确定物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于利用电阻温度计确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法，其中该电阻温度计被安装在电路中，包括如下步骤：测量至少第一精密电阻器两端的第一电压；测量至少第二精密电阻器两端的第二电压；测量至少第三精密电阻器两端的第三电压，其中，循环地或持续地，发送恒定电流经过至少第一精密电阻器、至少第二精密电阻器或至少第三精密电阻器；通过第一电压、第二电压和第三电压确定电路的温度系数特性；发送恒定电流经过电阻温度计并且测量电阻温度计两端的电压；通过温度系数和测量的电压确定温度。本发明专利技术进一步涉及一种电路以及一种过程自动化技术的传感器，特别是包括这样的电路的电导率传感器。

【技术实现步骤摘要】
确定物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法
本专利技术涉及一种用于利用电阻温度计确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法。本专利技术进一步涉及一种电路并且涉及一种过程自动化技术的传感器，特别是包括这种电路的电导率传感器。
技术介绍
纯金属显示出比合金更大的电阻变化并且具有相对恒定的电阻温度系数。为了通过电阻温度计的方式进行精确的温度测量，通常使用贵金属，更通常的，是使用铂或镍，因为特别是这些几乎不表现老化，并且因为能以窄的容差制造电阻温度计。温敏传感器也能以陶瓷(烧结的金属氧化物)或半导体材料(硅)制造，从而实现比采用金属更高的温度系数，并还能获得更高的灵敏度，然而，具有更少的精度和对温度系数的温度依赖性。Pt1000电阻器是一种纯金属电阻，更通常的，是铂电阻。Pt1000电阻器在温度T为0摄氏度时具有1000欧姆的标称电阻R0。可选地，现有技术中已知的Pt100和Pt500电阻器，其中在温度T为0摄氏度时分别具有100欧姆或500欧姆的标称电阻R0。标准(IEC60751：2008)以如下公式(适用于0-850摄氏度)表示出Pt1000-铂电阻器的特性曲线：R(T)＝R0(1+αT+βT2)其中R(T)为随温度而变的电阻，而α以及β表示已知的标准定值。为了测量电阻，恒定的电流必须流过电阻器。施加的电压是容易测量的与电阻成比例的信号，进而与待测温度成比例。不利的是流经Pt1000的恒定电流的值必须是已知的。因此通过电路读出电阻，电路包括，例如，模数转换器、放大器、电流源等等。在确定过程变量的情况下出现的问题是漂移。术语漂移指的是数值相对缓慢的变化。漂移通常是不可预期的。特别应该考虑的是校准传感器(例如建立零点过程中)的情况中的漂移。术语温度漂移指的是由于(环境)温度改变而导致的非预期的物理或化学变量的变化。此外，物理和化学属性能在系统寿命期内变化并且对测量具有影响。尽管电阻温度计的温度行为可能是已知的，但是测量电路(从而模数转换器、放大器、电流源等)能够，在一定条件下，展现出非常不同的温度行为。此外，电阻温度计的温度行为事实上会变化(例如由于自身发热)。因此，期望准确获知整个电路的温度行为，特别是当温度表示为辅助变量时，以便测量基本变量，例如pH值、电导率等等，并且这些基本变量是依赖于温度的。一般来说，用在过程自动化中的参数通常是高度依赖于温度的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于确定物理的和/或化学的过程变量的方法和电路，该方法和电路补偿整个系统对温度的依赖。所述目的是通过采用电阻温度计的方法实现的，其中电阻温度计安装在电路中，包括如下步骤：测量至少第一精密电阻器两端的第一电压；测量至少第二精密电阻器两端的第二电压；测量至少第三精密电阻器两端的第三电压，其中，循环地或持续地发送恒定电流使其经过至少第一精密电阻器、至少第二精密电阻器或至少第三精密电阻器；通过第一电压、第二电压和第三电压确定电路的温度系数特性；发送恒定电流使其经过电阻温度计并且测量电阻温度计两端的电压；通过温度系数和测量的电压确定温度；并且确定考虑了温度的过程变量。通过确定电路的温度系数特性，就有可能确定整个电路的温度行为。优选地，这些温度系数是通过求解下面的线性方程组确定的：U1＝a·R12+b·R1+c，U2＝a·R22+b·R2+c，以及U3＝a·R32+b·R3+c。接着优选通过下面方程确定整个电路的温度：所述目的进一步通过电路实现，该电路包括：布置在电路中的至少一个电阻温度计；第一精密电阻器；第二精密电阻器；第三精密电阻器；恒流源，其循环地或持续地发送恒定电流使其经过第一精密电阻器、第二精密电阻器、第三精密电阻器和/或电阻温度计；电压计，其测量至少第一精密电阻器两端的第一电压，至少第二精密电阻器两端的第二电压，至少第三精密电阻器两端的第三电压以及电阻温度计两端的电压，其中，在每种情况下，电流流经第一精密电阻器、第二精密电阻器、第三精密电阻器和/或电阻温度计；以及数据处理单元，其通过第一电压、第二电压和第三电压确定电路的温度系数特性，其通过温度系数和测量的电压确定温度，并且确定考虑了温度的过程变量。优选地，数据处理单元通过求解如下线性方程组确定温度系数：U1＝a·R12+b·R1+c，U2＝a·R22+b·R2+c以及U3＝a·R32+b·R3+c。整个电路的温度优选由数据处理单元通过如下方程确定：在优选的实施例中，电路包括开关，特别是MOS，模拟开关，其中该开关在至少第一精密电阻器、至少第二精密电阻器、至少第三精密电阻器和/或电阻温度计之间切换电流。因此，确定电流流经合适的电阻器，从而随后测量其两端的压降。可选地，电路包括多路分用器，其中多路分用器将电流切换至至少第一精密电阻器、至少第二精密电阻器、至少第三精密电阻器和/或电阻温度计，并且其中电路进一步包括多路复用器，其中该多路复用器分接至少第一精密电阻器两端的第一电压、至少第二精密电阻器两端的第二电压、至少第三精密电阻器两端的第三电压或电阻温度计两端的电压以使得电压计测量所述第一电压、第二电压、第三电压或电阻温度计两端的电压。在优选实施例中，电路进一步包括至少一个模数转换器和/或放大器。所述目的进一步通过过程自动化技术的传感器实现，特别是包括上述电路的电导率传感器。附图说明下面将基于附图更详细的解释本专利技术，其中附图显示了：图1为本专利技术的电导率传感器，以及图2为本专利技术的电路的原理图示。在附图中，相同的特征采用了相同的参考标记。具体实施方式下面将基于图1所示的电导率传感器1来解释本专利技术。然而，基本思想是同样适用于其他类型的用于测量物理的或化学的过程变量的传感器。这些传感器主要用在过程自动化领域。因此，各种各样的传感器可用于测量介质5的各种参数，其中，这些参数通常是，依赖于温度的。就此而言，传感器定位在，或部分定位在，待测介质5中或至少与待测介质5接触。传统的传感器包括，在这种情况中，pH-、氧化-、浊度-、氨基-、氯化-以及电导率传感器等。电导率传感器的基本原理是已知的。电导率的测量是高度依赖于温度的，因此，每个电导率传感器还包括电阻温度计RPt1000用于确定介质5的温度。电导率传感器1进一步包括数据处理单元4，其在确定电导率时将考虑当前测量的温度值。电导率传感器1例如通过电流隔离接口5特别是电感接口与测量发送器(未示出)连接，例如，通过电缆。继而，测量发送器通过总线连接例如基金会现场总线、ModBus、HART总线或类似的连接到控制系统。可选地，电导率传感器1还能通过总线连接直接连接到控制系统。电阻温度计RPt1000优选地实施为Pt1000电阻器。Pt100和Pt500电阻器提供了其他选择。通常，电阻温度计RPt1000是随温度变化的电阻。经常使用铂电阻器。为了测量电阻，恒定电流I被发送经过电阻温度计RPt1000。从而测量的电压U与温度T成比例。已知不同的测量电路用来评估，例如桥电路(如惠斯通电桥)，两、三或四导体电路。当线路电阻和连接电阻会恶化测量结果时，应用四导体电路。在四导体测量装置中，已知的电流通过两条线路发送经过电阻器。电阻器两端的压降经过两条其他的线路高阻态地分接并且采用电压测量装置测量；待测电阻采用欧姆定律计算。