[发明专利]具有连接检测电路的热电偶温度传感器

说明书

背景技术

本发明涉及热电偶，具体地，涉及热电偶连接。热电偶是广泛应用的温度传感器类型。基本上，热电偶包括由不同金属制成正引线和负引线，正引线和负引线的一端(通常称作过程端、过程接点、热端、热接点或主接点)耦合在一起。另一端通常称作冷端、或冷接点。典型地，热接点暴露于具有未知温度的环境中，冷接点暴露于具有已知温度的环境中。然后，测量冷接点上的电压。

以这种方式测量冷接点上的电压指示了未知温度和已知温度之间的温度差。这是因为任何金属在暴露于热梯度时都会产生电压。指定的金属倾向于根据热梯度幅度产生可预测的电压；而不同的金属在暴露于相同的梯度时产生不同的电压。因此，由两种不同金属制成的热电偶会在热接点和冷接点之间产生两个不同的电压。因此，从一个冷接点端到另一冷接点端的可测量电压降可靠地与未知温度和已知温度之间的温差相对应。

热电偶测量的电压必然依赖于为正引线和负引线选择何种金属。例如，K型热电偶对正电极使用铬镍合金，而对负电极使用阿留麦尔镍基合金。可以取而代之地使用其它金属；但是每种金属的性质必须是已知的，以获知如何将所测量的电压转换为温度。

在传统应用中，将热电偶的冷接点保持在恒定的已知温度，例如，0摄氏度。当冷接点在温度可以改变的环境中时，可以使用另一热敏器件(例如，热敏电阻、二极管和电阻式温度检测器)来测量冷接点温度。可以对热电偶执行的每个测量应用适当的校正，以针对冷接点处变化的温度而进行调整。该技术一般称为冷接点补偿。

发明内容

根据本发明，一种装置包括热电偶、冷接点传感器和电路。热电偶具有过程端和冷接点端。冷接点端具有第一和第二冷接点端子。冷接点传感器被支撑在冷接点端附近，并且被配置为测量冷接点端处的温度。电路与冷接点传感器、第一和第二冷接点端子电连接。电路被配置为根据第一冷接点端子和第二冷接点端子上的电压来生成热电偶信号，以及根据冷接点传感器测量的冷接点端的温度来生成冷接点传感器信号。电路还被配置为计算热电偶信号和冷接点传感器信号之间的相关度。还包括了使用该装置的方法。

附图说明

图1是温度传感器的示意图。

图2是热电偶测量图。

图3是测量相关度图。

具体实施方式

一般说来，本发明提供了一种用于确定热电偶的正引线和负引线是否与温度感测电路正确连接的装置和方法。

图1是温度传感器10的示意图。温度传感器10包括热电偶(TC)正引线12、TC负引线14、正冷接点(CJ)端子16、负CJ端子18、过程端20、冷接点补偿器(CJC)电路22、CJC正引线24、CJC负引线26、CJ温度传感器28、输出电路30、输出连接32、变送器34、变送器连接36和用户接口38。TC正引线12与TC负引线14在过程端20耦合。过程端20可以暴露于期望知道温度的过程环境中。过程端20通常还被称为“主接点”和“热接点”。TC正引线12还与正CJ端子16耦合，TC负引线14还与负CJ端子18耦合。CJC电路22经由CJC正连接24与正CJ端子16相连，经由CJC负连接26与负CJ端子18相连。正CJ端子16和负CJ端子18一起被称作冷接点。输出电路30经由输出连接32与CJC电路22相连。在所示的实施例中，正CJ端子16、负CJ端子18、过程端20、CJC电路22、CJC正引线24、CJC负引线26、CJ温度传感器28、输出电路30和输出连接32是变送器34的一部分。

实质上，TC正引线12可以由适于针对热电偶目的而用作正引线的任何导电材料(例如，铬镍合金)制成。实质上，TC负引线14可以由适于用作与为TC正引线12选择的材料配对的负引线的任何导电材料(例如，阿留麦尔镍基合金)制成。TC正引线12和TC负引线14一起包括热电偶。CJC电路22可以测量正CJ端子16和负CJ端子18之间的电压。CJC电路22还使用CJ温度传感器28来测量冷接点处的温度。CJ温度传感器28是热敏器件，例如，热敏电阻、二极管或电阻式温度器件。CJC电路22然后基于冷接点的温度计算校正电压。CJC电路22经由输出连接32将特定信号传递给输出电路30。这些信号包括：对在正CJ端子16和负CJ端子18之间测量的电压加以表示的信号，以及表示校正电压的信号。