用于温度计的原位校准的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确定和/或监测介质(5)的温度(T)的装置(1)，所述装置(1)包括：第一温度传感器(13)，所述第一温度传感器(13)用于确定所述介质(5)的温度(T)；基准元件(8)，所述基准元件(8)用于所述装置(1)的原位校准和/或验证，所述基准元件(8)至少部分地由在与所述装置(1)的操作相关的温度范围内的至少一个预定相变温度(Tph)下发生至少一次相变的材料组成，在所述相变的情况下，所述材料保持在固相，并且其中在所述基准元件(8)上布置有至少第一导电电极(11)和第二导电电极(12)，所述第一导电电极(11)和所述第二导电电极(12)彼此电绝缘；第一连接线(9a)，所述第一连接线(9a)用于接触，尤其是电接触所述第一电极(11)；以及第二连接线(9b)，所述第二连接线(9b)用于接触，尤其是电接触所述第二电极(12)，根据本发明专利技术，提供了第三连接线(9c)，所述第三连接线(9c)由至少与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)的材料不同的材料组成，其中对所述第三连接线(9c)进行布置，以使得其与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)形成呈第一热电偶形式的所述第一温度传感器(13)。此外，本发明专利技术涉及一种用于本发明专利技术的装置的原位校准和/或验证的方法。

Devices and methods for in-situ calibration of thermometers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于温度计的原位校准的装置和方法
本专利技术涉及一种用于确定和/或监测液体的温度的装置，所述装置包括第一温度传感器和基准元件以及至少三根连接线。此外，本专利技术涉及一种用于本专利技术的装置的原位校准和/或验证方法。
技术介绍
目前，温度计的校准通常在校准浴器、校准炉或固定点系统中执行。例如，在DE102004027072B3中描述了相应的固定点单元。然而，在这些方法的情况下，通常必须从测量点卸下温度计。相反，为了能够在已安装状态下校准温度计，DE19941731A1公开了一种提供在温度计中的小型化固定点单元。固定点单元填充有固定点物质，例如金属或共晶合金。然而，在这种情况下，需要额外的单元来封装固定点物质，这减小了传感器的动态范围，尤其是使对温度变化的响应时间劣化。此外，在给定的情况下，可能会发生固定点物质从单元中逸出，这可能导致温度计的损坏或甚至破坏。因此，期望的是能够在已安装状态下即原位对温度计进行校准和/或验证，在这种情况下不会出现上面提及的缺点。原则上，为了确定温度，可以使用最多样的物理和/或化学的、依赖于温度的材料性质。在这种情况下，性质可以是发生在某个特征温度点的特定性质的变化，尤其是突然变化，或者是性质的呈特征线或曲线形式的连续变化。例如，铁磁材料的居里温度是材料的特征温度点。在这方面，从DE4032092C2中已知一种用于确定居里温度的方法，在这种情况下借助于差分扫描热分析仪检测居里温度区域中吸收的热量的突然变化。在DE19702140A1中，又描述了一种用温度传感器测量旋转支撑部分的温度的装置和方法，所述温度传感器具有铁磁性或顺磁性材料，所述材料在相关温度范围内表现出其极化依赖温度的变化。因此，将依赖温度的极化的特征线或曲线纳入考虑以便确定温度。从DE19805184A1中已知的另一示例描述了基于压电元件的电容而确定压电元件的温度。类似地，DE69130843T2涉及一种用于确定压电晶体振荡器的温度的方法和装置。使用某些特征温度点或特征线或曲线基本上也适用于校准和/或验证温度计。因此，在EP1247268B2中，例如描述了一种用于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集成的温度传感器的方法。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。为了可以进行校准，所利用的基准元件与主温度传感器的不同之处在于构造和/或应用的材料。这导致不同的特征线或曲线。然而，这种情况下的不利之处在于基准元件的特征线或曲线通常经受老化效应和/或传感器漂移。为了避免这些缺点，从DE102010040039A1中已知一种用于温度计的原位校准的装置和方法，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组成，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定温度下经历相变。因此，校准是基于铁电材料的相变的特征温度点，因此基于材料特定性质来执行的。以这种方式，根据安装的基准元件的数量，可以执行所谓的单点和多点校准和/或验证二者。此外，从在本申请首次提交之日未公开的德国专利申请No.102015112425.4中已知一种尤其适合于多点校准的类似装置。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。所述基准元件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。对于在至少部分地和/或有时、动态的和/或不均匀的热环境中应用具有温度传感器和额外的测量元件的对应装置，可能发生的是，温度传感器和基准元件不处于热平衡中。那么，借助于温度传感器测量的温度至少有时不对应于同时测量的基准元件的温度。在借助于基准元件校准和/或验证温度传感器的情况下，这可能会不利地导致误差和/或不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于以高测量精度确定和/或监测液体温度的装置，以及一种用于制造所述装置的方法。所述目的通过根据权利要求1所述的用于确定和/或监测液体温度的装置以及通过根据权利要求12所述的用于本专利技术的装置的原位校准和/或验证的方法来实现。本专利技术的装置包括用于确定液体温度的第一温度传感器和用于装置的原位校准和/或验证的基准元件，所述基准元件至少部分地由一种材料组成，在这种材料的情况下在与装置操作相关的温度范围内的至少一个预定相变温度下发生至少一次相变，在所述相变的情况下，所述材料保持在固相。所述装置包括用于接触，尤其是电接触基准元件的至少第一部件的至少第一连接线，和用于接触，尤其是电接触基准元件的至少第二部件的第二连接线。此外，还提供了至少第三连接线，所述第三连接线由至少与第一连接线或第二连接线的材料不同的材料组成。此外，对该第三连接线进行布置，以使得其与第一连接线或第二连接线形成呈第一热电偶形式的第一温度传感器。本专利技术的温度计被有利地实施用于至少第一温度传感器的原位校准和/或验证。为此，使用辅助传感器(基准元件)校准和/或验证温度传感器(主传感器)。在保持在固相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，除其他之外，基本上且独立于选定的相变分类，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额外相变分类中，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(相变和其它关键现象)]。根据该分类，各种铁电材料可以与一阶相变以及二阶相变二者相关联，其中在两种情况下，发生相变的特定材料在相变期间保持固相。相变包括热力学变量(诸如随例如温度而变化的压力、容积、焓或熵)的二阶导数的不连续性。通常，相变涉及某种特定材料性质的变化，例如晶体结构的改变，或磁性、电气或介电性质的改变。特定基准元件的这些材料特定变化是已知的，并且可以被纳入考虑以便校准和/或验证温度传感器。在这种情况下，至少一个基准元件可以具有一个或多个相变，尤其是在所利用材料的固相下的相变。每个相变在某个特征、固定且长期稳定的温度值处发生，因此原则上不需要考虑基准元件的漂移和/或老化效应。本专利技术的形成第一温度传感器的至少第一热电偶布置在基准元件的最邻近处。形成第一热电偶的连接线相应地由不同的材料形成。热电偶的操作对于本领域技术人员来说是充分已知的，并且因此这里不再详细解释。温度借助于热电偶根据由不同材料组成的两个热电偶丝之间产生的热电压进行确定。对于本专利技术的装置，这些由两根连接线给出。为此，两根热电线在下文中称为测量点的位置处连接在一起，将在所述位置处确定温度。热电偶尤其是符合DIN标准IES584的热电偶，例如K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定和/或监测液体(5)的温度(T)的装置(1)，包括：‑第一温度传感器(13)，所述第一温度传感器(13)用于确定所述液体(5)的温度(T)，‑基准元件(8)，所述基准元件(8)用于所述装置(1)的原位校准和/或验证，所述基准元件(8)至少部分地由一种材料组成，在所述材料的情况下，在与所述装置(1)的操作相关的温度范围内的至少一个预定相变温度(Tph)下发生至少一次相变，在所述相变的情况下，所述材料保持在固相，‑第一连接线(9a)，所述第一连接线(9a)用于接触，尤其是电接触所述基准元件(8)的至少第一部件(11)，以及‑第二连接线(9b)，所述第二连接线(9b)用于接触，尤其是电接触所述基准元件(8)的至少第二部件(12)，其特征在于‑提供了第三连接线(9c)，所述第三连接线(9c)由至少与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)的材料不同的材料组成，并且‑其中对所述第三连接线(9c)进行布置，以使得其与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)形成呈第一热电偶形式的所述第一温度传感器(13)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.09 DE 102017100268.51.一种用于确定和/或监测液体(5)的温度(T)的装置(1)，包括：-第一温度传感器(13)，所述第一温度传感器(13)用于确定所述液体(5)的温度(T)，-基准元件(8)，所述基准元件(8)用于所述装置(1)的原位校准和/或验证，所述基准元件(8)至少部分地由一种材料组成，在所述材料的情况下，在与所述装置(1)的操作相关的温度范围内的至少一个预定相变温度(Tph)下发生至少一次相变，在所述相变的情况下，所述材料保持在固相，-第一连接线(9a)，所述第一连接线(9a)用于接触，尤其是电接触所述基准元件(8)的至少第一部件(11)，以及-第二连接线(9b)，所述第二连接线(9b)用于接触，尤其是电接触所述基准元件(8)的至少第二部件(12)，其特征在于-提供了第三连接线(9c)，所述第三连接线(9c)由至少与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)的材料不同的材料组成，并且-其中对所述第三连接线(9c)进行布置，以使得其与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)形成呈第一热电偶形式的所述第一温度传感器(13)。2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述基准元件(8)上至少布置有导电的第一电极(11)和导电的第二电极(12)，所述第一电极(11)和所述第二电极(12)彼此电绝缘，并且其中所述第一连接线(9a)接触，尤其是电接触所述第一电极(11)，并且其中所述第二连接线(9b)接触，尤其是电接触所述第二电极(12)。3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中至少部分地组成所述基准元件(8)的所述至少一种材料是铁电材料、铁磁材料或超导材料，尤其是高温超导体。4.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中组成所述基准元件(8)的所述至少一种材料至少部分是合金，尤其是LiNbO3、NaNbO3、KNO3、Pb(0.5Sc0.5Nb)O3、Pb(0.33Mg0.67Nb)O3、Pb(0.33Zn0.67Nb)O3、LiTaO3、PbTa2O6、Pb(0.5Fe0.5Ta)O3、SrBi2Ta2O9、Sm(MoO4)3、Eu2(MoO4)3、Pb5GeO11、SrTeO3、PbZrO3-PbTiO3、BaTiO3或固溶体，例如BaTiO3-PbTiO3。5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(1)，其中对所述第三连接线(9c)进行布置，以使得其与所述第一电极(11)或所述第二电极(12)接触，尤其是电接触。6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(1)，其中提供了第四连接线(9d)，所述第四连接线(9d)由至少与所述第一连接线(9a)或所述第二连接线(9b)的材料不同的材料组成，其中当所述第三连接线(9c)接触所述第一电极(11)时，所述第四连接线(9d)接触，尤其是电接触所述第二电极(12)，并且当所述第三连接线(9c)接触所述第二电极(12)时，所述第四连接线(9d)接触，尤其是电接触所述第一电极(11)，并且其中接触，尤其是电接触相同电极(11、12)的两个连接线(9a、9c或9b、9d)形成呈所述第一热电偶形式的所述第一温度传感器(13)和呈第二热电偶形式的第二温度传感器(15)。7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·科恩，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