(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
較正すべき流量測定装置被検体（３）が装着される少なくとも１つの被検体測定区間（２）と、該被検体測定区間（２）を通る媒体の流れを形成するための少なくとも１つの装置（４）と、前記被検体測定区間（２）内の媒体温度を検出するための少なくとも１つの温度測定装置（５）とを有する流量測定装置用の較正装置において、
前記温度測定装置（５）が超音波温度測定装置（８）として構成されており、媒体中で放射された超音波信号の速度によって媒体温度を決定し、該超音波温度測定装置（８）は被検体測定区間（２）の通流横断面に突入しておらず、したがって被検体測定区間（２）内の流れが超音波温度測定装置により、とりわけ流量測定装置被検体の領域では実質的に影響を受けず、
前記被検体測定区間（２）を通る媒体に突き出た侵入型基準温度測定装置（９）とこれに所属する基準超音波温度測定装置（１０）とが互いに隣接して較正装置内に、被検体測定区間（２）内の流れが、超音波温度測定装置（８）の領域でも流量測定装置被検体（３）の領域でも、侵入型基準温度測定装置（９）から実質的に影響を受けないように配置されており、このようにして基準超音波温度測定装置（１０）により、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆを、侵入型基準温度測定装置（９）により求められた媒体温度Ｔｒｅｆにおいて決定することができる、
こと特徴とする較正装置。
【請求項２】
基準測定から得られた媒体中の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が、被検体測定区間（２）における超音波温度測定装置（８）による温度測定のためのベースとして使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の較正装置。
【請求項３】
侵入型基準温度測定装置（９）とこれに所属する基準超音波温度測定装置（１０）とは被検体測定区間（２）内に配置されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の較正装置。
【請求項４】
被検体測定区間（２）へのバイパス（１１）が実現されており、該バイパス（１１）に侵入型基準温度測定装置（９）と、これに所属する基準超音波温度測定装置（１０）とが配置されている、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の較正装置。
【請求項５】
前記バイパス（１１）は、遮断機構（１２，１３，１４）によって被検体測定区間（２）から流体技術的に分離可能である、ことを特徴とする請求項４に記載の較正装置。
【請求項６】
前記バイパス（１１）はバイパス循環路を形成し、該バイパス循環路には媒体用の搬送装置（１５）および／または加熱装置（１６）および／または冷却装置（１７）が設けられている、ことを特徴とする請求項４または５に記載の較正装置。
【請求項７】
前記被検体測定区間（２）は被検体測定区間循環路を形成し、該被検体測定区間循環路には媒体用の搬送装置（４）および／または加熱装置（１８）および／または冷却装置（１９）が設けられている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の較正装置。
【請求項８】
被検体測定区間（２）内の超音波温度測定装置（８）は、被検体測定区間（２）の断面を通る複数の超音波経路（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を有し、および／または基準超音波温度測定装置は、バイパス（１１）の断面を通る複数の超音波経路（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を有し、前記超音波経路（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は、被検体測定区間（２）またはバイパス（１１）の断面を半径方向にまたは平行に延在している、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の較正装置。
【請求項９】
複数の温度測定装置（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）が通流方向で互いに間隔を置いて被検体測定区間（１）内に配置されており、とりわけ較正すべき流量測定装置被検体（３）の取付け箇所の上流に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の較正装置。
【請求項１０】
請求項１から７までのいずれかに記載の較正装置による流量測定装置の較正方法であって、較正装置（１）は、較正すべき流量測定装置被検体（３）が装着される少なくとも１つの被検体測定区間（２）と、該被検体測定区間（２）を通る媒体の流れを形成するための少なくとも１つの装置（４）と、前記被検体測定区間（２）内の媒体温度を検出するための少なくとも１つの温度測定装置（５）とを有し、
前記温度測定装置（５）は超音波温度測定装置（８）として構成されており、
前記被検体測定区間（２）を通る媒体に突き出た侵入型基準温度測定装置（９）とこれに所属する基準超音波温度測定装置（１０）とが互いに隣接して前記較正装置（１）内に、被検体測定区間（２）内の流れが、超音波温度測定装置（８）の領域でも流量測定装置被検体（３）の領域でも、侵入型基準温度測定装置（９）から実質的に影響を受けないように配置されており、このようにして基準超音波温度測定装置（１０）により、媒体内の超音波速度（Ｖｒｅｆ）を、侵入型基準温度測定装置（９）により求められた媒体温度（Ｔｒｅｆ）において決定することができる較正方法において、
較正装置（１）内で、基準超音波温度測定装置（１０）による超音波速度（Ｖｒｅｆ）の測定と、侵入型基準温度測定装置（９）による媒体温度（Ｔｒｅｆ）の測定が実施され、これらの測定から得られた媒体の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が、被検体測定区間（２）における超音波温度測定装置（８）による温度測定のためのベースとして使用される、ことを特徴とする較正方法。
【請求項１１】
請求項５記載の較正装置（１）と関連して、被検体測定区間（２）へのバイパス（１１）が実現されており、該バイパス（１１）に侵入型基準温度測定装置（９）と、これに所属する基準超音波温度測定装置（１０）とが配置されており、さらに前記バイパス（１１）は、遮断機構（１２，１３，１４）によって被検体測定区間（２）から流体技術的に分離可能である較正方法において、
媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係（Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ））がバイパス（１１）内で得られ、該バイパス（１１）が被検体測定区間（２）内に存在する媒体により注水された後、該バイパス（１１）は遮断機構（１２，１３，１４）によって被検体測定区間（２）から流体技術的に分離される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
バイパス（１１）でまず、媒体の安定した状態、とりわけ侵入型基準温度測定装置（９）により求められる媒体温度に関して安定した状態を待機し、それから、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）を決定し、被検体測定区間における超音波温度測定装置のために使用する、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該バイパス（１１）またはバイパス循環路内に設けられた媒体用の搬送装置および／または加熱装置および／または冷却装置を使用して、バイパス（１１）中で複数の温度が順次調整され、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの複数の関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が得られ、とりわけ媒体圧力も測定され、各求められた関係ごとに記録される、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、較正すべき流量測定装置被検体が装着される少なくとも１つの被検体測定区間と、該被検体測定区間を通る媒体の流れを形成するための少なくとも１つの装置と、前記被検体測定区間内の媒体温度を検出するための少なくとも１つの温度測定装置とを有する流量測定装置用の較正装置に関する。本発明はさらに、この種の較正装置を備える流量測定装置を較正するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に述べた形式の較正装置は、長い間従来技術から公知である。ここでこの較正装置は、検査すべき流量測定装置被検体の測定結果と、較正装置に設けられた標準体との偏差を検出し、この偏差に基づいて流量測定装置を較正するのに用いられる。そのような較正装置は流量測定装置の較正でも使用され、この場合、特定の精度要求を伴う準拠が、それについての管轄組織、たとえばドイツでは物理技術連邦施設により確認される。流量測定装置を定期的に較正しなければならないのは、流量測定装置の使用分野からの一部であるが、たとえば較正した流量測定装置しか使用してはならない、オイル輸送における較正義務のある流通である。
【０００３】
高い測定精度が技術的観点から常に望ましいものであることを別にしても、高価値の流体またはガス状物品、たとえば石油、天然ガスでは、納入業者の観点からは、納入すべき量だけを納入し、引取り手の観点からは少なくも要求した量を入手することが非常に重要である。測定誤差は常に、取引に関与するものの負担、通例は納入業者の負担となる。
【０００４】
流量測定装置被検体の測定値と比較される標準体は、標準測定装置の形で存在することができ、この標準測定装置も同様に被検体測定区間に取り付けられ、それと間隔を置いて配置された較正すべき流量測定装置被検体と同じ流量に曝される。このことはとりわけ、質量流量または容積流量に影響するパラメータが媒体内で安定している場合には、ガス状媒体に当てはまり、標準測定装置および流量測定装置被検体の測定は同じ周辺条件の下で実施される。通例、較正装置は圧力測定装置も有している。なぜなら、とりわけガス状媒体の場合、圧力が媒体の密度に大きく影響し、したがってたとえば、媒体の通流速度の測定に基づく流量測定装置に対しては重要なパラメータだからである。このような測定装置はたとえば超音波流量測定装置であり、その測定原理に基づいて測定流量を直接的に推測できる測定装置、たとえばコリオリ質量流量測定装置の場合とは異なる。
【０００５】
しばしば標準体は容積分析標準体として実現され、この場合、たとえばピストンシステムの形で幾何学的に設計された標準容積が、特定の時間で被検体測定区間の容積に押し出され、これにより被検体測定区間を通る流量を高精度に設定することができる。
【０００６】
冒頭に述べた較正装置内にある温度測定装置は、種々の理由から精確な較正に必要または有利である。１つには、媒体温度を精確に検出することは、流量測定装置被検体を種々異なる動作温度において較正するために重要だからである。もう１つには、媒体温度が較正装置自体に格別の影響を有するためである。たとえば媒体温度には、較正装置の管路系の幾何学的寸法が依存し、とりわけ熱の影響で長さが膨張または収縮する。
【０００７】
従来技術から、媒体温度を高精度に侵入型温度測定センサにより検出することが公知である。すなわち被検体測定区間の通流する容積内に突き出た温度センサが使用される。通常は、電気抵抗に基づく温度センサ、たとえばプラチナ温度センサが使用され、センサは媒体流に突き出た測定管の先端に配置される。ここでは温度測定は確かに高精度であるが、測定箇所での流れ、および測定箇所の下流の流れが甚だしく妨害され、その結果、較正装置内の流れが全体で均質でなくなる。しかし流れが均質であることは高精度測定に対して必要である。さらなる欠点は、侵入型温度測定装置が点での温度情報しか提供しないことであり、そのため流れプロフィールにわたって変化する温度、すなわち温度経過が識別されない。このことは確かに、複数の温度センサが流れプロフィールの種々異なる箇所で、または流れ横断面で温度を検出すれば回避できるが、しかしそのために測定流内に誘発される障害が何倍にもなり、これは大きな欠点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の課題は、従来技術から知られている較正装置の欠点が、少なくとも部分的に回避され、とりわけ障害なしに、それにもかかわらず通流媒体の温度を高精度に検出することのできる、流量測定装置用の較正装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明により前記較正装置において次のようにして解決される。すなわち温度測定装置が超音波流量測定装置として構成されており、媒体温度を媒体中で放射された超音波信号の速度によって決定し、超音波温度測定装置は被検体測定区間の通流横断面に突入しておらず、したがって被検体測定区間内の流れが超音波温度測定装置により実質的に影響を受けないことによって解決される。
【００１０】
超音波温度測定の場合、媒体内の音波速度は媒体の温度に依存するという物理学自体から既知の条件が使用され、送信器から受信器までの超音波信号の被検体長が既知であれば、伝搬時間の測定を介して媒体の温度が推定される。
【００１１】
超音波温度測定装置を、被検体測定区間内の媒体温度の検出に使用することによって、流れそれ自体が十分に影響を受けないままであるという利点が達成される。と言うのも侵入型温度測定装置による温度測定とは異なり、被検体測定区間内の流れが妨害されないからである。超音波温度測定装置を使用することのさらなる利点は、この装置が変化する媒体温度を実質的に遅れなしで検出することであり、測定時間は、超音波信号が被検体測定区間内の信号経路を伝搬するのに必要な時間であり、このような信号経路は典型的には流れ方向に対して垂直に延在している。したがって超音波温度測定装置は、媒体の高速な温度変化を検出することもできる。超音波温度測定装置を使用することのさらなる利点は、超音波温度測定装置によって通流媒体内の温度が点でのみ検出されるのではなく、実質的に被検体測定区間内の超音波信号の経路にわたって平均された温度値が検出されることである。なぜなら超音波信号は、温度の異なる領域を常に、媒体温度に対応する速度で媒体内を伝搬し、したがって超音波信号の本来の測定量として用いられる伝搬時間は、超音波信号の信号経路に沿った平均温度を自動的に表すからである。
【００１２】
超音波温度測定装置は好ましくは、被検体測定区間内の、較正すべき流量測定装置被検体が使用される箇所に設けられる。ここでは別の超音波温度測定装置を、被検体測定区間内の流量測定装置被検体の流出端部側に設けることも有利である。なぜならこのようにして流量測定装置被検体のごく近傍における温度変化を識別し、考慮することができるからである。
【００１３】
本発明の較正装置の好ましい実施形態では、侵入型基準温度測定装置と、これに所属する基準超音波温度測定装置とが互いに隣接して較正装置に配置されている。すなわち被検体測定区間内の流れが、超音波温度測定装置の領域でも流量測定装置被検体の領域でも、実質的に侵入型基準温度測定装置から影響を受けないように較正装置に配置されている。このようにして基準超音波温度測定装置により媒体内の超音波速度を、侵入型基準温度測定装置により求められた媒体温度において決定することができる。
【００１４】
本発明の較正装置の前記構成は格別の利点をもたらす。侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置とが互いに隣接して配置されることによって、現に較正装置で使用される媒体の温度と超音波速度との関係を高い信頼性で求めることができる。これにより、媒体内の超音波速度の温度依存性を記述する数学物理的関係に頼る必要がなくなる。とりわけこの種の関係は、特定の媒体に対しては場合によりまったく未知であるか、またはいずれにしろ十分に正確に既知でないことがある。このようにして、測定が現に実施されている媒体に関しての正確な知識がもはや不要になる。なぜなら較正装置自体の中で、音波速度と媒体温度との関係が測定技術的に求められるからである。
【００１５】
侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置とが互いに隣接して配置されていることについて述べる場合、このことは、これらが互いにできるだけ接近して配置されており、したがってそれらから送出される測定結果は、実質的に常に１つの同じ通流媒体の区間に関連するものであることを意味する。これにより、媒体の温度が時間的に変化する場合において、基準測定装置の一方がこの変化をすでに検出したが、２つの基準測定装置の他方が媒体内のこの変化をまだ検出できていないという事態の確率が減少する。好ましくは侵入型基準温度測定装置は、所属する基準超音波温度測定装置の下流に配置され、これにより侵入型基準温度測定装置により流れに引き起こされた障害が基準超音波温度測定装置に作用することがなくなる。
【００１６】
さらに被検体測定区間内の流れが、超音波温度測定装置の領域と、流量測定装置被検体の領域とで実質的に侵入型基準温度測定装置により影響を受けないことについて述べる場合、このことは、侵入型基準温度測定装置により引き起こされた流れ中の障害が、超音波温度測定装置の箇所と、較正すべき流量測定装置被検体の箇所とでは実質的に消失していることを意味する。たとえば流れの乱流運動エネルギーは、侵入型基準温度測定装置の下流で、超音波温度測定装置の箇所と、流量測定装置被検体の箇所とで少なくとも９０％が崩壊している。
【００１７】
侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置とを備える本発明の較正装置の非常に大きな有用性は、基準測定から得られた、媒体中の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係が、被検体測定区間内の超音波温度測定装置による温度測定に対する基礎となる場合に達成される。なぜならこの場合に、好ましくは流量測定装置被検体の近傍に設けられた超音波温度測定装置が、較正装置内で実際に使用される媒体における音波速度の特異的温度依存性に関してもっとも良く調整されるからである。
【００１８】
超音波温度測定装置と流量測定装置被検体とができるだけ妨害を受けないように、基準測定装置を較正装置内に配置するには種々の手段がある。本発明の較正装置の好ましい実施形態では、侵入型基準温度測定装置と、これに所属する基準超音波温度測定装置とが被検体測定区間内に配置されている。この場合の影響は、たとえば侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置とが、超音波温度測定装置と流量測定装置被検体の下流に配置されることによって回避される。しかし影響は、基準超音波温度測定装置が、超音波温度測定装置と流量測定装置被検体の上流に、十分に大きな間隔をおいて配置される場合にも減少される。
【００１９】
本発明の択一的な好ましい実施形態によれば、較正装置内に被検体測定区間へのバイパスが実現されており、このバイパスには侵入型基準温度測定装置と、これに所属する基準超音波温度測定装置とが配置される。被検体測定区間へのバイパスにより、被検体測定区間から流れる媒体を分岐して、侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置により測定することが基本的に可能になる。したがって基準測定と、較正すべき流量測定装置被検体が取り付けられた被検体測定区間の流れの測定とが位置的に分離され、これにより基準測定と被検体測定区間内の測定との相互の影響が構造的にストップされる。
【００２０】
バイパスが遮断機構により被検体測定区間から流体技術的に分離可能であると、すなわちバイパスが被検体測定区間に向かって開放および閉鎖できると有利であることが判明した。これによりたとえばバイパスが閉鎖されても、流体力学的に被検体測定区間から最大限に分離して基準測定を行うことができる。
【００２１】
本発明のとくに好ましい実施形態では、バイパスがバイパス循環路を形成し、このバイパス循環路にはとりわけ媒体のための搬送装置および／または加熱装置および／または冷却装置が設けられている。これにより、被検体測定区間での事象に依存しないで基準測定を実施するための多数の手段が得られる。なぜならバイパス循環路における障害と、被検体測定区間における障害とは互いに独立して影響するからである。通常はポンプとして構成された搬送装置により、媒体をバイパス循環路内で循環させることができ、これによりとりわけバイパス循環路内で均質な媒体状態、とりわけ一定の温度が調整される。媒体の温度は搬送装置自体により調整することができる。しかし前記の加熱装置または冷却装置の使用により調整することもできる。このようにして被検測定区間に平行して、簡単に多数の基準測定を実施することができ、媒体中の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）を非常に精確に、かつ簡単に決定することができ、このことは流量測定装置の測定に平行して、またはそれに先行して行われる。
【００２２】
冒頭に述べた課題はさらに、前記較正装置による、流量測定装置の較正方法によって解決される。ここでは、較正すべき流量測定装置被検体が装着される少なくとも１つの被検体測定区間と、該被検体測定区間を通る媒体の流れを形成するための少なくとも１つの装置と、前記被検体測定区間内の媒体温度を検出するための少なくとも１つの温度測定装置とを有する。ここで温度測定装置はさらに超音波温度測定装置として構成されており、侵入型基準温度測定装置とこれに所属する基準超音波温度測定装置とが設けられており、これらの温度測定装置は互いに隣接して較正装置内に、被検体測定区間内の流れが超音波温度測定装置の領域でも流量測定装置被検体の領域でも、侵入型基準温度測定装置から実質的に影響を受けないように配置されている。
【００２３】
このようにして基準超音波温度測定装置により媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆを、侵入型基準温度測定装置により求められた媒体温度Ｔｒｅｆにおいて決定することができる。本発明の方法によれば、較正装置内で基準超音波温度測定装置による超音波速度の測定と、侵入型基準温度測定装置による媒体温度の測定が実施され、これらの測定から得られた媒体の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が、被検体測定区間における超音波温度測定装置による温度測定のためのベースとして使用される。すでに本発明の較正装置に基づいて説明したように、この措置の利点は、流量測定装置被検体の較正にも使用される媒体により、較正装置内の基準測定を高精度に実施できることであり、さらに超音波信号の経路にわたって平均化された被検体測定区間の温度測定を高速に、流量測定装置被検体のごく近傍で実施できることである。ここで超音波温度測定装置の最高精度は、基準測定により見出された関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）を使用することにより得られる。
【００２４】
較正装置内に被検体測定区間へのバイパスが実現されており、このバイパスに侵入型基準温度測定装置と、これに所属する基準超音波温度測定装置とが配置されており、さらにパイパスが遮断機構によって被検体測定区間から流体的に分離可能であれば、前記本発明の好ましい発展形態では、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係がバイパス内で得られ、バイパスに被検体測定区間内に存在する媒体が注入された後、このバイパスが遮断機構によって被検体測定区間から流体的に分離される。この措置により、超音波速度の温度依存性をバイパス内で非常に精確に求めることができ、基準測定が本来の較正過程に影響を及ぼすおそれもない。侵入型基準温度測定装置による基準温度測定は高精度ではあるが比較的緩慢であるので、前記方法の好ましい実施形態では、バイパスにおいて静止した媒体または通流する媒体の安定温度状態をまず待機し、とりわけ基準温度測定装置により求められる媒体温度に関しての安定状態を待機し、それから、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）を決定し、被検体測定区間における超音波温度測定装置のために使用する。このような媒体の安定状態は、順次連続する基準測定が所定の最大変化閾値を下回ることによって検知することができ、これにより基準測定が安定していると受け入れられ、媒体内の超音波速度と媒体温度との関係の発見に用いられる。
【００２５】
前に示したように、媒体温度と媒体内の音速との関係が特性曲線の形で存在するととくに有利であり、さらなる影響、たとえば圧力をここで考慮することができる。この方法の好ましい実施形態において、とりわけバイパスまたはバイパス循環路内に設けられた媒体用の搬送装置および／または加熱装置および／または冷却装置を使用して、バイパス中で順次複数の温度を調整すると、媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの多数の関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が得られ、とりわけ媒体圧力も測定され、各求められた関係ごとに記録される。
【００２６】
詳細には、本発明の較正装置および流量測定装置を較正するための本発明の方法を実施し、改善するには多数の手段がある。これについて一方では、請求項１および請求項１１の従属請求項を、他方では図面に関連する以下の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術から公知の較正装置の概略図である。
【図２】超音波温度測定装置を備える本発明の較正装置の概略図である。
【図３】被検体測定区間内に基準測定装置を備える本発明の較正装置の概略図である。
【図４】被検体測定区間へのバイパスに基準測定装置を備える本発明の較正装置の概略図である。
【図５】本発明の較正装置の別の概略図である。
【図６】超音波温度測定装置の特別の構成に注目した本発明の別の較正装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１には、従来技術から公知の較正装置の一部が概略的に示されており、この較正装置は、較正すべき流量測定装置被検体３を装着することができ、ここでは装着されている被検体測定区間２を有する。較正装置１は、被検体測定区間２に媒体の流れを形成する、ポンプである装置４を有する。さらに較正装置１は、被検体測定区間２内で流量測定装置３のごく近傍に配置された温度測定装置５を有し、これは媒体温度の検出に用いられる。温度測定装置５は、図１では侵入型温度測定装置であり、被検体測定区間の容積内に入り込んでおり、カプセル化されたＰＴ１００抵抗素子として実施されている。このような侵入型温度記録器による温度測定は高精度であるが、測定が点状に通流断面の小さな区間で行われ、さらに被検体測定区間２の容積に入り込んだセンサにより流れが妨害されるという欠点を有する。したがって障害６は、温度測定装置５の上流では流れに実質的に障害を引き起こさない。
【００２９】
さらにここで較正装置１は、被検体測定区間２の管壁の周囲に設けられた圧力センサ７を有するが、この圧力センサ７は被検体測定区間２の容積には突き出ていない。圧力は、とりわけガス状の媒体の場合、質量流量の検出、および媒体の圧力に依存するパラメータの決定のために欠かせないパラメータである。
【００３０】
温度測定装置５は全体が流量測定装置被検体３の近傍に設けられており、したがって媒体の温度特性の正確な値を流量測定装置被検体３のごく近傍で得ることができる。
【００３１】
較正装置１はさらに基準測定装置を有し、流量測定装置被検体３の結果が基準測定装置の測定結果と比較される。別の公知の較正装置では、たとえばピストンシステムの形態の容積的基準体が使用され、これにより規定の流量が設定される。この場合、容積的基準体が所定の時間、所定の媒体容積を押し出し、被検体測定区間に圧力を加える。これはここに図示されていない。なぜなら本発明の較正装置の重要な点を説明するのにその詳細は不要だからである。
【００３２】
図２に示された本発明の較正装置１は、図１の従来技術から公知の較正装置とは、温度測定装置５が超音波温度測定装置８として構成されている点で異なり、したがって媒体温度は、媒体内で放射された超音波信号の速度により決定される。超音波温度測定装置８から放射された超音波信号は、媒体内を実質的に障害なしで伝搬する。重要なことは、超音波温度測定装置８が被検体測定区間２の通流断面に突き出ていないことであり、したがって被検体測定区間２内の流れは超音波温度測定装置８から実質的に影響を受けない。ここで流量測定装置被検体３のごく近傍で使用される超音波温度測定装置８の利点は、超音波速度についての情報、および測定される断面の温度についての情報が実質的に遅れなしで得られることである。なぜなら侵入型温度測定装置とは異なり、センサおよびそのスリーブが媒体によりまず加熱される必要がなく、媒体自体が音波の伝搬速度により測定されるからである。さらに信号経路を介する超音波信号の伝搬時間だけが測定され、したがって自動的にこの信号経路に沿って平均された温度経過が得られるので、超音波温度測定装置８は点状の温度測定値ではなく、信号経路にわたって平均化された全体温度を提供する。ここに図示された超音波温度測定装置８の信号経路は、較正装置１内の媒体の流れに対して実質的に垂直に延在する。
【００３３】
超音波温度測定装置８を媒体温度の検出に使用する場合、媒体温度と媒体内の超音波速度との関係が使用される媒体に強く依存することが問題であると判明した。この関係は、測定された超音波信号の伝搬時間から速度、したがって媒体の温度を推定するために既知でなければならない。したがって図３から５の較正装置１では、侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波温度測定装置１０とが互いに隣接して較正装置１内に配置されている。したがって基準測定装置９，１０により実質的に１つの箇所で、媒体温度Ｔｒｅｆと超音波速度Ｖｒｅｆとを測定技術的に求めることができる。「互いに隣接して」とはこの意味で理解すべきである。さらに、基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０とは較正装置１内に、被検体測定区間２内の流れが、超音波温度測定装置８（これは基準超音波測定装置８に追加で実現されている）の領域でも、流量測定装置被検体３の領域でも侵入型基準温度測定装置９から実質的に影響を受けないように配置されている。これにより基準超音波温度測定装置１０により媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆが、侵入型基準温度測定装置９により求められた媒体温度Ｔｒｅｆにおいて決定される。
【００３４】
この措置により、流量測定装置被検体３および超音波温度測定装置８から離れして配置された高精度の侵入型基準温度測定装置９の利点が、較正すべき流量測定装置被検体の近傍にあり、横断面にわたり平均された高速の超音波温度測定装置８と組み合わされる。なぜなら、侵入型基準温度測定装置９に隣接して設けられた基準超音波温度測定装置１０を介して、媒体温度と媒体内の超音波速度との関係を得ることができるからである。
【００３５】
図３ａでは、侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０が、超音波温度測定装置８と較正すべき流量測定装置被検体３の上流に配置されている。しかしこれらは、侵入型基準温度測定装置９により引き起こされる流れの中の障害６が、較正すべき流量測定装置被検体３と超音波温度測定装置８の領域では実質的に消失する程度に離されている。これに対して図３ｂの較正装置１では、侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０が流量測定装置被検体３の下流に配置されており、したがって引き起こされた障害６が流量測定装置被検体３および超音波温度測定装置８の領域に達することはあり得ない。図３ａ、３ｂによる較正装置１は、基準測定から得られた媒体内の超音波速度Ｖｒｅｆと媒体温度Ｔｒｅｆとの関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）が、被検体測定区間２内の超音波温度測定装置８による温度測定のための基礎となるように構成されている。すなわちこの関係は、超音波温度測定装置８により得られた信号伝搬時間の評価の際に考慮される。このことが図３ａ、３ｂでは円弧の矢印により示されている。実際には、較正装置１はここに図示しない評価装置を有し、この評価装置で侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０の測定データが中央で検出され、前に述べたようにさらに処理される。
【００３６】
図３ａ、３ｂの実施例では、侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０が影響のないように配置されることは、両方の基準測定装置９，１０が被検体測定区間２に次のように配置されることにより実現される。すなわち流量測定装置被検体３および超音波温度測定装置８から十分な間隔を置いて被検体測定区間２内に配置され、これにより基準測定と較正測定を同時に実施することができる。まず侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０による基準測定を、関係Ｖｒｅｆ＝ｆ（Ｔｒｅｆ）を求めるために実施すべきであり、較正装置１全体を使用して実施される。
【００３７】
図４と５には、較正装置１の通流管の大部分がラインとして示されている。図４と５の較正装置１には、被検体測定区間２へのバイパス１１が設けられており、このバイパス１１に侵入型基準温度測定装置９とこれに所属する基準超音波測定装置１０が配置されている。管路システムのこの部分だけが２次元に図示されている。さらにこの較正装置１では、バイパス１１を遮断機構１２，１３，１４によって、被検体測定区間２から流体技術的に分離することができる。バイパス１１にある侵入型基準温度測定装置９の動作により、基準測定と被検体測定区間２内での測定とを、非常に簡単に効率的に十分に分離することができる。これはとりわけ、遮断機構１２，１３，１４が、バイパス１１と被検体測定区間２との間のそれぞれの流体力学的交互作用をストップする場合である。
【００３８】
図４ｂに示されたバイパス１１の大きな利点は、バイパス１１がバイパス循環路を形成し、このバイパス循環路内に、ポンプの形態の搬送装置１５と、加熱装置１６および冷却装置１７が媒体のために設けられていることである。このように構成されたバイパス循環路によって、媒体を常に混合し、均質化することが可能であり、実質的に安定した媒体状態をバイパス１１内に調製することができる。これにより高精度ではあるが緩慢な侵入型基準温度測定装置９が安定した温度測定値を指示し、媒体温度Ｔｒｅｆと媒体内の超音波伝搬速度Ｖｒｅｆとの関係を高精度に求めることができる。この関係は種々異なる温度について、たとえば媒体圧Ｐのようなパラメータに依存して求めることができ、したがってバイパス循環路を被検体測定区間２から実質的に分離して、高速の超音波温度測定装置８に対する特性マップを記録することができる。これは値テーブルＶｒｅｆ，Ｔｒｅｆにより示されている。図示のバイパス１１には、被検体測定区間２内の媒体が規則的な間隔で送られる。したがって被検体測定区間２内で較正に使用される媒体が、バイパス１１の基準測定の基礎となる媒体でもあることが常に保証される。
【００３９】
図５の較正装置１は、被検体測定区間循環路として構成された被検体測定区間２を示し、この被検体測定区間は、媒体のための加熱および冷却装置１８，１９に加えて、さらに使用基準体としての流量測定装置２０を有する。したがって較正装置１は、実質的に任意の流量および媒体状態の下で運転することができ、これにより流量測定装置被検体の広範囲な較正が可能になる。図５から分かるように、複数の超音波温度測定装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが通流方向に互いに間隔を置いて被検体測定区間２内に配置されている。これにより被検体測定区間２内の温度経過も検出することができ、このことはとりわけ温度の影響による較正装置１の形状変化を補償すべき場合に重要である。
【００４０】
図６には、超音波温度測定装置８が被検体測定区間２内に、被検体測定区間２の断面を通る複数の超音波経路２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有することが示されており、これらの超音波経路２０ａ，２０ｂ，２０ｃは被検体測定区間２の断面を半径方向にまたは断面に平行に延在している。これにより超音波経路２０ａ，２０ｂ，２０ｃが半径方向の場合には、常に全通流断面を平均して測定することができ、同時に流れの中の層作用、とりわけ重力により形成された層作用を上手く考慮することができる。さらに平行に配向された測定経路２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって、周辺流作用を集中的に識別することができ、さらなる測定で考慮することができる。
【図１】
0005559091.tif 000002
【図２】
0005559091.tif 000003
【図３】
0005559091.tif 000004
【図４】
0005559091.tif 000005
【図５】
0005559091.tif 000006
【図６】
0005559091.tif 000007