具有诊断功能的温度计制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的设备(1)，包括具有温度敏感传感器元件(7)的温度传感器(T1)，该温度敏感传感器元件(7)通过至少第一连接线(9)和第二连接线(10)电接触，其中第一连接线(9)被分成第一段(9a)和第二段(9b)，其中面向传感器元件(7)的第一段(9a)由第一材料构成，并且其中背离传感器元件(7)的第二段(9b)由不同于第一材料的第二材料构成，其中第二连接线(10)由第二材料构成，并且其中第一连接线(9)的第一段(9a)和第二连接线(10)的至少一部分(t)形成热电偶形式的第一温度差传感器(T2)。电偶形式的第一温度差传感器(T2)。电偶形式的第一温度差传感器(T2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有诊断功能的温度计


[0001]本专利技术涉及一种用于确定和/或监测介质的温度的设备。

技术介绍

[0002]从现有技术在很多种实施例中已知温度计。因此，存在使用具有已知膨胀系数的液体、气体或固体的膨胀以便测量温度的温度计，或者还存在将材料的电导率或由其导出的量与温度相关联的其它温度计，诸如当使用例如电阻元件时的电阻，或者在热电偶的情况下的热电效应。另一方面，辐射温度计，特别是高温计，使用物质的热辐射来确定其温度。基本的测量原理各自已经在出版物被描述。
[0003]在电阻元件形式的温度传感器的情况下，所谓的薄膜和厚膜传感器以及所谓的热敏电阻器(也称为NTC热敏电阻器)等已经是已知的。在薄膜传感器的情况下，特别是电阻温度检测器(RTD)的情况下，例如，设置有连接导线并安装在载体基板上的传感器元件，其中载体基板的背面通常具有金属涂层。作为传感器元件，使用所谓的电阻元件，例如铂元件形式的电阻元件，除了别的以外，这些电阻元件也可以在商业上以名称PT10、PT100和PT1000获得。
[0004]然而，在热电偶形式的温度传感器的情况下，温度通过不同材料制成的单侧连接的热导线之间产生的热电压来确定。符合DIN标准IEC584的热电偶，例如K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶，通常用作温度测量的温度传感器。然而，其它材料对，特别是那些具有可测量的塞贝克效应的材料，也是可能的。
[0005]在过程自动化中温度计的任务是可靠地且尽可能准确地确定介质或过程介质的温度。在实践中，存在的问题是，在每种情况下使用的温度传感器通过多个热电阻与介质分离。例如，这种热电阻来自温度计的单个部件的结果，也可能来自介质所在的容器，例如储器或管道的结果。通常，温度传感器是所谓的测量插件的一部分，该测量插件包括包围填充物的外壳元件和嵌入其中的温度传感器。在这种情况下，例如，由于外壳和填充物的原因，导致串联热电阻。
[0006]如果温度计还包括例如保护管，则由于保护管本身以及保护管和测量插件之间的热耦合，产生更多的串联热电阻。保护管的长度和测量插件的长度的选择对实现过程介质和环境或温度计之间的热平衡起着决定性的作用。如果保护管和/或测量插件太短，温度传感器区域可能出现温度梯度。这种温度梯度一方面视情况而定取决于介质温度或过程温度与环境温度之间的差异。然而，另一方面，分别使用的温度计部件的热导率、各个部件之间的热耦合以及不同的过程参数，诸如过程介质的流速等也起着决定性的作用。
[0007]在温度传感器区域中出现温度梯度的另一原因是在温度计上，例如在保护管或测量插件上，特别是在温度传感器区域中形成沉积层和/或腐蚀。沉积物的形成或腐蚀的发生导致介质和分别与介质接触的温度计部件，例如保护管或外壳元件之间的热耦合的变化，特别是恶化。
[0008]由于温度传感器区域中的这种温度梯度，测量值的相当大的伪造可能独立于梯度
的确切原因而发生。
[0009]以便避免测量值的这种伪造，使用三个等距的温度传感器来确定真实的温度值，例如温度测量实践(Klaus Irrgang、Lothar Michalowsky，Temperaturmesspraxis，ISBN-13：978380272204)是已知的。然而，这种方法需要相对复杂的结构和信号评估。
[0010]DE102014119593A1公开了一种能够沿着连接线检测温度梯度的温度计。所谓的4-导体电路中的电阻元件被用作温度传感器。在连接线中的一条连接线上，该连接线的一段被另一种材料代替，使得由该连接线和另一条连接线形成差分热电偶。一旦在由两个元件或两种材料构成的连接线上出现温度梯度，就会产生热电压，该热电压给出了关于沿着连接线的温度梯度的信息。然而，该温度梯度仅与连接线的延伸方向有关。不能对温度传感器区域内直接出现的任何温度梯度进行直接陈述。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的是指定一种具有最高可能测量性能，特别是具有高测量准确性的温度计。
[0012]该目的通过根据权利要求1的设备来实现。有利的实施例分别在从属权利要求中指定。
[0013]本专利技术的目的通过一种用于确定和/或监测介质的温度的设备来实现，该设备包括具有温度敏感传感器元件的温度传感器，该温度传感器元件经由至少第一连接线和第二连接线电接触。第一连接线被分成第一段和第二段，其中面向传感器元件的第一段由第一材料构成，并且其中背离传感器元件的第二段由不同于第一材料的第二材料构成，而第二连接线同样由第二材料构成。第一连接线的第一段和第二连接线的至少一部分形成热电偶形式的第一温度差传感器。
[0014]根据本专利技术，第一温度差传感器原则上是根据热电原理的热流传感器，通过该热流传感器可以检测温度传感器位置处的温度梯度或热流。如果在温度传感器的区域中出现温度梯度，则出现通过温度传感器确定的温度值的测量值伪造。在这种情况下，可以通过第一温度差传感器来检测热电压。有利的是，温度梯度因此可以在温度传感器的位置，即在确定和/或监测温度的位置被直接检测。一方面，第一连接线和第二连接线的两个第一段可以彼此直接连接并共同附接到温度传感器。在这种情况下，热电偶形式的第一温度传感器尤其合适。第一连接线和第二连接线也可以单独附接到温度传感器。在第二种情况下，第一连接线的第一段和第二连接线的第一段于是可以通过例如温度传感器彼此电连接。
[0015]两条连接线一方面用于接触温度传感器。第一连接线的至少第一段和第二连接线的至少一部分同时形成第一温度差传感器，通过该第一温度差传感器可以检测温度传感器区域中的热流。
[0016]在一个实施例中，温度传感器的温度敏感传感器元件是电阻元件。取决于电阻元件的类型和设计，第一连接线和第二连接线或者第一连接线的第一段和第二连接线的第一段然后可以例如直接附接到电阻元件或者也直接附接到其上布置有电阻元件的基板。因此，接触可以例如经由传感器元件和经由其上布置有传感器元件的基板来进行。同样可以在基板上布置至少一条连接线的至少部分区域，特别是至少一条连接线的第一部分。在电阻元件作为薄膜或厚膜传感器的实施例的情况下，至少一条连接线的布置在基板上的至少
一个部分区域可以有利地与传感器元件一起以薄膜或厚膜方法制造。
[0017]在该设备的另一实施例中，第二连接线被分成面向传感器元件的第一段和背离传感器元件的第二段。在这种情况下，第一温度差传感器由第一连接线的第一段和第二连接线的第一段形成。相反，第一连接线的第二段和第二连接线的第二段可以是所谓的延伸导线，其可以连接到两条连接线的第一段。
[0018]特别优选的实施例包括第一连接线的第一段和第二连接线的第一段或者第二连接线的至少一部分以如下的方式设定尺寸，特别是其中长度、横截面积和/或材料以如下的方式被选择：使得通过第一连接线的第一段和/或通过第一连接线的第一热流的值和通过第二连接线的第一段、第二连接线的一部分和/或第二连接线的第二热流的值基本上相等。
[0019]通过适当地设定连接线或连接线的段的尺寸，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的设备(1)，包括：温度传感器(T1)，所述温度传感器(T1)具有温度敏感传感器元件(7)，所述温度敏感传感器元件(7)经由至少第一连接线(9)和第二连接线(10)电接触，其中，所述第一连接线(9)被分成第一段(9a)和第二段(9b)，其中，面向所述传感器元件(7)的所述第一段(9a)由第一材料构成，并且其中背离所述传感器元件(7)的所述第二段(9b)由不同于所述第一材料的第二材料构成，其中，所述第二连接线(10)由第二材料构成，并且其中，所述第一连接线(9)的所述第一段(9a)和所述第二连接线(10)的至少一部分(t)形成热电偶形式的第一温度差传感器(T2)。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述温度传感器(T1)的所述温度敏感传感器元件(7)是电阻元件。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中，所述第二连接线(10)被分成面向所述传感器元件(7)的第一段(10a)和背离所述传感器元件(7)的第二段(10b)。4.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其中，所述第一连接线(9)的所述第一段(9a)和所述第二连接线(10)的所述第一段(10a)或者所述第二连接线(10)的至少一部分(t)以如下的方式设定尺寸，特别是其中长度、横截面积和/或材料以如下的方式被选择：使得通过所述第一连接线(9)的所述第一段(9a)和/或通过所述第一连接线(9)的第一热流的值和通过所述第二连接线(10)的所述第一段(10a)、所述第二连接线(10)的部分(t)和/或所述第二连接线(10)的第二热流的值基本上相等。5.根据权利要求4所述的设备(1)，其中，所述第一连接线(9)的所述第一段(9a)和所述第二连接线(10)的所述第一段(10a)具有基本上相同的长度。6.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，包括用于电接触所述温度传感器(T1)的至少第三连接线(11)。7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中，所述第三连接线(11)被分成面向所述传感器元件的第一段(11a)和背离所述传感器元件的第二段(11b)，其中所述第三连接线(11)的所述第一段(11a)由所述第一材料或第三材料构成，其中所述第三连接线(11)的所述第二段(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
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：