具有用于从管道中采样流体的管道探测器的管道传感器及操作方法

摘要

用于从管道(10)中的主要流体流(Fm)中采样流体的管道探测器(20)限定了伸长的供应通道(21)和伸长的排出通道(22)。供应通道具有至少一个流入开口(23)，所述至少一个流入开口用于将部分流(Fp)从主要流体流转移到供应通道中；排出通道具有至少一个流出开口，所述至少一个流出开口用于在部分流已经经过环境传感器(30)之后使部分流从排出通道返回到主要流体流中。管道探测器还包括至少一个补偿开口(26)，所述至少一个补偿开口在位于供应通道和排出通道的封闭端和开口端之间的区域中连接供应通道和排出通道。通过存在补偿开口(26)，喷射流(Fj)被产生，当管道探测器暴露于主要流体流(Fm)时，喷射流用于减小供应通道与排出通道之间的压差。

说明书

技术领域

本发明涉及用于从管道中的主要流体流中采样流体的管道探测器，涉及配备有这样的管道探测器的管道传感器，并且涉及操作这样的管道传感器的方法。

现有技术

从现有技术中，如下管道探测器是已知的，该管道探测器用于从管道中的主要流体流中转移部分流，将部分流传递到布置在管道外部的感测元件，并且在部分流已经经过感测元件之后使部分流返回到管道。管道探测器通常具有管状形状，这限定了垂直于管道中的主要流体流延伸的纵向轴线。管道探测器限定了两个通道：供应通道，其用于将部分流从管道传递到管道外部的感测元件；以及排出通道，其用于将部分流从感测元件返回到管道。供应通道和排出通道中的每一个通常在位于管道内部的端处封闭，并且在位于管道外部的另一端处开口。开口端与感测元件流体连通。为了将部分流从管道转移到供应通道中，在供应通道的壁中设置一个或更多个流入开口。通常但不是必须的，这些流入开口面向管道中的流体流。类似地，为了使部分流返回到主要流体流，在排出通道的壁中设置一个或更多个流出开口。

在US 2006/0027353 A1、US 2008/0257011 A1、US 2013/0160571 A1、US 2013/0255357 A1、EP 2 835 592 A1和DE 10 2014 010 719 A1中公开了各种形状和结构的管道探测器的示例。

在操作中，管道探测器被布置在管道中，使得主要流体流横向地撞击管道探测器并且绕过管道探测器。由于伯努利/文丘里效应(Bernoulli/Venturi effect)，所产生的主要流体流的偏转通常将在流入开口处导致正背压，并且在流出开口处导致负压。由此，在供应通道与排出通道之间产生压差，压差的大小取决于管道中的主要流体流的流量。该压差又将驱动部分流通过管道探测器，部分流的流量强烈依赖于主要流体流的流量。

在一些应用中，期望使供应通道与排出通道之间的压差最小化或者至少使压差对主要流体流的流量的依赖性最小化。特别地，如果传感元件采用微粒计数器，则这是正确的，原因是部分流的流量的变化不可避免地导致每单位时间经过微粒物质传感器的微粒数量的不期望的变化。因此，可能希望将流入开口与流出开口之间的压差的变化保持在最小。

US 2005/0097947 A1公开了管道探测器，该管道探测器形成从空气入口延伸到空气出口的第一通路。第二通路围绕分流板延伸，形成第一通路的旁路。气流测量元件被布置在第二通路中，用于测量穿过第二通路的空气的流速或流量。如果进入管道探测器的气流包含灰尘或液体物质，则灰尘或液体物质穿过第一通路并且被阻止进入第二通路。从而防止灰尘或液体物质污染第二通路中的气流测量装置。在实施方式中，在第一通路和第二通路的交汇点处形成台阶部，从而增大第一通路在那里的截面。因此，包含在气流中的灰尘或液体物质被暂时地拦挡在台阶部处。在另一实施方式中，分流板具有突出到第一通路中并且朝向空气出口倾斜的倾斜部。在又一实施方式中，分流板具有突出到第一通路中并且朝向空气入口倾斜的倾斜部。倾斜部具有通孔。

