CH704582A1

CH704582A1 - Method for measuring flow rate of liquid i.e. seepage water, on thermal way in e.g. mining industry, involves evaluating temperature curve for determining decay time that is measure for velocity of liquid in surrounding of heating element

Info

Publication number: CH704582A1
Application number: CH00368/11A
Authority: CH
Inventors: Walter Schmidt; Sven Hoffmann
Original assignee: Plantcare Ag
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-09-14

Abstract

The method involves activating a heating element (2) during a predetermined time period for short-term increasing of temperature in the surrounding of the heating element. The temperature in the surrounding of the heating element is measured as function of time by a temperature sensor (1) e.g. thermocouple, where the temperature sensor and the heating element are thermally coupled with one another. A temperature curve is evaluated for determining a decay time, where the decay time is a measure for velocity of liquid in the surrounding of the heating element and/or the temperature sensor. An independent claim is also included for a flow sensor for measuring flow rate of liquid on thermal way.

Description

[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Messtechnik und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Flussgeschwindigkeit von Flüssigkeiten, auf thermischem Weg. Die Erfindung betrifft insbesondere das Messen sehr kleiner Flussgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten durch ein Trägermaterial im Bereich von 1-300 Millimetern pro Stunde, wie sie beispielsweise bei Sickerwasser im Erdreich auftreten. Die Erfindung erlaubt auch eine einfache Anpassung des Sensors an bestimmte Geschwindigkeitsbereiche. The invention is in the field of metrology and relates to a method and an apparatus for measuring the flow velocity of liquids, by thermal means. In particular, the invention relates to the measurement of very small flow velocities of liquids through a carrier material in the range of 1-300 millimeters per hour, as occur, for example, in leachate in the ground. The invention also allows a simple adaptation of the sensor to certain speed ranges.

[0002] In der Geologie, Hydrologie, Bergbau und Ökologie gibt es Problemstellungen, bei der die Geschwindigkeit von Sickerwasser einen wesentlichen Faktor zur Bestimmung einer Bedrohungslage darstellt. Beispiele dafür sind Flussdeiche und Dämme, rutschgefährdete Hänge, aber auch Deponien. In geology, hydrology, mining and ecology, there are problems in which the speed of leachate is an essential factor in determining a threat situation. Examples are river dikes and dams, slopes susceptible to slipping, but also landfills.

[0003] Die Messung von Flussgeschwindigkeiten im Bereich von wenigen Millimetern pro Stunde ist mit herkömmlichen Methoden nicht möglich, da z.B. ein Turbinenrad als Zählmittel nicht in Frage kommt. Daneben sind Durchflussmesser für Gase auf der Basis thermischer Messungen bekannt, bei denen ein Heizelement bei gleichzeitiger Messung der Temperatur permanent erwärmt wird, während ein zweites Element die Basistemperatur des umgebenden Mediums misst. Die Temperatur des Heizelementes wird durch ein strömendes Medium erniedrigt, wobei die Temperaturreduktion von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist. The measurement of flow rates in the range of a few millimeters per hour is not possible with conventional methods, since e.g. a turbine wheel as counting means is out of the question. In addition, gas flow meters based on thermal measurements are known, in which a heating element is permanently heated while simultaneously measuring the temperature, while a second element measures the base temperature of the surrounding medium. The temperature of the heating element is lowered by a flowing medium, wherein the temperature reduction is dependent on the flow velocity.

[0004] Beispiele für solche thermischen Verfahren sind in der EP-A 0 501 431, EP-A 172 025 und EP-A 1 816 446 beschrieben. EP-A 0 501 431 betrifft einen Sensor zur Messung sehr geringer Flüsse, bei dem das Medium kontinuierlich auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und entlang eines bestimmten Wegs am Sensor vorbei geführt wird. Die Temperatur an verschiedenen Stellen des Weges wird kontinuierlich gemessen. Die Temperaturdifferenz ist ein Mass für die Flussgeschwindigkeit. EP-A 172 025 betrifft einen Sensor, bei dem ein Heizelement einen Temperaturfühler kontinuierlich erwärmt, wobei die thermische Kopplung durch den Materialfluss beeinflusst wird. Durch eine elektronische Schaltung wird realisiert, dass die Temperatur des Heizelements bei grossem Materialfluss (schlechter Wärmeübertragung auf den Temperaturfühler) steigt und bei geringem Materialfluss sinkt. EP-A 1 816 446 betrifft ebenfalls die permanente Auswertung von Temperaturdifferenzen an verschiedenen Messpunkten im Sensor. Examples of such thermal processes are described in EP-A 0 501 431, EP-A 172 025 and EP-A 1 816 446. EP-A 0 501 431 relates to a sensor for measuring very low flows, in which the medium is heated continuously to a certain temperature and guided along a certain path past the sensor. The temperature at different points of the way is continuously measured. The temperature difference is a measure of the flow velocity. EP-A 172 025 relates to a sensor in which a heating element continuously heats a temperature sensor, the thermal coupling being influenced by the material flow. By means of an electronic circuit it is realized that the temperature of the heating element increases with a large material flow (poor heat transfer to the temperature sensor) and decreases with a small flow of material. EP-A 1 816 446 likewise relates to the permanent evaluation of temperature differences at different measuring points in the sensor.

[0005] Die bekannten Strömungsmesser werden fast ausschliesslich für Gase verwendet. Die minimale Flussgeschwindigkeit ist begrenzt, d.h. sie sind für sehr geringe Flussraten nicht sensibel genug. Problematisch ist neben der geringen Sensitivität auch der kontinuierliche Betrieb des Heizelements und der damit verbundene Energieverbrauch. Dies macht sie für den Einsatz in Anwendungen, wie sie oben beschrieben wurden, nicht geeignet. Durch das kontinuierliche Aufheizen können ausserdem Konvektionsströme entstehen, die das Messergebnis verfälschen. The known flow meters are used almost exclusively for gases. The minimum flow rate is limited, i. they are not sensitive enough for very low flow rates. Another problem is the low sensitivity and the continuous operation of the heating element and the associated energy consumption. This makes them unsuitable for use in applications such as those described above. Continuous heating can also cause convection currents that falsify the measurement result.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Flussgeschwindigkeit von Flüssigkeiten, zur Verfügung zu stellen, bei dem diese Probleme nicht auftreten. Insbesondere soll das Verfahren bzw. der Sensor für geringe Flussgeschwindigkeiten im Bereich von wenigen Millimetern pro Stunde geeignet sein und einen geringen Energieverbrauch aufweisen. The invention is therefore based on the object, a method and an apparatus for measuring the flow velocity of liquids, to provide, in which these problems do not occur. In particular, the method or the sensor for low flow rates in the range of a few millimeters per hour should be suitable and have low energy consumption.

[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch einen Flusssensor mit den Merkmalen von Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a flow sensor having the features of claim 8. Advantageous further developments will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.

[0008] Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Aktivieren eines Heizelement während einer vorbestimmten Zeitdauer und dadurch Erzeugen einer kurzzeitigen Temperaturerhöhung in der Umgebung des Heizelements (Heizimpuls); Messen der Temperatur in der Umgebung des Heizelements als Funktion der Zeit (Temperaturkurve) mittels eines Temperatursensors; Auswerten der Temperaturkurve zum Bestimmen einer Abklingdauer, wobei die Abklingdauer ein Mass für die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Umgebung des Heizelements bzw. des Temperatursensors ist.The method comprises the following steps: Activating a heating element for a predetermined period of time and thereby generating a momentary increase in temperature in the vicinity of the heating element (heating pulse); Measuring the temperature in the vicinity of the heating element as a function of time (temperature curve) by means of a temperature sensor; Evaluating the temperature curve for determining a decay time, wherein the decay time is a measure of the velocity of the liquid in the vicinity of the heating element or the temperature sensor.

[0009] Der erfindungsgemässe Flusssensor umfasst wenigstens ein Heizelement und wenigstens einen Temperatursensor, die im Anwendungsfall der Flüssigkeit ausgesetzt sind, sowie eine Steuer- und Auswerteeinheit. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist imstande, das Heizelement während einer vorbestimmten Zeitdauer zu aktivieren (Heizimpuls), vom Temperatursensor gemessene Temperaturdaten als Funktion der Zeit (Temperaturkurve) zu erfassen und aus der Temperaturkurve eine Abklingdauer zu bestimmen, welche ein Mass für die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Umgebung des Heizelements bzw. des Temperatursensors ist. The inventive flow sensor comprises at least one heating element and at least one temperature sensor, which are exposed in the application of the liquid, and a control and evaluation. The control and evaluation unit is able to activate the heating element during a predetermined period of time (heat pulse), to detect temperature data measured by the temperature sensor as a function of time (temperature curve) and to determine from the temperature curve a decay time, which is a measure of the velocity of the liquid is in the vicinity of the heating element or the temperature sensor.

[0010] Die Erfindung basiert auf kurzer, impulsartiger Erwärmung des Sensors und auf der Auswertung des zeitlichen Verhaltens der gemessenen Temperatur (Temperaturkurve). Die Temperaturkurve ist charakteristisch für einen bestimmten Durchfluss einer Flüssigkeit, so dass Abklingdauer und Fluss beispielsweise durch Kalibriermessungen zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Das Verfahren ist bei Flüssigkeiten insbesondere bei den eingangs genannten geringen Flussgeschwindigkeiten von wenigen Millimetern pro Stunde sensitiv. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass keine permanente Ansteuerung benötigt wird. Der Sensor kann daher auch in energetisch autonomen, d.h. mit Batterien betriebenen, Messsonden eingesetzt werden. Die Energieversorgung für das Heizelement und den Temperatursensor wird zwischen zwei Messungen vorzugsweise abgeschaltet. The invention is based on short pulse-like heating of the sensor and on the evaluation of the temporal behavior of the measured temperature (temperature curve). The temperature curve is characteristic of a certain flow of a liquid, so that the decay time and flow can be related to one another, for example, by means of calibration measurements. The method is sensitive to liquids, especially at the low flow speeds of a few millimeters per hour mentioned above. Another advantage is that no permanent control is needed. The sensor can therefore also be used in energetically autonomous, i. operated with batteries, probes are used. The power supply for the heating element and the temperature sensor is preferably switched off between two measurements.

[0011] Vorzugsweise wird ein erster Temperaturwert vor dem Heizimpuls und ein zweiter Temperaturwert unmittelbar nach Ende des Heizimpulses gemessen. Aus beiden Temperaturwerten wird anhand vorgegebener Kriterien ein Temperaturschwellwert bestimmt, z.B. die erste Temperatur plus einen bestimmten Prozentsatz der gemessenen Temperaturdifferenz. Die Abklingdauer ist beispielsweise diejenige Zeit, innerhalb derer die gemessene Temperatur nach Ende der Aufheizphase wieder unter den Temperaturschwellwert abgesunken ist. Die Temperatur wird nach Ende des Heizimpulses beispielsweise kontinuierlich oder in regelmässigen Abständen, die um ein Vielfaches kleiner als die typische Abklingdauer sind, gemessen, um das Absinken unter den Temperaturschwellwert möglichst genau zu erfassen. Preferably, a first temperature value is measured before the heating pulse and a second temperature value immediately after the end of the heating pulse. From both temperature values, a temperature threshold is determined based on predetermined criteria, e.g. the first temperature plus a certain percentage of the measured temperature difference. The decay time is, for example, the time within which the measured temperature has fallen below the temperature threshold after the end of the heating phase. The temperature is after the end of the heating pulse, for example, continuously or at regular intervals, which are many times smaller than the typical decay time, measured to detect the drop below the temperature threshold as accurately as possible.

[0012] In der Aufheizphase werden vorzugsweise nur geringe Energiemengen abgegeben, die zu keiner permanenten Aufheizung der Umgebung (Sensor, Flüssigkeit und/oder Trägermaterial, z.B. Erdreich) führen, sondern zwischen zwei Flussmessungen weitgehend dissipieren. Vorzugsweise werden Flussmessungen in zeitlichen Abständen durchgeführt, die deutlich grösser als ein Vielfaches der Abklingdauer sind. Die Messungen können regelmässig oder auf Anforderung durchgeführt werden. In the heating phase, only small quantities of energy are preferably emitted which do not lead to permanent heating of the environment (sensor, liquid and / or carrier material, for example soil) but largely dissipate between two flow measurements. Preferably, flow measurements are performed at time intervals that are significantly greater than a multiple of the decay time. The measurements can be carried out regularly or on request.

[0013] Vorzugsweise dauert die Aufheizphase nur wenige Sekunden, z.B. 3 bis 20 Sekunden, vorzugsweise 5 bis 10 Sekunden. Das Heizelement kann auch so lange aktiviert werden, bis durch den Temperatursensor eine vorgegebene Temperaturerhöhung von 1 bis 8 °C, vorzugsweise 1 bis 3 °C, gemessen wird. Der Temperatursensor und das Heizelement sind vorzugsweise thermisch direkt miteinander gekoppelt, z.B. indem sie sich in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander befinden. Der Temperatursensor wird dann durch das Heizelement direkt erwärmt. Der Temperatursensor ist der Flüssigkeit direkt oder indirekt ausgesetzt und wird daher je nach Flussgeschwindigkeit mehr oder weniger schnell abgekühlt. Preferably, the heating phase lasts only a few seconds, e.g. 3 to 20 seconds, preferably 5 to 10 seconds. The heating element can also be activated until a predetermined temperature increase of 1 to 8 ° C., preferably 1 to 3 ° C., is measured by the temperature sensor. The temperature sensor and the heating element are preferably thermally coupled directly to one another, e.g. by being in immediate proximity to each other. The temperature sensor is then heated directly by the heating element. The temperature sensor is exposed to the liquid directly or indirectly and is therefore cooled more or less quickly depending on the flow velocity.

[0014] Der Temperatursensor misst die Temperatur oder eine dazu proportionale Grösse, z.B. Strom/Spannung an einem temperaturabhängigem Widerstand. Das Heizelement ist beispielsweise ein Heizwiderstand. Die beiden Funktionen Heizen und Temperaturmessung können auch in ein gemeinsames Bauteil integriert sein. The temperature sensor measures the temperature or a quantity proportional thereto, e.g. Current / voltage on a temperature-dependent resistor. The heating element is for example a heating resistor. The two functions heating and temperature measurement can also be integrated into a common component.

[0015] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch: <tb>Fig. 1<sep>einen Flusssensor; <tb>Fig. 2<sep>den zeitlichen Verlauf der Temperatur in und nach der Aufheizphase: <tb>Fig. 3<sep>einen Flusssensor mit einer Schutzhülse; <tb>Fig. 4<sep>einen Flusssensor mit einem Gehäuse, das zur Erhöhung der Sensitivität dient.In the following the invention will be described in detail with reference to FIGS. It shows purely schematically: <Tb> FIG. 1 <sep> a flow sensor; <Tb> FIG. 2 <sep> the time course of the temperature in and after the heating phase: <Tb> FIG. 3 <sep> a flow sensor with a protective sleeve; <Tb> FIG. 4 <sep> a flow sensor with a housing, which serves to increase the sensitivity.

[0016] Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Flusssensors 20. Auf einer Leiterplatte 3 sind ein Heizelement 2, hier ein Heizwiderstand, und ein Temperatursensor 1 angeordnet und mittels eines Überzugs 5 aus Kunststoff gegenüber Korrosion geschützt. Die Oberfläche des Kunststoffüberzugs 5 wird wenigstens teilweise dem strömenden Medium ausgesetzt, so dass der Temperatursensor 1 zumindest indirekt davon beeinflusst ist. Das Heizelement 2 ist nahe dem Temperatursensor 1 angeordnet. Die beiden Elemente befinden sich beispielsweise an einander korrespondierenden Stellen auf der Vor- und Rückseite der Leiterplatte 3. Der Temperatursensor 1 ist beispielsweise ein Heissleiter (NTC), Kaltleiter (PTC) oder ein Thermoelement. Die Anordnung ist über ein Kabel 4 oder eine andere geeignete Verbindung mit einer entsprechenden Steuer- und Auswerteeinheit sowie einer Energieversorgung verbunden, die hier nicht gezeigt sind. Fig. 1 shows the basic structure of a flow sensor 20. On a circuit board 3, a heating element 2, here a heating resistor, and a temperature sensor 1 are arranged and protected by a coating 5 made of plastic against corrosion. The surface of the plastic coating 5 is at least partially exposed to the flowing medium, so that the temperature sensor 1 is at least indirectly influenced by it. The heating element 2 is arranged near the temperature sensor 1. The two elements are located, for example, at mutually corresponding locations on the front and rear side of the printed circuit board 3. The temperature sensor 1 is, for example, a hot conductor (NTC), PTC thermistor or a thermocouple. The arrangement is connected via a cable 4 or other suitable connection with a corresponding control and evaluation unit and a power supply, which are not shown here.

[0017] Fig. 2 zeigt schematisch die Temperaturentwicklung (Temperaturkurve T als Funktion der Zeit t) bei der Durchführung des Verfahrens sowie die Bestimmung der Abklingzeit, die ein Mass für den Fluss ist. Das Heizelement 2 wird ausgehend von der Umgebungstemperatur T1 zum Zeitpunkt t1 für wenige Sekunden lang um einige wenige Grad, z.B. ca. 1-3°C, erwärmt. Dieser Heizimpuls vorgegebener Dauer t2-t1verursacht einen Temperaturanstieg von der Umgebungstemperatur T1 auf die Temperatur T2 (aufsteigender Ast 6 der Temperaturkurve). Diese Aufheizphase endet zum Zeitpunkt t2. Nach der Aufheizphase wird die Peaktemperatur T2 und die weitere Temperaturentwicklung mittels des Temperatursensors 1 gemessen und dadurch die Abkühlkurve ermittelt (absteigender Ast 7, T der Temperaturkurve). Die Temperatur kann kontinuierlich oder auch diskret gemessen werden. Dabei wird jene Zeit bestimmt, die es braucht, um vom Zeitpunkt t2 auf einen festlegbaren Bruchteil der ursprünglichen Temperaturerhöhung abzukühlen. Die Abkühlkurve 7 zeigt den Fall einer schnellen Abkühlung, bei der der Temperaturschwellwert T3 zum Zeitpunkt t3 unterschritten wird. Die Kurve 7 ́ zeigt einen Fall mit langsamerer Abkühlung, bei der der Temperaturschwellwert T3 zum Zeitpunkt t4 unterschritten wird. Fig. 2 shows schematically the temperature development (temperature curve T as a function of time t) in the implementation of the method and the determination of the decay time, which is a measure of the flow. The heating element 2 is moved from the ambient temperature T1 at the time t1 for a few seconds by a few degrees, e.g. about 1-3 ° C, heated. This heat pulse of predetermined duration t2-t1 causes a temperature rise from the ambient temperature T1 to the temperature T2 (rising branch 6 of the temperature curve). This heating phase ends at time t2. After the heating phase, the peak temperature T2 and the further temperature development by means of the temperature sensor 1 is measured, thereby determining the cooling curve (descending branch 7, T of the temperature curve). The temperature can be measured continuously or discretely. In this case, the time is determined that it takes to cool from the time t2 to a definable fraction of the original temperature increase. The cooling curve 7 shows the case of rapid cooling, in which the temperature threshold T3 is undershot at time t3. The curve 7 shows a case with slower cooling, in which the temperature threshold T3 is exceeded at time t4.

[0018] Der Temperaturschwellwert T3 berechnet sich beispielsweise wie folgt: T3 = T1+a(T2-T1), wobei a eine Zahl zwischen 0 und 1 ist und vorzugsweise im Bereich zwischen 0.1 und 0.4 liegt. Die Abklingdauer ist diejenige Zeit t3-t2bzw. t4-t2, nach der T3unterschritten wird. Nach Erreichen des Temperaturschwellwerts T3 kann die Temperaturmessung bis zur nächsten Flussmessung beendet werden. The temperature threshold T3 is calculated, for example, as follows: T3 = T1 + a (T2-T1), where a is a number between 0 and 1 and preferably in the range between 0.1 and 0.4. The decay time is the time t3-t2bzw. t4-t2, after which T3 is undershot. After reaching the temperature threshold T3, the temperature measurement can be terminated until the next flow measurement.

[0019] Die Abkühlkurve reagiert extrem sensibel auf Änderungen des Wärmeflusses. Befindet sich der Sensor in einem stehenden Medium, dann wird sich dieser langsamer abkühlen, als wenn sich das Medium bewegt, da damit der Wärmeaustausch beträchtlich erhöht wird. Damit kann im Prinzip bereits ein Durchflusssensor für sehr kleine Flussraten realisiert werden. The cooling curve is extremely sensitive to changes in heat flow. If the sensor is in a stationary medium, it will cool down more slowly than when the medium moves, as this considerably increases the heat exchange. Thus, in principle, a flow sensor for very small flow rates can already be realized.

[0020] In der Praxis hat sich erwiesen, dass sich in einem stehenden Medium Konvektionsströmungen um den Sensor herum ausbilden, die zu einer Reduktion der Empfindlichkeit führen. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Sensor einerseits von Konvektionsströmungen geschützt, andererseits aber einer zu messenden Strömung ausgesetzt wird. Dies kann durch eine Schutzvorrichtung 8 bewerkstelligt werden, die beispielhaft in Fig. 3 gezeigt ist. Die Schutzvorrichtung 8 hat hier die Form einer zylindrischen Hülse, die an einem Ende ein Fenster 12 aufweist und ansonsten geschlossen ist. Das Ende des Sensors, an dem sich das Heizelement 2 und der Temperatursensor 1 befinden, ist in der Nähe des Fensters 12 angeordnet. Das Fenster 12 ist beispielsweise gebildet, indem die zylindrische Hülse relativ zur Zylinderachse 13 schräg angeschnitten ist. Der Sensor wird bei der Anwendung so orientiert, dass das strömende Medium senkrecht zur Zylinderachse 13 auf die Schutzvorrichtung 8 trifft, wobei sich das Fenster 12 entgegen der Strömungsrichtung (symbolisiert durch einen Pfeil) orientiert ist. Auf diese Weise können Flüsse auch richtungsabhängig gemessen werden. Die in Fig. 3 gezeigten Lagen von Temperatursensor 1 und Heizelement 2 können auch vertauscht sein. In practice, it has been found that in a stationary medium Konvektionsströmungen form around the sensor around, which lead to a reduction in sensitivity. Therefore, it is advantageous if the sensor is protected on the one hand by convection currents, but on the other hand is exposed to a flow to be measured. This can be done by a protection device 8, which is shown by way of example in FIG. The protective device 8 here has the form of a cylindrical sleeve which has a window 12 at one end and is otherwise closed. The end of the sensor where the heating element 2 and the temperature sensor 1 are located is located near the window 12. The window 12 is formed, for example, by the cylindrical sleeve is cut obliquely relative to the cylinder axis 13. The sensor is oriented in the application so that the flowing medium meets perpendicular to the cylinder axis 13 on the protection device 8, wherein the window 12 against the flow direction (symbolized by an arrow) is oriented. In this way, rivers can also be measured direction-dependent. The layers of temperature sensor 1 and heating element 2 shown in FIG. 3 can also be reversed.

[0021] Selbstverständlich sind auch andere Formen des Konventionsschutzes möglich. Of course, other forms of Convention protection are possible.

[0022] Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der ein Sensor gemäss Fig. 3zusätzlich in ein Schutzrohr 9 eingebaut ist. Auf die Hülse 8 kann in diesem Fall verzichtet werden, da die Funktion der Hülse 8 durch das Schutzrohr 9 übernommen wird. FIG. 4 shows a variant in which a sensor according to FIG. 3 is additionally installed in a protective tube 9. On the sleeve 8 can be omitted in this case, since the function of the sleeve 8 is taken over by the protective tube 9.

[0023] Sensoren gemäss der Erfindung sind in der Lage, die Geschwindigkeit des Sickerwassers zu messen. Für eine solche Anwendung müssen sie direkt ins Erdreich eingebettet werden können. Dazu sollte der Sensor vor Verschmutzung weitestgehend geschützt werden. Zu diesem Zweck kann er, wie Fig. 4 zeigt, in ein zur Achse 13 des Sensors 20 senkrecht angeordnetes Schutzrohr 9 eingebaut werden. Das Schutzrohr 9 hat eine Eintrittsöffnung 9a und eine Austrittsöffnung 9b, die durch einen Kanal 9c miteinander verbunden sind. Der Sensor, der beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt ausgebildet ist, ist so im Kanal 9c angeordnet, dass das Heizelement 2 und der Temperatursensor 1 von der Flüssigkeit umströmt werden. Sensors according to the invention are able to measure the speed of the leachate. For such an application, they must be embedded directly into the soil. For this purpose, the sensor should be largely protected against contamination. For this purpose, as shown in FIG. 4, it can be installed in a protective tube 9 arranged perpendicular to the axis 13 of the sensor 20. The protective tube 9 has an inlet 9a and an outlet 9b, which are interconnected by a channel 9c. The sensor, which is formed, for example, as shown in Fig. 3, is arranged in the channel 9 c, that the heating element 2 and the temperature sensor 1 are flowed around by the liquid.

[0024] Der Kanal 9c verjüngt sich vorzugsweise von der Eintrittsöffnung 9a zum Sensor hin. Der dadurch gebildete konische Einlauf 11 führt zu einer Erhöhung der Flussgeschwindigkeit im Bereich des Sensors und demnach zu einer Steigerung der Sensitivität des Sensors. The channel 9c preferably tapers from the inlet opening 9a to the sensor. The resulting conical inlet 11 leads to an increase in the flow velocity in the region of the sensor and therefore to an increase in the sensitivity of the sensor.

[0025] Durch Variation der Grösse der Eintrittsöffnung 9a bzw. der Form des konischen Einlaufs 11 kann die Sensitivität des Sensors über grosse Messbereiche angepasst werden. Wird eine grosse Eintrittsöffnung 9a verwendet, so wird die Fliessgeschwindigkeit im Bereich des Sensors hoch sein, selbst wenn in der Umgebung eine sehr niedrige Fliessgeschwindigkeit herrscht. Umgekehrt können auch höhere Fliessgeschwindigkeiten sicher gemessen werden, wenn eine kleine Eintrittsöffnung gewählt wird. Durch die Gestaltung von beispielsweise drei verschieden gestalteten Schutzrohren 9, die austauschbar am eigentlichen Sensor 20 befestigt werden können, kann man je nach Bedarf aus drei verschiedenen Messbereichen auswählen. By varying the size of the inlet opening 9a or the shape of the conical inlet 11, the sensitivity of the sensor can be adjusted over large measuring ranges. If a large inlet opening 9a is used, the flow velocity in the region of the sensor will be high, even if there is a very low flow velocity in the environment. Conversely, higher flow velocities can be reliably measured if a small inlet opening is selected. By designing, for example, three differently shaped protective tubes 9, which can be exchangeably fixed to the actual sensor 20, one can select from three different measuring ranges as needed.

[0026] Damit der Sensor nicht verschmutzt, ist die Eintrittsöffnung 9a durch ein Filter 10, abgedeckt. Das Filtersieb 10 ist so gestaltet, dass es der Porengrösse des umgebenden Erdreiches nahe kommt. Es besteht beispielsweise aus einem feinen Stahlsieb. Damit wird erreicht, dass der Sickerfluss durch das Filter 10 nur unwesentlich beeinflusst wird. Eine etwaige Abbremsung des Sickerflusses stellt bei den erwarteten geringen Geschwindigkeiten kaum ein Problem dar. So that the sensor is not contaminated, the inlet opening 9a is covered by a filter 10. The filter screen 10 is designed so that it comes close to the pore size of the surrounding soil. It consists for example of a fine steel sieve. This ensures that the seepage flow is only insignificantly influenced by the filter 10. A possible deceleration of the seepage flow is hardly a problem at the expected low speeds.

Claims

1. A method for measuring the flow velocity of a liquid by thermal means, characterized by the following steps: - Activating a heating element (2) during a predetermined period of time (heat pulse) and thereby generating a short-term increase in temperature in the vicinity of the heating element (2); - Measuring the temperature (T) in the vicinity of the heating element (2) as a function of time (temperature curve) by means of a temperature sensor (1); - Evaluating the temperature curve for determining a decay time (t, t '), wherein the decay time is a measure of the velocity of the liquid in the vicinity of the heating element (2) and the temperature sensor (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that a first temperature value (T1) before the heat pulse and a second temperature value (T2) immediately after the end of the heat pulse is measured that from the first and second temperature value (T1, T2) a temperature threshold (T3 ) and that the decay time (t, t ') is the time within which the measured temperature has dropped below the temperature threshold (T3).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature sensor (1) by the heating element (2) is heated by temperature sensor (1) and heating element (2) are thermally coupled directly to each other.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating element (2) for 3 to 20 seconds, preferably 5 to 10 seconds, is heated.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating element (2) is operated until a temperature increase of 1 to 8 ° C, preferably 1 to 3 ° C, is measured by the temperature sensor (1).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that flow measurements are carried out at intervals that are significantly greater than a multiple of the decay time.

7. The method according to claim 6, characterized in that a power supply for the heating element (2) and the temperature sensor (1) is switched off between two flow measurements.

8. flow sensor (20) for measuring the flow velocity of a liquid on a thermal path with at least one heating element (2) and at least one temperature sensor (1), wherein the temperature sensor (1) and / or the heating element (2) are exposed in the application of the liquid , and a control and evaluation unit, characterized in that the control and evaluation unit is capable of - to activate the heating element (2) during a predetermined period of time (heat pulse); - to detect temperature data measured by the temperature sensor (1) as a function of time (temperature curve); to determine from the temperature curve a decay time (t, t ') which is a measure of the velocity of the liquid in the vicinity of the heating element (2) or of the temperature sensor (1).

9. flow sensor according to claim 8, characterized in that the temperature sensor (1) and the heating element (2) are thermally coupled directly to each other and are in particular in the immediate vicinity of each other.

10. Flow sensor according to claim 8 or 9, characterized by a protective sheath (8) surrounding the temperature sensor (1) and the heating element (2) and having at least one inlet window (12) for the liquid.

11. Flow sensor according to one of claims 8 to 10, characterized by a housing (9) having an inlet opening (9a), an outlet opening (9b) and a channel connecting them (9c), wherein the temperature sensor (1) and / or the heating element (2) in the channel (9c) are arranged.

12. Flow sensor according to claim 11, characterized in that the cross section of the channel (9c) decreases from the inlet opening (9q) to the temperature sensor (1) or heating element (2) out, so that the flow rate of the liquid is increased.

13. Flow sensor according to one of claims 11 to 12, characterized by a filter (10) which is arranged at least in the region of the inlet opening (9a) and the liquid passes, but not solids.

14. Use of a flow sensor according to one of claims 8 to 13 for measuring the flow rate of leachate in a soil.