我们的发明的CVGT能够以0.1%或更好的准确度测量达到几百开尔文的温度，并且通过可选的Pirani测量装置，其能够以相似的准确度测量向下至I开尔文和更低的低温温度。
[0040]以下的说明和附图详细阐明了本发明的某些说明性的实施例。然而，这些实施例仅表示可采用本发明的原理的各种方式中的一些方式。本发明的其他目的、优点和特征当结合附图考虑时将从以下的本发明的详细说明变得显而易见，并且不限于权利要求。
【附图说明】
[0041 ]图1至3作为例证示意性地示出本发明的原理，其中:
图1示出带有第一压力测量装置的CVGT;
图2示出带有第一和第二压力测量装置的CVGT，其中，第二测量装置通过单独的毛细管连接至贮气筒；以及
图3示出带有第一和第二压力测量装置的CVGT，其中，第二测量装置集成到在第一压力测量装置的薄膜下面的空腔中。
【具体实施方式】
[0042]用于在宽的温度范围上的精确温度测量的CVGT在图1所描绘的实施例中包括贮气筒1，所述贮气筒I通过第一毛细管3连接至第一压力测量装置13，该贮气筒典型地由不锈钢制成。该第一毛细管的尺寸可适应于应用；其内径典型地在0.0lmm与0.1mm之间变化，并且其长度典型地从几厘米到几十米变化。
[0043]第一压力测量装置13包括压力测量元件2，所述压力测量元件2是优选地沉积为不锈钢薄膜4之上的薄膜金属层的应变计。薄膜4的底侧5经由第一毛细管3连接至贮气筒I，使得薄膜4和压力测量元件2都与贮气筒I热分离。
[0044]通过毛细管3的小内径并通过形成薄膜4的机械组件6的紧密配合公差使由第一毛细管3和薄膜4的底侧5形成的寄生体积最小化。布置在薄膜4的底侧5并通过焊接至机械组件6的本体15而固定的毛细管连接元件14提供毛细管3与薄膜4的底侧5的连通。
[0045]CVGT组件的所有机械连接是焊接或硬钎焊的，以便获得填充气体的气密密封。填充气体优选地是氦或氩。加压气体填充通过第二毛细管7输入CVGT组件中，所述第二毛细管7连接至在薄膜4下面的气体体积，或者连接至第一毛细管3，或者优选地连接至贮气筒I。在用气体以要求的压力填充CVGT组件之后，第二毛细管7通过焊接或硬钎焊被永久地密封。第二毛细管7的剩余体积如果连接至第一毛细管3或在薄膜4下面的体积，则同样形成寄生体积的一部分。然而，如果第二毛细管7以合适的方式连接至贮气筒I，则其是恒定气体体积的一部分而不是寄生体积的一部分。
[0046]在温度计的操作期间，压力测量元件2产生大体上与贮气筒I的绝对温度成比例的信号。如果设计正确，则压力测量元件2以满量程的0.1%或更好的准确度测量压力，其中，压力测量元件2的满量程典型地与薄膜4在其0.15%的边界处的弯曲对应。
[0047]在实施例的优选变型中，薄膜电阻8沉积在机械组件6的本体15上，使得其不经受薄膜4的弯曲。薄膜电阻8的电阻的变化用于确定机械组件6和第一压力测量元件2的实际温度。在该实施例的优选实施中，不经受薄膜4的弯曲的第二薄膜电阻8’沉积在机械组件6的本体15上，并作为压力测量元件2的应变计的串联电阻操作，因而对于随着形成薄膜4的材料的杨氏模量的环境温度的变化，补偿应变计的信号。其中用于使信号相关联并控制CVGT的电子控制装置18分别通过电连接12和12’与压力测量元件2和薄膜电阻8、8’连接。
[0048]在了解测量组件6的温度的情况下，能对随着压力测量元件2的温度的零点漂移的影响、对形成薄膜4的不锈钢的杨氏模量的温度系数的影响、并对在薄膜4的底侧5处的寄生体积的影响，校正压力测量元件2的信号。考虑所述校正，即使压力测量组件6的环境温度经历大的变化，也能以满量程的0.1%的准确度对温度校准CVGT。这样的校正的益处对于带有小的贮气筒I和/或长的毛细管3的CVGT变得尤其重要。
[0049]CVGT的测量范围由在环境温度下的初始填充压力、最高容许压力(典型地20MPa(200巴))和允许根据技术规范的精度的最低压力(典型地0.5MPa(5巴))决定。例如，在300K下的10MPa(100巴)的填充压力将产生15K至600K的典型测量范围，然而，50MPa(50巴)的填充压力将产生30K至Γ200Κ的典型测量范围。
[0050]在图2所描绘的第二实施例中，第二压力测量装置9位于气密的第二压力测量装置外壳11内，并且被所述第二压力测量装置外壳11封闭的体积经由第三毛细管10连接至第一毛细管3。合适密封并绝缘的连接器16电气连接至第二压力测量装置外壳11中的第二测量装置9，用于与电气控制装置18的连接。在图3所描绘的该实施例的优选变型中，第二压力测量装置9位于在形成薄膜4的机械组件6的薄膜4下面的空腔17中。
[0051 ] 第二压力测量装置9优选地是适应从1KPa到0.3MPa(100毫巴到3巴)的氦压力范围的Pirani探头。在有利实施中，Pirani探头是结合高灵敏度、高精度和最小体积的微机械加工的硅热板。
[0052]所述第二实施例的CVGT在室温下有利地用氦以13.5MPa(135巴)的压力填充。第一压力测量装置13的量程范围于是从5K到400变化，并且第二测量装置9的量程开始于氦在
5.2K的临界点，并向下变化到低于1K。调整气体的填充压力和第二压力测量装置9的测量范围，使得第一压力测量装置13的测量范围的下端和第二压力测量装置9的测量范围的上端都位于或靠近填充气体的临界点。
[0053]因此，所述第二实施例的CVGT能够以高精度测量从低于IK到高达400K的温度。
[0054]附图图例
1-贮气筒
2-压力测量元件
3-第一毛细管
4-薄膜
5-薄膜的底侧
6-形成薄膜的机械组件
7-第二毛细管
8、8’_薄膜电阻9-第二压力测量装置
10-第三毛细管
11-第二压力测量装置外壳
12、12’_电连接
13-第一压力测量装置
14-毛细管连接元件
15-本体
16-电气连接
17-空腔
18-电子控制单元
【主权项】
1.一种定容气体温度计(CVGT)，包括贮气筒(I)、压力测量装置(13)和毛细管(3)，所述毛细管(3)将所述贮气筒(I)连接至所述压力测量装置(13)，其特征在于，所述压力测量装置(13)包括:机械组件(6)，其形成薄膜(4)，其中，所述毛细管与所述薄膜(4)的底侧(5)连通;在所述薄膜(4)上的压力测量元件(2)，其依赖于所述薄膜(4)的变形产生信号；以及电子装置(18)，用于使所述压力测量元件(2)的信号与所述贮气筒(I)的温度相关联。2.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述压力测量元件(2)是沉积在所述薄膜(4)上的电阻应变计。3.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述压力测量元件(2)是沉积在所述薄膜(4)上的压阻应变计。4.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，电阻温度计(8)沉积到形成所述薄膜(4)的所述机械组件(6)上，所述电阻温度计(8)测量所述机械组件(6)的温度。5.根据权利要求2或3所述的温度计，其特征在于，薄膜电阻(8’)布置到所述机械组件(6)上，所述薄膜电阻(8’)与所述应变计(2)串联地电气操作，并且其随着温度的变化用于补偿对所述应变计(2)的信号的温度影响。6.根据前述权利要求中的任一项所述的温度计，其特征在于包括在所述薄膜(4)的底侦叭5)的毛细管连接元件(14)，用于提供所述毛细管(3)与所述薄膜(4)的所述底侧(5)的连通。7.根据前述权利要求中的任一项所述的温度计，其特征在于，所述贮气筒(I)包含纯氦。8.根据前述权利要求中的任一项所述的温度计，其特征在于，所述贮气筒(I)包括第二毛细管(7)，用于将气体填充到由所述贮气筒(1)、所述第一毛细管(3)和所述机械组件(6)形成的体积中。9.根据前述权利要求中的任一项所述的温度计，其特征在于包括直接或间接地连接至所述贮气筒(I)的压力测量装置(9)和使所述压力测量装置(9)的信号与所述贮气筒(I)的温度相关的装置(18)。10.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于，所述压力测量装置(9)被封闭在气密外壳(11)的体积中，并且所述体积通过第三毛细管(10)直接或间接地连接至所述贮气筒(I)。11.根据权利要求10所述的温度计，其特征在于，所述压力测量装置(9)布置在位于所述薄膜(4)的所述底侧(5)上的空腔(17)中。12.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于，所述压力测量装置(9)是Pirani传感器。
【专利摘要】一种在宽的温度范围上以高的精度测量温度的定容气体温度计(CVTG)装置包括压力测量装置(13)，所述压力测量装置(13)包括形成薄膜(4)的机械组件。毛细管(3)与薄膜(4)的底侧(5)连通，并且在薄膜(4)上的第一压力测量元件(2)依赖于薄膜(4)的变形产生信号。此外，CVTG包括用于读取所述第一压力测量元件(2)的信号和使所述第一压力测量元件(2)的信号与贮气筒(1)的温度相关的电子装置(18)。通过精心设计和紧密公差使在压力测量装置(13)内的气体体积最小化。为了以足够的精度测量CVGT内低于0.1MPa的压力，CVGT包括基于Pirani测量原理的压力测量装置(9)。Pirani测量装置测量周围气体的热导率。为此，在周围气体在环境温度下的同时，热绝缘线或表面被电气加热至限定的温度。如果周围气体的热导率改变，则Pirani元件的温度改变，或者需要调整电气加热功率以便维持Pirani元件的温度。
【IPC分类】G01K5/34
【公开号】CN105531570
【申请号】CN201480042701
【发明人】B.维林
【申请人】鲁格股份公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年7月22日
【公告号】EP3028022A1, US20150030054, WO2015014672A1