测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用电阻温度计(RPt1000)确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法，其中所述电阻温度计(RPt1000)安装在电路(3)中，所述方法包括如下步骤：‑测量至少第一精密电阻器(R1)两端的第一电压(U1)，‑测量至少第二精密电阻器(R2)两端的第二电压(U2)，‑测量至少第三精密电阻器(R3)两端的第三电压(U3)，其中循环地或持续地发送恒定电流(I)经过所述至少第一精密电阻器(R1)、至少第二精密电阻器(R2)或至少第三精密电阻器(R3)，‑通过所述第一电压(U1)、第二电压(U2)和第三电压(U3)确定所述电路(3)的温度系数(a，b，c)特性，‑发送所述恒定电流(I)经过所述电阻温度计(RPt1000)并且测量所述电阻温度计(RPt1000)两端的电压(U)，‑通过所述温度系数(a，b，c)和测量的电压(U)确定温度(T)，并且‑确定考虑了温度(T)的所述过程变量。

【技术特征摘要】
2013.09.12 DE 102013110046.51.一种用于利用电阻温度计(RPt1000)确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法，其中所述电阻温度计(RPt1000)安装在电路(3)中，所述方法包括如下步骤：-测量至少第一精密电阻器(R1)两端的第一电压(U1)，-测量至少第二精密电阻器(R2)两端的第二电压(U2)，-测量至少第三精密电阻器(R3)两端的第三电压(U3)，其中循环地或持续地发送恒定电流(I)经过所述至少第一精密电阻器(R1)、至少第二精密电阻器(R2)或至少第三精密电阻器(R3)，-通过所述第一电压(U1)、第二电压(U2)和第三电压(U3)确定所述电路(3)的温度系数(a，b，c)特性，-发送所述恒定电流(I)经过所述电阻温度计(RPt1000)并且测量所述电阻温度计(RPt1000)两端的电压(U)，-通过所述温度系数(a，b，c)和测量的电压(U)确定温度(T)，并且-确定考虑了温度(T)的所述过程变量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度系数(a，b，c)通过求解如下线性方程组来确定U1＝a·R12+b·R1+c，U2＝a·R22+b·R2+c，以及U3＝a·R32+b·R3+c。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述温度(T)通过如下方程确定4.一种用于确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的电路(3)，包括：-布置在电路(3)中的至少一个电阻温度计(RPt1000)，-第一精密电阻器(R1)，-第二精密电阻器(R2)，-第三精密电阻器(R3)，-恒流源(Iconst)，其循环地或持续地发送恒定电流(I)经过所述第一精密电阻器(R1)、第二精密电阻器(R2)、第三精密电阻器(R3)和/或电阻温度计(RPt1000)，-电压计(V)，其测量至少第一精密电阻器(R1)两端的第一电压(U1)、至少第二精密电阻器(R2)两端的第二电压(U2)、至少第三精密电阻器(R3)两端的第三电压(U3)以及所述电阻温度计(RPt1000)两端的电压(U)，其中，在每种情况中，电流(I)流经所述第一精密电阻器(R1)、所述第二精密电阻器(R2)、所述第三精密电阻器(R3)和/或所述电阻温度计(RPt1000)，以及-数据处理单元(4)，其通过所述第一电压(U1)、第二电压(U2)和第三电压(U3)确定所述电路(3)的温度系数(a，b，c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·保罗，斯特凡·布施纳科斯基，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE