流量測量儀器、尤其用於有校準義務的往來的製作方法

2023-04-26 11:53:31

本發明涉及流量測量儀器，尤其用於有校準義務的往來（eichpflichtigenverkehr），帶有殼體、至少一個布置在所述殼體中的評估機構以及帶有布置在所述殼體中的接口用於與外部的操作儀器通訊，其中，所述評估機構通過所述接口能夠以數據來書寫。

背景技術：

之前提到的類型的流量測量儀器由現有技術以各種各樣設計方案已知。對在有校準義務的往來方面的流量測量提出特別的要求，例如因為誠實的貿易往來必須得到保證或因為測量可靠性處在公眾利益的範圍內，通常以如下方式來決定，即與量相關的稅針對運送的和取出的介質而提出。

有校準義務的流量測量經受大量法律上和慣例的規定，通過所述規定保證測量的特別的可靠性。示例性地要提到的是用於法律上的測量工程的國際的組織（organisationinternationaledemétrologielégale（oiml））的規定、在此例如針對用於與水不同的液體的測量系統的準則oimlr117。oiml的推薦通常影響到國家標準中並且由此獲得廣泛重視。歐洲的準則（其致力於針對用於有校準義務的往來的測量儀器的批准的前提）為歐盟的準則2004/22/eg。

用於有校準義務的往來的流量測量儀器的核心的性質是其操縱可靠性。必須能夠以大的可能性排除：用於有校準義務的往來的流量測量儀器從外被操縱成使得其測量準確度不再得到保證或測量出錯。這能夠例如如下發生，即針對流量測量儀器由獨立自主的檢查處確定的並且在流量測量儀器中儲存的校正參數被覆寫。這樣的操縱無論如何要被防止到如下範圍內，即以技術上的手段的操縱變得困難並且一次進行的操縱無論如何能夠明確被識別出。

已知的是，流量測量儀器的或所述流量測量儀器的殼體的打開通過密封件來防止，從而流量測量儀器的影響通過密封件的破裂才得到實現並且由此有據可查。現代的流量測量儀器通常根本不再能夠不費力地打開、例如由於所涉及的防爆措施。

技術實現要素：

本發明的任務是，提供一種保護機制以防影響流量測量儀器，所述流量測量儀器具有裝入的接口，通過所述接口能夠影響流量測量儀器的評估機構，也就是說在所述流量測量儀器中與純機械的進入檢查稍微不同的進入檢查能夠得到實現。

之前示出的和導出的任務在開頭示出的流量測量儀器中如下來實現，即在所述殼體中布置有至少兩個書防寫傳感元件，殼體外側具有用於至少一個書防寫影響元件的容納部，所述書防寫影響元件於在所述容納部中的插入的狀態中將所述書防寫傳感元件置於到書防寫狀態中，所述書防寫傳感元件的書防寫狀態由所述評估機構檢測，其中，在由所述評估機構檢測出所述書防寫傳感元件中的至少一個的書防寫狀態時至少部分防止所述評估機構以數據通過所述接口的書寫。

布置在流量測量儀器的殼體中的接口用於將數據通過流量測量儀器的殼體邊界、也就是說從外部的位於流量測量儀器的殼體之外的操作儀器到布置在流量測量儀器的殼體之內的評估機構或從評估機構到操作儀器進行傳遞。接口能夠通過機電的聯結、也就是說插頭插座設計來實現，但接口能夠還為無線電模塊，所述無線電模塊通過（在可見的或不可見的範圍中的）電磁波實現信息在流量測量儀器的評估單元與外部的操作儀器之間的交換。

數據的交換藉助於取決於製造商定標準的通訊協議或通過取決於製造商的也就是說專有的通訊協議來發生。

尤其當流量測量儀器實現防爆的措施時，流量測量儀器的內部不能不費力地接近。這意味著，例如在校準過程期間獲得的校正數據必須通過接口運送到流量測量儀器的評估機構中並且在該處被儲存。

根據本發明的以防評估單元以數據的亂用的書寫的保護的實現同樣通過流量測量儀器的殼體的邊界起作用。在此可行的是，書防寫通過待安置在殼體之外的書防寫影響元件在流量測量儀器中來激活，其中，書防寫影響元件插入到設置在殼體的外側處的容納部中。在該處放置的書防寫影響元件（主動或被動地）影響布置在流量測量儀器的殼體之內的至少兩個書防寫傳感元件。

至少兩個書防寫傳感元件通過書防寫影響元件的影響（以及總是所提供的影響）由評估機構檢測。評估機構也就是說以某種方式（通過測量技術上的中間電路地或直接地）與書防寫傳感元件（或還僅僅與一個書防寫傳感元件）連接，從而通過所述評估機構能夠評估書防寫傳感元件的影響狀態。不強制性需要的是，評估單元物理上與這兩個書防寫傳感元件連接，這兩個書防寫傳感元件的影響狀態能夠還通過接收僅僅一個唯一的測量信號來推斷。

根據本發明看出，通過使用至少兩個書防寫傳感元件實現比利用唯一的影響傳感元件的情況下可行的高得多的可靠性的程度以防待防止的從外的影響。結果是流量測量儀器如下設計，即使得在書防寫影響元件的沒有插入的狀態中評估單元通過接口以數據的書寫是可行的，反之在書防寫影響元件定位於在殼體外側處或中的容納部中時防止評估機構以數據通過接口的書寫。書防寫傳感元件的影響狀態對此通過評估單元來評估並且在檢測書防寫狀態的情況下防止評估單元以數據通過接口的書寫。

根據流量測量儀器的一種優選的設計方案設置成，在檢測出書防寫傳感元件中的至少一個的書防寫狀態時防止評估機構至少以涉及流量測量值的測定的數據通過接口的書寫，也就是說尤其評估機構的書寫如下被防止，即儲存在評估機構中的校正數據被操縱。

根據流量測量儀器的一種優選的設計方案在檢測出書防寫傳感元件中的至少一個的書防寫狀態時防止評估機構的書寫，方式是接口完全被解除激活。也就是說在這種情況中不能夠通過接口交換數據。接口能夠例如不供應以能量或能夠將相應的實現通過接口的數據交換的軟體程序解除激活。根據流量測量儀器的另一優選的設計方案設置成，不是全部的接口被解除激活，而是評估機構的一定的儲存區域的書寫被閉鎖、尤其在其中儲存用於流量測量儀器的校正數據的儲存區域。在這種變型方案中此外可行的是，將信息利用流量測量儀器通過接口來交換，然而不再可行的是，將流量測量儀器以對於測量結果重要的方式來影響。

根據本發明的流量測量儀器的一種有利的改進方案如下實現，即容納部設計成使得書防寫影響元件界定地保持於在容納部中的插入的狀態中並且書防寫影響元件的位置由密封件來保障。密封件能夠例如為鉛封或還為封條。書防寫影響元件能夠例如通過能夠置放到殼體上的蓋來保持，其中，蓋藉助於密封件保持在殼體處，也就是說書防寫影響元件本身不必與密封件到達接觸。重要的是，書防寫影響元件僅僅由於密封件的破裂能夠從固定件中去除並且由此流量測量儀器的書防寫狀態能夠被取消。

如果在此提到評估機構，那麼這不意味著，所述評估機構必須在唯一的聚在一起的電子的模塊中存在，反而這能夠還涉及分布式的電子的構件。評估機構通常具有至少一個微控制器或微處理器，帶有通常的接口或外圍構件，評估機構也就是說通常為嵌入的計算機系統。

在根據本發明的流量測量儀器的一種優選的變型方案中書防寫傳感元件設計為磁場傳感器並且書防寫影響元件設計為磁體、尤其為永磁體。磁場傳感器在殼體之內當然布置成使得所述磁場傳感器處在插入在固定件中的書防寫影響元件的、也就是說磁體的作用區域中。

能夠嘗試，藉助於亂用插入的強的磁體來補償設計為磁體的書防寫影響元件的磁場。但這尤其當磁場傳感器以一定的方式相對彼此並且相對於書防寫影響元件布置（為此參閱附圖說明）時，在以磁場傳感器的形式的兩個書防寫傳感元件的情況下實踐上不可能。

除了利用主動作用於書防寫傳感元件的永磁體的、主動的解決方案之外還可想到根據本發明的流量測量儀器的被動的實現方案。在根據本發明的流量測量儀器的一種備選的實現方案中將書防寫傳感元件設計為對置的電的第一傳導面和電的第二傳導面，從而它們形成書防寫電容器。此外書防寫影響元件設計為電的第三傳導面，其中，所述第三傳導面於在容納部中的插入的狀態中對置於書防寫電容器並且與所述書防寫電容器形成電容的分壓器。實現書防寫影響元件的第三傳導面在這種情況中不主動地作用於所述至少兩個書防寫傳感器，然而所述第三傳導面與書防寫傳感元件的電的第一和電的第二傳導面形成幾何結構設計上的電容器組件，所述電容器組件具有與於在殼體的容納部中沒有插入的電的第三傳導面的情況下不同的物理的特性。如果書防寫電容器在流量測量儀器中相應進行切換，則這種物理的改變能夠測量技術上通過評估機構探測並且在存在或不存在書防寫影響元件方面一樣明確地進行評估。

附圖說明

詳細地此時存在有大量可行性來設計和改進根據本發明的根據專利權利要求1的用於有校準義務的往來的流量測量儀器。有利的設計方案由後置於獨立專利權利要求1的專利權利要求並且由圖連同下面的描述得知。在附圖中：

圖1示出根據本發明的用於有校準義務的往來的流量測量儀器的示意性的圖示，

圖2示出在根據本發明的基於帶有永磁體的磁場傳感器的流量測量儀器的情況下的書防寫的實現方案的示意性的圖示，

圖3示意性地示出基於霍爾限位開關（hall-grenzwertschaltern）的測量電路的實現方案，以及

圖4示出在根據本發明的基於電的傳導面的流量測量儀器的情況下的書防寫的實現方案的示意性的圖示，所述電的傳導面實現作為電容的分壓器作用的電容器組件。

具體實施方式

在圖1中以相當示意性的方式示出流量測量儀器1，其設立成用於有校準義務的往來。流量測量儀器1具有殼體2，在所述殼體2中布置有評估機構3和接口4用於與外部的操作儀器5通訊。此外標出的是測量管開口6，待測量技術上探測的介質流動通過所述測量管開口6。通過在評估機構3與測量管開口6之間的雙箭頭表示，評估機構（根據任意測量原理也始終）測量技術上探測通過測量管的流動，這是流量測量儀器1的主任務。

在流量測量儀器1的殼體2中布置有兩個書防寫傳感元件7a、7b，利用所述兩個書防寫傳感元件實現書防寫功能性。殼體2的殼體外側具有用於書防寫影響元件9的容納部8。流量測量儀器1如下設計，即使得書防寫影響元件9於在容納部8中的插入的狀態中將書防寫傳感元件7a、7b置於到書防寫狀態中，其中，書防寫傳感元件7a、7b的書防寫狀態由評估機構3測量技術上來探測、也就是說檢測，這通過雙箭頭表明。評估機構3如下設計，即使得在檢測出書防寫傳感元件7a、7b中的至少一個的書防寫狀態時至少部分防止評估機構3以數據通過接口4的書寫。

示出的流量測量儀器1出於防爆原因被包封，從而也就是說殼體2不能夠不費力地被打開。接口4如下設計，即使得仍然能夠實現與外部的操作儀器5的數據交換，當前這涉及基於無線電技術的接口4。操作儀器5在這種情況中為手持儀器，其能夠例如還在裝入狀態中在進程中與流量測量儀器1接觸。在其它的設計方案中接口4為基於電的連接技術的硬體接口。

示出的流量測量儀器1的特別的優點在於，使用至少兩個書防寫傳感元件7a、7b引起，能夠以非常高的可靠性來防操縱地實現書防寫狀態。

於在圖1中示出的流量測量儀器1中將書防寫傳感元件7a、7b中的至少一個的書防寫狀態通過評估機構3檢測。如果即使書防寫傳感元件7a、7b中的僅僅一個位於書防寫狀態中，則也防止評估機構3以涉及流量測量值的測定的數據通過接口4的書寫。在當前的情況中防止評估機構3以校正數據的書寫。由此保證，如果書防寫影響元件9插入到容納部中，則流量測量儀器1以對於測定流量測量值而言重要的方式被影響。

在圖1中表明的是，容納部8設計成使得書防寫影響元件9界定地保持於在容納部8中的插入的狀態中並且書防寫影響元件9的位置通過密封件10來保障。在當前的情況中密封件10為鉛封。只有在去除鉛封之後並且由此在密封件10破裂之後，能夠將書防寫影響元件9從容納部8中去除，從而書防寫傳感元件7a、7b不再處於書防寫影響元件9的影響之下並且由此書防寫傳感元件7a、7b的書防寫狀態也不再能夠被檢測。密封件破裂本身和由此對流量測量儀器1的可能的影響能夠不費力地識別出。

在圖2中示意性地示出，如何能夠實現之前描述的流量測量儀器1的書防寫功能性的特別的技術上的轉用。在此書防寫傳感元件7a、7b設計為磁場傳感器11a、11b並且書防寫影響元件9設計為磁體12、當前為永磁體12。在示出的情況中磁體12和磁場傳感器11a、11b共線布置。在磁體12的在容納部8中的插入的狀態中（在此僅僅殼體2的局部被示出）磁體12的磁通量密度的場線基本上沿磁體12和磁場傳感器11a、11b的共線的布置的方向伸延。在圖2中磁場線雖然沒有示出，然而示出的是，磁場傳感器11a、11b和磁體12處在軸線a上並且永磁體12的極性同樣沿軸向伸延的方向取向，極性通過字母「s」和「n」來表示。該布置是適合的，因為磁場傳感器11a、11b由此處在永磁體12的最大的場強的領域中。已經證實為適合的是，將磁體12和磁場傳感器11a、11b儘可能相對彼此靠近布置。

在圖2中的圖示沒有按比例。典型的配置能夠看上去如下：即在殼體2的2mm的壁厚的情況下使用帶有10mm的直徑和大約5mm的高度的永磁體，以便能夠引起足夠的通量密度。磁場傳感器11a、11b設計為霍爾限位開關、在一種具體的設計方案中例如通過帶有diodes公司的符號ah1802的結構元件。磁場傳感器11a、11b安置在電路板13的兩個側上並且在沒有進一步示出的電路中焊接。磁場傳感器11a、11b互相的距離能夠例如大約處於與磁體12的平均的間距的五分之一。在之前已經描述的具體的實施例中將第一磁場傳感器11a與磁體12距離大約6.5mm地布置並且將第二磁場傳感器11b與磁體12大約9mm地布置，在此參照磁體12的最近的邊界面、在示出的實施例中也就是說構造南極s的邊界面。

該布置的優點在於，實踐上不可能的是，通過利用另一磁體的外部的影響來如下補償磁體12的磁場，即使得同時這兩個構造為霍爾限位開關的磁場傳感器11a、11b陷入到不受影響的狀態中。通過使用兩個書防寫傳感元件7a、7b也就是說實現非常高的程度的可靠性以防不允許的操縱。

在其它的設計方案中能夠還使用多於兩個書防寫傳感元件，然而已表明的是，只通過使用兩個書防寫傳感元件相對於使用唯一的書防寫傳感元件實現在可靠性方面的巨大的收益，所述收益還足以用於儀器在有校準義務的往來中的要求。

設計為霍爾限位開關的磁場傳感器11a、11b具有典型的邊界值，在所述邊界值的情況下限位開關進行切換並且例如在輸出端處從與電壓相關的高平切換到低平或反過來。優選地磁體12和設計為限位開關的磁場傳感器11a、11b如下相對彼此布置和間隔開，使得磁體12於在容納部8中的插入的狀態中在設計為限位開關的磁場傳感器11a、11b的裝配地點處產生如下磁通量密度，即所述磁通量密度是限位開關的邊界值的至少兩倍強。在示出的實施例中在磁場傳感器11a、11b的裝配地點處由磁體12產生的磁通量密度是使霍爾限位開關11a、11b發生轉換的閾值的大約8倍高。這種措施附加地妨礙，從流量測量儀器1之外影響書防寫組件成使得這兩個磁場傳感器11a、11b同時到達到解鎖的狀態中。剛好在構造為限位開關的磁場傳感器（其無關於磁場的極性而觸發）的情況下，必須面臨磁通量密度的相對小的窗口，以便將限位開關解鎖。如果解鎖的範圍例如處在+-2mt的範圍中並且通過永磁體12產生的磁場在第一限位開關的裝配地點處具有20mt的磁通量密度並且在第二限位開關的地點處具有30mt的磁通量密度，那麼實踐上不可能的是，利用外部的操縱磁體將在這兩個限位開關的裝配地點處的磁場補償到在+-2mt之間的值上。

在圖3中最後示出簡單的電路，利用所述電路能夠實現在圖2中示出的霍爾限位開關的或評估（例如通過diode公司的類型ah1802的結構部件來實現）。磁場傳感器11a、11b在此為之前提及的類型的霍爾限位開關。在磁場傳感器11a、11b的右邊的側上示出結構部件的與電壓相關的供應，在左邊的側上將磁場傳感器11a、11b的電的輸出端電連結在一起並且通過上拉電阻(pull-up-widerstand)rp聯接到3.3v的運行電壓處。因為所使用的霍爾限位開關11a、11b的輸出端通過漏極開路（open-drain-schaltungen）實現，故一旦磁場傳感器11a、11b中的一個的輸出端與零參考電位連結，則用於磁場傳感器11a、11b的影響狀態的檢測電壓um接近零參考電位。由此通過所給出的電路總體上檢測書防寫狀態，即使僅僅一個磁場傳感器11a、11b位於該狀態中。

在根據圖4的實施例中追求其它的測量原理。書防寫傳感元件7a、7b在此設計為對置的電的第一傳導面14a和電的第二傳導面14b並且由此形成書防寫電容器。書防寫影響元件9相反於之前描述的解決變型方案實施為被動的影響元件9，也就是說為電的第三傳導面14c。第三傳導面14c於在容納部8中的插入的狀態中對置於由電的第一傳導面14a和電的第二傳導面14b構成的書防寫電容器並且與所述書防寫電容器由此形成電容的分壓器。典型地電的第一傳導面14a、電的第二傳導面14b和電的第三傳導面14c相對彼此平行取向，其中，電的第一傳導面14a和電的第三傳導面14c通過殼體2彼此隔離。為了實現高效的效果，電的第三傳導面14c應該接地。

在根據圖4的電路中書防寫電容器的第二傳導面14b以周期性的電壓up加載，在此以算術平均值不等於零的周期性的電壓、也就是說以帶有50%的佔空係數的方波電壓來加載。由於電容的耦聯，使得方波電壓還傳遞到電的第一傳導面14a上。在第三傳導面14c相對於電的第一傳導面14a插入到殼體壁2處的狀態中（尤其在第三傳導面14c接地的情況下）從電的第一傳導面14a能夠量取的電壓由於構造出的電容的分壓器而減少。在書防寫電容器由於第三傳導面14c的受影響的狀態與書防寫電容器由於缺少的第三傳導面14c的不受影響的狀態之間的電壓差能夠測量技術上被探測並且使得以書防寫電容器的形式的書防寫傳感元件7a、7b的書防寫狀態可識別。

在書防寫電容器的第一傳導面14a處的電壓利用測量電路15高歐姆地量取並且低歐姆地引入給評估機構3，從而評估機構3能夠實行書防寫狀態的相應的評估。

在圖4中可看出，第一傳導面14a的檢測電壓的高歐姆的量取通過以運算放大器實現的隔離放大器（buffer）來實現。在運算放大器的輸出端處利用齊納二極體和並聯且與零參考電位連結的rc環節來實現峰值檢測器，從而測量電壓um以直流電壓存在，其高度被評估。相對於電容器並聯連結的電阻用於電容器的放電，從而一次被檢測的峰值僅僅在一定的時間上被保持。

附圖標記列表

1流量測量儀器

2殼體

3評估機構

4接口

5操作儀器

6測量管開口

7書防寫傳感元件

8容納部

9書防寫影響元件

10密封件

11磁場傳感器

12磁體

13導體板

14電的傳導面

15測量電路。