用于温度确定的温度测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于经由包围介质的表面的温度来确定介质温度的温度测量装置以及方法。这提出了：至少一个测量传感器（11）和至少一个参考传感器（12）被布置为沿着包围介质的表面与环境之间的主要热连接路径，其中，至少一个测量传感器（11）被布置在测量点附近，并且其中，在测量传感器（11）与参考传感器（12）之间的热阻（R1）小于在涉及到的参考传感器（12）与环境之间的热阻（R2）。

Temperature measuring devices and methods for temperature determination

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于温度确定的温度测量装置和方法本专利技术涉及一种用于经由包围介质的表面的温度来确定介质温度的温度测量装置，该温度测量装置包括至少一个测量传感器和至少一个参考传感器。此外，本专利技术涉及一种用于确定介质温度的方法。在工业过程测量技术中，已知温度测量装置，在该温度测量装置中一个或多个温度传感器安装在至少部分地伸入导管或容器内部空间的保护管中。为此，必须在管或容器中设置带有温度测量装置的相关密封的开口。该侵入式的测量布置具有缺点：构件伸入到处理空间中，并且由此，这可能导致流动能量损失、磨损、破裂、阻碍清洁过程以及潜在的泄漏。此外，必要时必须在每个管开口和容器开口处考虑防爆。本专利技术的应用领域延伸到温度测量装置，在该温度测量装置中表面温度传感器放置在表面上，以便确定位于其下或其后的介质的温度。理想地，这种传感器应当接收由表面包围的介质的温度。如果例如将温度传感器构建为电热电偶，则可以通过测量温差电压（thermospannung）来推断传感器的温度以及由此推断介质的温度，只要两者处于热平衡中（即，具有相同的温度）。从DE19800753A1已知具有测量传感器和参考传感器的非侵入式温度测量装置，在该非侵入式温度测量装置中，测量传感器与测量点连接，参考传感器保持在环境温度下，并且利用绝热材料将测量传感器和参考传感器间隔。从通常已知的现有技术中已知的该处理方法的缺点在于：表面温度传感器在热学上不仅与表面相互作用，而且还与其环境（例如周围的空气）相互作用。因此，表面温度传感器实际上既不测量介质温度，也不测量表面温度，而是测量介于介质温度与环境温度之间的混合温度。通常，将参考温度传感器安装得远离过程（通常位于传送器头部（Transmitterkopf）中）。在此要考虑到，还影响传感器与传送器头部之间的机械连接的环境温度变化可能显著地降低测量精度。因此，其通常设置有热绝缘，该热绝缘的实际作用在应用情况下通常是未知的。同样在过程温度变化时，远离过程的参考温度传感器只会非常缓慢地达到该参考温度传感器的新的热平衡值。这意味着对于补偿算法而言通常若干分钟以上的延迟特性。从DE87677B1中已知用于确定液体和粘性物质的温度的温度测量装置，该温度测量装置除了包括浸没在介质中的杆状温度感应器的尖端中的传感器之外，还包括在感应器的杆中的第二传感器。该装置具有计算单元，该计算单元具有电子存储在该计算单元上的用于计算介质温度近似的近似公式，其中，该近似公式被储存为混合温度与两个系数的乘积之和，一个系数由混合温度与环境温度之间的差值得出并且第二个系数表示校准系数。US2007/0206655A1中描述了用于确定人类体温的装置和方法，其中，装置布置在身体表面上。在此，所传授的技术教导以在一定公差内充分准确地已知测量对象的物理特性——特别是皮肤的接触热阻（Wärmeübergangswiderstand）为出发点。此外，假设装置正确地放置在预给定的测量点。至少为了确定表面温度，利用一维或二维传感器阵列来对待放置和接触热阻中明显的不确定性。此外，所传授的技术教导在用于表面温度和环境温度的测量点之间设置了绝热的中间层，由于已知层厚度和所使用的材料，所以充分已知所述中间层的特性——特别是所述中间层的接触热阻。在已知的物理特性的背景下，该技术教导设置了借助已知的接触热阻根据固定表面温度和环境温度来确定体温。除了工业领域中所公开的材料的不适合性之外，特别是在>400℃的高温范围内，在工业温度测量
中，确定的接触热阻通常是完全未知的。本专利技术的任务是提供用于通过包围介质的壳体壁（Gehäusewand）非侵入式地测量介质温度的温度测量装置，改善该温度测量装置的动态测量精度。该任务从根据权利要求1所述的温度测量装置出发来解决。在权利要求9中提出了与本专利技术有关联的方法。分别在相关权利要求（rückbezogeneAnsprüchen）中说明了本专利技术的有利的设计方案。本专利技术基于至少一个用于经由包围介质的表面的温度来确定介质温度的温度测量装置，该温度测量装置包括至少一个放于表面上的测量传感器和至少一个由介质间隔的参考传感器，其中，至少一个测量传感器和至少一个参考传感器与具有环境温度的共同的测量值处理部件连接。根据本专利技术，至少一个测量传感器和至少一个参考传感器以不同的间隔与同一导热元件热连接，该导热元件布置在至少一个测量传感器与共同的测量值处理部件之间。换言之，至少一个测量传感器和至少一个参考传感器布置在介质与共同的测量值处理部件之间的同一热传导路径上。尽管已知的现有技术教导本领域技术人员将至少一个参考传感器保持得尽可能在环境温度上或至少接近环境温度，但是以出乎意料的方式发现，该结构上成本高的布置不仅是可放弃的，而且还导致温度测量装置的不良响应特性。更确切地说，按照分压器的类型，在要确定的介质的处理温度与共同的测量值处理部件的环境温度之间分接（anzapfen）热传导路径已足够，在该分压器的触点引出头（Abgriff）处布置有至少一个参考传感器。由于测量传感器和至少一个参考传感器与同一导热元件热连接，因此介质的过程温度和环境温度中的温度变化同时然而以不同的质量对两个传感器起作用。由此，不依据可能的对容器的绝热，对任何温度变化的响应特性永久地被改善。在本专利技术的特别有利的设计方案中，不仅至少一个测量传感器而且至少一个参考传感器都被构建为用于工业温度测量的商业上通用的的测量插件（Messeinsätze）（即所谓的插入物）。尤其是对于高温测量，该测量插件由矿物绝缘的铠装线缆（Mantelleitung）构成，该铠装线缆在一端构建有热敏元件，或者在该铠装线缆的内置的、单侧连接的导体已经形成了热电偶。这种测量插件具有在工业环境中（特别是在200℃以上）需要的稳健性和耐热性，在该工业环境中不能使用标准缆线和绝缘材料。此外，根据本专利技术的布置导致温度测量装置的紧凑的结构形式，因为不仅至少一个测量传感器而且至少一个参考传感器都以相同的方式布置在容器上的测量点与测量值处理部件之间。具体地，至少一个测量传感器经由良好导热的连接（约具有热阻R0）与容器处的测量点连接。在容器处的测量点与环境之间的主要热连接路径上与容器处的测量点间隔地布置至少一个参考传感器。在此，很大程度上完全采集了作用在至少一个测量传感器上的环境影响。对于本领域技术人员而言，在本公开的范围内的术语“主要热连接路径”意味着：可以通过沿着该路径的线性相互连接的热敏电阻采用良好近似来描述从测量点到外部（从热储的意义的环境）或者反之到内部（在冷却过程中）的热传导。侧边热流泄漏或流入仅在很小尺度内发生。参考传感器放置在测量值处理部件与测量传感器之间。在此，相应的参考传感器有利地具有到测量传感器的明确定义的热阻R1和到环境温度的明确定义的热阻R2。在标准温度计插入物的情况下，该热阻与相应的温度测量点之间的插入物的长度大致成比例。在此，热阻R2还包括测量值处理部件的热阻以及测量值处理部件的外表面与环境空气之间的对流热阻。总而言之，本专利技术与已知的现有技术之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于经由包围介质的表面上的测量点的温度来确定介质温度的温度测量装置（10），所述温度测量装置（10）包括至少一个测量传感器（11）和至少一个参考传感器（12）以及测量值处理部件（16），所述测量值处理部件（16）经由引线（13）与所述测量传感器（11）并且经由引线（14）与所述参考传感器（12）连接，/n其特征在于，/n所述至少一个测量传感器（11）和所述至少一个参考传感器（12）被布置为沿着包围介质的表面与环境之间的主要热连接路径，其中，所述至少一个测量传感器（11）被布置在所述测量点附近，并且其中，在涉及到的测量传感器（11）与所述至少一个参考传感器（12）之间的热阻（R1）小于在涉及到的参考传感器（12）与所述环境之间的热阻（R2）。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 DE 102017122442.41.一种用于经由包围介质的表面上的测量点的温度来确定介质温度的温度测量装置（10），所述温度测量装置（10）包括至少一个测量传感器（11）和至少一个参考传感器（12）以及测量值处理部件（16），所述测量值处理部件（16）经由引线（13）与所述测量传感器（11）并且经由引线（14）与所述参考传感器（12）连接，
其特征在于，
所述至少一个测量传感器（11）和所述至少一个参考传感器（12）被布置为沿着包围介质的表面与环境之间的主要热连接路径，其中，所述至少一个测量传感器（11）被布置在所述测量点附近，并且其中，在涉及到的测量传感器（11）与所述至少一个参考传感器（12）之间的热阻（R1）小于在涉及到的参考传感器（12）与所述环境之间的热阻（R2）。


2.根据权利要求1所述的温度测量装置（10），
其特征在于，
在所述参考传感器（12）与所述环境之间的所述热阻（R2）和在所述测量传感器（11）与所述参考传感器（12）之间的所述热阻（R1）的比例R2/R1>10。


3.根据权利要求1所述的温度测量装置（10），
其特征在于，
在所述参考传感器（12）与所述环境之间的所述热阻（R2）和在所述测量传感器（11）与所述参考传感器（12）之间的所述热阻（R1）的比例R2/R1>50。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的温度测量装置（10），
其特征在于，
在所述包围介质的表面与所述环境之间的所述主要热连接路径由所述至少一个测量传感器（11）和到所述测量传感器（11）的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P乌德，W达克，J霍斯特科特，G佐萨莱，J格布哈特，P萨斯，A德克，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH