热系统的电阻校准和监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种校准电阻性元件的温度的方法，该电阻性元件包括具有居里温度的材料，该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热系统的电阻校准和监测方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年4月8日提交的美国临时专利申请63/007,272的优先权和权益。上述申请所公开的内容通过引用并入本文。


[0002]本公开涉及温度测量，更具体地，涉及基于电阻测量来校准电阻式加热器的温度。

技术介绍

[0003]本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，可能不构成现有技术。
[0004]本领域已知：使用电阻式加热器的电阻测量来计算温度，而不是使用离散温度传感器来计算温度，或者说，在除了使用离散温度传感器来计算温度以外。然而，电阻式加热器内加热元件的电阻经常随时间或在制做期间发生变化，从而在计算温度与实际温度之间产生误差。
[0005]可以采用各种各样的校准技术来补偿这些电阻变化，并校正至更准确的温度，包括使用多个热电偶将计算温度与测量温度进行比较，然后对电阻计算进行适当的校正。尽管有些是有效的，但这些校准技术在其复杂性和准确性方面存在缺陷。
[0006]这些与加热元件/电阻性元件的电阻随时间校准相关的问题、以及与加热元件/电阻性元件的控制相关的其他问题由本公开来解决。

技术实现思路

[0007]本部分提供了本公开的总体概述，并未详尽公开其全部范围或其所有特征。
[0008]通常，当使用电阻式加热器(或传感器，或其他电阻性元件)时，本公开使用居里温度下的电阻
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温度(resistance
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temperature，R
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T)曲线上的拐点/面积，这提供了能够用于校准的已知的温度信号。如下文所更详细描述的，该拐点或校准R
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T曲线能够用于多种目的，包括但不限于：预测加热器的剩余寿命；测量沿加热器(或传感器，或其他电阻性元件)的长度的温度分布；识别加热系统的热损耗以改进系统建模和控制；改进对加热元件和过程之间热路径的识别以改进系统建模和控制；降低校准热系统的成本；加热系统的自校准；提高组合式双线电阻和热电偶功率引脚(thermocouple power pin，TCPP)热系统的精度水平；双线热电偶接点系统(包括具有温度感测电阻丝/线的其他热系统)；以及随时间变化的感测系统的现场重新校准。相应地，术语“输电线”应被解释为功率引脚、引线或其他导电元件，其可操作地连接至电阻性元件以向其供电。
[0009]还应当理解，本文的教导可以单独应用或与其他校准技术组合应用，无论是已知的还是本文
技术实现思路
的一部分，都同时处于本公开的范围内。
[0010]在一种形式中，提供了一种校准电阻性元件的温度的方法，该电阻性元件包括具有居里温度的材料。该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻
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温度(R
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T)曲线，以识别R
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T曲线值和居里温度下的拐点，生成电阻性元件在运行时间段内的运行R
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T曲
线，将标准R
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T曲线与运行R
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T曲线进行比较，并且将运行曲线调整(偏置和增益)至居里温度下的标准R
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T曲线。
[0011]在一种形式中，电阻性元件位于加热器中，但电阻性元件也可以是传感器，例如热电偶、其他电阻性元件之一等。在另一种形式中，电阻性元件在接点处耦接至输电线，输电线的材料与电阻性元件的材料不同，以便在接点处确定第二校准温度。
[0012]在另一种形式中，当电阻性元件电耦接至具有不同材料和热电偶接点的输电线时，可以实现多点校准，其中至少有一根输电线连接至电阻性元件。该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻
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温度(R
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T)曲线，以识别居里温度下的拐点和R
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T曲线的值，生成电阻性元件在运行时间段内的运行R
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T曲线，将标准R
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T曲线与运行R
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T线进行比较，将运行曲线调整至居里温度下的标准R
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T曲线，计算接点处的温度，并基于接点处的温度和调整步长来计算电阻性元件的修正温度。
[0013]根据本文提供的描述，进一步的适用范围将变得明显。应当理解，所描述的内容和具体示例仅用于说明的目的，而不用于限制本公开的范围。
附图说明
[0014]为了更好地理解本公开，现在将参考附图来描述其以示例的方式所给出的各种形式，其中：
[0015]图1为在电阻
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温度(R
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T)曲线上示出有电阻性材料在居里温度下的拐点的曲线图；
[0016]图2为在电阻(dR/dT)
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温度曲线变化上示出有电阻性材料在居里温度下的拐点的曲线图；
[0017]图3为示出有移位R
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T曲线的曲线图，根据本公开的教导，该移位R
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T曲线用于校准电阻性元件的电阻；
[0018]图4为示出有如图3所示的校准前后的误差的曲线图；
[0019]图5为电阻式加热器的示意性侧视图，根据本公开的教导，该电阻式加热器具有用于测试的多个热电偶；
[0020]图6为模拟温度分布沿图5的电阻式加热器的长度在不同功率水平下的曲线图；
[0021]图7为运行R
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T曲线的曲线图，根据本公开的测试，该运行R
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T曲线已经使用相较于标准R
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T曲线的坡度和偏置量而进行了校准；
[0022]图8A
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8C为模拟温度分布沿图5的电阻式加热器的长度在不同功率水平、不同热端部条件下的曲线图；
[0023]图9为针对图8A
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8C的不同热端部条件的计算R
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T曲线的曲线图；
[0024]图10为针对图8A
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8C的不同热端部条件的计算dR/dT曲线的曲线图；
[0025]图11A
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11B为电阻性元件的电阻和电阻变化随时间的曲线图，根据本公开的测试，电阻性元件部分浸没于和全部浸没于等温盐浴中；
[0026]图12A
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12C为示出有电阻变化随时间的曲线图，根据本公开的测试，电阻在整个加热循环、加热斜率和冷却斜率期间部分浸没于盐浴；
[0027]图13A
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13C为示出有电阻变化随时间的曲线图，根据本公开的测试，电阻在整个加热循环、加热斜率和冷却斜率期间全部浸没于盐浴；
[0028]图14A
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14B为示出有电阻随变化随时间的曲线图，根据本公开的测试，电阻在整个累积时间段以及从盐浴中移除后都部分浸没和全部浸没于盐浴；
[0029]图15A
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15B为示出有电阻性元件的另一形式的示意图，根据本公开的教导，该电阻性元件具有热电偶功率引脚配置，并且使用多点校准；
[0030]图16A
‑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】1.一种校准电阻性元件的温度的方法，所述电阻性元件包括具有居里温度的材料，所述方法包括：生成所述电阻性元件在等温条件下的标准电阻
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温度(R
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T)曲线，以识别所述居里温度下的拐点和所述电阻
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温度曲线的值；生成所述电阻性元件在运行时间段内的运行电阻
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温度曲线；比较所述标准电阻
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温度曲线和所述运行电阻
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温度曲线；和调整所述运行电阻
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温度曲线至所述居里温度下的所述标准曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电阻性元件位于加热器中。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电阻性元件在接点处耦接至输电线，所述输电线的材料与所述电阻性元件的材料不同，以便在所述接点处确定至少一个额外的校准温度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述输电线为镍铬材料，并且所述电阻性元件是具有至少99％镍含量的镍材料。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述运行电阻
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温度曲线的坡度比所述标准电阻
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温度曲线的坡度浅时执行调整。6.一种热电偶，包括：第一热电元件，所述第一热电元件由具有居里温度的电阻性材料制成；和第二热电元件，所述第二热电元件由不同于所述第一热电元件的材料制成；其中，所述第一热电元件的所述居里温度用于根据权利要求1所述的方法来校准所述热电偶。7.一种校准电阻性元件的温度的方法，所述电阻性元件包括具有居里温度的材料，所述电阻性元件电耦接至具有不同材料和热电偶接点的输电线，其中，至少一根输电线连接至所述电阻性元件，所述方法包括：生成所述电阻性元件在等温条件下的标准电阻
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温度(R
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T)曲线，以识别所述居里温度下的拐点和所述电阻
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温度曲线的值；生成所述电阻性元件在运行时间段内的运行电阻
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温度曲线；比较所述标准电阻
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温度曲线和所述运...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：