专利名称：自动检验温度传感器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于测量系统热力学温度的装置和方法，特别地涉及一种用于测量系统真实热力学温度的自动检验装置。
对于许多现代工业生产过程，精确的温度测量显得十分重要。典型的工业温度控制系统是依靠由某些种温度传感装置所产生的信号输出给一已知系统提供温度读数。该温度读数用于调整能量输入，材料输入，在生产产品的数量和质量，环境和安全参数，以及对所进行的加工过程有危害的其它参数。进行现代生产，加工和能量产生设备的已知值经常参照测量的温度。这样，精确测量和检验系统温度的能力难于乐观地在任何随温度变化的生产过程的效率和安全。但是，作为基本的物理量值，如压力、质量和时间、温度十分难于精确地测量，而且在确定由某一已知的传感器所提供的温度读数是否表示真实的热力学温度时，会出现更大的困难。现有技术中缺少任何的这样一种的温度测量装置的示教设备，即该装置能够在一已知温度范围内提供温度的可检验的精确读数。
现有技术的各种温度测量装置所具有的第二个问题是在一段时期的使用后，所有公知现有的装置都需要在校准炉或类似设备内周期性重校准。这种校准需要从系统中拆除该装置，而在重校准期间，该装置将会应用在该系统中。所述的温度测量装置从所述系统的撤离，会增加安全和环境上的隐患，而由于校准所致的停工期意味着在低的生产率下成本的增加。
通过各种各样的传感器和采用公知概念和现有传感器的各种温度测量的方法，温度能够用不同的方式测量。测量温度的多种方法可以分解成多个不同的分类或设备族，而每一种方式都是基于和利用不同的科学原理。多种设备族包括电阻测温装置(RTDs和热敏电阻)、热电耦、光测高温设备，如黑体辐射设备、和红外线辐射体、双金属设备、液体膨胀设备和状态变化设备。这些不同传感器族之间的共同点在于每一族均通过展示在某些物理特性上的变化来推断温度，用以响应温度的某一变化。由于电阻值近似以线性关系随着温度而增加，RTDs在其温度改变时可测量传感器电阻值的变化。通常由各种陶瓷半导体材料构成的热敏电阻，展示了随着温度的增高电阻值非线性的下降。热电耦测量一对不同的金属丝间的电动势(EMF)。光学设备，如红外线传感器，通过测量材料辐射的热辐射推断温度。其它光学设备运用光致发光原理确定温度。双金属设备测量不同金属间的热膨胀率的差异。液体膨胀设备，如典型的家庭用温度计，仅仅是测量已知液体体积的变化来响应温度的变化。最后，状态变化温度传感器一旦达到某一温度，便改变其表象。前述的温度传感器，用于当今工业的大多数的设备是采用电阻测温设备、热电耦设备或光学设备。
现有技术中包含有多种电阻测温设备的实施例。1990年11月20日发布在Finney上的美国专利No.4,971,452，示教了一种RTD，用于测量从热交换器表面接收热量的温度。该RTD包括一RTD组件，直接接触从热交换器的表面接收的热量，该RTD组件屏蔽电阻元件使其远离排出的气体，并且该电阻元件热绝缘有绝缘层电线的外皮，该电线电连接RTD与其所配备的电路系统。1991年12月17日发布在Postlewait等上的美国专利No.5,073,758，示出了一种用于在活性高温环境下测量电阻的电路和方法。
现有技术中还包含有多种热电耦和热元件的实施例。1993年5月11日发布在Kendall上的美国专利No.5,209,571，示教了一种用于测量熔融金属温度的设备。该设备包括一热电耦元件，一包括热电阻材料的腔室，和一用于纳置热电阻元件的夹持件。1993年8月3日发布在Dubrauil等上的美国专利No.5,232,286，示出了一种用于液态金属、冰铜和矿渣高温测量的热电耦。该热电耦包括由不同金属组成的两合金陶瓷件，在该热电耦内，一传导体将热电子电路闭合，则可测量其温度。1992年6月16日发布在Molitoris上的美国专利No.5,121,994，示出了应用在压热器中的热电耦试探电极。
现有技术中还包含采用一对热电耦的温度测量设备的实施例。如一实施例，1991年8月6日发布在Kimura上的美国专利5,038,303，示教了一种采用一主热电耦和一辅助热电耦测量温度的方法和装置，该辅助热电耦连接到该主热电耦的一个管脚，提供冷端补偿。1991年10月29日发布在Grimm等上的美国专利No.5,061,083，示教了一种由至少一个第一热电耦和一个第二热电耦组成的温度监控设备。
前述的每一个现有技术的设备应用的是一RTD或是一热电耦，或在某些实施例中，是一对热电耦；但是，现有技术没有包含将一种RTD与一热电耦组合的示教。此外，现有技术没有包含任何其它的阻抗元件(电容器、电感器、晶体、或半导体)与一个或多个热电耦组合的示教。还有，现有技术没有包含两个或多个热元件金属丝与任何种类的阻抗元件的组合。
现有技术还示教了两个光学温度测量设备的组合。1992年5月12日发布在Wichersheim等上的美国专利No.5,112,137，示教了一种使用黑体技术用于测量较高温度范围和采用光致发光技术测量较低温度范围的装置和方法，两者都属于光学温度测量技术。Wichersheim没有示教组合来自不同的传感器族的两个传感器，如一电阻设备和一热电耦或一电阻设备与一光学设备或类似的组合。
现有技术的温度传感设备的另一个根本的限制，是在不撤除传感器去与一已知校准参数相比较的前提下，这些设备不能够在温度运行范围内提供稳定的校准核查。所有的现有技术的设备根本性限制是它们采用了单一的温度测量设备族，即，RTDS、热元件、光学设备等来测量温度。尽管某些现有技术设备存在着应用多于一种温度测量设备的情形，如一对热电耦或一对光学设备，现有技术没有包含两个不相同设备，如电阻和电容元件与一个或多个热电耦之间的组合示教。
通常，用于一个测量设备族的初级失效模式(primary failure)不同于用于另一种测量方法的初级失效模式。同时，在同一族之间用于不同种设备的初级失效模式通常也不同。传感元件具有一种降格或失去校准的趋势，即在恶劣服务条件下或在没有重校准的延用期内出现初级失效模式。如果这种情形存在的话，在传感器的特定点上，传感器的输出信号将不再与真实的热力学温度相关联。现有技术缺少任何设备的示教，即在连续提供真实热力学系统温度的情形下，能够警报操作者由于任何变化因素从降格而发生传感器在输出上偏差。发布在Sasada等上的美国专利No.5,176,451示教了一种采用热电耦的温度传感器，该热电耦包括用于指示在该热电耦中发生短路的装置。Sasada最紧要的缺点，是操作者只能在全部的传感器关断或发生短路时接收指示。当传感器开始失去校准或开始偏差时，没有指示或报警可供操作者接收，由此传感器便不再读取真实的热力学温度，而是提供一错误的系统温度。
如果传感器失去校准或失效的结果发生，就会迫使操作者采用其它信息源纠正失效、失去校准、或传感器的“偏差”。当失去校准或传感器内的“偏差”的量级达到一既定点，即不可信而不能被接受时，传感器必须被重校准或替换。此外，现有技术中缺少任何设备或方法来使操作者确定偏差量。目前，操作者被迫在经验基础上去“猜想”失去校准的量级。总之，在广泛的温度范围内，只有一种已知的检验现代温度传感器精度的可靠方法，是撤除并在校准炉内进行单独的重校准。对于诸多现代工业应用，这种程序需要高昂的价值，无法接受的停工以及维修的花费。系统停工以完成校准功能还对从系统撤除传感器的个人存在安全方面的隐患。例如，在许多应用中，系统必须持续地运行，传感元件的撤除是危险的，而这种危险并非是不可能发生的。
本发明的目的是提供一种技术方案，用于能够提供真实检验的热力学温度的温度测量装置和方法。
本发明的又一个目的是提供一种能够在原位置上被重校准的装置，由此排除了为校准而需要从系统撤除传感器。
本发明的又一个目的是提供一种能够合并两个或多个不同温度传感器族的装置，由此大大地减少了在已知装置中的每一个传感器，在同一恶劣服务条件下或在它们使用寿命内相接近的同一点上将失去校准的可能性。
本发明的又一个目的是提供一种装置，该装置可以产生包括从传感器获得的多种电压和阻抗测量的数据信号。
本发明的又一个目的是提供一种汇编数据信号的方法，该方法包括多种电压和阻抗测量以及分析数据信号以确定检验的真实系统温度。
本发明的上述和其它目的将揭露在本发明的用于测量和检验系统真实热力学温度的装置和方法中。一种自动检验温度传感器包括一传感器，电子测量电路和一计算机。
在所述传感器内是一多线传感器元件。在各种实施例中，所述传感器元件包括多个随温度变化的热元件，耦合到至少一个随温度变化的阻抗装置。在较佳的实施例中，所述多线传感器具有两个热电耦，而每一热电耦由两个不同的热元件组成。所述两热电耦的接点耦合到电阻装置的任一侧。一第五个热元件耦合到电阻装置的中心点。
所述热元件耦合到电子测量设备。所述电子测量设备注入信号到热元件并收集来自那里的数据信号。选择一个热电耦作为初级温度传感器并不断地监控该热电耦。另一个热电耦构成次级传感器并在各种组合中被不断地监控。
数据信号被滤波、放大和转换成数字数据。所述数字数据被送到计算机，用于与温度数值对话和进一步的分析。所述计算机在显示器上显示所述从初级传感器确定的所述温度。所述计算机应用从所述次级传感器收集的数据来检验由所述初级传感器测量的所述温度。由于所述次级传感器数据是从多个随温度变化元件那里获得，每一元件具有不同的失效模式，当传感器的一个和多个部分降格时，所述数据指示。从这一检验中，所述计算机计算所述初级传感器的信赖级。这一信赖级也被显示在所述计算机的终端显示器上。
本发明的一个技术优点在于，通过提供采用至少两种由不同传感器族组成的温度测量设备，并从此获得能够被分析以确定检验系统温度的数据信号的自动检验温度传感器，它克服了现有技术的上述缺陷。
本发明的另一个技术优点在于，所述装置在原位置上可被重校准，由此消除了从正在被测量温度的系统中撤除传感器的必要。
本发明的另一个技术优点在于，所述温度传感器产生数据信号，该数据信号可以包括初级数据包和一个或多个能够与所述初级数据包相对比的备份数据包，检验系统温度。
本发明的另一个技术优点在于，它能够测量和指示发生在所述传感器内的降级梯度。
前述已经概括了本发明的相当宽广的特点和技术优点，以便可以更好地理解下述本发明的详细说明。本发明另外的特点和优点将结合本发明权利要求书的主题详细地描述。对于本领域熟知的技术人员当然可以用本发明所揭露的概念和特定的实施例作为基础做任何更改或设计成其它的结构而执行与本发明相同的目的。对于本领域熟知的技术人员同样可以实现那些等效的结构而不脱离本发明所附权利要求书的精神实质和范围。
为完全理解本发明及其其它的优点，下面结合附图将详细加以描述，其中
图1是本发明的自动检验温度传感器的高级框图；图2示出了本发明的传感器的部件分解图；图3示出了本发明传感元件的一个较佳实施例的详细示意图；图4示出了电子测量设备的原理框图；图5示出了由采用执行本发明的计算机系统所执行的步骤。
在本发明的描述中，术语“系统”指任何热力学主体，用于欲从其得到检验的真实温度。例如，可以用本发明得到一检验的真实系统温度，用于任何需要精确温度测量的工业过程中，如那些设置在金属、陶瓷制品、玻璃、动力产生和石油化学工业中的传感器。同时，还可以利用本发明提供一检验的真实系统温度，用于目前所采用的任何种类的引擎和动力产生源中。能够理解的是可以采用本发明在从低温范围到相当高温度的全部温度范围内测量温度。
在此所用的术语“阻抗元件”，将指基于计温设备中的任何种类的阻抗，包括电阻计温设备、电感计温设备、电容计温设备、半导体计温设备和晶体设备。
在此所用的术语“随温度变化元件”，将指任何种类的传感元件，该传感元件展示在响应温度变化时一个或多个物理性能方面的某一特征的可测的变化。这种传感元件可以包括(1)任何展示在响应温度变化时电压或阻抗上的特征变化的装置，包括阻抗元件；和(2)热元件和热电耦。由于很容易知晓响应每种装置的温度变化，通过检查其特性，可以确定某一装置的温度。
现在参考附图，特别是图1，它示出了自动检验温度传感器(“SVTS”)100的原理框图。该SVTS100包括传感器110，经过连接电缆112耦合到电子测量装置114。该电子测量装置114耦合到计算机118。该计算机118执行软件120并在显示器122上输出数据，指示由该传感器110测量的系统的热力学温度和信赖级。
传感器110的一个较佳实施例示出在图2中。该传感器110包括保护管(PT)210。在该保护管210中是间隔件212，多线传感器214，热元件隔离器216，和电接插件218。
保护管210可以有任何的能够满足在系统内安装传感器110的需求的材料加工而成。该保护管210的一个较佳实施例是有不锈钢制成，当然保护管210还应该是任何的耐火材料制成。
陶瓷间隔件212适配在该保护管210中，将所述多线传感器214固定在适当位置上。设置间隔件212的目的是在所述保护管210中将多线传感器214与其它传导件隔离。因此，间隔件212可以由任何电介质材料制成。此外，保护管210和间隔件212一个重要的功能是保持多线传感器214在等温条件下。
图3示出了多线传感器214的一个较佳实施例的示意图。该传感器214包括两个不同的热电耦310,312，每一个均包括有两个热元件314,316,318和320。热元件314和316汇集在接点322。其它热元件318和320汇集在接点324。接点322和324耦合到随温度变化元件326的相对两侧上。另一热元件328从该随温度变化元件326的中心伸出。
每一热电耦的每一热元件均由不同的随温度变化材料制成。例如，热元件314由不同于热元件316的材料制成。此外，在本较佳实施例中，该热电耦310和312有同一材料制成。即，热元件314和318，连同热元件316和320一样都是由同种材料制成。
热元件314,316,318,320,328是金属丝状，可以根据系统参数在长度和直径上有所变化。在本较佳实施例中，热元件314和318是CHROMELTM制造。热元件316和320最好是由ALUMELTM制造。热元件328可以有任何适宜的材料制造而成，无需用与其它热元件314,316,318,320同一的材料。当然，热元件314,316,318,320,328也可以有其它材料制成。在现有技术中由诸如铂/铑、钨/铼、铜、铁和康铜合金等材料制成的热元件已是公知的并可被替代。
在较佳实施例中，随温度变化元件326是电阻元件。但是，任何具有公知失效模式的阻抗元件都可以被替代。于是，随温度变化元件326可以是，例如，一电感器，电容器，二极管，半导体器件，或晶体器件。
此外，应该重视的是图3仅仅揭露了多线传感器214的一个实施例。可能变形的多个实施例可包括多个多线传感器，在热元件金属丝314,316,318,320,328的任何一个内，具有一个或多个随温度变化元件，或不具有阻抗元件326。在该实施例中，多线传感器214可以构成为不具有随温度变化元件326，热电耦310和312汇集在可以构成一个公共接点的两接点322和324，并且热元件金属丝328还可以有选择地会接在该接点322和324。此外，多线传感器214可以具有数量与图3中所示的那些相不同的金属丝。这些变形的实施例显而易见地都属于本发明的保护范围之内。
在操作中，每一单独的热元件314,316,318,320,328均产生一个电动势(EMF)，以一恒定的方式与在可用温度范围之内的温度发生联系。通过注入一已知的电流到第一对热元件中并测量其经过第二对所产生的电压降，来测量阻抗和/或电压。每一对均可从任意两个热元件314,316,318,320,328中选择，而该对不应处于另一对中。测量在正反两方向上进行，将取算术平均值后的合成测量值，来补偿由热元件314,316,318,320,328所产生的电压和/或阻抗。由于热元件314,316,318,320,328和随温度变化元件326在特定温度下的电特性是公知的，从多线传感器214测量的电信号便可确定系统的温度。
为测量温度，选择热元件的一个组合作为初级传感器，而用剩余传感器构成一次级传感器。例如，可以选择热电耦310作为初级传感器，而测量来自另外的构成次级传感器的热元件318,320,328(与热元件314和316是不同的组合)。该温度测量和检验步骤的进一步详述将在下述描述。
返回到图2，该图中还示出了热元件隔离器216。在较佳实施例中，该热元件隔离器216由陶瓷或另外的绝缘的材料加工而成。热元件隔离器216包括5个通孔222，而该每一通孔222构成了接收插孔，用于接收热元件314,316,318,320,328。该每一通孔222均具有所需的直径以满足热元件和传感器内径之间的比例。
最后，电接插件218连接到该热元件隔离器216上，这样，它的导电的插针220便与每一热元件314,316,318,320,328电连接。该电接插件218与连接电缆112连接，以从传感器110传送电信号到电子测量设备114。
电子测量设备114耦合到连接电缆112并采集和检验由传感器110产生的数据信号。数据信号由从传感器110获得的电信号组成。电子测量设备114应用推导，以导出阻抗和经过使用AC和/或DC技术金属丝的各种组合所测的电压，监控传感器110。这种技术是本领域普通技术人员所公知的。这些测量进而是相关联的并可被分析，用于提取必要的温度的数据和传感器状态。在一变形的实施例中，电子测量设备114可以耦合到多谱传感器110。这种结构对于本领域普通的技术人员将需要做出明显的改动。
图4示出了电子测量设备114的原理框图及其相关组成。在电子测量设备114中包括信号倍增器(MUX)410，滤波器和缓冲器412，和模/数转换器(A/D)414。
MUX410在计算机118的控制下运行，选择来自热元件的特别信号，并将信号送到滤波器和缓冲器412。MUX410还能够令一已知电流注入到传感器110，用于阻抗测量。此外，MUX410还允许传感器110做正或反向读数的选择。
滤波器和缓冲器412接收从MUX410选择的信号。该滤波器执行去假频，增进A/D转换器414的噪音特性。一缓冲放大器提供高输入阻抗，减小该MUX410开关电阻的影响。
A/D转换器414是一具高分辨能力的Sigma-Delta A/D转换器。A/D转换器414将从传感器110接收的数据信号转换成一个或多个代表数据信号的数字值。然后，这些数字值被送入计算机118，用于进一步的处理。
A/D转换器414的一个较佳实施例包括初级和次级A/D转换器。来自初级传感元件的信号经过MUX410及滤波器和缓冲器412，而不是从传感器110直接送到初级A/D转换器。初级A/D转换器持续地读取这些信号。次级A/D转换器经由MUX410连接到传感器110，并能够读取初级传感元件或在任意组合中的任何其它传感元件。此外，温度传感器可被连接到次级A/D转换器，以进行冷端计算。
计算机118通过A/D转换器414接收数字信号输出。计算机118最好是包括一中央处理单元(CPU)、随机存储单元(RAM)和显示器122的标准微电脑。但是，本发明并非被计算机118的构成而限定。正如同本领域普通技术人员所熟知的，计算机118执行在CPU上RAM内存储的软件120，以执行所需的功能。此外，对本领域的技术人员将会理解电子测量设备114可以被集成在计算机118中。
图5是示出了由计算机118执行的主要步骤的流程图。在步骤510，计算机118读取所述初级传感器。数字信号由一阻抗值转换成初始温度值。该初始温度值显示在显示器122上。
在步骤512，计算机118读取剩余传感元件。分析数据信号，计算在热元件314,316,318,320,328中以及在随温度变化元件326内的全部的阻抗。该数字信号从阻抗值转换成温度值。舍弃超出给定限定以外的数据。在各种变化的实施例中，或是通过传感元件的周期抽样，或是通过传感元件的持续监控，计算机118可以读取来自初级传感器和剩余传感元件的数据。依据系统特定的需求，计算机118还可以同时读取来自若干传感器的数据，或顺序地读取来自每一传感器的数据。
在步骤514，数据被放置在一数据矩阵。由于传感元件产生了每个数据，数据被分类。然后，每个数据被放入该矩阵中由数据所寄存的分组而确定的位置。
在步骤516，在数据矩阵中传感器数据构成了校准参数。校准参数是一个用于检验初级传感器完整性的单独的温度值。校准参数必须包括来自至少三个不同传感器的数据，并从至少两个实质上不同的随温度变化元件中产生。校准参数必须以这种方式构成，因为失效模式可能会导致不利的影响，或变质，一种类型的传感元件不会对分离的传感器类型产生类似的影响。例如，阻抗设备和热元件设备，通常会被不同的机构降格和以不同的比例响应恶劣服务状态。因此，校准参数能够检测和计算传感器110的失效部分。
在步骤518，计算机118对比校准参考温度和初级传感器温度。然后，计算机118确定温度许可范围的量级。这一许可量级代表了传感器正确运行的信赖级。该信赖级显示在显示器122上。来自初级传感器和剩余传感元件的数据同样可以存储在数据矩阵中，不断地与更多最新获得的数据对比，可以进行传感器老化、完整性和报警状态的监控。
在先前的讨论中，初级传感器和剩余传感元件必须保持在一等温条件下。维持一等温条件是十分必要的，以保证初级传感器对剩余传感元件的校准。更特别的是，参考图3，将随温度变化元件326和接点322,324由保护管210保持在一等温条件下是紧要的。本领域的技术人员可以想象，包含在保护管210中的热电耦310和312，在该热电耦的长度上，会经历一个温度梯度。
更可以理解的是，本发明的一个变形的实施例可以包围随温度变化元件326，保持与接点322和324一种等温的关系，并不是与热电耦310和312在接点322和324处的实质上的连接。只要随温度变化元件326被保护管210和隔离件212热耦合到热电耦310和312，这种实施例能够提供必要的数据，产生初级传感器温度和校准参数。
如果传感器110已经失效的结果发生，即，信赖级低于预定限度以下，传感器110能够被“重置”。即，可以改变初级传感器选择和数据矩阵，测量来自传感器110不同部位的温度。因此，这一选择将SVTS 100恢复到完全运行状态下并再一次提供检验的温度输出。重置步骤，实际上是传感器在原位置上的重校准。如果传感器100降级到一特定点，而不能获得一校验温度，SVTS 100将由此通知操作者。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，应当理解的是此处可以做出各种更改、替换和变形而不脱离本发明由所附的权利要求书所限定的精神实质和范围。
权利要求
1.一种自动检验温度传感器，包括一随温度变化元件，具有一第一端部和一第二端部；一第一热电耦，耦合到所述第一端部；一第二热电耦，耦合到所述第二端部；以及一热元件，耦合到在所述第一和第二端部之间的所述随温度变化元件。
2.如权利要求1所述的传感器，还包括一保护管，包围所述随温度变化元件，所述第一和第二热电耦，和所述热元件；以及一间隔件，设置在所述保护管之内，并固定所述随温度变化元件，所述第一和第二热电耦，和所述热元件在固定位置上。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于所述随温度变化元件是一种阻抗装置。
4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于所述阻抗装置可以从组群中选择，包括一电阻器，一电容器，一电感器，一二极管，一晶体和一半导体器件。
5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于所述第一和第二热电耦均包括一第一热元件，由一第一随温度变化材料制成；以及一第二热元件，由一第二随温度变化材料制成，其特征在于所述第二随温度变化材料不同于所述第一随温度变化材料。
6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于所述第一热元件由CHROMEL制造。
7.如权利要求5所述的传感器，其特征在于所述第二热元件由ALUMEL制造。
8.如权利要求5所述的传感器，其特征在于所述第一和第二热元件汇集在一接点，并且该接点耦合到所述随温度变化元件。
9.一种在自动检验温度传感器中的传感元件，该传感元件包括第一装置，用于测量具有第一失效模式的温度；以及第二装置，用于测量具有第二失效模式的温度，其特征在于所述第二失效模式不同于所述第一失效模式。
10.如权利要求9所述的传感元件，其特征在于所述第一装置包括一第一热电耦。
11.如权利要求10所述的传感元件，其特征在于所述第一热电耦包括一第一随温度变化元件，由第一材料制成；以及一第二随温度变化元件，由不同于所述第一材料的第二材料制成。
12.如权利要求11所述的传感元件，其特征在于所述第二装置包括一第二热电耦。
13.如权利要求12所述的传感元件，其特征在于所述第二热电耦包括一第一随温度变化元件，由所述第一材料制成；以及一第二随温度变化元件，由不同于所述第一材料的第二材料制成。
14.如权利要求13所述的传感元件，还包括一第三装置，用于测量连接在所述用于测量温度的第一和第二装置之间的温度，所述第三装置具有一第三失效模式，其特征在于所述第三失效模式不同于所述第一或第二失效模式。
15.如权利要求14所述的传感元件，其特征在于所述第三装置包括一随温度变化元件，可以从组群中选择，包括一电阻器，一电容器，一电感器，一二极管，一晶体和一半导体器件。
16.一种自动检验温度传感器，包括初级传感装置，用于发射初级信号；次级传感装置，用于发射次级信号；以及计算机装置，用于确定一来自所述初级和次级信号的检验的温度。
17.如权利要求16所述的传感器，其特征在于所述初级传感器装置包括一热电耦。
18.如权利要求17所述的传感器，其特征在于所述热电耦包括一第一随温度变化元件，由一第一材料制成；以及一第二随温度变化元件，由一不同于第一材料的第二材料制成。
19.如权利要求16所述的传感器，其特征在于所述次级传感器装置包括一第一随温度变化元件。
20.如权利要求19所述的传感器，其特征在于所述第一随温度变化元件可以从组群中选择，包括一电阻器，一电容器，一电感器，一二极管，一晶体和一半导体器件。
21.如权利要求19所述的传感器，其特征在于所述次级传感器装置包括一热电耦，具有由不同材料制成的第二和第三随温度变化元件，并汇集在一接点；以及其特征在于所述第一随温度变化元件具有一耦合到所述接点的第一端部和一耦合到所述初级传感装置的第二端部。
22.如权利要求21所述的传感器，其特征在于所述的次级装置还包括一热元件金属丝，从在所述第一随温度变化元件上的某一点伸出，该第一随温度变化元件位于所述热电耦和所述初级传感装置之间。
23.如权利要求16所述的传感器，其特征在于所述计算机装置包括用于将所述初级信号转换成一初始温度值的装置；用于将所述此级信号转换成一校准参数的装置；以及用于对比所述初始温度值和所述校准参数，生成一信赖级的装置。
24.如权利要求23所述的传感器，其特征在于所述计算机装置还包括重校准装置，用于当所述信赖值低于某一预定量级时，重校准所述传感器。
25.如权利要求23所述的传感器，其特征在于所述计算机装置还包括显示装置，用于显示所述初始温度值和信赖值。
26.一种在自动检验温度传感器中的传感元件，该传感元件包括第一随温度变化元件，具有一第一失效模式；第二随温度变化元件，具有一第二失效模式；第三随温度变化元件，具有一第三失效模式；以及其特征在于所述第一，第二，和第三随温度变化元件被电连接并集体地产生一个限定可检验温度的数据信号。
27.如权利要求26所述的传感元件，其特征在于所述第一和第二失效模式不同于所述第三失效模式。
28.如权利要求27所述的传感元件，其特征在于所述第一和第二随温度变化元件均包括一第一成分的第一热元件金属丝；以及一第二成分的第二热元件金属丝，所述第一和第二热元件金属丝汇集在一接点。
29.如权利要求28所述的传感元件，其特征在于所述第三随温度变化元件是一阻抗装置，耦合到所述第一和第二随温度变化元件各自的接点。
30.如权利要求29所述的传感元件，其特征在于所述阻抗装置可以从组群中选择，包括一电阻器，一电容器，一电感器，一二极管，一晶体和一半导体器件。
31.如权利要求26所述的传感元件，还包括一第四随温度变化元件，电连接到所述第三随温度变化元件并具有一第四失效模式，其特征在于所述第四随温度变化元件也可产生数据信号。
32.一种采用自动检验温度传感器测量系统温度的方法，该方法包括下列步骤获得来自一初级传感器的初级数据信号；获得来自一次级传感器的次级数据信号；确定来自所述初级数据信号的初级系统温度；确定来自所述次级数据信号的校准参数；以及对比所述初级系统温度和所述校准参数，获得一检验的系统温度。
33.如权利要求32所述的方法，还包括下列步骤从所述初级数据信号和所述次级数据信号，确定所述自动检验温度传感器的降格量级。
34.如权利要求33所述的方法，还包括下列步骤重校准所述自动检验温度传感器，以补偿所述降格量级。
35.如权利要求32所述的方法，其特征在于获得一次级数据信号的步骤包括下列步骤选择有多个次级传感器产生的信号。
36.如权利要求34所述的方法，其特征在于所述重校准步骤包括下列步骤选择一新的初级传感器；以及选择一新的次级传感器。
37.一种自动检验温度传感器，包括一随温度变化元件；以及一第一热电耦，包括一第一热元件，由一第一随温度变化材料制成；以及一第二热元件，由一第二随温度变化材料制成并与所述第一热元件在一第一接点汇集；一第二热电耦，包括一第三热元件，由一第一随温度变化材料制成；以及一第四热元件，由一第二随温度变化材料制成并与所述第三热元件在一第二接点汇集；一保护管，包装所述随温度变化元件以及所述第一和第二接点，所述保护管将所述随温度变化元件以及所述第一和第二接点保持以等温关系；电子测量设备，耦合到所述随温度变化元件，所述第一热电耦，和所述第二热电耦，所述电子测量设备由此而获得一数据信号；以及一计算机，耦合到所述电子测量设备并接收由此产生的数据信号，所述计算机将数据信号转换成一温度值和一信赖值。
38.如权利要求37所述的传感器，其特征在于所述数据信号包括一初级数据信号，指示所述温度值；以及一次级数据信号，指示所述信赖级。
39.如权利要求38所述的传感器，其特征在于所述电子测量设备还包括一初级A/D转换器，接收所述初级数据信号并输出一数字初级信号到所述计算机；一信号倍增器，接收所述次级数据信号和输出由此所选择的信号；以及一次级A/D转换器，从所述信号倍增器接收所述选择的信号并输出一数字次级信号到所述计算机。
40.如权利要求37所述的传感器，其特征在于所述随温度变化元件是从组群中选择，包括一电阻器，一电容器，一电感器，一二极管，一晶体和一半导体器件。
全文摘要
一测量和检验系统真实热力学温度的自动检验温度传感器和方法,传感器由多个随温度变化元件组合而成:热元件、电阻、电容和其他电感元件。实施例中,该传感器具有电阻元件,连接在四个热元件金属丝之间。第五热元件连接到电阻元件。该传感器从测量值产生数据信号。电子测量设备采集和校验该数据信号。计算机分析该数据信号并将检验的传感器温度提供给操作者,使操作者意识到以及计算出传感器的“偏移”和校准失效。该传感器能在原位置上重校准,避免了传感器的撤换。
文档编号G01K7/00GK1228836SQ97197396
公开日1999年9月15日 申请日期1997年8月19日 优先权日1996年8月23日
发明者詹姆斯·G·隆霍菲, C·汤姆·布莱龙, 贝纳德·L·康纳尔, 李·崔安瑟, 库林斯·P·康隆 申请人:阿库促国际公司