chip kann in MEMS-Bauweise

(Microelectromechanical Systems) ausgeführt sein.

In den speziellen Ausführungsbeispielen der Fig. 1-10 wird die Anregung des Cantilevers 18 durch eine elektromagnetische Anregung mittels eines Magnetfeldes, z.B. eines axialen Magnetfeldes, vorzugsweise erzeugt durch eine nicht-näher dargestellte Spule oder zumindest einen

Dauermagnet, erzeugt. Entsprechende Spulen, welche z.B. auf einer Leiterplatte geprintet vorliegen sind z.B. aus der DE 10 2012 102 979 A1 bekannt. Der Aufbau des Cantilevers ist in Fig. 2 B im Detail dargestellt. Man erkennt einen AC-Leiterschleife 15, welche bevorzugt an der Außenseite des Cantilevers angeordnet ist und ein senkrecht dazu ausgerichtetes Magnetfeld 16. Fließt nun am Cantilever 18 ein Messmedium, beispielsweise ein elektrisch-leitendes Medium vorbei, so wird der Cantilever in Schwingungen versetzt. Der Cantilever weist zudem einen Widerstand 17, vorzugsweise einen Piezowiderstand, auf, welcher sich je nach Amplitude der Schwingungen des Cantileverarms ändert. Der Piezowiderstand kann vorzugsweise als einteiliges Element, z.B. als einteilige Brücke, ausgestaltet sein oder als eine Brücke mit vier piezoresistiven Widerständen. Durch die AC-Anregung wird der Cantileverarm in Schwingungen Y versetzt. Diese Schwingungen werden je nach Viskosität des Messmediums unterschiedlich stark gedämpft. Diese Dämpfung kann über den Piezowiderstand erfasst werden. Dieses Prinzip ist in Fig. 4 im Detail dargestellt.

Der Cantilever ist dabei in einem rechteckigem Freiraum angeordnet und ist an dessen

Seitenwandung a zum ersten Bauteil hin angebracht.

Durch das Massendurchflussgerät können zumindest fünf physikalische Eigenschaften des

Mediums ermittelt werden. Dies betrifft insbesondere die Wärmeleitfähigkeit κ, die

Temperaturleitfähigkeit a, die Viskosität μ, die Dichte p und die spezifische Wärmekapazität pc p des Mediums. Mittels dieser Größen kann der thermische Massendurchfluss ermittelt und Störungen teilweise oder vollständig kompensiert werden.

Eine Beschreibung des Messverfahrens des zweiten Sensors ist in Fig. 12 dargestellt. Der zweite Sensor I.2 wird dabei in einem Anregungsschritt a2 durch beispielsweise eine elektromagnetische Anregung in Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen in das Messmedium eingebracht und es werden je nach Eigenschaften des Messmediums Messwerte als Antwort auf die Anregung ermittelt. Die Messwerte können beispielsweise in Form eine Spannungssignals b2 in Abhängigkeit von den Dämpfungseigenschaften des Mediums auf die Schwingungen durch die Auswerteeinheit II.2 und unter Zuhilfenahme eines mathematisch-physikalischen Modells II.3 in physikalische Größen zur Beschreibung der Eigenschaften des thermisch-physikalischen Messmediums umgewandelt. Diese sind die Viskosität und/oder die Dichte des Messmediums.

Das erste Bauteil 2 weist zudem eine Metall-Lage 30 auf. Diese ist kleiner als 10μιη, vorzugsweise jedoch kleiner oder gleich 6μιτι. Aus diesem Film sind einzelne Segmente des ersten und/oder des zweiten Sensors 1 1 oder 31 und 12 sowie deren Kontakte 6 herausgebildet. Die Anordnung der Sensoren wurde auf die Anforderungen dahingehend optimiert, dass sie einfach integrierbar sind in ein Durchflussmessgerät mit einem integrierten Messkanal. Insbesondere im klein-dimensionierten Bereich von Durchflussmessgeräten sind solche optimierten Anordnungen bei der Messung von Mikrofluiden von Vorteil.

Neben einer Kostenersparnis kann auch eine schnellere Messung bei einem oder mehreren sich verändernden Medien oder eine sich verändernde Mediumszusammensetzung erfolgen.

Ein entsprechender Sensor kann vorzugsweise eine mediumszugewandte Oberfläche von weniger als 10 cm 2 aufweisen und eine Sensordicke von weniger als 0,5 cm aufweisen. Der Messkanal hat dabei vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von weniger als 2mm. Das Durchflussmessgerät ist als thermisches Massendurchflussmessgerät ausgebildet. Dabei ermöglicht der erste Sensor 11 die Ermittlung des Massendurchflusses. Hierfür weist dieser Sensor verschiedene Sensorelemente auf.

Thermische Durchflussmessgeräte verwenden üblicherweise zwei möglichst gleichartig

ausgestaltete beheizbare Sensorelemente, die in thermischem Kontakt mit dem durch den

Messkanal 20 strömenden Medium sind. Eines der beiden Sensorelemente ist ein sogenanntes aktives Sensorelement, das mittels einer Heizeinheit beheizt wird. Dieses aktive Sensorelement wird nachfolgend als Heizer 11 b, 21 bezeichnet. Als Heizeinheit ist entweder eine zusätzliche

Widerstandsheizung vorgesehen, oder bei dem Sensorelement selbst handelt es sich um ein Widerstandselement, z. B. um einen RTD-(Resistance Temperature Device)Sensor, der durch Umsetzung einer elektrischen Leistung, z. B. durch eine entsprechende Variation des Messstroms erwärmt wird. Bei dem zweiten der beiden weiteren Sensorelemente handelt es sich um ein sog. passives Sensorelement 1 1a, 11 c, 23 und 24: Es misst die Temperatur des Mediums und ist vorzugsweise in der Nähe des aktiven Sensorelements, des sog. Heizers, angeordnet. Darüber hinaus kann auch ein drittes Sensorelement als passives Sensorelement vorgesehen sein, welches ebenfalls in der Nähe des Heizers angeordnet ist. Idealerweise wird daher eine Abfolge der Sensorelemente in Strömungsrichtung bereitgestellt, welche aus dem zweiten Sensorelement 11 a, 24, dem Heizer 1 1 b, 21 und dem dritten Sensorelement 1 1 c, 23 besteht. Somit sind die jeweils passiven Sensorelemente in Strömungsrichtung beidseitig zum Heizer 11 b, 21 positioniert. Um eine höhere Sensitivität zu erhalten, können auch Thermistoren als passive Sensorelemente verwendet werden. Der Heizer bzw. dessen Einzelelemente kann vorzugsweise aus Chrom, Nickel und/oder Platin hergestellt werden. Es sind allerdings auch andere Materialien bekannt, welche als beheizbare Elemente in Frage kommen.

Üblicherweise wird in einem thermischen Durchflussmessgerät ein beheizbares Sensorelement so beheizt, dass sich eine feste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Sensorelement einstellt. Alternativ ist es auch bekannt geworden, über eine Regel-/Steuereinheit eine konstante Heizleistung einzuspeisen.

Tritt in dem Messkanal 20 kein Durchfluss auf, so wird eine zeitlich konstante Wärmemenge zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperaturdifferenz benötigt. Ist hingegen das zu messende Medium in Bewegung, ist die Abkühlung des beheizten Sensorelements wesentlich von dem Massedurchfluss des vorbeiströmenden Mediums abhängig. Da das Medium kälter ist als das beheizte Sensorelement, wird durch das vorbeiströmende Medium Wärme von dem beheizten Sensorelement abtransportiert. Um also bei einem strömenden Medium die feste

Temperaturdifferenz zwischen den beiden Sensorelementen aufrecht zu erhalten, ist eine erhöhte Heizleistung für den beheizten Sensorelement erforderlich. Die erhöhte Heizleistung ist ein Maß für den Massed urchfluss bzw. den Massestrom des Mediums durch den Messkanal.

Wird hingegen eine konstante Heizleistung eingespeist, so verringert sich infolge des Durchflusses des Mediums die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Sensorelementen. Die jeweilige Temperaturdifferenz ist dann ein Maß für den Massed urchfluss des Mediums durch den Messkanal.

Es besteht somit ein funktionaler Zusammenhang zwischen der zum Beheizen des Sensorelements notwendigen Heizenergie und dem Massedurchfluss durch eine Rohrleitung bzw. durch den Messkanal. Die Abhängigkeit des Wärmeübertragungskoeffizienten von dem Massedurchfluss des Mediums durch das Messrohr bzw. durch die Rohrleitung wird in thermischen

Durchflussmessgeräten zur Bestimmung des Massedurchflusses genutzt.

Durch die Nähe des zweiten und dritten Sensorelements 11 c und 1 1a zum Heizer 1 1 b wird es zudem möglich ein Strömungsprofil zu ermitteln.

Zusätzlich zu den beiden Sensoren 1 1 oder 31 und 12 weist das Durchflussmessgerät optional einen dritten und/oder einen vierten Sensor 13, 14 auf. Diese optionalen dritten und vierten

Sensoren können beispielsweise aus Nickel bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide Sensorelemente 13 und 14 räumlich voneinander getrennt auf dem ersten Bauteil 2 im Bereich der Mediumsabführung 5 und Mediumszuführung 4 angeordnet. Sie messen die

Mediumstemperatur ohne Beeinflussung durch den Wärmeeintrag durch den Heizer 1 1 b, 21.

Eine Beschreibung des Messverfahrens ist in Fig. 11 dargestellt. Der Heizer wird dabei in einem Anregungsschritt a1 mit einem AC und DC-Signal angeregt. Dieses in das Messmedium eingebracht und es werden je nach Eigenschaften des Messmediums Messwerte als Antwort auf die Anregung ermittelt. Dies erfolgt durch den ersten Sensor 1.1. Die Messwerte in Form eines Temperatursignals b1 mit Amplituden und Phasen werden durch die Auswerteeinheit 11.1 und unter Zuhilfenahme eines mathematisch-physikalischen Modells 111.1 in physikalische Größen zur Beschreibung der

Eigenschaften des thermisch-physikalischen Messmediums umgewandelt. Diese sind die thermische Wärmeleitfähigkeit und/oder die Temperaturleitfähigkeit.

Die Temperatur des Mediums wird sowohl an den passiven Sensorelementen 1 1 a, 1 1c, 23, 24 und/oder am Heizer 1 1 b, 21 als Widerstandswerte oder als Spannungswerte ermittelt. Diese Temperatur-Messpunkte des Temperatursignals variieren und weisen daher eine Amplitude und eine Phase auf. Die Phase ist als ein Zeitversatz anzusehen, wobei das T-Signal gleich bleibt. Dieses Verhalten der Temperatur-Signale weist einen periodischen Verlauf auf, hervorgerufen durch die AC-Anregung des Heizers.

Aufgrund der Amplituden und der Phasen des Temperatursignals und dem Systemaufbau kann die Wärmeleitfähigkeit und die thermische Diffusivitat des umgebenden Mediums ermittelt werden. Dies geschieht in Abhängigkeit der Dimensionierung des Sensors und der einzelnen Sensorelemente zueinander. Somit trägt eine besonders bevorzugte Anordnung der Sensorelemente zueinander zu einer besseren Ermittlung der vorgenannten thermisch-physikalischer Parameter bei.

Die beiden Ausführungsbeispiele der Fig. 1 -4 und Fig. 5-8 sind in einer Vielzahl von Merkmalen identisch. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen ergibt sich vorrangig aus der Gestaltung und Betriebsweise des ersten Sensors, welcher zur Bestimmung der thermischphysikalischen Eigenschaften genutzt wird.

Die beiden Ausführungsvarianten zeigen jeweils die Ausgestaltung eines Sensors für

Massedurchflussmessgeräte. Der Sensor kann allerdings auch zur reinen Eigenschaftsbestimmung eines Mediums genutzt werden. Die Arbeitsweise soll nachfolgend bezüglich des ersten Sensors 1 1 oder 31 , welcher zur Ermittlung der thermisch-physikalischen Eigenschaften bestimmt ist, näher beschreiben werden.

Der in Fig. 1-6 abgebildete erste Sensor kann als ein Sensor 1 1 mit einem temperaturabhängigen Heizer beschrieben werden. Dieser arbeitet als Temperaturmesser. In dieser Anordnung umfasst der Heizer 1 1 b ein Heizelement, welches zugleich eine Temperaturmessung auf der dritten

Frequenz durchführt. Die AC-Rückmeldung des Heizers, die Wärmeleitfähigkeit κ und die spezifische Wärmekapazität pc p des Mediums können bestimmt werden. Dies kann anhand der 3omega Methode erfolgen.

Die 3-Omega-Methode ist eine Messmethode zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeiten von Medien, insbesondere von Gasen oder Flüssigkeiten. Hierbei wird der auf das erste Bauteil aufgebrachte Heizer 1 1 b periodisch erwärmt und die dadurch entstehenden Temperaturoszillationen gemessen. Aus deren Frequenzabhängigkeit können die Wärmeleitfähigkeit und thermische Diffusivitat des Messmediums bestimmt werden.

Die 3-Omega-Methode ist an sich bekannt. Auf drei unterschiedlichen Frequenzen kann eine Signal- und/oder Energieübertragung erfolgen. Ausgehend von der 3-Omega Methode kann auf einer Frequenz ein Strom oder eine stromäquivalente Spannung zum Betreiben des Heizelements übertragen werden.

Eine zweite Frequenz kann die übertragene Wärme oder die dazu benötigte Leistung übermittelt werden.

Auf einer dritten Frequenz kann die gemessene Temperatur übermittelt werden.

V t) = I t) * R t)

= I 0 * R o * [cos * w * t + (— * a * T w * cos (

* cos(- * * t— φ)]

, wobei ω die Kreisfrequenz repräsentiert und l 0 die zugeführte Stromstärke darstellt, t beschreibt die Heizdauer und wobei φ die Phasenverschiebung repräsentiert. T w beschreibt die Amplitude der Temperatur am Messpunkt Aus dieser Formel geht der dreifache Frequenzterm hervor.

Im vorliegenden Fall kann für die Ausgestaltung des Sensors in Fig. 1-6 kann die

Temperaturdifferenzermittlung der -temperatursensoren str anhand des DC-Signals erfolgen, welches genutzt werden kann zur Berechnung des Durchflusses und/oder der

Durchflussgeschwindigkeit des Mediums nach dem kalorimetrischen Messprinzip.

Im Fall der Fig. 7-10 arbeitet der Heizer 21 temperaturunabhängig. Er besteht aus einem

Heizelement 21 A, 21 B, 21 C und einem oder mehreren Temperatursensorelementen 21 D. Das Heizelement 21 kann dabei nicht alleine als Sensor fungieren, sondern nur in Verbindung mit dem zusätzlichen Temperatursensorelement 21 D. In diesem Fall erkennt man aus Fig. 10A, dass das Heizelement um das Temperatursensorelement herum angeordnet ist. Das Heizelement kann aus zwei länglichen Segmenten 21 A und 21 C und einer Überbrückung 21 B bestehen, wie dies ebenfalls aus Fig. 10a erkennbar ist.

Durch diese Anordnung wird es dem Temperatursensorelement 21 D ermöglicht, die Temperatur des Mediums so nah wie möglich am Heizelement zu ermitteln. Wie bereits erläutert, wird die AC- Rückantwort dieses Temperatursensorelements 21 D genutzt zur Bestimmung der

Wärmeleitfähigkeit κ und die spezifische Wärmekapazität pc p des Mediums. Obgleich diese

Anordnung gegenüber der Variante aus Fig. 1-6 zunächst als aufwendiger in seiner Herstellung erscheint, so weist diese Anordnung einen geringeren Messaufwand auf, da bei dieser Anordnung keine so hohe Frequenz benötigt wird. Da das AC-Signal in der Anregungsfrequenz (omega) genutzt werden kann zur Messung, ist dieses Signal darüber hinaus stärker als das Signal der 3-omega Methode.

Der Durchfluss kann wie im vorhergehenden Beispiel durch Ermittlung der Temperaturdifferenz anhand der strömungsaufwärtig und ström ungsabwärtig vom Heizer 31 angeordneten passiven Sensorelemente 23 und 24 erfolgen. Der Heizer 21 und die beiden passiven Sensorelemente 23 und 24bilden in diesem Fall gemeinsam den ersten Senors 31.

Dabei erfolgt die Durchflussermittlung anhand des DC-Messsignals basierend auf dem

Kalorimetrischen Messprinzip.

Weitere alternative Designanordnungen der einzelnen Sensorelemente, also der passiven

Sensorelemente und/oder des Heizers sind denkbar und können durch entsprechende Designs ausgestaltet werden.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine entsprechende Designabwandlung ist in Fig. 13 dargestellt.

Fig. 13 zeigt lediglich schematisch eine alternative eines ersten Sensors für ein

Massendurchflussmessgerät. Dieser Sensor weist ein ringförmiges Heizelement 42 als Teil eines temperaturunabhängigen Heizers 45 auf. Dieser Heizer 45 weist zusätzlich zum Heizelement 42 zwei bogenförmige Temperatursensorelemente 43 auf. Dabei sind auch in diesem Fall die

Temperatursensorelemente 43 des Heizers 45 sehr nahe am Heizelement 42 angeordnet. Folglich ist der Heizer als aktives Sensorelement auch in diesem Fall aus einem Heizelement und einem oder mehreren Temperatursensorelementen aufgebaut. Der Heizer dient dabei zur Bestimmung der bereits erwähnten thermisch-physikalischen Eigenschaften des Mediums. Die

Temperatursensorelemente 43 werden asymmetrisch positioniert, vertikal zur Strömungsrichtung und nahe zum Heizelement 42, um soweit wie möglich den Einfluss der Strömung auf die Messung zu verringern. Durch Messung der Amplitude und der Phase des AC-Temperatursignals kann eine Kalkulation der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität des Mediums erfolgen. Darüber hinaus weist der erste Sensor zusätzlich zum Heizer 45 zwei bogenförmige passive Sensorelemente 44 auf. Diese dienen zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit oder des Durchflusses eines Messmediums M. Die strömungsaufwärtig und strömungsabwärtig zum Heizer 45 angeordneten Sensorelemente 44 ermöglichen die Bestimmung des Durchflusses und/oder der Durchflussgeschwindigkeit. Der zweite Sensor 12 kann ebenfalls unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten aufweisen. Fig. 14 zeigt zwei miteinander verbundene Cantilever, welche außerhalb einer Ebene die entlang der Längsachse des Sensor verläuft und senkrecht zur Wandung α (wie in Fig. 2 und 10 dargestellt) verläuft, schwingen können. Alternativ können die Cantilever-Arme auch, wie in Fig. 15 gezeigt, übereinander angeordnet sein, ausgehend von der Seitenansicht des

Massendurchflussmessgerätes, wobei der Cantilever an der Wandung a, wie in Fig. 2 und 10 dargestellt, festgelegt ist. Dadurch verhält sich der Sensor wie eine Stimmgabel. Die

Schwingungsanregung kann durch elektromagnetische Anregung, piezoelektrische Anregung, thermische Anregung (bei bipolarem Verhalten) oder elektrostatische Anregung erfolgen.

Zusätzlich oder alternativ zu Cantilever-Elementen können auch planar-vibrierende Sensorelemente genutzt werden. Diese Sensorelemente können innerhalb der Ebene des ersten Bauteils bzw. innerhalb der Sensorchipebene schwingen.

Der detektierende Teil des zweiten Sensors kann vorzugsweise ein piezoresistiver Widerstand sein. Andere Mittel zur Detektion des Schwingungsausschlags des Sensors können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise elektrostatische oder optische Mittel zur Detektion.

Die in Fig. 14 und 15 dargestellten Cantilever-Arme sind idealerweise miteinader in ihrer Eigenform gekoppelt. Das hat den besonderen Vorteil, dass keine Energieverluste zur Unterstützung der vibrierenden Sensorelemente auftreten.

Die Methode zur Ermittlung der thermisch-physikalischen Eigenschaften basiert auf dem

kalorimetrischen Prinzip. Dieses kann beispielsweise erreicht werden mit den vorbeschriebenen Ausführungsvarianten des ersten Sensors, so z.B. wenn ein überlagerter DC-Strom dem Heizer zugeführt wird.

Die kalorimetrische Ermittlung kann durch Messung der Wärmemenge, welche vom Heizer generiert wird und durch die Messung der Temperaturdifferenz der passiven Sensorelemente

strömungsaufwärtig und strömungsabwärtig vom Heizer erfolgen.

Dabei gelten folgende Zusammenhänge:

Equation

Principle

T = fth. amp . k, p * cp) eq. 1 Thermal Sensor amplitude (temperature)

A<Pth = f'th. phase(k, P * p) eq. 2 Thermal Sensor Phase (temperature) w = fvlsc. am i ' P) eq. 3 Vibratinq element amplitude (displacement) ( vib f vlsc. phase(.P-> ) eq. 4 Vibratinq element phase (displacement) Qheater

pu =

ACpAT U p_d 0 eq. 5 Calorimetric principle

Nomenklatur

μ Dynamic viscosity [kg/ms] ω Angular frequency [rad/s] φ Phase [rad] c p Specific heat capacity f Frequency [Hz] k Thermal conductivity [W/mK]

1 Characteristic length [m]

Qneater Heat flow [W] p Density[kg/m 3 ] u Flow velocity [m/s]

T Temperature [K] w Displacement [m] f Temperature amplitude [K]

A<Pth Temperature phase shift [rad] w Displacement amplitude [m]

Δφ νίΙ) Phase shift of vibrating element between excitation and displacement

Durch die vorgenannten Zusammenhänge gelingt es ein System mit 5 Unbekannten, die Temperaturleitfähigkeit k , die Viskosität μ, die Dichte p, die-spezifische Wärmekapazität c p des Mediums und die Geschwindigkeit zu ermitteln. Alle weiteren Konstanten werden durch Messung ermittelt oder sind Konstanten. Ausgehend von diesen Zusammenhängen gelingt eine gasunabhängige thermische Durchflussmessung, da eine Selbstkorrektur erfolgen kann. Dies ist insbesondere bei einem

Mediumswechsel oder bei einer Änderung der Medienzusammensetzung von Vorteil.

Um den Massend urchfluss pu aus der oben-genannten Funktion 5 zu ermittelt, sollte die

Wärmekapazität c p ermittelt werden um eine Selbstkorrektur des Massendurchflusses zu erreichen. Dies kann durch Lösung der Funktionen 1-4 erfolgen. Durch Lösung der oben genannten

Funktionen können die Werte von vier Eigenschaften ermittelt werden, welche zusätzliche

Informationen bezüglich des Messmediums enthalten. Die Gleichungen 1-4 sind in allgemeiner Form dargestellt. Sie beschreiben die Frequenz-Antwort des ersten Sensors und des zweiten Sensors. Verschiedene Modelle wurden von unterschiedlichen Forschern angeboten, um diese Funktionen zu ermitteln. Die unterschiedlichen Modelle sind in den oben-genannten wissenschaftlichen Artikeln zum Stand der Technik näher erläutert, wobei auf diese Offenbarungsstellen ausdrücklich im Rahmen der Erfindung Bezug genommen wird.

Diese komplexen Modelle können in der oben dargestellten allgemeinen Form dargestellt werden.

Die in Fig. 1-15 dargestellten Massedurchflussmessgeräte weisen zudem eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit auf. In Fig. 16 ist ein Verfahrensschema angegeben, welches durch die Auswerteeinheit ausführbar ist. Die Auswerteeinheit muss nicht zwingend mechanisch mit dem Sensor verbunden sein, sondern kann auch von diesem abgesetzt sein und mit diesem, z.B. durch Kabelverbindung oder per Wireless-Verbindung oder dergleichen, kommunizieren.

Diese Auswerteeinheit greift auf eine Datenbank 101 zu. Diese ist auf einem innerhalb der

Auswerteeinheit angeordneten Datenspeicher abgelegt. Alternativ kann es sich auch um einen externen Datenspeicher, z.B. auf einem externen Server, handeln, von welchem die Auswerteeinheit die Daten abruft bzw. mit welchem die Auswerteeinheit kommuniziert.

Die Auswerteeinheit kann über verschiedene Betriebsmodi verfügen, welche nachfolgend im Detail näher erklärt werden:

Ein erster Betriebsmodus ermöglicht zumindest die Konzentrationsangabe 102, den Massenanteil, den Volumenanteil und/oder den Partialdruck einer Komponente eines Gas- und/oder

Flüssigkeitsgemisches oder Lösungen aus zumindest zwei oder mehr Komponenten.

Die Auswerteeinheit umfasst eine Recheneinheit 103, welche Zugriff auf die vorgenannte Datenbank hat. Die Datenbank umfasst zumindest einen Datensatz an physikalischen Fluideigenschaften für reine Gase und/oder Flüssigkeiten. Diese Datensätze umfassen zumindest zwei Fluideigenschaften ausgewählt aus der Dichte, der Viskosität, der thermischen Wärmeleitfähigkeit und/oder der spezifischen Wärmekapazität.

Sie kann jedoch auf alle vier vorgenannten Fluideigenschaften erweitert werden. Darüber hinaus kann der Datensatz auch Angaben der vorgenannten Fluideigenschaften bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen 104 umfassen. Weiterhin können auch Datensätze für zwei- oder mehrkomponentige Fluidgemische, also Flüssigkeits- und/oder Gasgemische oder für Lösungen, z.B. Salzlösungen, hinterlegt sein. So können z.B. bei binären Gasgemischen jeweils die Dichte, die Viskosität, die die thermische Wärmeleitfähigkeit, die spezifische Wärmekapazität und/oder die Temperaturleitfähigkeit für verschiedene Mischungsverhältnisse, z.B. 1 :9, 2:8, 3:7, 4:6 und 5:5 aufweisen. Selbstverständlich ist ein ähnliches Vorgehen auch für ternäre oder quaternäre

Flüssigkeits- und/oder Gasgemische vorstellbar.

Die vom Sensor ermittelten Messwerte 106, aus welchen die Dichte, die Viskosität, die thermische Wärmeleitfähigkeit, die spezifische Wärmekapazität und/oder die Temperaturleitfähigkeit des Fluidgemisches ermittelbar sind, werden vom Sensor an die Auswerteeinheit gesendet, in die vorgenannte Fluideigenschaften umgerechnet und mit denen in der Datenbank hinterlegten Datensätzen verglichen.

Bei Übereinstimmung der Messwerte oder den daraus berechneten Fluideigenschaften mit einem spezifischen Datensatz kann beispielsweise der Anteil oder die Konzentration der Komponenten angegeben werden.

Mit den vorbeschriebenen Sensoren kann insbesondere für Gaszusammensetzungen genutzt werden. So kann die Dichte, die Viskosität, die thermische Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität durch ein- und denselben Sensor ermittelt werden. Dies macht es besonders vorteilhaft möglich ohne zusätzliches Vorwissen direkt die Anteile bzw. Konzentrationen der Komponenten zu bestimmen.

Falls weniger Informationen bezüglich der Fluideigenschaften vom Sensor zur Verfügung gestellt werden oder um eine genauere Bestimmung zu ermöglichen, so können weitere Betriebsmodi gewählt werden.

Ein zweiter Betriebsmodus ermöglicht die Einbeziehung von Vorwissen 105. Es ist beispielsweise möglich, bereits in das Gerät alle oder einzelne in Frage kommenden Gaskomponenten des Gasgemisches vorzugeben. Die Auswerteeinheit kann in diesem Fall nur die Datensätze abfragen, in denen die entsprechenden Gaskomponenten vorhanden sind, wodurch die Auswertung genauer und mit geringeren Fehlern erfolgt.

Ein erster Unterbetriebsmodus des zweiten Betriebsmodus ermöglicht die Vorgabe der Anzahl der Komponenten 107. Dadurch kann z.B. die Auswerteeinheit bei geringen Störungen weitere

Komponenten in dem Gasgemisch ausschließen.

Ein zweiter Unterbetriebsmodus des zweiten Betriebsmodus ermöglicht die Vorgabe der Art eines oder mehrerer Komponenten 108. Die Komponenten können z.B. Methan sein. In diesem Fall werden nur die Anzahl an Datensätzen mit Gasgemischen abgerufen, welche Methan als

Komponente aufweisen.

In einem weiteren Betriebsmodus kann der Nutzer eine Konzentrationsvorgabe 109 einstellen, beispielsweise eine Minimalkonzentration an Kohlendioxid. Die Auswerteeinheit kann derart programmiert sein, dass eine Plausibilitätsabfrage erfolgt, sofern die durch Vergleich der

Fluideigenschaften ermittelte Konzentration geringer ist als die Minimalkonzentration. In diesem Fall würde dies auf einen Fehler der Messung hindeuten und ggf. als Fehlermeldung 1 1 1 ausgegeben werden.

Mit den vorbeschriebenen Sensorvarianten ist es zudem möglich, die Temperatur des

Fluidgemisches zu bestimmen. Diese ermittelte Temperatur kann vorzugsweise bei der Ermittlung der richtigen Datensätze berücksichtigt werden. Gleiches gilt für den Druck. Hierfür kann beispielsweise ein zusätzlicher Drucksensor vorgesehen sein.

Die Auswerteeinheit ermöglicht zudem eine Prozessregelung. So ist es beispielsweise möglich, sofern sich eine erste Komponente eines Gases ändert, auch die Konzentration der zweiten Komponente entsprechend zu regeln, z.B. über ein Druckregelventil, um so eine vom Nutzer vorgenommene Voreinstellung bzw. Vorgabe betreffend der Mindestkonzentration der zweiten Komponente zu erfüllen.

Ein Vergleich zwischen aus den Messwerten ermittelten Fluideigenschaften und den in der Datenbank abgelegten Datensätzen wird bereits ab zwei Fluideigenschaften theoretisch möglich, wobei die beiden Fluideigenschaften ausgewählt sind aus der Dichte, der Viskosität, der thermischen Wärmeleitfähigkeit, der Temperaturleitfähigkeit und/oder der spezifischen

Wärmekapazität, oder daraus ableitbaren physikalischen Größen. Die entsprechende Bestimmung der Anteile, Konzentrationen und/oder Partialdrücke kann sowohl unter Anwendung der idealen Gasgleichung erfolgen oder für reale Gase. Im letzeren Fall können mathematische Mischungsmodelle und entsprechende Software-Programme genutzt werden, um die Berechnung zu vereinfachen.

Gegebenenfalls können auch zum Abgleich oder zur Verbesserung der Genauigkeit Messwerte anderer Sensoren 1 10, so z.B. die Schallgeschwindigkeit im Fluidgemisch ermittelt und bei der Konzentrationsberechnung berücksichtigt werden. Es ist bekannt, dass einzelne Ultraschall- Durchflussmessgeräte bereits Konzentrationen einiger Komponenten bestimmen können. Von der Anmelderin wird beispielsweise ein entsprechendes Messgerät unter dem Titel„Proline Prosonic B200" für die Biogasmessung verkauft.