EP 3 258 241 A2公开了微粒物质传感器装置，该微粒物质传感器装置包括在流入口与流出口之间延伸的流通道、辐射源和辐射检测器。提供了一种流调节装置，该流调节装置用于减少微粒物质沉淀到辐射源、辐射检测器或极为贴近它们的通道壁上。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道探测器，该管道探测器呈现出：在存在主要流体流的情况下供应通道与排出通道之间减小的压差以及/或者压差对主要流体流的流量的减小的依赖性。

该目的通过根据权利要求1所述的管道探测器来实现。本发明的其他实施方式在从属权利要求中给出。

因此，提供了一种用于从管道中的主要流体流中采样流体的管道探测器。管道探测器限定了伸长的供应通道和伸长的排出通道，供应通道和排出通道基本上沿管道探测器的纵向轴线延伸。在操作中，管道探测器的纵向轴线将有利地跨主要流体流延伸，优选地垂直于主要流体流。供应通道和排出通道中的每一个具有封闭端和开口端，开口端被配置用于直接或间接连接至环境传感器。供应通道具有至少一个流入开口，所述至少一个流入开口优选地形成在供应通道的侧向外围表面中(相对于管道探测器的纵向轴线而使用术语“侧向”)，所述至少一个流入开口用于将部分流从主要流体流转移到供应通道中。同样地，排出通道具有至少一个流出开口，所述至少一个流出开口优选地形成在排出通道的侧向外围表面中，所述至少一个流出开口用于在部分流已经经过环境传感器之后使部分流从排出通道返回到主要流体流中。根据本发明，管道探测器包括至少一个补偿通道，所述至少一个补偿通道在位于供应通道和排出通道各自的封闭端和开口端之间的区域中连接供应通道和排出通道，以便在管道探测器暴露于主要流体流时减小供应通道与排出通道之间的压差。

流入开口和补偿通道被布置和定尺寸成：使喷射流通过流入开口，喷射流被引导朝向补偿通道。当管道探测器暴露于主要流体流时产生喷射流，流入开口面向主要流或以一些其他方式相对于主要流被定向，使得主要流体流的一部分将通过流入开口进入供应通道。主要流体流的穿过流入开口的部分被加速以形成喷射流。当喷射流穿过补偿通道时，喷射流被减速。换句话说，喷射流的最大流速在补偿通道的上游(即，在供应通道侧上)比在补偿通道的下游(即，在排出通道侧上)更高。减速引起补偿通道的上游侧与下游侧之间的负压差，这抵消了由流入开口处的背压和由于流出开口处的伯努利/文丘里效应而导致的负压所引起的正压差。通过适当地选择流入开口和补偿通道的尺寸，喷射流可以被定制成使得负压差补偿正压差到如下程度，即，使得在供应通道与排出通道之间产生的压差的值以及压差对主要流体流的流量的依赖性两者大大减小。

为了确保喷射流被引导朝向补偿通道，流入开口和补偿通道优选地沿共同的喷射轴线对齐。喷射轴线优选地跨管道探测器的纵向轴线延伸，特别地，垂直于纵向轴线。在使用中，喷射轴线可以有利地沿着主要流体流的方向被布置。在一些实施方式中，流出开口也沿相同的喷射轴线被布置。这可以简化管道探测器的制造。

为了在喷射流穿过补偿通道时使喷射流减速，优选地，补偿通道的自由截面面积大于流入开口的自由截面面积。另外，优选地，流出开口具有大于或等于补偿通道的自由截面面积的自由截面面积，以避免在流出开口处过大的流阻。

特别地，假设流入开口和补偿通道具有圆形截面形状，则可以针对流入开口限定第一几何直径D1，并且可以针对补偿开口限定第二几何直径D2。进一步假设流入开口的下游端和补偿开口的上游端间隔距离W，则开口角度α可以由以下等式定义：

通过用流入开口和补偿通道的相应的液压直径来代替流入开口和补偿通道的几何直径D1、D2，可以容易地将以上开口角度的定义推广到流入开口和补偿通道不具有圆形截面形状的情况，开口或通道的液压直径D被定义为D＝4A/P，其中，A是截面面积并且P是开口/通道的周长。对于圆形截面，液压直径与几何直径相同。如果这样限定的开口角度在2°至4°的范围内，则是有利的。这个发现与流入开口和补偿通道的确切截面形状无关，至少只要每个开口或通道的纵横比不是太大即可。在本公开内容的上下文中，术语“纵横比”应该被理解为与开口或通道的净截面的最长直径尺寸与最短直径尺寸之间的比率有关，术语“直径尺寸”与净截面的周界的相对侧上的两点之间的距离有关，通过这些点的直线穿过净截面的几何中心(质心)。例如，在术语“纵横比”的这种定义下，圆的纵横比是1:1；对于正方形，纵横比是

在一些实施方式中，补偿通道由供应通道和排出通道两者共用的分隔壁中的补偿开口形成。特别地，管道探测器可以具有管状形状，优选地为圆柱形形状，并且管道探测器可以包括直的、平坦的分隔壁，该分隔壁将管道探测器内的排出通道与供应通道分隔开。在其他实施方式中，补偿通道可以以不同的方式形成，例如，如果这些通道由单独的导管形成，则补偿通道可以由供应通道与排出通道之间的短管形成。

管道探测器可以由环境传感器补充以形成完整的管道传感器。环境传感器可以包括测量通道和在测量通道内部或邻近测量通道的感测元件，测量通道直接或间接地连接至管道探测器的供应通道和排出通道的开口端。以这种方式，通过流入开口进入供应通道的部分流通过供应通道流入测量通道中，经过感测元件，并且从测量通道通过排出通道流入流出开口。管道探测器与环境传感器之间的连接可以是直接的，例如通过将环境传感器的传感器壳体直接安装在管道探测器上，或者管道探测器与环境传感器之间的连接可以是间接的，例如经由刚性或柔性管子。

特别地，环境传感器可以是微粒物质传感器。为了以限定的流量产生部分流，环境传感器可以包括风扇。

一种操作这样的管道传感器的方法，该方法可以包括：

将管道探测器布置在管道中，管道探测器的纵向轴线跨管道的主要流动方向延伸；

产生沿主要流动方向通过管道的主要流体流，从而使喷射流通过流入开口朝向补偿通道；以及

将部分流从流入开口转移到供应通道中，使部分流穿过测量通道、经过感测元件，并且使部分流穿过排出通道到达流出开口。

特别地，管道传感器在如下这样的条件下被操作：当喷射流穿过补偿通道时，使喷射流减速，即，喷射流在补偿通道的上游比在补偿通道的下游具有更高的最大速度，以便有效地减小供应通道与排出通道之间的压差。通过使穿过流入开口的流体加速来产生喷射流。特别地，有利地，喷射流在流入开口下游和补偿通道上游的供应通道中具有最大速度，所述最大速度超过在没有管道探测器的情况下将出现的在相同位置处的主要流体流的平均速度。

有利地，主要流体流的流体是可压缩流体。优选地，流体是气体，特别地，流体是空气或气溶胶，即，在诸如空气的气体中的细小固体微粒或液滴的悬浮液。

如已经讨论的，环境传感器可以是微粒物质传感器，并且该方法可以包括使用微粒物质传感器来确定部分流中的微粒浓度和/或大小分布。然而，环境传感器也可以是用于确定部分流的至少一个特性的任何其他类型的传感器，诸如用于确定部分流中的一种或更多种分析物气体的成分和/或浓度的气体传感器、湿度传感器、温度传感器等。

环境传感器可以包括风扇，并且该方法可以包括使用风扇维持部分流。

附图说明

下面参照附图描述本发明的优选实施方式，附图是为了说明本发明的当前优选实施方式，而不是为了限制本发明。在附图中，

图1以高度示意性的方式示出了包括根据现有技术的管道探测器的管道传感器的纵向截面图；

图2示出了说明图1中的管道探测器内部和外部的模拟压力分布的二维图；

图3示出了说明图1中的管道探测器的供应通道与排出通道之间的压差随着管道中主要流体流的流速的变化的图；

图4以高度示意性的方式示出了包括根据本发明的管道探测器的管道传感器的纵向截面图；

图5示出了说明流入开口、补偿开口和流出开口的相对大小的图；

图6示出了说明图4中的管道探测器内部和外部的模拟压力分布的二维图；

图7示出了说明图4中的管道探测器的供应通道与排出通道之间的压差随着管道中主要流体流的流速的变化的图；

图8以高度示意性的方式示出了具有两个不同大小的流入开口和两个相关联的补偿开口的管道探测器的一部分的正视图；

图9以高度示意性的方式示出了具有狭缝状流入开口和相关联的狭缝状补偿开口的管道探测器的一部分的正视图；

图10以高度示意性的方式示出了具有圆柱形形状并且具有将管道探测器的内部分隔成供应通道和排出通道的分隔壁的管道探测器的截面视图；以及

图11以高度示意性的方式示出了具有椭圆形外边界和内部的两个分隔开的导管的管道探测器的截面视图，所述两个分隔开的导管形成供应通道和排出通道。

具体实施方式

图1以高度示意性的方式并且没有按比例地示出了包括根据现有技术的管道探测器20的管道传感器。

环境传感器30包括容纳在传感器壳体32中的传感器元件31。传感器壳体32限定测量通道33，传感器元件31被布置在测量通道33中或测量通道33附近。

环境传感器30被布置在承载主要流体流Fm的管道10的外部。管道10由管道壁11限定。伸长的管道探测器20从传感器壳体32通过管道壁11的探测器开口延伸到管道10的内部。管道探测器20限定了垂直于主要流体流Fm延伸的纵向轴线L。在管道探测器20内部，以下两个平行通道沿纵向轴线L延伸：供应通道21和排出通道22。这些通道由分隔壁25分隔开。每个通道在其位于管道10内部的相应端处封闭，而在其连接至管道10外部的环境传感器30的相应端处开口。侧向流入开口23存在于供应通道21的圆周侧壁中，面向主要流体流Fm。在排出通道22的圆周侧壁中存在侧向流出开口24。流出开口24相对于主要流体流Fm被布置在流入开口23的下游，背离主要流体流Fm。

在其开口端处，供应通道21通向测量通道33。测量通道33又通向排出通道22。测量通道33形成供应通道21与排出通道22之间的唯一连接。特别地，供应通道21和排出通道22在它们的封闭端与开口端之间沿管道探测器20的长度的任何地方都不连接，即，分隔壁25不具有任何开口。

在操作中，管道10中的主要流体流Fm横向地撞击管道探测器。由于文丘里/伯努利效应，主要流体流Fm在流入开口23处产生正背压，并且在流出开口24处产生负压。在流入开口23与流出开口24之间产生的压差取决于主要流体流Fm的流量。

由于压差，通过管道传感器产生部分流Fp。部分流通过流入开口23进入供应通道21。部分流Fp向上通过供应通道21流入测量通道33，经过传感器元件31，并向下通过排出通道22，然后在流出开口24处离开管道探测器20。传感器元件31检测部分流Fp的一个或更多个特性。部分流Fp的流量强烈地依赖于供应通道21与排出通道22之间的压差，该压差又强烈地依赖于主要流体流Fm的流量。

图2示出了管道探测器10内部和外部的模拟压力分布。该图中所示的数据是使用软件COMSOLMultiphysics 5.4版通过流体动力学的数值模拟而产生的。在模拟中做出以下假设：管道10具有净宽度为120mm并且高度为100mm的正方形截面。管道探测器20具有外径为15mm并且壁厚为1.5mm的圆形截面。在管道探测器内部，厚度为1.5mm的直的、平坦的分隔壁25将供应通道21与排出通道22分隔开。管道探测器20的在管道内部延伸的部分的长度为50mm。流入开口23具有直径为2.0mm的圆形形状。其中心位于距管壁30mm的距离处。同样，流出开口24具有直径为2.0mm的圆形形状；其中心也位于距管道壁30mm的距离处。用于模拟的流体是标准条件(1013hPa，20℃)下的空气。假设主要流体流Fm在管道入口处具有均匀的流速分布，其中流速为12m/s。使用k-ε(k-epsilon)湍流模型。假设环境传感器的流阻基本上是无穷大，从而导致部分流Fp的流量可忽略。

图2中的模拟结果表明在供应通道21与排出通道22之间存在相当大的压差dp。

针对主要流体流Fm的不同流量重复该模拟，在管道入口处的流速在0和12m/s之间的范围内。图3示出了压差dp强烈地依赖于管道10中的主要流体流Fm的流速v，压差dp随着流速的增加而连续且单调地上升并且大致遵循二次函数。在流速为6m/s时，压差大约为32Pa。在12m/s的流速下，压差大概为130Pa。

压差对主要流体流Fm的流量的这样的强烈依赖性可能是不期望的。这在环境传感器30是用于确定主要流体流中的微粒物质的浓度和/或大小分布的微粒物质传感器的应用中尤其如此。公知类型的微粒物质传感器用作微粒计数器，包括辐射源和辐射检测器。辐射源——通常为激光——在测量区中产生辐射。辐射被进入测量区的微粒散射。辐射探测器——通常为光电探测器——记录来自单个微粒的单个散射事件。从散射事件的频率和通过测量区的流量，可以推断微粒的数量浓度。从每个散射事件的强度，可以推断每个微粒的大小。通过对这两个量进行组合，可以获得微粒的质量浓度的度量。由于流量决定了数量密度，因此希望严密地控制通过环境传感器30的流量。然而，在供应通道21与排出通道22之间存在相当大且强烈变化的压差使得难以控制该流量。

图4以高度示意性的方式并且不按比例地示出了根据本发明的实施方式的管道传感器。管道传感器的一般设置类似于图1中的现有技术管道传感器。此外，管道传感器包括环境传感器30，环境传感器30包括传感器元件31和限定用于部分流Fp的测量通道33的传感器壳体32。在本示例中，环境传感器30还包括风扇34，该风扇34用于主动维持通过测量通道33的部分流Fp。然而，在其他实施方式中，可以省略风扇。此外，在本示例中，传感器元件31以如下方式被布置在测量通道33中：部分流Fp穿过传感器元件31。然而，在其他实施方式中，传感器元件31可以被布置成邻近测量通道33，使得部分流在传感器元件31之上流动，如图1中的实施方式。

如图1中的现有技术实施方式，供应通道21和排出通道22在管道探测器20内部沿其纵向轴线L延伸，这些通道彼此平行并由直的、平坦的、伸长的分隔壁25分隔开。如图1中的现有技术实施方式，每个通道在其位于管道10内部的相应端处封闭，而在其连接至管道10外部的传感器壳体30的相应端处开口。如在图1中的现有技术实施方式中，侧向流入开口23存在于供应通道21的圆周侧壁中，面向主要流体流Fm，并且侧向流出开口24存在于排出通道22的圆周侧壁中，在流入开口23的下游。

与图1中的现有技术实施方式相比，补偿通道26存在于供应通道21与排出通道22之间，在其相应的封闭端与开口端之间的区域中。补偿通道26由分隔壁25中的补偿开口形成，该分隔壁25将供应通道21和排出通道22分隔开。流入开口23和补偿通道26沿共同的喷射轴线对齐。喷射轴线沿主要流体流Fm的流动方向垂直于管道探测器的纵向轴线L延伸。在本示例中，流出开口24也与喷射轴线对齐。

由于存在补偿通道26，通过流入开口23产生喷射流Fj，喷射流被朝向补偿通道26引导。当喷射流穿过补偿通道26时，喷射流减速，从而在供应通道21与排出通道22之间产生负压差。该负压差抵消了当主要流体流Fm撞击管道探测器20并围绕管道探测器20偏转时由主要流体流Fm引起的正压差。因此，喷射流Fj用于减小在没有补偿通道26的情况下将存在的供应通道21与排出通道22之间的压差。同时，喷射流Fj减小了该压差对主要流体流Fm的流量的依赖性。

进行模拟以确定如图4所示的管道探测器内部和周围的预期速度分布。在如上结合图2所述的模拟中做出相同的假设。模拟显示了：喷射流Fj在其穿过流入开口23时显著加速，并且在其穿过补偿通道26时再次减速。喷射流Fj的最大流速在补偿通道26上游的供应通道21中比在补偿通道26下游的排出通道22中大得多。喷射流Fj的最大流速也显著大于在没有管道探测器的情况下在相同位置处和在通过管道的相同总流量下将出现的主要流体流Fm的平均流速。

为了确保喷射流Fj的流速在补偿通道26的上游侧大于在补偿通道26的下游侧，补偿通道26的截面面积有利地大于流入开口23的截面面积。另外，为了避免流出开口形成具有过大流阻的瓶颈，流出开口24的截面面积有利地大于或等于补偿通道26的截面面积。这在图5中以示例的方式示出。在该示例中，假设流入开口23、补偿通道26和流出开口24具有圆形形状。流入开口23和流出开口24各自形成在管道探测器的圆周壁27中；补偿通道26形成在分隔壁25中。流入开口23的直径被指定为D1，补偿通道26的直径被指定为D2，并且流出开口24的直径被指定为D3。相应的截面面积分别被指定为A1、A2和A3。沿喷射轴线N在流入开口23与补偿通道26之间测量的供应通道21的宽度被指定为W。在本示例中，排出通道22在补偿通道26与流出开口24之间具有相同的宽度W。为了在喷射流穿过补偿通道26时使喷射流减速，补偿通道26的截面面积稍大于流入开口23的截面面积，即，D2＞D1。在本示例中，流出开口24的截面面积与补偿通道26的截面面积相同，即，D3＝D2。

一般而言，其中，参数D1、D2、D3和W等可以被调整以优化供应通道21与排出通道22之间的压差对主要流体流Fm的流量的依赖性。为了更容易地量化独立于绝对尺寸的流入开口23与补偿通道26的大小之间的差异，可以引入无量纲的开口角度α，通过以下关系式来定义开口角度α：

代替使用几何直径D1和D2，可以使用相应的液压直径。

为了评估喷射流Fj对供应通道21与排出通道22之间的压差的影响，再次利用与上面结合图2中示出的模拟所描述的假设相同的假设，来执行对图4中的管道探测器内部和周围的压力分布的模拟。开口角度α是变化的，并且针对每个开口角度来评估供应通道21与排出通道22之间的压差对从管道探测器上游的主要流体流Fm的流速的依赖性。已经发现了开口角度α的最佳值是(2.7±0.3)°，导致0和12m/s之间的流速的压差的最小变化。虽然针对上面结合图2讨论的特定探测器尺寸获得了这个结果，但是预期该结果仅微弱地取决于探测器的绝对尺寸、探测器的精确形状或开口的形状，只要这些变化在合理的范围内即可。当然，对于完全不同几何形状的管道探测器或对于完全不同形状的开口(例如，具有大纵横比的窄缝)，不同的开口角度可能是最佳的。

图6示出了二维图，该二维图示出了对于12m/s的流速在2.7°的最佳开口角度处所产生的压力分布。如所预期的，与图2中的管道探测器外部的图相比，压力分布几乎没有变化。然而，由于喷射流Fj，流入开口内的压力急剧降低(从几乎+100Pa到大约-10Pa)。供应通道21内的压力从大约+100Pa降低到大约-6Pa。另一方面，排出通道22中的压力从大约-27Pa再次上升到大约-6Pa，这也是由于喷射流Fj而导致的。在供应通道21与排出通道22之间产生的总压差几乎为零。

图7示出了：对于2.7°的优化的开口角度，供应通道21与排出通道22之间的模拟压差dp对从管道探测器上游的主要流体流Fm的流速的依赖性。对于0和12m/s之间的流速，压差从不超过1.7Pa，在流速大约为6m/s时，压差具有最大值，并且在流速为12m/s时，压差接近零。这与图3中的常规管道探测器的模拟压差相反，该压差随着流速的增加而急剧上升，并且在流速为12m/s时超过120Pa。这些模拟结果表明，本发明可以实现压差的大幅减小，并且可以实现压差对主要流体流Fm的流量的依赖性大幅减小。

虽然针对单个流入开口23、单个流出开口24和单个补偿开口形式的补偿通道26进行了模拟，这些开口中的每一个具有圆形形状，但是可以想到不同数量和几何形状的这些开口。这在图8和图9中通过示例的方式被示出。

图8示出了可以设置多于一组的流入开口和补偿通道。这些组可以具有不同的尺寸。由此，可以进一步优化压差对主要流体流Fm的流速的依赖性。在图8的示例中，通过第一流入开口23和第一补偿通道26产生第一喷射流。通过第二流入开口23’和第二补偿通道26’产生第二喷射流。由于流入开口和补偿通道的不同尺寸，由每个喷射流引起的负压差对于两个喷射流将是不同的。通过定制流入开口和补偿通道的尺寸，可以优化供应通道与排出通道之间的压差对主要流体流Fm的流速的依赖性。图8中没有示出流出开口。代替为每组第一流入开口和第二流入开口以及补偿通道提供单独的流出开口，可以想到提供单个公共流出开口。

图9示出了流入开口、流出开口和补偿通道可以各自具有不同于圆形的截面形状。在本示例中，流入开口的截面形状和补偿通道的截面形状是狭缝状的和梯形的，补偿通道的截面面积在沿公共喷射轴线的投影中完全覆盖流入开口。通过优化流入开口和补偿通道的形状和大小，再次可以优化供应通道与排出通道之间的压差对主要流体流Fm的流速的依赖性。

当然，可以想到许多其他形状的流入开口和补偿通道。

虽然上述示例中的模拟是针对具有直的、平坦的分隔壁的圆柱形管道探测器进行的，但是可以使用不同的探测器设计。这在图10和图11中示出。在图10的实施方式中，管道探测器具有圆形截面和直的平坦的分隔壁25，在该分隔壁25中，形成了简单补偿开口形式的补偿通道26。通过供应通道21和排出通道22的部分流Fp由小圆内的点和小圆内的十字指示，点指示离开附图平面的流动方向，并且十字指示进入附图平面的流动方向。喷射流Fj由以虚线绘制的箭头指示。在图11的实施方式中，管道探测器具有椭圆形截面。两个平行导管被布置在管道探测器内，形成供应通道21和排出通道22。补偿通道26由导管之间的短管28形成。可以想到许多其他探测器设计，包括具有多于一个供应通道和/或多于一个排出通道的设计。

虽然在图4的实施方式中，环境传感器30直接连接至供应通道21和排出通道22的开口端，但是还可以想到的是，经由刚性或柔性管子将环境传感器30连接至管道探测器20。

如果环境传感器30是用于确定主要流体流中的微粒物质的浓度和/或大小分布的微粒物质传感器，则本发明是特别有利的。然而，环境传感器30不必是微粒物质传感器。在其他实施方式中，环境传感器可以是用于确定主要流体流中的一种或更多种分析物气体的成分和/或浓度的气体传感器、湿度传感器、温度传感器等。

本发明使得可以例如通过使用集成风扇来严密地控制通过环境传感器30的流量，而无需补偿由主要流体流产生的管道探测器内部的压差。

附图标记列表

10 管道 32 传感器壳体

11 管道壁 33 测量通道

20 管道探测器 34 风扇

21 供应通道 Fm 主要流体流

22 排出通道 Fp 部分流

23，23’流入开口 Fj 喷射流

24，24’流出开口 L 纵向轴线

25 分隔壁 N 喷射轴线

26，26’补偿通道 A1，A2，A3 截面面积

27 圆周壁 D1，D2，D3 直径

28 管 W 宽度

30 环境传感器 α 开口角度

31 感测元件