[发明专利]用于确定气态流体的组分的方法和气体组分传感器

说明书

本发明涉及一种用于确定表征气态流体(12)的参数(B)的方法，所述方法包括如下步骤：借助于热源(28)脉冲式加热所述流体(12)；根据时间(t)用至少一个温度计(30)测量温度(T₃₀)；和根据测得的温度(T₃₀)求取所述参数(B)。根据本发明设置为，所述温度计(30)与所述热源(28)的间距(x₃₀)最大是100μm，尤其最大是60μm。

技术领域

本发明涉及一种用于确定气态流体的表征气态流体的组分的参数的方法，所述方法包括：步骤(a)，借助于热源脉冲式地加热待测量的流体；步骤(b)，根据时间借助至少一个温度计测量温度；和步骤(c)，根据所测得的温度确定参数。

根据第二方面，本发明涉及一种气体组分传感器，用于确定表征气态流体的组分的参数，所述气体组分传感器具有：(i)用于脉冲式地加热待测量的流体的热源；(ii)用于与时间相关地测量流体的温度的至少一个温度计；和(iii)控制器，所述控制器构造成用于借助于热源自动地脉冲式地加热待测量的流体，借助于所述至少一个温度计与时间相关地测量流体的温度，并且根据至少一个测得的温度确定参数。

背景技术

从DE 10 2012 019 657已知，气态流体的热导率和导热性可用于表征测量的流体。然而已经发现，在这种方法中测量不确定性相对较高。对此的原因在于，即使流体的组分发生明显变化，导热性和热导率也几乎不变。对于可燃气体、例如天然气尤其是这种情况。

发明内容

本发明的任务是，改进表征气态流体组分的参数、尤其是表征流体的能量含量的能量含量参数的确定。

本发明通过以下类型的方法解决该问题，在该方法中，至少一个温度计与热源的至少一个间距为最大100μm、尤其为最大60μm、优选为最大 40μm。

此外，本发明通过以下类型的方法解决该问题，在该方法中，温度计与热源的间距是气态流体的平均自由程长度的最大500倍、优选最大300 倍。

此外，本发明通过以下类型的气体组分传感器解决该问题，在所述气体组分传感器中，多个温度计中的至少一个温度计与热源的间距为最大 60μm、优选为最大40μm。

本发明中有利的是，能够以明显较低的测量不确定性确定表征气态流体的组分的参数。

此外有利的是，较低的测量不确定性伴随着不变高的或仅稍微变高的设备费用。可能的是，热源和温度计集成在集成电路(芯片)上。尤其可能的是，热源和所述至少一个温度计通过从硅基底中蚀刻出来制造和/或与基底的其余部分一件式地连接。这种气体组分传感器的制造在批量工艺中能够是成本低廉的。

本发明基于如下认识：每个固体、尤其是热源和温度计由弹道区域包围，在所述弹道区域中热传导不能够通过扩散、而仅能通过弹道输送准确地描述。对此原因是，气体粒子在一个方向上(即朝向固体的壁)的运动可能性在紧邻的周围环境中受到该固体的表面限制。扩散区域大约在大于平均自由程长度的十倍的间距处开始。如果在热源和温度计之间没有布置其他的固体(这是一个优选的实施方案)，那么热源和温度计之间的间距因此最大是平均自由程长度的500倍。

在热源和温度计之间的间距如此小的情况下，与时间相关地测得的温度例如基于温度脉冲从热源到温度计的运行时间的分析处理在使用基于傅立叶方程的公式的情况下引导出系统测量偏差。

系统测量偏差取决于原子或分子质量。可能的是，系统测量偏差还取决于下面继续讨论的其他参数。出于该原因，不同流体的热脉冲的运行时间不同，所述不同流体在其相应的导热性方面几乎没有不同。在此令人惊讶的是，当弹道区域相对于扩散区域相对较小时，该弹道区域已经具有明显的影响。