[发明专利]温度测量装置和用于确定温度的方法

说明书

本发明涉及一种用于经由包围介质的表面的温度确定介质温度的温度测量装置。提出：至少一个测量传感器(11)和至少一个参考传感器(12)经由矿物绝缘的护套导线与测量值处理器件(16)相连，其中，护套导线在测量部位附近与至少一个耦合元件(23)连接，其中，至少一个测量传感器(11)靠近测量部位地布置，且其中，在所述至少一个测量传感器(11)与耦合元件(23)之间的热阻(R1)大于在所述至少一个参考传感器(12)与耦合元件(23)之间的热阻(R2)。

技术领域

本发明涉及一种用于经由包围介质的表面的温度确定介质温度的温度测量装置，该温度测量装置包括至少一个测量传感器和至少一个参考传感器。此外，本发明涉及一种用于确定介质温度的方法。

背景技术

在工业的过程测量技术中已知这样的温度测量装置，在所述温度测量装置中一个或多个温度传感器装配在保护管中，该保护管至少部分地伸入到管路或容器的内部空间中。为此，必须设置有带有温度测量装置的相关的密封件的开口到管或容器中。

这种侵入式测量组件具有如下缺点：构件可伸入到过程空间中且由此可导致流动能量损失、磨蚀、断裂损伤、清洁过程的阻碍和潜在的泄漏。此外，必要时应考虑在每个管开口和容器开口中的防爆保护。

本发明的应用领域延伸至温度测量装置，在其中表面温度传感器放置在表面上，以便确定位于该表面下方或后方的介质的温度。理想地，这种传感器应采集由表面包围的介质的温度。如果温度传感器例如构造为热电偶，则通过测量温差电压(或称为热电电压，即Thermospannung)可推断出传感器的温度且由此推断出介质的温度，只要两者处于热平衡中、即具有相同的温度。

由DE 198 00 753 A1已知一种带有测量传感器和参考传感器的非侵入式温度测量装置，在其中测量传感器与测量部位连接，参考传感器保持在周围环境温度上且测量传感器和参考传感器利用热绝缘材料间隔开。

该从一般已知的现有技术中已知的做法的缺点是：表面温度传感器不仅与表面而且与其周围环境、例如周围的空气相互热作用。由此，表面温度传感器在实践中既不测量介质温度，又不测量表面温度，而是测量处于介质温度与周围环境温度之间的混合温度。通常，参考温度传感器装配得远离过程，通常装配在发射器头。

在此应考虑，也作用于在传感器与发射器头之间的机械连接的周围环境温度改变可显著降低测量准确度。因此，所述传感器和发射器头则通常设有热绝缘部，所述热绝缘部在应用情况中的实际作用大多是未知的。

即使在过程温度改变的情况中远离过程的参考温度传感器也仅极其缓慢地到达其新的热平衡值。这对补偿算法而言经常意味着若干分钟的延迟特性。

由DE 87 677 B1已知一种用于确定液态和黏性物质的温度的温度测量装置，该温度测量装置除了沉入到介质中的棒状温度探测器的顶尖中的传感器以外还包括在探测器的杆中的第二传感器。该装置具有计算单元，该计算单元带有电子地存储在计算单元上的用于计算介质温度近似值的近似公式，其中近似公式作为混合温度和两个因数的乘积之和来存储，其中一个因数由混合温度和周围环境温度之差得到，而第二因数是校准因数。

在US 2007/0206655A1中描述了用于确定人的身体温度的装置和方法，其中装置布置在身体表面上。在此，所获得的技术教导以如下下为出发点：测量对象的物理特性(尤其皮肤的传热阻力)在一定的公差中足够准确地已知。此外前提是：装置正确地安放在预设的测量部位处。至少用于确定表面温度的一维的或二维的传感器阵列面临在安放和传热阻力方面的明显不确定性。此外，所获得的技术教导在针对周围环境温度与表面温度的测量部位之间设置热绝缘的中间层，该中间层的特性、尤其是其传热阻力是足够已知的，因为层厚和所使用的材料是已知的。在已知的物理特性的背景下，该技术教导设置借助于已知的传热阻力从位置固定的表面温度和周围环境温度来确定身体温度。除了所公开的材料在工业领域中、尤其在大于400°C的高温范围中不适合以外，决定性的传热阻力在工业温度测量技术的范畴中通常完全未知。