[发明专利]具有诊断功能的温度计

说明书

本发明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)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监测介质的温度的设备。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。