DE202014102993U1 - Temperature sensor for integrating temperature detection - Google Patents

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    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
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    • G01K7/14Arrangements for modifying the output characteristic, e.g. linearising

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Abstract

Temperaturfühler für integrierende Temperaturerfassung mit einem elektrischen Messanschluss (5) sowie einem Thermoelement welches zwei Thermoschenkel (1, 2) und eine Messstelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (5) mittels der beiden Thermoschenkel (1, 2) mit einer Schweißstelle (4.2) verbunden ist und einer der beiden Thermoschenkel (2) eine weitere Schweißstelle (4.1) aufweist, wobei die Schweißstellen 4.1 und 4.2 durch einen Leiter aus dem Material des anderen Thermoschenkels (1) verbunden sind.Temperature sensor for integrating temperature measurement with an electrical measuring connection (5) and a thermocouple which has two thermal legs (1, 2) and a measuring point, characterized in that the measuring connection (5) by means of the two thermal legs (1, 2) with a welding point (4.2 ) and one of the two thermal legs (2) has a further welding point (4.1), the welding points 4.1 and 4.2 being connected by a conductor made of the material of the other thermal leg (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler für integrierende Temperaturerfassung mit einem elektrischen Messanschluss sowie einem Thermoelement, welches zwei Thermoschenkel und eine Messstelle aufweist. The invention relates to a temperature sensor for integrating temperature detection with an electrical measuring connection and a thermocouple, which has two thermo legs and a measuring point.

Bekannt sind Widerstandsthermometer mit gestrecktem Messdraht, wie beispielsweise Nutenthermometer. Eine integrierende Wirkung wird mittels gestreckter oder teilweise gewickelter Messdrahtlänge erreicht. Nachteilig sind hierbei das aufwändige Herstellungsverfahren und eine geringe Zuverlässigkeit im Hochtemperaturbereich. Resistance thermometers with a stretched measuring wire, such as groove thermometers, are known. An integrating effect is achieved by means of stretched or partially wound measuring wire length. Disadvantages here are the complicated production process and low reliability in the high-temperature range.

Es ist weiterhin bekannt, Mittelwerte aus nebeneinander angeordneten Einzelmesskreisen oder Einzelmessfühler, wie z.B. bei Stufenthermoelementen zu bilden. Nachteilig ist hierbei die elektrische Auswertung, die für jeden Messkreis separat vorhanden sein muss. It is also known to use averages of juxtaposed single measurement circuits or single sensors, such as, e.g. to form at stage thermocouples. The disadvantage here is the electrical evaluation, which must be available separately for each measuring circuit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine integrierte Messung und eine einfache Auswertung ermöglicht. The invention has for its object to provide a temperature sensor of the type mentioned, which allows an integrated measurement and a simple evaluation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Temperaturfühler gelöst, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. According to the invention the object is achieved with a temperature sensor, which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der Temperaturfühler zeichnet sich dadurch aus, dass einer der beiden Thermoschenkel an zwei Stellen eine Schweißperle aufweist, welche zwei Messstellen bilden, wobei die beiden Messstellen mit einem Leiter aus dem Material des anderen Thermoschenkels elektrisch verbunden sind. The temperature sensor is characterized in that one of the two thermo legs has a weld bead in two places, which form two measuring points, wherein the two measuring points are electrically connected to a conductor made of the material of the other thermo leg.

Im sensitiven Teil des Thermoelementes wird damit eine Überbrückung hergestellt, wobei diese keinen Kurzschluss der Messspitze darstellt. In the sensitive part of the thermocouple a bridging is thus produced, which does not represent a short circuit of the measuring tip.

Als Material für die Thermoschenkel wird vorzugsweise Kupfer und eine Kupfer-Nickel-Legierung verwendet. As the material for the thermo legs copper and a copper-nickel alloy is preferably used.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen Show in it

1 eine schematische Darstellung der Messanordnung und 1 a schematic representation of the measuring arrangement and

2 eine Ausführung mit zusätzlichen Blindleitern. 2 a version with additional blind wires.

Wie aus 1 ersichtlich, sind die aus den Thermomaterialien, z.B. Kupfer und einer Kupfer-Nickel-Legierung, hergestellten Thermoschenkel 1 und 2 an den Schweißstellen 4 miteinander verschweißt. Die Schweißstellen 4.1 und 4.2 bilden die Messstellen A mit der Temperatur TA und B mit der Temperatur TB. Dabei stellt die Messstelle B die übliche Thermoschweißperle dar. Im dargestellten Beispiel wird der erste Thermoschenkel 1 von einem geraden Draht und der Thermoschenkel 2 von einem gewickelten Draht gebildet. How out 1 can be seen, are made of the thermo-materials, such as copper and a copper-nickel alloy, thermo legs 1 and 2 at the welds 4 welded together. The welds 4.1 and 4.2 form the measuring points A with the temperature T A and B at the temperature T B. In this case, the measuring point B is the usual thermal welding bead. In the example shown, the first thermal leg 1 from a straight wire and the thermo leg 2 formed by a wound wire.

Durch eine Überbrückung 3 mit Draht aus dem Material des Thermoschenkels 1 zwischen den Messstellen A und B wird eine Überbrückungszone geschaffen. Diese Überbrückungszone hat im Allgemeinen einen Temperaturgradienten und weist eine Temperaturdifferenz TB – TA auf. Dabei wird ein thermoelektrisches Signal am Messanschluss 5 gebildet, welches sich aus der Summe aus TA und dem Produkt (TB–TA) ASC1 ergibt. ASC1 ist dabei der absolute Seebeckkoeffizient von Schenkel 1. Daraus ergibt sich ein Messsignal für die gemessene integrierte Temperatur TU wie folgt TA < TU < TB. By bridging 3 with wire made of the material of the thermo leg 1 between the measuring points A and B, a bridging zone is created. This bridging zone generally has a temperature gradient and has a temperature difference T B - T A. In the process, a thermoelectric signal is generated at the measuring connection 5 formed, which results from the sum of T A and the product (T B -T A ) ASC1. ASC1 is the absolute Seebeck coefficient of Schenkel 1 , This results in a measurement signal for the measured integrated temperature T U as follows T A <T U <T B.

Dieses Messsignal liegt bei geeigneter Materialwahl und teilweise durch thermisch mittelnde Eigenschaften der Überbrückung 3 direkt am Mittelwert (TA + TB)/2. This measurement signal is due to a suitable choice of material and partly due to thermally averaging properties of the bridging 3 directly at the mean (T A + T B ) / 2.

Bei der in 2 dargestellten Ausführung sind zusätzliche Blindleiter 1.1 und 2.1 angebracht, die jeweils an den Schweißstellen 4.1 und 4.2 angeschlossen sind und parallel zu den Thermoschenkeln 1 und 2 verlaufen und gegenseitig sowie gegenüber den Thermoschenkeln 1 und 2 elektrisch isoliert sind. At the in 2 illustrated embodiment are additional blind conductor 1.1 and 2.1 attached, each at the welds 4.1 and 4.2 are connected and parallel to the thermo legs 1 and 2 run and each other and opposite the thermo thighs 1 and 2 are electrically isolated.

Die quasi elektrisch integrierende Wirkung durch die eingebaute Überbrückung 3 wird verstärkt durch eine Wärmespreizung zwischen den Schweißstellen 4.1 und 4.2, die von einem dritten Leiter, nämlich der Überbrückung 3, verursacht wird. Die thermische Mittelung bzw. Wärmespreizung wird nochmals verstärkt, wenn an den Schweißstellen 4.1 und 4.2 zusätzliche Blindleiter 1.1 und 2.1 angeschlossen sind. Vorteilhafterweise bestehen diese aus dem gleichen Material wie die Thermoleiter 1 und 2. The quasi-electrically integrating effect of the built-in bypass 3 is reinforced by a heat spread between the welds 4.1 and 4.2 that of a third conductor, namely the bridging 3 , is caused. The thermal averaging or heat spreading is further enhanced when at the welds 4.1 and 4.2 additional blind conductor 1.1 and 2.1 are connected. Advantageously, these consist of the same material as the thermal conductors 1 and 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
erster Thermoschenkel first thermo leg
1.1 1.1
erster Blindleiter first blind conductor
2 2
zweiter Thermoschenkel second thermo leg
2.1 2.1
zweiter Blindleiter second blind conductor
3 3
Überbrückung bridging
4 4
Schweißstellen welds
4.1 4.1
Messstelle A Measuring point A
4.2 4.2
Messstelle B Measuring point B
5 5
elektrischer Messanschluss electrical measuring connection
TA T A
Temperatur an der Messstelle A  Temperature at the measuring point A
TB T B
Temperatur an der Messstelle B  Temperature at the measuring point B
TU T U
gemessene integrierte Temperatur  measured integrated temperature

Claims (3)

Temperaturfühler für integrierende Temperaturerfassung mit einem elektrischen Messanschluss (5) sowie einem Thermoelement welches zwei Thermoschenkel (1, 2) und eine Messstelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messanschluss (5) mittels der beiden Thermoschenkel (1, 2) mit einer Schweißstelle (4.2) verbunden ist und einer der beiden Thermoschenkel (2) eine weitere Schweißstelle (4.1) aufweist, wobei die Schweißstellen 4.1 und 4.2 durch einen Leiter aus dem Material des anderen Thermoschenkels (1) verbunden sind. Temperature sensor for integrating temperature measurement with an electrical measuring connection ( 5 ) and a thermocouple which has two thermo legs ( 1 . 2 ) and a measuring point, characterized in that the measuring connection ( 5 ) by means of the two thermo legs ( 1 . 2 ) with a weld ( 4.2 ) and one of the two thermo legs ( 2 ) another weld ( 4.1 ), wherein the welds 4.1 and 4.2 through a conductor made of the material of the other thermo leg ( 1 ) are connected. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Thermoschenkel (1, 2) Kupfer und eine Kupfer-Nickel-Legierung verwendet wird. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that as material for the thermo leg ( 1 . 2 ) Copper and a copper-nickel alloy is used. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schweißstellen (4.1 und 4.2) zusätzliche Blindleiter (1.1, 2.1) angeschlossen sind, die parallel zu den Thermoschenkeln (1, 2) verlaufen und gegenseitig sowie gegenüber den Thermoschenkeln (1, 2) elektrisch isoliert sind. Temperature sensor according to claim 1 or 2, characterized in that at the welds ( 4.1 and 4.2 ) additional dummy conductors ( 1.1 . 2.1 ) connected in parallel to the thermo legs ( 1 . 2 ) and each other and with respect to the thermo legs ( 1 . 2 ) are electrically isolated.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113970379A (en) * 2021-10-22 2022-01-25 湖南大学 Novel thermocouple suitable for non-uniform temperature field measurement

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