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用以计算从 辐射误差所校正的外部环境空气 温度的系统和方法以及可用于此系统中的 传感器装置

阅读：562发布：2020-05-11

专利汇可以提供用以计算从辐射误差所校正的外部环境空气温度的系统和方法以及可用于此系统中的传感器装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于计算空气的温度 (T)的传感器装置，其包含指定将被空气穿过的支撑结构(11)。支撑结构(10)限定具有空气入口(13)和空气出口(14)的支座(12)。此外，装置包括布置在支座(12)内部的传感器构件(20)，用于检测穿过支座(12)的检测到的空气温度(E)的至少一个第一值(Ts1)和至少一个第二值(Ts2)；传感器装置(12)配置成使得在检测到值(Ts1)和值(Ts2)时，空气分别以第一速度(V1)和第二速度(V2)穿过支座(12)内部，在第一速度(V1)和第二速度(V2)下，传感器构件(20)具有相应的第一和第二热传递系数(H1；H2)及第一和第二辐射功率(PRad1；PRad2)。比率(V1/V2)或比率(H1/H2)或比率(PRad2/PRad1)是预先确定的。传感器装置可与数据处理逻辑单元(50)一起用于从第一值(Ts1)、第二值(Ts2)、比率(V1/V2)和比率(PRad2/PRad1)开始来计算空气温度(T)。，下面是用以计算从辐射误差所校正的外部环境空气温度的系统和方法以及可用于此系统中的传感器装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种传感器装置，所述传感器装置能够定位在经受例如太阳辐射的热辐射的外部环境(E)中，使得被所述外部环境(E)的空气穿过，所述传感器装置能够与至少一个数据处理逻辑单元(50)一起使用，所述至少一个数据处理逻辑单元(50)易于从所述传感器装置对至少一个第一温度值(Ts1)和至少一个第二温度值(Ts2)的检测以及对所述检测的辐射误差的后续校正开始，来计算所述外部环境(E)的正确空气温度(T)，所述传感器装置(10)包含：
-支撑结构(11)，其包括指定将被所述外部环境(E)的所述空气穿过的至少一个支座(12)，所述至少一个支座(12)具有空气入口(13)和空气出口(14)；
-传感器构件(20)，其布置在所述支座(12)内部，用于检测检测到的穿过所述支座(12)的所述外部环境(E)的空气温度的所述至少一个第一值(Ts1)和所述至少一个第二值(Ts2)；
其中所述支座(12)配置成使得在检测分别以第一速度(V1)和第二速度(V2)穿过所述支座(12)的所述外部环境(E)的检测到的所述空气温度的所述至少一个第一值(Ts1)和所述至少一个第二值(Ts2)时，所述传感器构件(20)被第一辐射功率(PRad1)和第二辐射功率(PRad2)冲撞；
其中所述支座(12)具有几何形状，所述几何形状易于使穿过所述支座(12)的所述外部环境(E)的空气湍流最少，使得在所述第一速度(V1)和所述第二速度(V2)之间的第一比率(V1/V2)是预先确定的，所述支座(12)另外具有使得在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的第三比率(PRad2/PRad1)是预先确定的预定配置；
使得所述数据处理逻辑单元(50)易于从以下开始来计算穿过所述支座(12)的所述外部环境(E)的所述正确空气温度(T)：
-检测到的所述至少一个第一温度值(Ts1)和检测到的所述至少一个第二温度值(Ts2)；以及
-在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)；以及
-在所述第一速度(V1)和所述第二速度(V2)之间的所述第一比率(V1/V2)。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器构件(20)包括至少一个温度传感器(21)，所述传感器装置(10)包括用于改变所述支座(12)中的空气速度(30)的构件，使得所述至少一个温度传感器(21)检测处于所述第一速度(V1)的所述至少一个温度值(Ts1)并检测处于所述第二速度(V2)的所述至少一个第二温度值(Ts2)。
3.根据前一权利要求所述的传感器装置，包括作用于用于改变所述空气速度(30)的所述构件上的调整构件，以便调整所述空气速度。
4.根据权利要求2或3所述的传感器装置，其中用于改变所述空气速度(30)的所述构件包括布置在所述支座的所述入口(13)和/或所述出口(14)处的换气扇或风扇。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中所述至少一个第一温度传感器(21)和所述至少一个第二温度传感器(22)，或所述至少一个第一温度传感器(21)、所述至少一个第二温度传感器(22)和所述至少一个第三温度传感器(23)彼此相同。
6.根据前一权利要求所述的传感器装置，其中所述至少一个第一温度传感器(21)布置在第一预定位置以检测所述至少一个第一温度值(Ts1)，所述传感器构件(20)另外包括布置在第二预定位置以检测所述至少一个第二温度值(Ts2)的至少一个第二温度传感器(22)。
7.根据前一权利要求所述的传感器装置，其中所述传感器构件(20)包括以第三预定位置布置在所述支座(12)中的至少一个第三温度传感器(23)，以对检测到处于第三速度(V3)的所述空气温度的至少一个第三值(Ts3)进行检测，所述支座(12)具有几何形状，所述几何形状使得在所述第一速度(V1)和所述第三速度(V3)之间的比率(V1/V3)和/或在所述第一速度(V1)和所述第三速度(V3)之间的比率(V2/V3)是预先确定的。
8.根据权利要求5、6或7所述的传感器装置，其中所述支座(12)在所述第一预定位置和所述第二预定位置处分别具有第一通流截面和第二通流截面(S1，S2)，或在所述第一预定位置、所述第二预定位置和所述第三预定位置处分别具有第一通流截面、第二通流截面和第三通流截面(S1，S2，S3)，所述第一通流截面和所述第二通流截面彼此不同，或所述第一通流截面、所述第二通流截面和所述第三通流截面彼此不同，使得在所述第一通流截面和所述第二通流截面的空气分别具有所述第一通流速度和所述第二通流速度(V1，V2)，或在所述第一通流截面、所述第二通流截面和所述第三通流截面的空气分别具有所述第一通流速度、所述第二通流速度和所述第三通流速度(V1，V2，V3)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器装置，其中所述传感器构件(20)具有相应的第一热传递系数和第二热传递系数(H1；H2)，所述支座(12)具有不变截面，使得在所述第一热传递系数(H1)和所述第二热传递系数(H2)之间的第二比率(H1/H2)大体上等于1，并且其中所述支座配置成预先确定不是1的比率Kr＝PRad2/PRad1。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的传感器装置，其中所述支座(12)具有包括限定第一通流面积的多个孔(15')的第一区域(15)和包括限定第二通流面积的第二多个孔(16')的第二区域(16)，所述至少一个第一传感器和所述至少一个第二传感器(21，22)分别布置在所述支座(12)的所述第一区域(15)和所述第二区域(16)处，在所述第一通流面积和所述第二通流面积之间的比率限定在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)。
11.根据权利要求5至7中任一项所述的传感器装置，其中所述支座(12)具有由第一材料制成的第一区域(15)和由不同于所述第一材料的第二材料制成的第二区域(16)，在所述第一材料和所述第二材料的透射率之间的比率限定在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)。
12.根据权利要求5至7中任一项所述的传感器装置，其中所述支座(12)具有带第一厚度(16)的第一区域(15)和带不同于所述第一厚度的厚度的第二区域，在所述第一厚度和所述第二厚度之间的比率限定在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)。
13.一种用于计算从辐射误差所校正的经受例如太阳辐射的热辐射的外部环境(E)的正确空气温度(T)的系统，包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的至少一个传感器装置(10)，所述传感器装置(10)能够定位在所述外部环境(E)中或就定位在所述外部环境(E)中，使得所述支座(12)被外部环境(E)的空气穿过以检测所述空气的至少一个第一温度值和所述至少一个第二温度值(Ts1，Ts2)；
-至少一个数据处理逻辑单元(50)，其与所述至少一个传感器装置(10)操作性地连接或能够与所述至少一个传感器装置(10)操作性地连接，以便通过对所述至少一个传感器装置检测到的所述至少一个第一温度值和所述至少一个第二温度值(Ts1，Ts2)的检测的所述辐射误差进行校正，来计算所述外部环境(E)的所述正确空气温度(T)；
其中所述数据处理逻辑单元(50)编程成或能够编程成从以下开始来计算所述外部环境(E)的所述正确空气温度(T)：
-检测到的所述至少一个第一温度值(Ts1)和检测到的至少一个第二温度值(Ts2)；以及
-在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)；以及
-在所述第一速度(V1)和所述第二速度(V2)之间的所述第一比率(V1/V2)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述传感器(21，22)大体上暴露于相同的流入辐射流，所述数据处理逻辑单元(50)借助以下关系式来计算所述温度(T)：
H1*(Ts1-T)＝PRad-IRout1  (1)
H2*(Ts2-T)＝PRad-IRout2  (2)
H1/H2＝(V1/V2)m  (3)
其中
H1＝H0*V1m
H2＝H0*V2m
并且其中：
PRad1＝Prad2＝PRad＝ε*σ*(Tir)4+G*S；
IRout1＝ε*σ*(Ts1)4；
IRout2＝ε*σ*(Ts2)4；
H1、H2＝对流热传递系数；
ε＝传感器表面的辐射率；
σ＝斯特藩波耳兹曼(Stefan-Boltzmann)常数；
Tir＝从所述传感器看到的温度；
Ts1、Ts2＝所述传感器检测到的温度值；
M＝参数；
G＝所述传感器表面对太阳辐射的吸收系数；
S＝所述太阳辐射的功率密度。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一速度和所述第二速度(V1，V2)大于预定阈值，例如V1>0.5m/s e V2>0.5m/s，所述数据处理逻辑单元(50)借助以下关系式来计算所述温度(T)：
H1*(Ts1-T)＝PRad  (1a)
H2*(Ts2-T)＝PRad  (2a)
H1/H2＝(V1/V2)m  (3)
以及
H3/H2*(Ts1-T)＝(Ts2-T)  (4)。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述支座(12)配置成使得所述第二比率(H1/H2)等于1，并且使得所述第三比率(PRad2/PRad1)不是1，所述第一速度和所述第二速度(V1，V2)大于预定阈值，例如V1>0.5m/s，V2>0.5m/s，所述数据处理逻辑单元(50)借助以下关系式来计算所述温度(T)：
(Ts2-T)/(Ts1-T)＝Kr  (9)
其中：
Kr＝PRad2/PRad1。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述支座(12)配置成使得所述第二比率(H1/H2)和所述第三比率(PRad2/PRad1)不是1，所述第一速度和所述第二速度(V1，V2)大于预定阈值，例如V1>0.5m/s，V2>0.5m/s，所述数据处理逻辑单元(50)借助以下关系式来计算所述温度(T)：
(Ts2-T)/(Ts1-T)＝Krh  (9a)
其中：
Krh＝(PRad2/PRad1)*(H1/H2)。
18.一种用于计算从辐射误差所校正的经受例如太阳辐射的热辐射的外部环境(E)的空气温度(T)的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供根据前述权利要求1至12中任一项所述的至少一个传感器装置(10)；
-检测所述至少一个传感器装置(10)的部分所在的所述外部环境(E)的分别处于第一速度(V1)和第二速度(V2)的至少一个第一空气温度值(Ts1)和至少一个第二空气温度值(Ts2)；
-从检测到的至少一个第一温度值(Ts1)和检测到的至少一个第二温度值(Ts2)、在所述第一辐射功率(PRad1)和所述第二辐射功率(PRad2)之间的所述第三比率(PRad2/PRad1)以及从在所述第一速度(V1)和所述第二速度(V2)之间的所述第三比率(V1/V2)开始，来计算穿过所述支座(12)的所述外部环境(E)的所述正确空气温度(T)。
19.根据前一权利要求所述的方法，其中所述计算步骤借助如权利要求13至17中的一项或多项所限定的数据处理逻辑单元(50)来实施。

说明书全文

用以计算从 辐射误差所校正的外部环境空气 温度的系统和方

法以及可用于此系统中的传感器装置

技术领域

[0001] 本发明大体上适用于气象学领域，具体地说，它涉及用于计算从辐射误差所校正的外部环境空气温度的系统和方法。

[0002] 本发明还涉及可用于此系统中的传感器装置。

背景技术

[0003] 指定位于室外环境中且大体上包括至少一个温度测量传感器的空气温度检测装置是大家所熟知的。

[0004] 众所周知，热辐射对这种测量产生影响，因此测量受到相当大的误差的影响，这种误差牵涉到在由传感器指示的值和实际空气温度之间的差。此误差被称为“辐射误差”。

[0005] 为此目的，现有技术装置提供一种用于至少部分地屏蔽传感器的箱形主体。

[0006] 为使屏蔽对减小辐射误差有显著的作用，箱形主体必须具有特定配置，使空气能够通流并具有相当大的尺寸。

[0007] 因此，除了提供会受到常常比较大的辐射误差影响的值，此装置还具有相当大的成本和总体尺寸。

发明内容

[0008] 本发明的一个目标是通过提供具有高度功能性且便宜的用于计算从辐射误差所校正的空气温度的传感器装置、方法和/或系统来至少部分地解决上文指出的缺点。

[0009] 本发明的另一目标是提供用于以极短响应时间来计算空气温度的传感器装置、系统和/或方法。

[0010] 本发明的又一目标是提供用以计算较小维度的空气温度的传感器装置。

[0011] 本发明的另一目标是提供用于以精确且便宜方式来计算空气温度的系统和/或方法。

[0012] 此目标就像将在下文中变得更为清楚的其它目标一样，可通过如本文中所描述、示出和/或要求保护的传感器装置、包括此传感器装置的系统和方法来实现。

[0013] 附属权利要求项描述本发明的有利实施例。附图说明

[0014] 本发明的其它特征和优点将依据本发明的优选但非排他性的实施例的详细描述变得更加清楚，这些实施例借助非限制性实例参考附图来加以说明，附图中：

[0015] 图1是系统1的示意性视图；

[0016] 图2到5是传感器装置10的不同实施例的示意性轴测图。

具体实施方式

[0017] 参考前述各图，这里描述的是用于计算外部环境E的空气温度T的系统1，外部环境E具体地是经受例如太阳辐射的热辐射的外部环境E。

[0018] 系统1可包括：定位在外部环境E中的至少一个传感器装置10，以及与传感器装置10操作性地连接以处理传感器装置10检测到的数据和计算空气温度T的至少一个数据处理逻辑单元50。

[0019] 装置10的位置可固定在例如花园、阳台等等的外部环境中，或者装置10可定位在移动装置上，例如车辆上。

[0020] 数据处理逻辑单元50可布置在传感器装置10附近，或者可与传感器装置10间隔开并例如借助无线连接与其远程连接。

[0021] 传感器装置10可检测一个或多个温度值Ts1、Ts2、Ts3，优选的是至少两个温度值Ts1、Ts2，同时数据处理逻辑单元50可从此类值Ts1、Ts2和可能存在的Ts3并从其它值开始来计算空气温度T，如下文中更好地说明。

[0022] 即使将在下文中描述的是对三个温度的检测，但显而易见的是，所检测的温度的数目可发生变化，最少为两个，而不脱离所附权利要求书的保护范围。

[0023] 传感器装置10可包括支撑结构11，所述支撑结构11具有指定将被外部环境E的空气穿过的支座12。

[0024] 具体地说，支座12可具有空气入口13和空气出口14。例如，支撑结构11可以是大体上圆柱形或平行六面体形的，而支座12可具有大体纵向延伸部。

[0025] 重要的是，支座12的几何形状可使从中穿过的外部环境E的空气湍流最少，换句话说，使得空气湍流的运动尽可能是层流式的。

[0026] 传感器装置10可适当地包括传感器构件20，它布置在支座12内部以检测穿过支座12的空气的温度值Ts1、Ts2和可能存在的Ts3。

[0027] 根据本发明的特定方面，空气的温度值Ts1、Ts2和可能存在的Ts3中的每一个可以对应的空气速度V1、V2和可能存在的V3检测到。这些速度V1、V2和可能存在的V3可彼此不同。

[0028] 传感器构件20可包括处于至少一个预定位置的至少一个温度传感器21。

[0029] 具体地说，根据图2中所说明的第一实施例，传感器构件20可只包括一个温度传感器21。

[0030] 此外，传感器装置10可包括用于改变支座12中的空气速度的构件30，所述构件30具体地是在传感器21的预定位置处。例如，构件30可包含换气扇、风扇等等，其可布置在支座12的入口13和/或出口14处。

[0031] 可适当地提供作用于空气速度改变构件30以便调整空气速度的调整构件40。

[0032] 归因于此特征，传感器21可检测处于速度V1的温度值Ts1，并检测处于速度V2的温度值Ts2。此外，传感器21还可检测处于速度V3的温度值Ts3。

[0033] 另一方面，根据例如在图3和4中说明的不同实施例，传感器构件20可包括多个传感器21、22、23，它们分别布置在支座12的相应预定位置中，以检测分别具有速度V1、V2、V3的空气的相应温度值Ts1、Ts2、Ts3。

[0034] 在此情况下，支撑结构11可配置成使得传感器21、22、23全都大体上暴露于相同的热辐射。

[0035] 换句话说，所有传感器21、22、23的辐射功率Prad可以是大体上相等的。例如，支撑结构11可完全由相同材料制成，而支座12可具有大体上连续的侧表面。

[0036] 另一方面，冲撞传感器的辐射功率Prad可以是不同的，但是在任何情况下都是预先确定的，如在下文中更好地概述。

[0037] 传感器21、22、23可具有任何类型，例如热电偶或电阻温度计(RTD：电阻温度检测器)，并且它们的大小可以是特别小的。

[0038] 优选的是，传感器21、22、23可全都彼此相同。

[0039] 即使将在下文中描述的是彼此相同的传感器，但显而易见的是，传感器可彼此不同，而不脱离所附权利要求书的保护范围。

[0040] 传感器21、22、23可安装在印刷电路板(PCB)或任何其它类似装置上。

[0041] 支座12可适当地配置成使得相应的传感器21、22、23处的空气速度V1、V2、V3在检测温度Ts1、Ts2、Ts3时彼此不同。

[0042] 例如，如图3所示，支座12可以是大体上圆柱形的，并且它在传感器21、22、23的位置处可具有不同截面。换句话说，支座12可具有彼此不同的截面S1、S2、S3，使得空气在相应的传感器21、22、23处分别具有速度V1、V2、V3。

[0043] 支座12可能具有能够实现有名的“文丘里效应(Venturi effect)”的几何配置，并且传感器21、22可定位成使得空气用彼此不同的速度V1、V2来冲撞它们，其中在速度V1、V2之间可能存在预先确定的常数比。

[0044] 显而易见的是，在相应的传感器21、22、23处的速度V1、V2、V3可能因为支座12的几何形状和/或用于改变速度和/或空气速度的构件30的存在而不同。

[0045] 尽管已经描述因为支座12的几何形状和/或速度改变构件30的存在而获得不同速度V1、V2、V3，但显而易见的是，空气速度可以任何方式来改变，而不脱离本发明的保护范围。

[0046] 此外，支座12中的空气移动可由前述构件30促进，或传感器装置10可受到风的冲撞，或者它可安装在移动装置上，例如车辆上。

[0047] 在任何情况下，由于支座12的几何形状是以一种使得穿过它的空气具有最小湍流的方式来选择的这一事实，支座12的几何形状将能够从冲撞传感器21、22和23的速度当中预先确定比率V1/V2、V1/V3、V2/V3的值。

[0048] 换句话说，可能并不一定要知道单个速度V1、V2和V3的真实值，因为知道它们之间的比率就已足够，所述比率可在知道支座12的几何形状后立即预先确定。

[0049] 例如，比率值V1/V2可等于在传感器附近的空气通流截面的比率的倒数，即V1/V2＝S2/S1。

[0050] 另一方面，为保证气流的湍流最小，支座12的几何形状能够从预先确定速度比率开始来预先确定在传感器21、22和23的热传递系数之间的比率值H1/H2、H1/H3、H2/H3，如在下文中更好地概述。

[0051] 此外，支座12的配置还能够预先确定在冲撞传感器21、22和23的辐射功率之间的比率值PRad2/PRad1、PRad3/PRad1、PRad3/PRad2。

[0052] 为此目的，例如，在传感器21、22和23处，支座12可具有不同厚度，或者它可具有图5的配置，如在下文中所概述。

[0053] 在只检测两个检测到的温度值Ts1和Ts2的简化假设中，数据处理逻辑单元50可从这些检测到的温度值Ts1和Ts2、从比率PRad2/PRad1以及从比率V1/V2或从比率H1/H2开始，来计算从辐射误差所校正的穿过传感器装置10的支座12的外部环境E的空气的温度T。

[0054] 显而易见的是，在传感器21、22和23检测三个温度值Ts1、Ts2、Ts3的情况下，前述计算将从前述三个速度、热传递系数和比率值当中的比率值开始实施。

[0055] 系统1可包括与数据处理逻辑单元50操作性地连接的存储单元60。具体地说，存储单元60可布置在支撑结构11附近，或者它可在远距离处并借助无线连接与数据处理逻辑单元50连接。

[0056] 速度V1、V2可能存储在存储单元60中，以便快速计算此比率V1/V2。另一方面，优选的是，可将比率V1/V2而不是单个速度V1、V2存储在存储单元60中。

[0057] 如上文所提及，温度值Ts1、Ts2和可能存在的Ts3可由同一传感器21也可由不同传感器21、22所检测。

[0058] 在下文中描述的是在使用两个传感器的情况下可由数据处理逻辑单元50实施的一些关系式实例。

[0059] 在这些关系式中：

[0060] Prad表示进入传感器的辐射功率；Prad＝ε*σ*(Tir)4+G*S

[0061] IRout表示从传感器离开的辐射；IRout1＝ε*σ*(Ts1)4；IRout2＝ε*σ*(Ts2)4；

[0062] H1、H2＝对流热传递系数；

[0063] ε＝传感器表面的辐射率；

[0064] σ＝斯特藩波耳兹曼(Stefan-Boltzmann)常数；

[0065] Tir＝从传感器看到的温度；

[0066] G＝传感器表面对太阳辐射的吸收系数；

[0067] S＝太阳辐射的功率密度；

[0068] Ts1、Ts2＝传感器检测到的温度值；

[0069] m＝参数；

[0070] H0＝参数。

[0071] 如所知，从传感器看到的温度Tir是辐射在传感器上的外部主体的温度。

[0072] 此外，通过本来就知道的方式，参数H0取决于传感器的几何和热力学特征，由于公式使用H1/H2这一事实，所以不必知道这个参数，而参数m取决于传感器的几何和热力学特性，它可通过简单的校准程序来预先确定，如下文中所解释。

[0073] 例如，用于确定参数m的校准程序可能在于通过在比率已知的两种不同速度下实施两个温度检测Ts1、Ts2，使要表征的传感器在具有受控温度(已知和恒定)的环境中经受恒定热辐射。

[0074] 显而易见的是，表述传递系数H1、H2分别用于指示在温度Ts1、Ts2的检测条件下的对流热传递系数。

[0075] 传感器21、22可大体上暴露于相同的流入辐射流(PRad1＝PRad2＝PRad，且Kr＝PRad2/PRad1＝1)，并且支座12可配置成使得比率V1/V2始终恒定，并因此使比率H1/H2始终恒定，而不管空气流入支座12的速度如何，同时数据处理逻辑单元50可借助以下关系式来计算空气温度T：

[0076] H1*(Ts1-T)＝PRad-IRout1 (1)

[0077] H2*(Ts2-T)＝PRad-IRout2 (2)

[0078] H1/H2＝(V1/V2)m (3)

[0079] 其中

[0080] H1＝H0*V1m

[0081] H2＝H0*V2m

[0082] 前两个公式(1)和(2)示出传感器21和22的热平衡等式，而公式(3)示出在传递系数比率H1/H2和比率V1/V2之间的关系。参数m可存储在存储单元60中。

[0083] 比率H1/H2可能存储在存储单元60中以借助上文概述的关系式来计算空气温度T。

[0084] 使用上文概述的公式(1)、(2)和(3)，数据处理逻辑单元50可计算温度T，温度T通过V1、V2、m、Ts1和Ts2而得知。

[0085] 另一方面，如果速度V1、V2高于预定阈值，例如，V1>0.5m/s e V2>0.5m/s，那么相比于关系式的其它项，相应的输出辐射IRout1、IRout2大体上可被忽略。因此，温度T可借助以下简化的关系式来精确地计算出：

[0086] H1*(Ts1-T)＝PRad (1a)

[0087] H2*(Ts2-T)＝PRad (2a)

[0088] H1/H2＝(V1/V2)m (3)

[0089] 以及

[0090] H1/H2*(Ts1-T)＝(Ts2-T) (4)

[0091] 关系式(3)、(4)示出温度T与对流热传递系数的比率H1/H2有关且对流热传递系数的比率H1/H2与速度V的比率及参数m有关。一旦以类似于上文所描述的方式预先确定，参数m就可存储在存储单元60中。

[0092] 使用公式(4)，数据处理逻辑单元50可计算温度T，温度T通过V1、V2、m、Ts1和Ts2而得知。

[0093] 如果检测到分别处于速度V1、V2、V3的相应的温度值Ts1、Ts2、Ts3，那么可用类似于上文所描述的方式通过将以下关系式添加到上文所说明的关系式(1)、(2)、(3)和(4)来确定温度T，同时不忽略项IRout1、IRout2、IRout3：

[0094] H3*(Ts3-T)＝PRad-IRout3 (5)

[0095] H1/H3＝(V1/V3)m (6)

[0096] /H2＝(V1/V3)m (7)

[0097] 归因于上文所描述的内容，即使在此情况下，也可借助检测到的有限数目个参数(Ts1、Ts2、Ts3)和所存储和/或预先确定的参数(m以及速度V1、V2与V3之间的比率)来计算出空气温度T。此外，所存储和/或预先确定的参数可易于预先确定，如上文所描述。

[0098] 具体地说，为预先计算上文所提及的参数m，传感器装置10可定位在具有已知空气温度的受控环境中，使得传感器21、22和可能存在的23检测分别处于已知测试速度(或处于在已知的速度V1、V2和可能存在的V3之间的比率)的相应温度Ts1、Ts2和可能存在的Ts3。

[0099] 支座12可能配置成使得在对流热传递系数之间的比率H1/H2是恒定的，大体上等于1，即，对流热传递系数H1、H2可以大体上彼此相等，而不管空气流入支座12的速度如何。例如，如图2所示，支座12可以是具有不变截面的大体上圆柱形形状。

[0100] 更详细地说，如果比率H1/H2等于1，那么传感器的支座应配置成预先确定不是1的比率Kr＝PRad2/PRad1，且速度V1、V2应高于0.5m/s，空气温度T可借助以下关系式来计算出，类似于关系式(4)：

[0101] (Ts2-T)/(Ts1-T)＝Kr (8)

[0102] 适当地，如果比率H1/H2不是1，那么根据以下关系式，关系式(9)可保持有效，只要参数Kr乘以同一比率H1/H2的倒数即可：

[0103] (Ts2-T)/(Ts1-T)＝Krh (8a)

[0104] 其中：

[0105] Krh＝(PRad2/PRad1)*(H1/H2)。

[0106] 参数Kr或Krh可存储在存储单元60中，和/或它可借助本来就知道的类型的程序来预先确定。

[0107] 参数Kr可由相应传感器21、22上的辐射功率PRad的比率来限定：

[0108] Kr＝(ε*σ*(Tir1)4+G*S1)/(ε*σ*(Tir2)4+G*S2)＝PRad2/PRad1 (9)[0109] 不管冲撞传感器装置10的辐射功率PRad如何，此比率PRad2/PRad1都可适当地为恒定的。

[0110] 在辐射功率PRad之间的比率可以是已知的，和/或存储在特定单元60中，并且它可以预先确定，如上文所提及。

[0111] 如图5中示意性地说明，支座12可配置成使得在冲撞传感器21的辐射功率PRad1和冲撞传感器22的辐射功率PRad2之间的比率，即比率PRad2/PRad1，是预先确定的。

[0112] 例如，支座12可具有钻孔的屏蔽结构，其具有包括多个孔15'的区域15和包括多个孔16'的区域16。区域15处的孔15'和区域16处的孔16'可彼此有预定数目个不同。

[0113] 传感器21和22可适合于分别布置在支座12的区域15和16处。

[0114] 因此，区域15、16可具有由相应孔15'、16'的面积总和所限定的通流面积。更详细地说，每个区域15、16可具有相应的表面密度D，即，在空表面和固体表面与之间的比率，所述空表面就是前述的通流面积。具体地说，在区域15的表面密度D和区域16的表面密度D之间的比率可以是预先确定的，并且可以大体上等于在相应辐射功率PRad之间的比率。

[0115] 换句话说，以下关系式可以是有效的：

[0116] PRad2/PRad1＝D2/D1 (10)

[0117] 可能存在以下情况：如果所有的孔15'、16'都具有相同表面，那么此比率可以大体上等于在区域15中的孔15'的数目与区域16中的孔16'的数目之间的比率。

[0118] 比率PRad2/PRad1可因为此特征而计算出，并因此计算出Kr，而不必知晓冲撞单个传感器21、22的辐射功率PRad的值。

[0119] 归功于此特征，可首先计算在表面密度D之间的比率D1/D2，接着可借助关系式(10)来计算比率PRad2/PRad1，并且可借助关系式(8)来计算温度T。

[0120] 显而易见的是，在辐射功率之间的比率PRad2/PRad1可用不同方式预先确定。换句话说，传感器装置10可包括本来就知道的适合于预先确定辐射功率PRad的恒定比率的结构，例如区域15和16，它们的特征在于钻孔密度相同但其中的孔具有不同直径，和/或透射率和/或反射率和/或吸收率不同(例如，由不同材料制成和/或厚度彼此不同)。

[0121] 如上文所描述，如果检测到分别处于速度V1、V2、V3并分别在辐射功率PRad1、PRad2和PRad3下的温度值Ts1、Ts2、Ts3，那么可同等地以类似于上文所描述的方式使用上文所说明的一个或多个关系式来确定温度T。

[0122] 事实上，显而易见的是，如果检测到温度值Ts1、Ts2、Ts3，那么上文对于两个温度检测值Ts1、Ts2所描述的简化假设和随之而来的关系式，就像将关系式应用于确定一个或多个参数一样，可通过适当的修改来同等地应用。

[0123] 即使本文本将速度比率描述为V1/V2，将在热传递系数之间的比率描述为H1/H2并将在辐射功率之间的比率描述为PRad2/PRad1，但显而易见的是，如果速度比率、热传递系数比率和辐射功率比率为倒数，即V2/V1、H2/H1和PRad2/PRad1，也可同等地计算出温度T。

[0124] 本发明易于进行许多修改和变化，它们全都在所附权利要求书的保护范围内。在不脱离由所附权利要求书限定的保护范围的情况下，所有细节都可以替换为其它在技术上等效的要素，并且依据技术需要，材料可以是不同的。

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