温度校准器和用于冷却和加热温度校准器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于校准热敏元件的温度校准器，其中该温度校准器具有：至少一个待调温的校准容积，可将待校准的热敏元件置入校准容积中；至少一个调温单元，调温单元通过一个或多个传热体部与校准容积热接触；至少一个温度传感器，温度传感器与所述校准容积热接触；和至少一个电的控制单元，控制单元与所述至少一个调温单元和所述至少一个温度传感器电连接，其中，温度校准器还包括至少一种磁热材料和至少一个磁场产生装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于校准热敏元件/温度探头的温度校准器，其具有：至少一个待调温的校准容积，待校准的热敏元件能置入校准容积中；至少一个调温单元，调温单元通过一个或多个传热体部与校准容积热接触；至少一个温度传感器，温度传感器与校准容积处于热接触；和至少一个电的控制单元，控制单元与调温单元和温度传感器电连接。本专利技术还涉及一种用于对温度校准器的校准容积进行调温的方法以及一种用于运行温度校准器的磁热调温单元的方法。
技术介绍
在工业和研究领域中应用的大多数热敏元件都是二次温度计。就是说，相应的热敏元件(其例如包含热电偶或与温度有关的电阻)必须至少在该热敏元件第一次使用之前以及大多也在使用过程中重复地被校准。为此在比较测定方法中待校准的热敏元件在温度稳定的炉或液池中与标准温度计相比较。从文献US3939687A中已知一种便携装置，其将相应的校准容积调温到可预先规定的、恒定的设定温度。为了保证将试样最佳地热耦合在校准容积上，与待试验的或待校准的热敏元件相适配的不同的插入件作为固体被插入到温度校准器的校准容积中。该插入件基本填满校准容积并具有缺口，在该缺口中可以置入待校准的热敏元件。为了在校准容积内实现尽可能恒定的、空间上的温度分布，则在干体温度校准器中，插入件应具有尽可能高的导热性能，或者在温度校准池中，校准介质应具有尽可能高的导热性能。另外从文献DE102010010618A1中已知一种具有温度传感器的冷却设备和/或冷冻设备，该温度传感器用于检测冷却设备或冷冻设备的一个部位或组成部件上的温度。该传感器在此具有磁热材料或至少部分地由这种材料形成。作为另外的现有技术，文献DE112006001628T5描述了一种铁磁性的形状记忆合金，该形状记忆合金能够用于形状恢复。这种形状恢复在此伴随着由于在具体的温度区域中的由磁场感生出的逆转变而产生的磁性变化。因为校准容积应该被调温到由使用者规定的设定温度，所以可以通过能够导热的、包围校准容积(在该校准容积中例如具有带有被置入的热敏元件的插入件)的体部对校准容积吸热或传入热量。这种导热体部在便携式的校准器中典型地设计为金属块，并与冷却单元、例如在文献DE202005006710U1中描述的珀尔帖元件热接触，以及与加热单元、例如电阻加热器热接触。为了调节校准容积的温度，冷却单元例如珀尔帖元件和加热单元例如电阻加热器与电的控制单元电连接。这个控制单元还与至少一个温度传感器电连接，该温度传感器与校准容积热接触，该控制单元通过适宜地控制调温单元的功率而调节校准容积的温度。这种对功率进行控制的温度调节的响应时间在加热运行和在冷却运行中都是非常长的。在加热运行中热量必须首先由加热单元产生，以便然后通过通常由温度校准器的金属块形成的传热体部传输到校准容积中。热量的传输在此基于加热单元和校准容积之间的温度梯度实现。在冷却运行中，必须首先由冷却单元将热量抽吸到温度校准器的周围环境中。热量从校准容积中通过通常由温度校准器的金属块形成的传热体部到冷却单元中的随后的传输，也基于冷却单元和校准容积之间的相应的温度梯度实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是，用一种更加迅速的用于改变校准容积的温度的原理来代替上述在加热运行中主要基于热量传输、而在冷却运行中完全基于热量传输的、用于改变校准容积的温度的迟缓的原理。对此，在用于校准热敏元件的温度校准器方面，根据本专利技术，该温度校准器具有：至少一个待调温的校准容积，待校准的热敏元件能置入校准容积中；至少一个调温单元，所述至少一个调温单元通过一个或多个传热体部与校准容积热接触；至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器与校准容积热接触；和至少一个电的控制单元，该控制单元与所述至少一个调温单元和所述至少一个温度传感器电连接，其中，所述温度校准器还包括至少一种磁热材料和至少一个磁场产生装置。根据本专利技术的一实施形式，磁热材料所具有磁热效应的为：磁场每增大1特斯拉温度升高大于1开尔文。根据本专利技术的另一实施形式，所述磁热材料包含大于3％重量百分比的钆、锰或铁。根据本专利技术的另一实施形式，所述磁场产生装置与所述控制单元电连接，所述磁场产生装置被设计为，通过控制单元调节所述磁热材料所经受的磁场。根据本专利技术的另一实施形式，所述磁场产生装置包括至少一个永磁体，能借助于电机通过控制单元改变该永磁体的位置和/或方向。根据本专利技术的另一实施形式，所述磁场产生装置包括至少一个电磁体，通过控制单元调节该电磁体的线圈电流。根据本专利技术的另一实施形式，所述传热体部或至少一个能够插入到校准容积中的插入件至少部分地由磁热材料制成或至少部分地由磁热合金制成。根据本专利技术的另一实施形式，所述温度校准器包括非易失性的存储器，在该存储器中能够存储，对于校准容积的预先规定的设定温度哪个磁热插入件是最适宜用于磁热调温的。在用于对如下所述的温度校准器的校准容积进行调温的方法方面，其中，该温度校准器的磁场产生装置包括至少一个永磁体和至少一个电磁体，该永磁体的位置和/或方向能借助于电机通过控制单元改变，该电磁体的线圈电流能通过控制单元调节，根据本专利技术，在第一方法步骤中通过永磁体的位置改变和/或方向改变粗略地调节校准容积的温度，在第二方法步骤中通过改变电磁体的线圈电流精确地调节校准容积的温度。在用于运行温度校准器的磁热调温单元的方法方面，根据本专利技术，该磁热调温单元包括至少一种磁热材料和至少一个磁场产生装置，该温度校准器包括至少一个待冷却的对象和至少一个待加热的对象，其中，周期性地以所给出的顺序实施下列方法步骤：a)在待加热的对象与调温单元的磁热材料之间建立热接触，其中，调温单元的磁热材料位于具有强的场强H1的磁场中，并且调温单元的磁热材料与待冷却的对象没有热接触或者仅微弱地热接触；b)解除或至少减小待加热的对象与磁热材料之间的热接触；c)使调温单元的磁热材料经受具有弱的场强H0的磁场的作用，其中，H0小于H1；d)在待冷却的对象与调温单元的磁热材料之间建立热接触，其中，调温单元的磁热材料继续位于具有弱的场强H0的磁场中，并且调温单元的磁热材料与待加热的对象没有热接触或仅微弱地热接触；e)解除或至少减小待冷却的对象与调温单元的磁热材料之间的热接触；f)使调温单元的磁热材料重新受到具有强的场强H1的磁场的作用，其中，H1大于H0。因此为实现本专利技术的目的，根据本专利技术，使磁热材料与校准容积处于热接触，并且磁热材料处于由温度校准器的磁场产生装置产生的磁场中。已知的是，当材料所承受的磁场的强度发生变化时，磁热材料的温度也发生变化。磁场强度的增大导致磁热材料的温度升高。反之，磁场强度的减小导致温度降低。在这两种情况下都不传输热量，而基本上通过磁场变化的速度决定过程的速度。通过选择适宜的磁热材料和相应强的磁场变化，可以利用本专利技术的构造在小于一秒之内实现温度校准器中的高达4开尔文的温度变化。对于根据本专利技术的构造尤其适宜的磁热材料是，对于从-70℃至+50℃的范围内的至少一个温度，每施加1特斯拉的磁场，磁热效应为大于1开尔文的温度升高。在本专利技术的一优选实施形式中，因此使用钆、钆合金和包含锰或铁的合金作为磁热材料。根据本专利技术的温度校准器的磁场产生装置可以由永磁体、电磁体或这两种磁体的组合形成。为了调节磁热材料所经受的磁场的强度，在一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准热敏元件的温度校准器，其中该温度校准器具有：‑至少一个待调温的校准容积，待校准的热敏元件能置入校准容积中；‑至少一个调温单元，所述至少一个调温单元通过一个或多个传热体部与校准容积热接触；‑至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器与校准容积热接触；和‑至少一个电的控制单元，该控制单元与所述至少一个调温单元和所述至少一个温度传感器电连接，其特征在于，所述温度校准器还包括至少一种磁热材料和至少一个磁场产生装置。

【技术特征摘要】
2015.10.01 DE 102015116661.51.一种用于校准热敏元件的温度校准器，其中该温度校准器具有：-至少一个待调温的校准容积，待校准的热敏元件能置入校准容积中；-至少一个调温单元，所述至少一个调温单元通过一个或多个传热体部与校准容积热接触；-至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器与校准容积热接触；和-至少一个电的控制单元，该控制单元与所述至少一个调温单元和所述至少一个温度传感器电连接，其特征在于，所述温度校准器还包括至少一种磁热材料和至少一个磁场产生装置。2.根据权利要求1所述的温度校准器，其特征在于，磁热材料所具有磁热效应的为：磁场每增大1特斯拉温度升高大于1开尔文。3.根据权利要求1所述的温度校准器，其特征在于，所述磁热材料包含大于3％重量百分比的钆、锰或铁。4.根据权利要求1所述的温度校准器，其特征在于，所述磁场产生装置与所述控制单元电连接，所述磁场产生装置被设计为，通过控制单元调节所述磁热材料所经受的磁场。5.根据权利要求4所述的温度校准器，其特征在于，所述磁场产生装置包括至少一个永磁体，能借助于电机通过控制单元改变该永磁体的位置和/或方向。6.根据权利要求4所述的温度校准器，其特征在于，所述磁场产生装置包括至少一个电磁体，通过控制单元调节该电磁体的线圈电流。7.根据权利要求1所述的温度校准器，其特征在于，所述传热体部或至少一个能够插入到校准容积中的插入件至少部分地由磁热材料制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·弗里德里希斯，M·雷姆贡贝尔，S·西伯特，T·梅特，
申请(专利权)人：西卡西伯特博士及屈恩有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE