用于测量和控制加热器系统性能的传感器系统和集成加热器-传感器技术方案

一种流体传感器系统检测加热流体的加热系统的一个或多个性能特性。该传感器系统包括具有有限长度的探针，该探针的一部分浸入流体中。该探针包括电阻加热元件和用于测量一个或多个性能特性的流体温度传感器，其中流体温度传感器配置成测量流体温度，电阻加热元件可作为加热器操作以在流体和空气之间产生温差来检测流体，并且可作为传感器操作以测量液位。

Sensor system and integrated heater sensor for measuring and controlling heater system performance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量和控制加热器系统性能的传感器系统和集成加热器-传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月27日提交的美国临时专利申请62/537,922的权益和优先权。该申请的公开内容通过引用而并入本文。
本专利技术涉及一种用于测量加热器系统的特性的传感器。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，不构成现有技术。一种加热系统，例如流体加热系统，通常包括可操作以加热物体(例如，晶片、液体、气体等)的加热器和用于控制加热器的控制系统。多个独立的传感器通常用于测量加热系统的不同性能特性。例如，流体加热系统，例如电炸锅，可以使用多个传感器装置来测量流体温度、环境温度、流体质量、液位等。控制系统从传感器装置接收数据以获得性能特性，并最终确定施加到加热器的适当功率量。在多个传感器装置的情况下，加热器系统变得相当复杂，并且可能仅能够检测大的增量变化。本公开解决了这些和其他问题。
技术实现思路
本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。在一种形式中，本公开涉及一种用于加热系统的流体传感器系统。该传感器系统包括具有有限长度的探针，该探针的一部分浸入流体中。该探针包括电阻加热元件和用于测量一个或多个性能特性的流体温度传感器。流体温度传感器配置成测量流体温度，电阻加热元件可作为加热器操作以沿着探针的长度产生温差来检测流体，并且可作为传感器操作以测量液位。在另一种形式中，流体传感器系统还包括控制系统，该控制系统配置成操作探针并基于作为传感器操作的电阻加热元件的电响应和流体温度传感器的电响应中的至少一个来确定加热系统的一个或多个性能特性。性能特性包括液位和流体温度中的至少一个。在又一种形式中，控制系统配置成基于流体温度、电阻加热元件的电阻以及将给定电阻和给定温度与液位相关联的预定信息来确定液位。在一种形式中，控制系统配置成当流体温度与环境温度基本上相同时，将第一功率量施加到电阻加热元件以产生温差，并且当流体温度与环境温度不同时，施加小于第一功率量的第二功率量以测量电阻加热元件的电阻。在另一种形式中，探针还包括环境温度传感器，以测量环境温度，其中环境温度传感器设置在探针的远离流体的部分处。在又一种形式中，环境温度传感器是热电偶。在一种形式中，探针还包括电阻温度检测器RTD，并且电阻加热元件和流体温度传感器中的至少一个连接到RTD。在另一种形式中，探针还包括四线电阻温度检测器RTD。具有高电阻温度系数TCR的第一环线连接到RTD以形成电阻加热元件，第二环线连接到RTD以形成流体温度传感器。在又一种形式中，探针还包括用于检测最大流体温度的极限传感器。在一种形式中，流体温度传感器是热电偶。在一种形式中，本公开涉及一种用于加热系统的流体传感器系统，该加热系统可操作以加热流体。该传感器系统包括具有有限长度的探针和控制系统，该探针的一部分浸入流体中。该探针包括检测流体的电阻加热元件和测量流体温度的流体温度传感器。电阻加热元件可作为加热器操作以沿探针的长度产生温差来检测流体，并且可作为传感器操作以测量液位。控制系统配置成基于来自作为传感器操作的电阻加热元件的电响应和流体温度传感器的电响应中的至少一个以及基于预定信息来确定加热系统的一个或多个性能特性。控制系统配置成响应于流体温度与环境温度基本上相同而将电阻加热元件作为加热器操作。在另一种形式中，控制系统配置成施加以下中的至少一个：当流体温度与环境温度基本上相同时，将第一功率量施加到电阻加热元件以产生温差；以及当流体温度与环境温度不同时，将小于第一功率量的第二功率量施加到电阻加热元件以测量电阻加热元件的电阻。在又一种形式中，控制系统配置成基于流体温度、电阻加热元件的电阻以及将给定电阻和给定流体温度与液位相关联的预定信息来确定作为性能特性的液位，其中流体温度基于流体温度传感器的电响应而确定。在一种形式中，探针还包括环境温度传感器以测量环境温度。在另一种形式中，探针还包括电阻温度检测器RTD，并且电阻加热元件和流体温度传感器中的至少一个连接到RTD。在又一种形式中，探针还包括用于检测最大流体温度的极限传感器，并且控制系统配置成基于极限传感器的电响应来测量流体温度，并且确定流体温度是否高于预定极限。在一种形式中，本公开涉及一种加热器系统，其具有传感器系统、可操作以加热流体的加热器、以及与传感器系统的控制系统通信并配置成基于性能特性控制加热器的加热器控制系统。在一种形式中，本公开涉及一种集成加热器装置，其包括至少一个多部分电阻元件，所述至少一个多部分电阻元件配置为测量一个或多个性能特性。该至少一个多部分电阻元件具有由第一导电材料限定的第一部分和由第二导电材料限定的第二部分，第二导电材料具有比第一导电材料低的电阻温度系数(TCR)。多部分电阻元件可作为产生热量的加热器操作以及可作为传感器操作，并且多部分电阻元件的第一部分配置为沿着指定区域延伸以测量第一性能特性。在另一种形式中，多部分电阻元件包括第一构件和第二构件，第二构件具有与第一构件不同的泽贝克系数。第一构件和第二构件形成温度感测接合点，以测量第一位置处的作为第二性能特性的温度。在又一种形式中，本公开涉及一种加热器系统，其包括集成加热器装置和控制系统，控制系统配置成操作加热器装置，并且更特别地，将多部分电阻元件作为加热器操作以加热物体，或作为传感器操作以测量多部分电阻元件的电响应。根据本文提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅用于说明目的，而非旨在限制本公开的范围。附图说明为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图描述其以示例方式给出的各种形式，在附图中：图1是根据本公开的教导的流体传感器系统的示意图；图2示出了基于本公开的教导的电阻、温度和液位之间的函数关系；图3是描绘了在不同输入下的电阻响应的示例的曲线图；图4是根据本公开的教导的流体传感器系统的控制系统的框图；图5是根据本公开的教导的由流体传感器系统执行的流体监测例程的流程图；图6A、图6B、图6C和图6D示出了根据本公开的教导的用于流体传感器系统的探针的变型；图7A至图7J示出了根据本公开的教导的用于流体传感器系统的探针的电阻加热元件、流体温度传感器和/或环境温度传感器的附加配置；图8示出了根据本公开的教导的具有集成加热器-传感器的加热器系统；图9是根据本公开的教导的第一形式的集成加热器-传感器的局部剖视图；图10是根据本公开的教导的第二形式的集成加热器-传感器的局部剖视图；图11是根据本公开的教导的第三形式的集成加热器-传感器的局部剖视图；以及图12是图8的加热器系统的加热器控制系统的框图。本文描述的附图仅用于说明目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并且不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加热系统的流体传感器系统，所述传感器系统包括：/n具有有限长度的探针，所述探针的一部分浸入流体中，所述探针包括电阻加热元件和用于测量一个或多个性能特性的流体温度传感器，其中所述流体温度传感器配置成测量流体温度，所述电阻加热元件能够作为加热器操作以沿着所述探针的长度产生温差来检测所述流体，并且能够作为传感器操作以测量液位。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170727 US 62/537,9221.一种用于加热系统的流体传感器系统，所述传感器系统包括：
具有有限长度的探针，所述探针的一部分浸入流体中，所述探针包括电阻加热元件和用于测量一个或多个性能特性的流体温度传感器，其中所述流体温度传感器配置成测量流体温度，所述电阻加热元件能够作为加热器操作以沿着所述探针的长度产生温差来检测所述流体，并且能够作为传感器操作以测量液位。


2.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其还包括控制系统，所述控制系统配置成操作所述探针并基于作为传感器操作的所述电阻加热元件的电响应和所述流体温度传感器的电响应中的至少一个来确定所述加热系统的一个或多个性能特性，所述性能特性包括所述液位和所述流体温度中的至少一个。


3.根据权利要求2所述的流体传感器系统，其中所述控制系统配置成基于所述流体温度、所述电阻加热元件的电阻以及将给定电阻和给定温度与液位相关联的预定信息来确定所述液位。


4.根据权利要求2所述的流体传感器系统，其中所述控制系统配置为：
当所述流体温度与环境温度基本上相同时，将第一功率量施加到所述电阻加热元件以产生所述温差，以及
当所述流体温度与所述环境温度不同时，施加小于所述第一功率量的第二功率量以测量所述电阻加热元件的电阻。


5.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其中所述探针还包括环境温度传感器，以测量环境温度，其中所述环境温度传感器设置在所述探针的远离所述流体的部分处。


6.根据权利要求5所述的流体传感器系统，其中所述环境温度传感器是热电偶。


7.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其中所述探针还包括电阻温度检测器RTD，所述电阻加热元件和所述流体温度传感器中的至少一个连接到所述RTD。


8.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其中所述探针还包括四线电阻温度检测器RTD，其中具有高电阻温度系数TCR的第一环线连接到所述RTD以形成所述电阻加热元件，第二环线连接到所述RTD以形成所述流体温度传感器。


9.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其中所述探针还包括用于检测最大流体温度的极限传感器。


10.根据权利要求1所述的流体传感器系统，其中所述流体温度传感器是热电偶。


11.一种用于加热系统的流体传感器系统，所述传感器系统包括：
具有有限长度的探针，所述探针的一部分浸入流体中，所述探针包括检测所述流体的电阻加热元件和测量流体温度的流体温度传感器，其中所述电阻加热元件能够作为加热器操作以沿所述探针的长度产生温差来检测所述流体，并且能够作为传感器操作以测量液位；以及
控制系统，所述控制系统配置成基于来自作为传感器操作的所述电阻加热元件的电响应和所述流体温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米·奥泽，路易斯·P·辛德豪尔，马卡·埃弗利，布雷特·拉德肖，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US