温度计制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监测液体(5)的温度(T)的设备(1)以及一种用于制造对应设备(1)的方法。设备(1)包括至少一个温度传感器(7)和测量元件(8)，其中至少所述温度传感器(7)和所述测量元件(8)布置在单个传感器头部(3)中。此外，包括具有各向异性导热率的材料的至少一个单元(11)至少部分地布置在所述传感器头部(3)内。

Thermometer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度计
本专利技术涉及一种用于确定和/或监测液体的温度的设备以及一种用于制造本专利技术的设备的方法。所述设备包括至少一个温度传感器和至少一个测量元件，其中所述温度传感器和所述测量元件容纳在单个传感器头部中。所述测量元件优选地是另一传感器元件，例如附加的温度传感器、固定点电池或基准元件。
技术介绍
例如，从DE4318486A1中已知一种具有两个温度测量元件的温度传感器，所述两个温度测量元件二者均布置在管状传感器外壳的基底上。从DE19941731A1中已知用于在已安装状态下校准温度计的是一种小型固定点电池，所述小型固定点电池提供在温度计中并且填充有诸如金属或共晶合金等固定点物质。出于校准和/或验证温度计的目的，从EP1247268B2中同样已知的是例如一种基于呈辅助温度传感器形式的一个或多个基准元件的特征线或曲线而原位校准多个一体式温度传感器的方法。基准元件安装在作为主温度传感器的补充的温度计插入件中。此外，从DE102010040039A1中已知一种用于原位校准温度计的设备和方法，所述温度计具有温度传感器和用于校准温度传感器的基准元件，在这种情况下基准元件至少部分地由铁电材料构成，所述铁电材料在与校准温度传感器相关的温度范围内的至少一个预确定温度下经历相变。因此，校准基于铁电材料的相变的典型温度点，因此基于材料特定性质来执行。类似的设备是在本申请首次提交之日未公开的德国专利申请No.102015112425.4的主题。这里描述的温度计包括至少一个温度传感器和至少两个基准元件，所述至少两个基准元件经由恰好两根连接线接触并且至少部分地由两种不同的材料组成，所述两种不同的材料中的每种在与校准温度传感器相关的温度范围内具有至少一个相变，所述至少一个相变在每种情况下在预确定相变温度下为至少二阶。DE102010040039A1(US9091601)以及DE102015112425.4(US2018217010)以引用的方式并入本文中。在具有温度传感器和布置在同一传感器头部中的附加测量元件的温度计用于具有至少有时是不均匀的温度分布的液体例如流动液体的情况下，可能发生的是，每个布置在传感器头部内的不同位置处的温度传感器和另一个测量元件至少有时暴露于不同的温度。那么，温度传感器和测量元件至少有时不处于热平衡状态，这会不利地导致误差和测量不准确。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种用于以高测量精度确定和/或监测液体温度的设备，以及提供一种用于制造所述设备的方法。所述目标通过根据权利要求1所述的设备和根据权利要求15所述的方法来实现。本专利技术的设备用于确定和/或监测液体的温度，并且包括至少一个温度传感器和测量元件，其中至少温度传感器和测量元件布置在单个传感器头部中。此外，一个单元至少部分地布置在传感器头部内，所述单元包括具有各向异性导热率的材料。为了确定和/或监测液体的温度，使传感器头部与液体接触，尤其是热接触。设备与液体之间发生热交换，直到确立热平衡为止。然后，传感器头部和液体具有基本相同的温度，在下文中称为平衡温度。对于传感器头部，热流从其面向液体的表面开始进入传感器头部的内部。就此而言，热运动包括从液体到传感器头部的热通量以及从传感器头部到液体的热通量二者，前者对应于液体具有比传感器头部更高的温度的情况，而后者对应于传感器头部的温度较高的情况。在热平衡状态下，温度传感器和测量元件具有基本相同的温度。在具有布置在单个传感器头部中的至少两个测量元件的常见温度计的情况下，其中至少一个测量元件是温度传感器，可能会出现不同的情况，其中并非始终存在热平衡。因此，温度传感器和测量元件在确立了平衡温度的时间点之前的某些时间点暴露于不同的温度。这一方面可能是由温度传感器和传感器头部内的测量元件的尤其是结构上相关的不对称布置致使的。例如，温度传感器和测量元件可以布置在距传感器头部的外部壳体的不同距离处。另一种情况是当设备暴露于至少在时间上和/或部分动态的和/或不均匀的热环境时，例如在应用于流动液体的情况下。然后，在液体温度从第一温度变为第二温度的情况下，传感器头部的与流动方向相反面向上游的区域比传感器头部的在液体流动方向中面向下游的区域在更早的时间点暴露于第二温度。同样，结果是温度传感器和测量元件在确立了平衡温度的时间点之前的某一时间点暴露于不同的温度。当然，许多其它情况也可能导致温度传感器的温度与测量元件的温度之间至少有时会出现温差。当例如借助于温度传感器测量的温度和同样借助于测量元件确定的尤其是物理或化学的尤其是温度相关的变量例如温度尤其以数学关系相关以便例如确定温度测量值或执行校准/验证时，可能会产生误差和/或测量不准确。为了防止所述问题，提供了本专利技术的单元，所述单元至少部分地包括具有各向异性导热率的材料。所述单元的导热率取决于方向。因此，对于特定应用，传感器头部内的热流可以受到特别设计的、有利地具有瞄准(targeting)的单元的实施例的影响。在优选实施例中，所述单元被实施以确保至少温度传感器和测量元件始终基本上处于热平衡状态。优选地，所述单元因此确保，尤其是独立于设备的热环境，传感器头部内发生均匀的热流。所述单元特别优选地实施为，以使得在液体温度变化的情况下，温度传感器的区域中和测量元件的区域中始终具有基本上相同的温度。如果测量元件例如是附加温度传感器，则因此例如由于传感器头部内的不对称布置或者在流动介质的情况下，确保借助于两个温度传感器确定的温度之间不会出现测量值差异。类似地，当测量元件是用于校准和/或验证温度传感器的固定点电池或基准元件时，所述单元确保借助于基准元件确定的温度可以直接与在基本相同的时间点测量的温度传感器温度进行比较。在本专利技术的设备的实施例中，测量元件是第二温度传感器。第一温度传感器和第二温度传感器用于例如在确定和/或监测液体温度时提供冗余。在本专利技术的设备的替代实施例中，测量元件是用于至少温度传感器的原位校准和/或验证的基准元件，其中所述基准元件至少部分地由至少一种材料组成，在这种情况下，在与校准第一温度传感器相关的温度范围内的至少一个预确定相变温度下发生至少一次相变。在相变期间，材料保持在固相状态。参考具有至少一个基准元件的实施例，比较DE102010040039A1以及德国专利申请No.102015112425.4，二者都涉及这些基准元件。在这种情况下，使用同样位于温度计插入件或传感器头部中的至少一个辅助传感器(基准元件)校准和/或验证温度传感器(主传感器)。如果提供了至少两个基准元件，那么除了所谓的单点校准和/或验证之外，还可以进行所谓的多点校准和/或验证。在保持在固相状态的材料发生相变的情况下，例如根据埃伦费斯特分类，所涉及的是至少为二阶的相变。与一阶相变相比，在相变期间没有或仅有可忽略量的潜热被释放。当没有或仅有可忽略量的潜热被释放时，这可以基本上且独立于选定的相变分类尤其有利地确保在发生相变的时间点借助于温度传感器测量的温度没有被破坏，尤其是不被释放的潜热破坏。在现有技术中显著更常见的附加相变分类中，仅区分不连续(一阶)相变与连续(二阶)相变[比较例如LexikonderPhysik,SpektrumAkademischerVerlag,Heidelberg,Berlin第4卷，条目为“u本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定和/或监测液体(5)的温度(T)的设备(1)，所述设备(1)包括：温度传感器(7)和测量元件(8)，其中至少所述温度传感器(7)和所述测量元件(8)布置在单个传感器头部(3)中，其特征在于包括具有各向异性导热率的材料的至少一个单元(11)至少部分布置在所述传感器头部(3)内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.09 DE 102017100267.71.一种用于确定和/或监测液体(5)的温度(T)的设备(1)，所述设备(1)包括：温度传感器(7)和测量元件(8)，其中至少所述温度传感器(7)和所述测量元件(8)布置在单个传感器头部(3)中，其特征在于包括具有各向异性导热率的材料的至少一个单元(11)至少部分布置在所述传感器头部(3)内。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述单元(11)被实施以确保至少所述温度传感器(7)和所述测量元件(8)始终基本上处于热平衡状态。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中所述测量元件(8)是第二温度传感器。4.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中所述测量元件(8)是用于至少所述温度传感器的原位校准和/或验证的基准元件，其中所述基准元件至少部分地由至少一种材料组成，在这种情况下，在与校准所述第一温度传感器相关的温度范围内的至少一个预确定相变温度下发生至少为二阶的至少一次相变，在所述相变的情况下，所述材料保持在固相状态。5.根据权利要求4所述的设备(1)，其中所述材料是铁电材料、铁磁材料或超导体，尤其是高温超导体。6.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其中所述单元(11)包括层或涂层，所述层或涂层至少部分地由所述具有各向异性导热率的材料组成。7.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其中所述单元(11)包括薄壁箔，所述薄壁箔至少部分地由所述具有各向异性导热率的材料组成。8.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其中提供了填料(6)，所述填料(6)至少部分地布置在所述传感器头部(3)内，并且至少部分地、优选完全地填充所述传感器头部(1)的内部。9.根据权利要求8所述的设备(1)，其中所述填...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷德·乌姆克雷尔，
申请(专利权)人：恩德莱斯豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE