DE19939757A1 - Verfahren und Temperaturfühler zur Medientemperaturerfassung - Google Patents
Verfahren und Temperaturfühler zur MedientemperaturerfassungInfo
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Temperaturfühler der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen es möglich ist, den Einbaufehler in weiten Grenzen automatisch und unabhängig von den jeweils bestehenden Wärmeübergangsverhältnissen zu korrigieren. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Temperatur an mehreren Meßstellen mit verschiedenen Sensoren (10) im Schutzrohr (1) des Thermometers ermittelt wird, wobei die verschiedenen Sensoren (10) eine von den jeweiligen anderen Meßstellen unabhängige Wärmeübergangs- und/oder Wärmeleitcharakteristik aufweisen, und die Messwerte einzeln zu einer im Temperaturfühler enthaltenen elektronischen Auswerteeinheit (21) geführt werden, in der aus den einzelnen Meßwerten unter Berücksichtigung der Kennwerte des Thermometers der wahre Temperaturwert ermittelt wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Temperaturfühler zur Medientemperaturerfassung mit Einbautemperaturfühlern, bei dem mit in einem Schutzrohr angeordneten Sensoren die Temperatur gemessen und die zugehörigen Meßwertsignale über ein elektrisches Anschlußteil nach außen geführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Temperaturfühler zur Medien
temperaturerfassung mit Einbautemperaturfühlern, bei dem mit in einem Schutz
rohr angeordneten Sensoren die Temperatur gemessen und die zugehörigen
Meßwertsignale über ein elektrisches Anschlußteil nach außen geführt werden.
Es ist eine bekannte physikalische Gesetzmäßigkeit, daß bei der Temperatur
messung mit Berührungsthermometern der Meßstelle Wärme entzogen wird und
der abfließenden Wärmestrom zu einer fehlerhaften Anzeige des Thermometers
führt. Dieser sogenannte Einbaufehler tritt unabhängig von der Art des verwen
deten Berührungsthermometers auf.
Elektrische Berührungsthermometer weisen bedingt durch ihre metallischen
Schutzrohre, insbesondere durch die im allgemeinen erforderlichen dickwandi
gen Zusatzschutzrohre, große Einbaufehler auf. Es gibt hierzu eine Reihe von
theoretischen Arbeiten, die auf der Basis ausführlicher Analysen des Wärme
überganges vom Prozess zum Thermometer sowie der Wärmeableitungspro
zesse vom internen Sensor über die Schutzrohre nach außen
Fehlerkorrekturverfahren beschreiben. (Linneweg: Handbuch der
Temperaturmessung; VDI/VDE Richtlinie: Technische Temperaturmessung Nr.
3511/Kapitel 3).
Dort sind mathematische Berechnungsverfahren angegeben, die eine rechneri
sche Ermittlung des Meßfehlers ermöglichen. Die Ermittlung des fehlerfreien
Meßwertes mit Hilfe dieser Gleichung erfordert jedoch aufwendige Berechnun
gen und die Kenntnisse eine Vielzahl von Parametern, welche die Fehler beein
flussen. Hierzu gehören beispielsweise geometrische Abmessungen und
physikalische Kennwerte der Meßanordnung, Strömungsgeschwindigkeit,
Strahlungskennwerte und Umgebungstemperatur des Mediums sowie Einflüsse
infolge des sogenannten Recovery-Effektes.
Die bekannten theoretischen Modelle sind für den industriellen Einsatz von
Meßfühlern wenig geeignet, da sie aufwendige Berechnungen erfordern und
immer nur für einen bestimmten Applikationsfall gültig sind.
Außerdem können sich in einem thermisch zu kontrollierenden Prozeß Aggre
gatzustände bzw. Dichte, Fließgeschwindigkeit und Druck verändern, was auch
eine Änderung des Wärmeübergangswertes α bewirkt und dadurch Fehler ver
ursacht werden.
Neben der theoretischen Fehlerermittlung wurde auch versucht, durch geeig
nete konstruktive Maßnahmen den statisch-thermischen Fehler des Thermome
ters zu verringern. Hierzu sind verschiedene Lösungen bekannt, mit denen durch
eine thermische Entkopplung des Sensors von der Meßstelle den Wärmeableit
fluß nach außen gemindert wird.
So ist z. B. in DE 43 44 174 C2 ein Temperaturfühler beschrieben, bei dem mit
Hilfe einer Glaseinschmelzung der Wärmeabfluß zur Thermometerwurzel ver
mindert wird.
Weiterhin sind verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung des statisch-thermi
schen Fehlers angegeben worden, die eine bessere Ankopplung des Temperatur
fühlers an das Medium erreichen sollen. Hierzu gehören z. B. die in
DE-PS 8 59 066, DE 17 73 549 B2 und DE 41 23 093 A1 beschriebenen
Anordnungen.
Es sind weiterhin nach DE 43 15 336 A1, DE 196 24 078 A1, DE 40 30 926 C1
und DE 42 06 540 A1 Temperaturfühler und Temperaturmeßverfahren
bekannt, die im online-Betrieb Messung und Korrekturen gleichzeitig
vornehmen.
Allen diesen Anordnungen ist gemeinsam, daß sie keine Korrektur der Einbau
fehler, insbesondere des α-Wertes, ermöglichen. Diese Ausführungen weisen
deshalb große Fehler auf, wenn in bestimmten Applikationsfällen starke Ände
rungen der Einbaulänge, des Wärmeübergangs (α-Wert) oder der Umgebung
stemperatur auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Tempera
turfühler der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen es möglich ist, den
Einbaufehler in weiten Grenzen automatisch und unabhängig von den jeweils
bestehenden Wärmeübergangsverhältnissen zu korrigieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der
Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung gewährleistet eine automatische Fehlerkorrektur bei der Tempe
raturmessung mit selbsttätiger Statusermittlung des Meßsystems und automati
sche Erkennung der am Fühler selbst auftretenden Fehler sowie die Erkennung
von Grenzwerten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die prinzipielle Anordnung eines Schutzrohres in einer
Rohrleitung,
Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Einbautemperaturfühlers,
Fig. 3 eine Temperaturfühlerausführung mit gestuft angeordneten
Sensoren,
Fig. 4 eine Temperaturfühlerausführung mit verschiedenartig angeord
neten Sensoren,
Fig. 5 eine Temperaturfühlerausführung mit einem im Bodenbereich
angeordneten Sensortriplet,
Fig. 6 die Anordnung eines multiplen Sensorsubstrats in einem
Silberrohr,
Fig. 7 ein Gestaltungsbeispiel für ein Sensor-Triplet,
Fig. 8 ein Gestaltungsbeispiel für ein Sensor-Douplet
Fig. 9 eine Sensoranordnung in einem abgesetzten Schutzrohr,
Fig. 10 einen Einbautemperaturfühler, bestehend aus einfachen Schutz
rohr mit Kabelmeßeinsatz,
Fig. 11 einen Einbautemperaturfühler ohne Meßeinsatz, mit einem Sen
sor im Wurzelbereich bzw. im Bereich des mechanischen
Prozeßanschlusses,
Fig. 12 einen Multiset-Sensor mit quer angeordnetem Sensor,
Fig. 13 einen Multiset-Sensor mit thermischer Ankopplung durch
Silberleitdraht,
Fig. 14 einen Multiset-Sensor mit einseitigem Mehrleiteranschluß und
keramischer Zugentlastung,
und
Fig. 15 einen Multiset-Sensor in mehrlagiger Sensoranordnung.
In Fig. 1 ist die prinzipielle Anordnung eines Schutzrohres in einer Rohrleitung
dargestellt. Die Abbildung erläutert die für die Temperaturmessung relevanten
thermischen Verhältnisse.
Das Schutzrohr 1 der Länge l mit der Wandstärke s und dem Außendurchmes
ser dA sowie dem Innendurchmesser d, ist senkrecht an der Rohrleitung 3 ange
bracht und ragt in das Medium 2 hinein. Im Medium 2 herrscht die
Mediumtemperatur tM, außerhalb der Rohrleitung 3 die Außentemperatur ta
bzw. Umgebungstemperatur tU. In der Rohrleitung 3 herrscht die Rohrwand
temperatur tR, die an der Verbindungsstelle von Rohrleitung 3 und Schutzrohr 1
die Wurzeltemperatur tW bedingt. Der Wärmefluß F verläuft vom Medium 2 in
das Innere des Schutzrohrs 1, an dem sich die Bodentemperatur tB und die über
die Längenkoordinate x veränderliche Rohrwandtemperatur tR einstellen.
Der grundsätzliche Aufbau eines Einbautemperaturfühlers ist aus Fig. 2
ersichtlich. Der Temperaturfühler ist über dem Prozeßanschluß 4 mit der Rohr
leitung 3 so verbunden, daß sein Schutzrohr 1 in das Medium 2 hineinragt. Im
äußerem Bereich befindet sich der Anschlußkopf 6, zu dem die äußeren
Anschlußleitungen geführt werden und der die elektronische Baueinheit 21 ent
hält. Der Anschlußkopf 6 ist über das Halsrohr 5 mit dem Prozeßanschluß 4
verbunden. Im Inneren des Temperaturfühlers befindet sich der Meßeinsatz 8,
bei dem im unteren, vom Schutzrohr 1 umhüllten Bereich mehrere Sensoren 10
angeordnet sind. Davon befindet sich einer am Schutzrohrboden 7.
Die Fig. 3 und 4 erläutern verschiedene Anordnungsmöglichkeiten der ein
zelnen Sensoren im Schutzrohr. Für jeden Sensor ergeben sich im allgemeinen
üriterschiedliche Wärmeübergangs- und Wärmeableitungsverhältnisse. Die
Anzahl der angeordneten Temperatursensoren im Thermometer richtet sich
nach dem gewünschten Korrekturumfang. Aufwendige Korrekturen, die eine
hohe Genauigkeit ermöglichen, erfordern sechs Meßstellen, während einfache
Korrekturen bereits mit drei Meßstellen möglich sind.
In jeder Meßfühlerausführungsform ist einer der Sensoren 10 am Schutzrohrbo
den angeordnet. Die Konfektionierung dieses Sensors erfolgt dabei so, daß der
Wärmeübergang vorwiegend über den Schutzrohrboden 7 erfolgt. Dazu besitzt
der innenliegende Meßeinsatz 8 eine Silberleitscheibe, die innen eine entspre
chende Form aufweist, so daß der Sensor formschlüssig und wärmeleitgünstig
eingebracht werden kann.
Die weiteren Sensoren 10 sind in den Abständen 1 angebracht und können ent
weder mit einem Silberring am Außenmantel des Meßeinsatzes oder auch ohne
einen derartigen Ring angeordnet sein, wobei die einzelnen Meßstellen vonein
ander entkoppelt sind.
Der jeweilige Meß- bzw. Korrekturwert kann aus den unterschiedlichen Einzel
meßwerten der Sensoren 10 mit Hilfe verschiedener mathematische Funktionen
und Verfahren ermittelt werden. Hierzu ist es möglich, daß die relevanten Tem
peraturdifferenzen zwischen den einzelnen Meßstellen in einem Codeverfahren
in einer Tabelle zusammen gestellt werden oder daß in einem direkten Auswer
teverfahren die zum Korrekturwert zugehörigen Temperaturdifferenzen berech
net oder experimentell bestimmt werden.
Für das direkte Auswerteverfahren sind bestimmte konstruktive Vorgaben der
Sensorplazierungen erforderlich. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in
der Sensoranordnung mit äquidistanten Sensorabständen.
Äquidistante Sensorabstände entstehen z. B. bei der in Fig. 3 gezeigten Anord
nung. Hierbei sind alle weiteren Sensoren in Rohrabschnitten mit gleichem
Durchmesser angeordnet und weisen deshalb gleiche geometrische Bedingungen
sowie gleiche Wärmeübergänge und gleiches inneres Leitverhalten (bei entspre
chender Anordnung der Innenverbindung) auf.
In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind die Sensoren in vier unterschiedli
chen Zonen positioniert, für die jeweils verschiedene Meßbedingungen gelten.
Es bestehen hierbei nicht nur den Bodensensor, sondern auch für alle weiteren
Sensoren unterschiedliche geometrische Bedingungen und damit auch unter
schiedliche Wärmeübergänge.
Weitere Ausführungsformen für äquidistante Sensorabstände sind in den
Fig. 5 und 6 dargestellt.
In Fig. 5 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Sensoren 10 in einem Sen
sortriplet angeordnet sind.
Der Meßeinsatz 8 ist im unteren Bereich mit einem Meßeinsatzboden 9 aus Sil
ber versehen. Die Sensoren 10 sind auf einer Substratunterlage 12 im Abstand
iM angebracht und untereinander verschaltet. Die Sensoranschlüsse 11 werden
mit Hilfe der Innenleitungen 15 an die hier nicht dargestellte elektronische Bau
einheit 21 geführt. Mit Hilfe üblicher Laserzuschnitt- bzw. Lasertrimmeinrich
tungen können jeweils gleiche Abstände der Platin-Widerstands-Sensoren
untereinander und eine gleiche Temperaturcharakteristik erreicht werden.
Außer für den gesondert zu betrachtenden Wärmeübergang für den am Boden
angebrachten Sensor sind hierbei die Forderungen nach einheitlichen α- und
λ-Werten für die weiteren Sensoren exakt erfüllt.
In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, bei der auf der Substratunterlage 12
eine multiple Sensorkombination aus fünf Einzelsensoren angeordnet ist. Die
Sensorkombination ist im unteren Bereich des Meßeinsatzes 8 angebracht, der
dort mit einem Silberrohr 13 zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit verse
hen ist.
Die Fig. 7 und 8 zeigten Beispiele für ein Sensor-Triplet und ein Sensor-
Douplet. Dabei sind jeweils am unteren und oberen Ende des Kramiksubstrats
Bondstellen 14 für die Sensoranschlüsse 11 angebracht. Im Fall des in Fig. 7
dargestellten Sensor-Triplets werden die Sensoranschlüsse 11 zu den Kontakt
stellen a, b und c sowie zu dem gemeinsamen Rückleiter r und im Fall des in
Fig. 8 dargestellten Sensor-Douplets zu den Kontaktstelen a, a', und b, b'
geführt.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel, bei dem die Sensoren 10 in drei unterschiedlichen
Zonen positioniert sind, dabei befindet sich wieder einer der Sensoren 10 am
Schutzrohrboden 7, während die beiden weiteren Sensoren 10 im Abstand l1
und l2 in einem Bereich 17 mit größerem Schutzrohrduchmesser angebracht
sind. Die Anordnung weist verschiedene Meßeinsätze auf, wobei ein Meßein
satz 18 mit Seitenkontakt am Verjüngungsteil, ein Meßeinsatz 19 mit Seiten
kontakt am Mittelteil und ein Meßeinsatz 20 mit Bodenkontakt angeordnet ist.
In Fig. 10 ist ein Temperaturmeßfühler dargestellt, bei dem sich ein Kabel
meßeinsatz im Einbauschutzrohr 1 befindet. Die Sensoren 10 sind im Vorderteil
des Kabels positioniert, wobei sich ein Sensor 10 in der Anschlußhülse befindet,
in der die Innenleitungen mit dem mehradrigen Anschlußkabel 23 verbunden
sind. Das Anschlußkabel 23 führt zur elektronischen Einheit 21, die vom Fühler
getrennt in einem separaten Gehäuseteil 26 angeordnet ist.
Fig. 11 stellt einen Einbaufühler dar, bei dem die Sensoren 10 direkt im
Schutzrohr 1, ohne einen auswechselbaren Meßeinsatz, angeordnet sind.
Fig. 12 zeigt einen Multiset-Sensor, dessen an der untersten Stelle angeordne
ter Sensor 10 quer zur Längsachse des Keramiksubstrates 12 angeordnet ist.
In Fig. 13 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zur vorteilhaften Wär
meübertragung ein Wärmeleitdraht 22 angebracht ist, der mit dem Meßeinsatz
boden 9 und dem Keramiksubstrat 12 verbunden ist.
Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für den Multiset-Sensor erläutert Fig. 14.
Hierbei ist am Keramiksubstrat 12 ein keramisches Übergangsstück 28 angekit
tet. Zwischen den beiden Keramikteilen 12, 28 verlaufen dünne Anschlußdrähte
30, die im keramischen Übergangsstück 28 mit den Sensoranschlußdrähten 11
verbunden sind.
In Fig. 15 ist eine Anordnung dargestellt, bei der drei diskrete Sensoren 10 in
einem Hüllrohr 33 in Sandwich-Bauweise übereinander angeordnet und durch
Verkitten befestigt sind. Zwischen den Sensoren 10 sind Distanzstücke 31 posi
tioniert. Die Anschlußdrähte sind in einem mit Kitt 29 am Hüllrohr 33 befestig
ten Kapillarstück 32 geführt.
Für die Ermittlung der exakten Messwerte können zwei Auswerteverfahren
angewendet werden, das Wärmeübergangs-Erkennungs-Verfahren und das
direkte Auswerteverfahren.
Beim Wärmeübergangs-Erkennungs-Verfahren werden relevante Temperatur
differenzen zwischen den einzelnen Sensoren verglichen und unter Zuhilfenahme
von Korrekturtabellen ausgewertet. Es wird in den folgenden vier Verfahrens
schritten ausgeführt:
1. Schritt: Parametrierung der geometrischen und der Materialkennwerte das Schutzrohrs. Hierzu gehört insbesondere die Berücksichtigung der materialbedingten Kennwerte des Schutzrohrs, dessen Einbaulänge sowie der Schutzrohrbauart.
2. Schritt: Messung der Sensortemperaturen an den jeweiligen Sensoranord nungspunkten im Schutzrohr.
3. Schritt: Ermittlung codierter Sensorkorrekturen im internen Mikrorechner mit Hilfe von Codetabellen, gegebenenfalls mit Fuzzy-controlle.
4. Schritt: Bildung des korrigierten Meßwertes aus den gemessenen Werten und dem ermittelten Korrekturwert.
1. Schritt: Parametrierung der geometrischen und der Materialkennwerte das Schutzrohrs. Hierzu gehört insbesondere die Berücksichtigung der materialbedingten Kennwerte des Schutzrohrs, dessen Einbaulänge sowie der Schutzrohrbauart.
2. Schritt: Messung der Sensortemperaturen an den jeweiligen Sensoranord nungspunkten im Schutzrohr.
3. Schritt: Ermittlung codierter Sensorkorrekturen im internen Mikrorechner mit Hilfe von Codetabellen, gegebenenfalls mit Fuzzy-controlle.
4. Schritt: Bildung des korrigierten Meßwertes aus den gemessenen Werten und dem ermittelten Korrekturwert.
Normalerweise besteht dabei für jedes Thermometer ein direkt zuordenbarer
α-Wert für die jeweilige Meßsituation. Bei idealen Thermometern gilt dies auch
für eine ganze Typengruppe. Infolge von technologisch bedingten Toleranzen
treten innerhalb einer Typengruppe Differenzen auf. Mit einer zusätzlichen
Meßinformation bzw. weiteren Meßwerten und/oder durch Fuzzy-Logik ist
diese Unschärfe jedoch beherrschbar.
Beim direkten Auswerteverfahren wird der exakte Meßwert mit Hilfe mathema
tischer Beziehungen ermittelt. Dieses Auswerteverfahren ist besonders geeignet
bei Meßfühlern mit äquidistanen Sensorabständen, für die in den Fig. 3 und
5 Beispiele angegeben sind.
Bei diesen Ausführungen lassen sich mit Hilfe der Temperaturdifferenz zwi
schen den Sensoren an der Schutzrohrspitze, bezogen auf die Temperaturdiffe
renz zwischen Wandung und Rohrboden unter Berücksichtigung der
fühlerspezifischen Kenngrößen die erforderlichen Kennwerte bestimmen. Dabei
hat die Meßstelle am Boden besondere Bedeutung, insbesondere in Fällen, bei
denen Wärmezu- oder Wärmeabfuhreinflüsse zu beachten sind.
Bei den in den Fig. 4 und 9 dargestellten Beispielen sind die Sensoren in vier
unterschiedlichen Zonen positioniert. Mit Hilfe von speziellen mathematischen
Beziehungen lassen sich hierfür ebenfalls aus den Temperaturdifferenzen der
Sensoren die wahren Medientemperaturen errechnen.
Mit dem direkten Berechnungsverfahrens ist es auch möglich, Kennwertgruppen
zu berechnen, die für das oben beschriebene Wärmeübergangs-Erkennungs-Ver
fahren verwendet werden können. Es ist aber auch möglich, diese Kennwert
gruppen experimentell zu bestimmen.
1
Schutzrohr
2
Medium
3
Rohrleitung
4
mechanischer Prozeßanschluß
5
Halsrohr
6
elektrisches Anschlußteil
6.1
Anschlußkopf
6.2
Anschlußhülse für Kabel
7
Schutzrohrboden
8
Meßeinsatz
9
Meßeinsatzboden
10
Sensor
11
Sensoranschluß
12
Keramiksubstrat
13
Silberrohr
14
Bondstelle
15
Innenleitung
16
Widerstandsstrukturen
17
Schutzrohr mit unterschiedlichen Durchmessern
18
Meßeinsatz mit Seitenkontakt am Verjüngungsteil
19
Meßeinsatz mit Seitenkontakt am Mittelteil
20
Meßeinsatz mit Bodenkontakt
21
elektronische Baueinheit
22
Silberleitdraht
23
Kabelmeßeinsatz
24
Füllstoff
25
Anschlußkabel
26
separates Gehäuseteil
27
Einspannstelle des Kabelmeßeinsatzes
28
keramisches Übergangsstück
29
Kitt
30
dünner Anschlußdraht
31
keramisches Distanzstück
32
Kapillarstück
33
Hüllrohr
ta
ta
Außentemperatur
tR
tR
Rohrwandtemperatur
tW
tW
Wurzeltemperatur
tU
tU
Umgebungstemperatur
tB
tB
Bodentemperatur
tM
tM
Mediumtemperatur
l Länge des Schutzrohres
x Längenkoordinate
s Schutzrohrwandstärke
dA
l Länge des Schutzrohres
x Längenkoordinate
s Schutzrohrwandstärke
dA
Außendurchmesser des Schutzrohrs
di
di
Innendurchmesser des Schutzrohrs
ΔR Sensorabstand
a,b,c Sensoranschluß
r gemeinsamer Rückleiter
F Wärmefluß
α Wärmeübergangsbeiwert
λ Wärmeleitfähigkeitsbeiwert
ΔR Sensorabstand
a,b,c Sensoranschluß
r gemeinsamer Rückleiter
F Wärmefluß
α Wärmeübergangsbeiwert
λ Wärmeleitfähigkeitsbeiwert
Claims (23)
1. Verfahren zur Medientemperaturerfassung mit Einbautemperaturfühlern, bei
dem mit in einem Schutzrohr (1) angeordneten Sensoren (10) die Temperatur
gemessen und die zugehörigen Meßwertsignale über ein elektrisches Anschluß
teil (6) nach außen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe
ratur an mehreren Meßstellen mit verschiedenen Sensoren (10) im Schutzrohr
(1) des Thermometers ermittelt wird, wobei die verschiedenen Sensoren (10)
eine von den jeweiligen anderen Meßstellen unabhängige Wärmeübergangs-
und/oder Wärmeleitcharakteristik aufweisen, und die Messwerte einzeln zu
einer im Temperaturfühler enthaltenen elektronischen Auswerteeinheit (21)
geführt werden, in der aus den einzelnen Meßwerten unter Berücksichtigung
der Kennwerte des Thermometers der wahre Temperaturwert ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erstmes
sung eine Parametrierung der elektronischen Auswerteeinheit (21) durch Ein
gabe der Meßfühlergrößen Einbaulänge, Schutzrohrtyp und Schutzrohrmaterial
sowie des Meßbereichs erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mes
sung in folgenden Verfahrensschritten ausgeführt wird
- - Erfassen der Temperatur am Schutzrohrboden, der Temperatur des Fühleran schlußkopfs sowie weitere Temperaturwerte mit Hilfe der im Schutzrohr ange ordneten Temperatursensoren,
- - Bildung von Temperaturdifferenzsignalen zwischen den einzelnen Sensoren (10),
- - Korrektur des Signals desjenigen Sensors (10), der unmittelbar am Schutz rohrboden (7) angeordnet ist, in Abhängigkeit von der Parametrierung und der Differenzwertgruppen nach einem Codiertabellenverfahren oder nach einem direkten mathematischen Berechnungsverfahren.
4. Temperaturfühler zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü
che 1 bis 3, bei dem in einem Schutzrohr (1) Temperatursensoren (10) angeord
net sind und das Schutzrohr (1) mit einem elektrischen Anschlußteil (6)
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrischen Anschlußteil
(6) eine elektronische Baueinheit (21) angeordnet ist, die einen Mikroprozessor
enthält und die mindestens drei Eingänge aufweist, welche jeweils mit einem
Sensor (10) verbunden sind und daß im Schutzrohr (1) mindestens drei Senso
ren (10) angeordnet sind, wobei einer der Sensoren (10) am Schutzrohrboden
(7) angeordnet ist.
5. Temperaturfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in unmit
telbarer Nähe der elektronischen Baueinheit (21) und ein zusätzlicher Sensor
(10) angeordnet ist.
6. Temperaturfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwi
schen dem Sensor (10) am Schutzrohrboden (7) und dem gegebenenfalls in der
Nähe der elektronischen Baueinheit (21) angebrachten zusätzlichem Sensor (10)
weiteren Sensoren im Schutzrohr (1) so angeordnet sind, daß benachbarte Sen
soren (10) jeweils den gleichen Abstand voneinander aufweisen und daß sich für
die weiteren Sensoren (10) gleiche Wärmeübergangswiderstände ergeben.
7. Temperaturfühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sich für die zwischen dem Sensor (10) am Schutzrohrboden (7) und dem Sensor
(10) in der Nähe der elektronischen Baueinheit (21) angebrachten weiteren Sen
soren unterschiedliche Wärmeübergangswiderstände ergeben und die Abstände
benachbarter Sensoren (10) einen rationalen Bruchteil der geometrischen Ein
baulänge im Schutzrohr (1) betragen.
8. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schutzrohrboden (7) aus Silber besteht.
9. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (1) Bereiche mit unterschiedlicher Wär
meleitfähigkeit λ aufweist.
10. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei Sensoren (10) zu einem Multisetsensor
zusammengefaßt sind, der auf einem Keramiksubstrat (12) angebracht ist und
daß sowohl oberhalb als auch unterhalb des Keramiksubstrates (12) Anschlüsse
angebondet sind und die unteren Anschlüsse rückseitig zu den oberen geführt
und fixiert sind.
11. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Keramiksubstrat (12) Dünn- oder Dickfilm-Wi
derstandsstrukturen aufgebracht sind.
12. Temperaturfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf
dem Keramiksubstrat (12) diskrete Widerstandselemente aufgekittet sind.
13. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen (11) der Sensoren (10) mit
der elektronischen Baueinheit (21) über einen verketteten Zweileiteranschluß
mit gemeinsamen Strompfad erfolgt.
14. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß am Keramiksubstrat (12) ein Silberleitdraht (22) aufge
bracht ist und dieser Silberleitdraht (22) mit dem Schutzrohrboden (7), der
ebenfalls aus Silber besteht, verbunden ist.
15. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoren (10) in einem Schutzrohr (1) direkt, ohne
auswechselbaren Meßeinsatz (8) angeordnet sind.
16. Temperaturfühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Sensor (10) in Höhe des mechanischen Prozeßanschlusses (4) im Schutzrohr (1)
positioniert ist.
17. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sensoren (10) in einem Kabelmeßeinsatz (23) mit Anschluß
hülse (6.2) angeordnet sind und der Kabelmeßeinsatz (23) im Schutzrohr (1)
gelagert ist und der Kabelmeßeinsatz mit einem separaten Gehäuseteil (26), das
die elektronische Baueinheit (21) enthält, verbunden ist.
18. Temperaturfühler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß einer
der Sensoren (10) in der Anschlußhülse (6.2) angeordnet ist.
19. Temperaturfühler nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Sensoren (10) dicht unterhalb der Anschlußhülse (6.2) bzw. in
Höhe der vorgesehenen Meßeinsatz-Einspannstelle (27) im Kabelmeßeinsatz
(23) angeordnet ist.
20. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sensoren in einem auswechselbaren Meßeinsatz (8) angeord
net sind.
21. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei Sensoren (10) zu einem Multisetsensor
zusammengefaßt sind, bei dem Dünn- oder Dickfilmsensoren (10) auf dem
Keramiksubstrat (12) aufgekittet sind oder das Keramiksubstrat (12) selbst
direkter Träger eines Widerstandsdünn- oder -dickfilmes (16) ist und daß mit
dünnen Anschlußdrähten im Bereich kleiner 0,1 mm ein einseitiger Mehrleite
ranschluß erfolgt und daß ein keramisches Übergangsstück (28) vorhanden ist,
in dem die dünnen Anschlußdrähte der Multiset-Anordnung auf die dickere
Innenleitung (15) erfolgt.
22. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß quer zum Keramiksubstrat (12) ein zusätzlicher diskreter
Sensor (10) angeordnet ist, der fest mit dem Keramiksubstrat (12) verkittet und
seine Sensoranschlüsse auf die Leiterbahnen selbiger geführt und elektrisch
angeschlossen sind.
23. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Multiset-Sensor auf dem Keramiksubstrat (12) eine
verkettete Zweileiteranschlußstruktur mit gemeinsamen Strompfad aufweist und
die Spannungspfade jeweils gleich große geometrische Wege und damit gleiche
elektrische Widerstände zwischen Sensorfilmstruktur (16) und Anschlußstelle
(11) aufweisen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999139757 DE19939757A1 (de) | 1999-08-21 | 1999-08-21 | Verfahren und Temperaturfühler zur Medientemperaturerfassung |
EP00117774A EP1079219A3 (de) | 1999-08-21 | 2000-08-18 | Verfahren und Temperaturfühler zur Medientemperaturerfassung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999139757 DE19939757A1 (de) | 1999-08-21 | 1999-08-21 | Verfahren und Temperaturfühler zur Medientemperaturerfassung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19939757A1 true DE19939757A1 (de) | 2001-02-22 |
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