专利名称：温度传感器和制造方法及确定媒质的温度的传感器和方法
技术领域：
本发明通常涉及测量媒质的温度，例如测量气态或液态媒质的温度。
技术背景当测量流动或稳定液态或气态媒质的温度时，传感器的快速响应和最 小可能的流动通过损害是重要的需要。这两个需要彼此矛盾，因为实际中 为了实现小的响应时间而直接将温度传感器引入媒质。然而，这将使截面 减小，从而损害流动通过。另一问题是热经由传感器支架而耗散，并因此 引起测量值的恶化。用于为热耗散而最佳化的解决方法的熟知方法引起相对高的制造支 出和高成本，特别是由于在温度传感器和支撑部件和/或环境之间实现的 热去耦合。另外，测量精度很大程度上取决于具体的安装和环境条件。为了检测物理量，例如像系统中的压力和温度，存在关于安装条件和传感器响应的具体需要。存在用于具有下面的性能规范的Sensata (以前的 Texas Instrument)的组合压力-温度传感器的已知解决方法-压力测量范围0至150bar-温度测量范围-40...180°C-精度-温度±3K-压力士1.5DS (2.25bar)-响应时间-温度<5秒 -压力lms该传感器针对温度的给定的响应时间对于实际应用仍不充分，并且还 没有被证明。此外，这通过将传感器深深沉浸进入致冷剂流中而实现。包括用于测量温度的更快速响应进一步的解决方法的基础是清楚地 隔开温度探针和传感器主体，然而，它们关于所涉及的技术和成本是昂贵的。本发明的目的是提供一种用于确定媒质的温度的更有效的温度传感 器，更有效的传感器和更有效的方法，以及用于制造用于改进媒质的温度 确定的温度传感器的方法，以及用于制造可以另外确定媒质的温度的传感 器的方法。通过依据权利要求l的温度传感器，依据权利要求ll的传感器，依据权利要求19的用于确定媒质的温度的方法，依据权利要求34的用于制造用 于改进媒质的温度确定的温度传感器的方法，依据权利要求35的用于制造 可以另外确定媒质的温度的传感器的方法而实现该目的。本发明的实施例提供一种用于确定媒质的温度的温度传感器，包括 温度传感器元件；以及电路，该电路被实施成根据温度传感器元件处的温 度和影响温度传感器元件和媒质之间的热耦合的环境条件而确定媒质的 温度。本发明的另一实施例提供一种用于确定媒质的温度的方法，包括检 测温度传感器元件处的温度；以及根据温度传感器元件处的温度和影响温 度传感器元件和媒质之间的热耦合的环境条件来确定媒质的温度。
接着参照附图细述本发明的实施例，在附图中 图1A示出了用于确定媒质的温度的温度传感器的第一实施例； 图1B示出了用于确定媒质的温度的温度传感器的第一实施例，媒质在容器中，并且温度传感器的温度传感器元件直接与媒质热耦合；图1C示出了温度传感器的第三实施例，媒质在容器中，并且温度传感器的温度传感器元件经由容器或热耦合材料而与媒质热耦合；图2A示出了包括传感器外壳的传感器的第一实施例，温度传感器的温度传感器元件直接与媒质热耦合；图2B示出了包括传感器外壳和温度传感器的传感器的第二实施例，温度传感器的温度传感器元件经由传感器外壳与媒质热耦合；图2C示出了包括传感器外壳和温度传感器的传感器的第三实施例，该温度传感器包括另 一温度传感器元件；图3示出了包括传感器外壳和温度传感器的传感器；以及用于测量不 同于温度的不同物理量的另一传感器元件；图4示出了包括传感器外壳的压力传感器的实施例，温度传感器的温度传感器元件被附加至该传感器外壳；图5示出了用于建立校正模型和/或性能模型的流程图的实施例； 图6示出了用于制造用于改进媒质的温度确定的温度传感器的方法的实施例的流程，以及图7示出了用于制造可以另外确定媒质的温度的方法的实施例的流程。
具体实施方式
在本申请中，相同的参考数字将用于包括相同或类似功能特征的对象 和功能单元。在本文中，要指出的是， 一方面，除非另外明确表示，涉及 具有类似或相同功能特征的对象的部件在不同实施例的描述之间可互换。 另一方面，指出的是，通常通过公共利用用于在多于一个的实施例中出现 的对象的参考数字，这不意味着在不同的实施例或各个实施例中，它们具 有相同的特征和特性。公共或类似的参考数字因此对于具体设计或尺寸没 有声明。本发明的实施例提供一种传感器，该传感器包括传感器外壳和用于确 定媒质的温度的温度传感器，该传感器被布置成使传感器外壳直接于媒质 热耦合，并且用于确定媒质的温度的温度传感器包括温度传感器元件； 以及电路，该电路被实施成根据温度传感器元件处的温度和影响温度传感 器元件和媒质之间的热耦合的环境条件来确定媒质的温度。此外，本发明的实施例提供一种用于制造用于改进媒质的温度确定的 温度传感器的方法，该温度传感器包括可与媒质热耦合的温度传感器元 件，该方法包括增加电路至温度传感器元件，该电路被实施成允许根据 温度传感器元件处的温度和校正模型而改进媒质的温度确定，通过该校正 模型，减小温度传感器元件处的温度和通过至少一个环境条件引起的媒质 的温度之间的偏差。本发明的另一个实施例提供一种用于制造可以另外确定媒质的温度的 包括传感器外壳的传感器的方法，该方法包括提供传感器；在传感器外 壳中布置温度传感器元件；以及增加电路，该电路被实施成允许根据温度 传感器元件处的温度和校正模型而改进媒质的温度确定，通过该校正模 型，减小温度传感器元件处的温度和通过至少一个环境条件引起的媒质的 温度之间的偏差。随后，参照图1A至1C描述用于确定媒质的温度的温度传感器的各个实施例。图1A示出了用于确定媒质110的温度的温度传感器的第一实施例， 该温度传感器包括温度传感器元件120和电路130，该电路被实施成根据 温度传感器元件处的温度和影响温度传感器元件120和媒质110之间的热 耦合的环境条件而确定媒质的温度。通过温度传感器元件120测量媒质110的温度的精度取决于环境和/ 或具体的环境条件，例如像环境温度、热流、热传导和/或热传递。热流通常意味着与流动媒质一起传输能量的事实，其中媒质流可以是 自由热流，例如像在具有密度比比较冷的液体或气体小的热液体或气体 中，并因此上升到上部，或者从外部被触发，例如象通过泵引起的。热传导通常意味着在主体内传输热能，不是实际的传输。通过温差和/ 或用以补偿温差的试图弓I起热传导。热传递意味着在两个不同的媒质和/ 或主体之间传递热。在温度传感器120处测量的热因此偏离媒质的"实际"温度取决于流 动，具体地是流动速度，并取决于从媒质至温度传感器元件或从温度传感 器元件至媒质的热传递，取决于去向或来自周围材料112的温度传感器元 件，以及取决于热传导，例如像周围材料112的热传导。随后，不同种类的热传输、热流和热传导和/或热传递将通常被称作热 耦合。此外，媒质或主体内的热传递和热传导将被概括为热传导。因此， 一个或几个不同的材料可以被示范性布置在温度传感器120和媒质110之 间，其每一个影响和/或确定热传导和/或通过它们的具体热导率(以更严 格的意思)温度传感器120和媒质110之间的整个热传导，以及材料之间 和/或材料和温度传感器120或媒质110之间的各个热传递。在如图1中所述的情况中，在媒质110和温度传感器120彼此直接毗邻的情况中，我们谈论直接热耦合。媒质的流动越小，热耦合(thermal coupling)越好，其也被称作热耦 合(heat coupling),在媒质和温度传感器元件之间，并且温度传感器元件 120和环境112之间的热耦合以及媒质10和周围材料112之间的热耦合越 小，温度传感器元件120处测量的温度和媒质110的温度之间的偏差通常 越小。上面的考虑和定义应用于全部下面的实施例。热流和/或媒质流，媒质和/或其它材料的热传导以及不同媒质和/或主 体之间的热传递是之前提到的环境条件，其影响温度传感器元件处测量的 温度与媒质的温度的偏差。电路130被实施成根据温度传感器元件120处测量的温度和校正模型 131来确定媒质的温度。校正模型根据环境条件的分析和环境条件的影响 的类型，以及温度传感器元件120处测量的温度和媒质110的温度之间的 偏差被减小，或换句话说通过校正模型被校正的媒质110的温度。试验表明某些环境条件比其它对偏差具有更大的影响，因此校正模型 尤其考虑引起一个或几个基本上的偏差的环境条件。因此，温度传感器元件120可以例如是NTC (负温度系数)元件或 PTC (正温度系数)元件，从而根据温度，温度传感器元件120示范性地 改变它的阻抗，并且当前阻抗值是NTC或PTC元件处温度的测量。作为 传感器信号122，并通过电路130接收，通过温度传感器120然后示范性 地产生该阻抗值和/或对应的电压值。可替代地，温度传感器120也可以 是热耦合器。然而，温度测量也基于其它测量原理。发射传感器信号122 可以例如经由信号线或无线地进行。电路130可被实施，以便根据传感器信号122和校正模型131而作为 温度信号132输出媒质的温度。因此，校正模型131可以作为使媒质的对应温度与不同的传感器信号 122相关的值的表而被示范性地存储，或者作为特征曲线或函数被存储于 电路130中，电路130根据其计算对于各个传感器信号122的媒质的对应 温度132。在电路130中存储校正模型可以例如通过FPA (现场可编程阵列)、FPGA (现场可编程门阵列)、EEPROM (电可擦除可编程只读存储器)、 闪存、RPM (只读存储器)、RAM (随机存取存储器)、寄存器、光磁存 储器、机械存储器或其它存储器而被实施。对应地，电路可以是硬编码电路，具有不可改变或可改变微程序的微 处理器，信号处理器或类似的实施方式。因此，校正模型的质量和/或精度确定测量媒质的温度的精度。在其 中校正模型精确地考虑和/或校正全部环境条件的理想化情况中，温度传 感器元件120处测量的温度匹配某一计算精度和/或预定公差范围内的媒 质110的实际温度。下面参照图5以更好的细节解释建立校正模型。图1B示出了温度传感器的第二实施例，在这种情况中媒质110在容 器114中，例如象管子，并且在该容器114中是稳定的，或者流动，示范 性地流过该容器114。在图1B示出的实施例中，在容器114的内侧上布置温度传感器元件 120，并被嵌入其中，从而使面向媒质的表面匹配容器114的内表面，并 且不突出进入媒质110。这允许尽可能小地影响媒质110的流动，如已经 在前面讨论的。在其它实施例中，温度传感器元件120可以突出进入媒质H0，例如 由于管子的圆形截面，其中温度传感器元件的布置因此被选择成使温度传 感器元件120仅稍微突出进入容器，以便尽可能小地对媒质流动保持影响。依据图1A的实施例的解释相应地应用于依据图1B的实施例和下面 的图和/或实施例，其中容器114，在这种情况下是管子，取代通常的周围 材料112地被示出。然而，关于热耦合类似地应用该考虑。在依据图1B的实施例中，温度传感器元件120直接与媒质110耦合， 也就是在媒质IIO和温度传感器元件120之间存在直接的热传递，而在其 之间没有任何其他媒质或任何其他主体。在另一实施例中，容器114的壁具有位置124处的开口，在这种情况 中，在容器内侧上布置温度传感器元件120，并且另一侧上的另一材料固 定温度传感器元件120，并且密封开口。图1C示出了温度传感器的第三实施例，在这种情况中，类似于是图1B，媒质是液体或气体的，并且是稳定或流动的，其中相比图1B，不在 容器的内侧上布置温度传感器元件120，而是在容器的外侧上。经由容器114和/或容器114的壁，温度传感器元件120相应地与容 器中的媒质110热耦合。在另一实施例中，温度传感器元件120仅部分嵌入容器114，或被应 用至容器的壁。在另一实施例中，在位置124处的容器114的壁中存在开 口，并且在温度传感器元件120和媒质IIO之间布置不同的热传导材料。参照图1B和1C讨论的实施例提供了采用温度传感器的有效和廉价 的方式。因此，当制造容器114或稍后时，可以获得开口和/或凹槽。在这点上，依据图1C的实施例是特别有效的，因为凹槽在容器壁的 外侧上，并因此可在任何时间被应用，甚至稍后，并且不必为了密封而进 行进一步的测量，因为容器114的壁在内侧上保持不接触。此外，在该实 施例中，相比其中从外侧至内侧的连续开口突出进入容器114的壁的实施 例，在引入温度传感器之后，没有开口不得不被密封。当依据图1C的实施例测量媒质110的温度时的偏差因此特别取决于 容器114的壁的材料的热导率，以及取决于位置124处的厚度。利用容器 114的很好的热传导壁，典型地在外侧周围应用热绝缘和/或去耦合层，以 便减小与环境的热交换。利用容器114的壁的弱热传导和/或耦合材料，如之前已经解释的， 在位置124处可以布置另一优良热传导材料。在这种情况中，至容器114 的壁的附加材料的过渡处的紧密度不得不被记下来。在该内容中，不仅根 据它的热传导率选择位置124处的附加材料，而且根据它的例如保护温度 传感器元件120不受腐蚀性媒质的损害的能力。所述的附图和实施例未示出和/或描述在温度传感器元件，传感器外 壳和/或容器之间可以使用进一步的材料，以便示范性地密封开口，或者 获得热耦合或去耦合。随后，将涉及图2A至2C和3和4地描述包括传感器外壳和温度传 感器的传感器的各个实施例。图2A示出了包括传感器外壳220和温度传感器的传感器的第一实施例，温度传感器包括温度传感器元件120和电路130，如果涉及图1A和 IB以它的特征和功能已经示范性讨论的。在该实施例中，在容器114的 壁的开口中布置传感器外壳120。在依据图2A的实施例中，在传感器外 壳220中布置温度传感器元件120，以使温度传感器元件120直接与媒质 IIO热耦合，该媒质在容器114中是稳定或流动的。术语直接的热耦合意 味着，如在依据图1A至1C的实施例中己经解释的，温度传感器元件120 在媒质110上直接毗邻，并且在温度传感器元件120和媒质110之间存在 直接的热传递，换句话说，经由另一媒质或另一主体，在两者之间不存在 热传递。图2B示出了传感器的另一基本上实施例，温度传感器元件，相比图 2A，在外壳中被布置，以使温度传感器元件120不直接与媒质IIO热耦合， 而是经由外壳220与媒质110热耦合。通过温度传感器元件处的温度影响媒质温度的测量的环境条件例如 是环境温度、容器114的几何形状、温度传感器元件120的几何形状、传 感器外壳的几何形状、温度传感器元件120相对于容器114的位置，例如 突出进入媒质或非这样、容器壁和/或管子和温度传感器元件之间的热传 导、通过流动或稳定媒质120的热传输和/或至容器或通常环境的热传递 和/或容器114和环境的热交换和/或传感器外壳220和环境之间的热交换。换句话说，校正模型130可以类似地被实施，以便考虑这些或进一步 的环境条件，例如像传感器外壳220的几何形状、温度外壳220相对于容 器114的位置(也就是示范性地突出进入媒质110或非这样，突出到什么 程度)、相对于媒质IIO的流动的布置和几何形状、容器114的壁(示范 性地是管子)、以及传感器外壳之间的热传导、传感器外壳220和温度传 感器元件120之间的热传递、通过流动或稳定媒质110的热传输和/或媒 质110和容器114和/或环境之间的热传递。相比图2A中的实施例，在图2B中，在校正模型(经由传感器外壳 220，温度传感器元件120与媒质110的热耦合)中，媒质110和传感器 外壳220之间的热传递，传感器外壳220的热传输和/或热导率，以及传 感器外壳220和温度传感器元件120之间的热传递必须被考虑。通常，包括外壳220的进一步的实施例是可能的，包括各种类型的热耦合，如已涉及图1A至1C讨论的，也就是也利用其它热耦合传导材料和/或密封传感器外壳220中的开口的材料。如参考图1C的温度传感器元件的实施例已经描述的，具体地，依据 图2B的实施例非常容易实施，因为温度传感器元件120被布置到和/或嵌 入外壳220中，并因此没有附加的不紧密位置，由于温度传感器元件120 必须被考虑和/或密封。不仅必须记住传感器外壳220和容器114的壁之 间的过渡是充分厚和紧密的。图2C示出了包括传感器外壳220和温度传感器的传感器的第三实施 例。相比图2B的实施例，依据图2C的实施例具有包括另一或第二温度 传感器元件120'的温度传感器。结果，温度传感器能够测量两个温度传感 器元件处，并因此两个不同的空间位置处的温度，并根据这两个温度和校 正模型131确定媒质110的温度。在校正模型中考虑对于两个温度传感器 元件120、 120'的环境条件。在依据图2C的另一实施例中，实施校正模型131，以使由于两个温 度传感器元件120， 120'处的两个不同测量，使它允许媒质110的温度被 预测。此外，校正模型可被定义成由于两个温度传感器元件120， 12(T处 的两个不同温度，使媒质中的温度分布例如可被确定，以及容器114总媒 质114的流动环境是已知的事实，或者换句话说，在容器中的不同位置处 可以确定媒质的温度。图3示出了包括传感器外壳220和温度传感器的传感器的实施例，如 在图1A至1C和/或2A至2C中己经示范性描述的，并且至少另一个传感 器元件320用于测量不同的物理量，也就是不是温度。这种媒质110的其 它物理量，通过传感器元件320可被测量，示范性地是媒质IIO或流体的 压力。相应地，依据图3的实施例也可以被称作组合传感器，该组合传感器 组合温度传感器与另一传感器，例如像外壳220中的流量传感器，空气质 量传感器或压力传感器。进一步的传感器元件320示范性地产生另一个传感器信号322，该传 感器信号可被其它功能单元利用。类似地，可以使用进一步的传感器元件 或多个传感器元件，或者例如传感器群集(cluster)。在依据图3的另一实施例中，进一步的传感器信号322可被示范性地 供给至电路130，以便利用该附加的测量值，例如像压力或流速，当在校 正模型中确定温度和/或温度分布或温度预测时。图4示出了组合温度压力传感器的实施例。由于使用校正模型的事 实，图4的实施例也可被称作"用于检测压力和温度的基于模型的传感器 系统"的实施例。图4示出了传感器420，该传感器420包括传感器外壳220、压力测 量单元422、电路板424、包括电缆连接426的盖、盲孔428和温度传感 器元件120。在管子114的开口中布置传感器420，例如像空调系统，并 且稍微突出进入媒质110。在依据图4的实施例，媒质IO是流动媒质，其 通过管子114中的箭头被描述。传感器420被实施，以便测量媒质110的 温度T和压力p的物理量430。开口421，压力测量单元422和电路板424，与外壳420连接，形成 传递压力传感器信号的压力传感器，导致经由包括电缆连接426的盖的压其中插入或布置温度传感器元件120的盲孔428被导引进入外壳420。 盲孔428己被生成，以使尽可能靠近媒质110地布置温度传感器元件120， 然而没有与媒质110的直接热耦合，而是经由传感器外壳420与媒质110 热耦合。温度传感器元件120和媒质110之间剩余的传感器外壳壁被选择 成尽可能地薄，以便允许可能的最佳热耦合，然而，选择要充分厚，以避 免媒质110离开，经由盲孔428进入环境。如之前讨论的，温度传感器元件120可以是NTC或PTC元件或另一 温度灵敏传感器元件，其中经由盲孔428，这种温度传感器元件的终端导 线可被示范性地导引至包括电缆连接426的盖，也经由包括电缆连接426 的盖，将温度传感器信号122传输至未在图4中示出的电路130。通过钻孔可以示范性地产生盲孔428，并且盲孔的位置可被选择成示 范性地，尽可能容易地执行钻孔。在进一步的实施例中，外壳220和/或传感器420可被设计成示范性 地，可以尽可能容易地产生这种盲孔428和/或当制造传感器420时尽可 能容易地实现这种盲孔428。在本发明的实施例中，包括外壳220、压力测量单元422、电路板424 和包括电缆连接426的盖的熟知的压力传感器(或其它传感器)可以用于 经由盲孔428附加集成温度传感器元件120，并因此提供组合的压力-温度传感器。在本发明的其它实施例中，将被设计的新传感器己经被计划成使它们 包括从开始的盲孔，以便能够以预先布置的方式任意地提供温度传感器元 件，当传送它时，或者稍后能够容易地将它添加。如涉及图2A至2C (和/或图3)己经讨论的，校正模型131，根据该 校正模型131，电路130确定媒质110的温度。校正模型示范性考虑环境 条件，例如像环境温度、容器114的几何形状、传感器外壳220的几何形 状、传感器外壳相对于容器114或媒质110的位置、容器114和传感器外 壳220之间的热传导、传感器外壳220和温度传感器元件120之间的热传 导、通过流动或稳定媒质110的热传输、或至容器114的热传递，并且具 体地，经由传感器外壳220，温度传感器元件120至媒质110的热耦合。因此，依据图4的实施例示出了通过温度测量能力提供熟知的压力传 感器的有效方法。可替代地，可以省略盲孔，并且可以在传感器外壳220中的任何位置 处应用温度传感器元件，例如像印刷电路板(PCB)或其它电路支持件上。换句话说，用于类似于图4的实施例的解决方法的新颖途径是在压力 传感器中定位温度测量，在该系统中也被需要，在一个(或几个)位置处 的流动或稳定媒质之外，直至有利地涉及制造工艺，并且根据基于用于压 力-温度传感器的各种安装条件的模拟研究当前测量的温度建立校正特性 场。它们可被布置在智能评估电子器件和/或电路130中，以便允许当操 作时，计算媒质IIO的实际温度值。因此，图4示意性地示出了压力-温度传感器的典型的安装条件和之 前所述的解决方法的可能变形。为了将该用于解决方法的概念投入实践和/或建立校正模型，不同抽 象的模型在第一步骤中是必需的。获得传感器几何形状的详细FEM (有 限元模型)模型，例如像在图4中示出的几何形状，以用于检査几何形状 变化，以用于定位温度传感器，并且具体地，以用于精确地检测安装情况和环境条件的影响，并因此用于精确地建立必须的特性场。例如可以使用 下面的程序当"模型化性能"时，为了检测相关物理效应和重要的边界条件而建立 参数化的FEM模型。因此，通过模型基本检测下面的物理效应传感器 外壳中和管子与传感器之间的热传导、通过流动或稳定媒质的热传输、以 及至环境的热传递。同时提到的效应表示影响因素，关于该影响因素，模 拟检査传感器系统的性能，以便能够尽可能能精确地确定这些效应对温度 传感器元件120处测量的温度和媒质110的温度之间的偏差的影响。当"模拟性能"时，对于几何形状变化和边界条件而执行延伸的模拟研 究。在模拟研究中，在系统性能的第一基本相关性处，建立前面提到的影 响因素。根据这些数据，可以建立检测需用于很好地建立特性场、但同时 考虑计算时间边界条件的参数空间的模拟计划。下面是"为了测量值校正而评估数据和建立特性场"。"FEM评估"的结果是原始数据，关于相关内容必须分析该原始数据。关于效应的去耦合检 查部分平面图和子空间，并且用于减少数据的计划是该例子。当"通过合适的接近函数模型化/近似特性场，，时，根据数据评估建立用 于同时考虑被映射的数据的特殊性以及廉价硬件实现的有限资源的特性 场校正的接近函数。该结果是"性能模型"，其为了测量的每一个温度而计算媒质中的相关 温度，而且在传感器的环境中，并且其例如在传感器中被集成的微控制器 中被实施。此外，通过动态评估(也在微控制器中)温度的改变，根据媒 质中温度性能的改变进行声明，并因此实际上或真实地增大温度测量的响 应时间，直至温度过程的预测。图5示出了用于建立校正特性场的方法的实施例的流程图。 在步骤510 (FEM模拟)中，为FEM模拟而分析几何形状变化，传 感器定位和特征曲线建立，并根据传感器几何形状而执行FEM模拟。FEM 模拟的结果可以用于模型化性能520，并且用于确定特性场合/或最佳化传 感器几何形状。在模型化性能520之后，执行性能模拟520，该性能模拟可以包括传 感器电子器件的分析，灵敏度分析和/或Monte-Carle模拟。该性能模拟530的结果是对传感器设计的更多的反馈和用于模型抽象540的信息。根据模型抽象540，执行系统模拟550，该系统模拟包括子系统，空 调和/或整个系统的模拟，并且在系统集成的条件下执行。所述解决方法的实施例的优点是， 一方面，不影响媒质流动地测量温 度，其中相比现有技术，可以实现更小和/或显著减小的响应时间。另一方面，本发明的实施例允许在压力传感器或用于其它物理量的传 感器中执行温度测量，而没有关于构建和制造工艺显著的附加支出。可以对系统性能进行显著更复杂的声明，例如像系统中的温度梯度， 以及通过接头智能信号绘制和电路130中的评估而被测量的媒质的性能， 而不是单独检测测量值。因此，本发明的实施例提供其中确定流动或稳定媒质的温度的动作模 式，在媒质"之外"的位置处布置传感器，并且计算媒质的实际温度，以便 利用基于模型的校正函数。用于本发明的实施例的潜在技术领域的应用例如是R744空调系统， 水压系统，用于工艺-技术方法的测量工艺和/或工艺监控。图6示出了用于制造用于改进媒质的温度的确定的温度传感器的方 法的实施例的流程图，该温度传感器包括可以热耦合至媒质的温度传感器 元件。不同地放置，本发明的实施例允许通过熟知的温度传感器元件和/ 或温度传感器系统而改进温度测量，同时考虑其环境条件，也就是减小温 度传感器元件120处的温度和媒质110的温度之间的偏差，相比之前已知 的温度传感器元件和/或温度传感器系统的偏差。步骤610包括提供熟知和/或传统的温度传感器元件。步骤620包括建立校正模型，通过该校正模型，减小通过至少一个环 境条件引起的温度传感器元件处的温度和媒质的温度之间的偏差。步骤630包括增加电路至温度传感器和/或温度传感器元件，该电路 被实施，以便允许根据温度传感器元件的温度和校正模型而改进媒质的温 度确定。因此，对于系统仅不得不执行一次步骤620 (建立校正模型)，也就 是相同的温度传感器和/或相同的温度传感器元件以相同的方式被引入相 同的容器。换句话说，利用相同的系统和/或环境条件，因此可以利用相同的校正模型，在为了改进校正传感器的实施而一次建立校正模型之后， 仅传统的温度传感器不得不被提供，并且增加包括对应的校正模型的电 路。如之前所述，这允许升级和/或改进现有的温度传感器安装，并且有 效地改进传统的温度传感器，以便利用相同的传感器用于新的安装，因为 以这种方式改进了温度传感器。相应地，数据库可以具有相应的校正模型，以用于很多不同种类的系 统和/或环境条件，当被需要时，其直接可利用。图7示出了用于制造一种传感器的方法的实施例的流程图，该传感器 可以另外确定媒质的温度。换句话说，通过温度测量功能，该方法用于延 伸传统的和/或现有的传感器。步骤710包括提供现有的传感器，例如包括传感器外壳220的压力传 感器。步骤720包括在现有传感器中布置温度传感器元件，例如像盲孔428。步骤730包括建立校正模型，通过该校正模型，减小通过至少一个环 境条件引起的温度传感器元件处的温度和媒质的温度之间的偏差。步骤740包括增加电路，实施该电路，以便允许根据温度传感器元件 处的温度和在步骤730种建立的校正模型而确定媒质的温度。因此，与依据图6的实施例类似，步骤730 (建立校正模型)仅不得 不被执行一次，以便能够再利用校正模型用于相同或类似的系统环境条因此，如参照图5所述的，建立校正模型可以包括评估和模拟传统的 传感器中温度传感器元件的很多不同的布置，以便尽可能地实现关于温度 测量的精度，并包括成本和/或支出的最佳温度测量。取决于环境，可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合实施本发明的 实施例。实施可以基于数字存储介质，具体地基于具有控制信号的磁盘， CD或DVD，该控制信号可被电读出，并且与可编程计算机系统合作，从 而执行本发明方法的一个实施例。通常，本发明的实施例因此也表现为软 件程序产品和/或计算机程序产品和/或包括程序代码的程序产品，该程序 代码可被存储在机械可读载体上，当一个软件程序产品基于计算机或处理器运行时，用于执行本发明方法的一个实施例。换句话说，本发明的实施 例因此也可被实现为计算机程序和/或软件程序和/或具有程序代码的程 序，当程序在处理器上运行时，该程序代码用于执行本发明方法的一个实通过计算机、微处理器、芯片卡、数字信号处理器、基于FPGA的处 理器实施方式或其他可编程元件，以及其组合或其他集成电路来在这里形 成该处理器。
权利要求
1、一种用于确定媒质(110)的温度的温度传感器，包括温度传感器元件(120)；以及电路(130)，该电路被实施成根据温度传感器元件(120)处的温度和影响温度传感器元件(120)和媒质(110)之间的热耦合的至少一个环境条件而确定媒质的温度。
2、 根据权利要求1的温度传感器，其中电路(130)被实施成根据温 度传感器元件(120)处的温度和校正模型(131)而确定媒质(110)的 温度，通过校正模型(131)减小温度传感器元件(120)处的温度和通过 至少一个环境条件引起的媒质(110)的温度之间的偏差。
3、 根据权利要求2的温度传感器，其中通过校正模型减小温度传感 器元件(120)处的温度和通过多于一个的环境条件引起的媒质(110)的 温度之间的偏差。
4、 根据权利要求2的温度传感器，其中温度传感器元件(120)被实 施成产生对应于温度传感器元件处的温度的传感器信号(122);以及其中电路(130)被实施成根据温度传感器元件的传感器信号(122) 和校正模型而确定媒质(110)的温度。
5、 根据权利要求1的温度传感器，其中电路包括微处理器、芯片卡、 数字信号处理器、基于FPGA或基于其它可编程元件的处理器实施方式或 其组合，或另一集成电路。
6、 根据权利要求1的温度传感器，其中媒质是液态或气态的。
7、 根据权利要求6的温度传感器，其中媒质在容器中或移动通过容器。
8、 根据权利要求7的温度传感器，其中容器是管子。
9、 根据权利要求7的温度传感器，其中环境条件是环境温度、容器 (114)的几何形状、温度传感器元件(120)的几何形状、温度传感器(120)相对于容器(114)的位置、温度传感器元件(120)相对于容器(114) 的位置、容器(114)和温度传感器元件(120)之间的热传导、通过流动或稳定媒质(110)的热传递或至容器(114)的热传递。
10、 根据权利要求7的温度传感器，其中温度传感器元件(120)直 接与媒质(110)热耦合，并且环境条件是媒质(110)和温度传感器元件(120)之间的热传递。
11、 根据权利要求7的温度传感器，其中温度传感器元件(120)经 由容器(114)与媒质(110)热耦合。
12、 根据权利要求7的温度传感器，其中温度传感器元件(120)经 由至少一个其它热传导材料而与媒质(110)热耦合，并且环境条件是其 他材料的热传导。
13、 一种传感器，包括传感器外壳(220)和根据权利要求7的温度 传感器，其中传感器被布置成使传感器外壳直接与媒质(110)热耦合。
14、 根据权利要求13的传感器，其中环境条件是环境温度、容器(114) 的几何形状、温度传感器外壳(220)的几何形状、传感器外壳(220)相 对于容器(114)或媒质(110)的位置、容器(114)和传感器外壳(220) 之间的热传导、传感器外壳(220)和温度传感器元件(120)之间的热传 导、通过流动或稳定媒质(110)的热传输、至容器(114)的热传递、容 器(114)和环境之间的热交换、或者传感器外壳(220)和环境之间的热 交换。
15、 根据权利要求13的传感器，其中温度传感器元件(120)被布置 在传感器外壳(220)中，以使温度传感器元件(120)直接与媒质(110) 热耦合，并且环境条件也可以是媒质(110)和温度传感器元件(120)之 间的热传递。
16、 根据权利要求13的传感器，其中温度传感器元件(120)被布置 在传感器外壳(220)中，以使温度传感器元件(120 )经由传感器外壳(220) 热耦合与媒质(110)热耦合。
17、 根据权利要求13的传感器，其中温度传感器包括至少一个进一 步的温度传感器元件(120')，并且该电路被实施成根据温度传感器元件(120)处的温度和影响温度传感器元件(120)和媒质(110)之间的热 耦合的温度传感器元件(120)的至少一个环境条件，并根据至少一个进 一步的温度传感器元件(120O处的温度和影响温度传感器元件(120')和媒质(110)之间的热耦合的至少一个进一步的温度传感器元件(120') 的至少一个环境条件，而确定媒质(110)的温度。
18、 根据权利要求17的传感器，其中温度传感器元件(120)和至少 一个进一步的温度传感器元件U20')被布置，并且该电路(130)被实 施成根据至少一个进一步的温度传感器元件(120')处的温度和至少一个 进一步的温度传感器元件Q20')的至少一个环境条件，预测媒质的温度 和/或确定媒质内部温度的空间分布。
19、 根据权利要求13的传感器，包括用于测量至少一个进一步的物 理量的至少一个进一步的传感器元件，该至少一个进一步的物理量不是温 度。
20、 根据权利要求19的传感器，进一步的传感器元件是压力传感器 元件，并且用于测量媒质的压力。
21、 一种用于确定媒质的温度的方法，包括-检测温度传感器元件处的温度；以及根据温度传感器元件(120)处的温度和影响温度传感器元件(120) 和媒质(110)之间的热耦合的至少一个环境条件而确定媒质的温度。
22、 根据权利要求21的方法，其中根据温度传感器元件(120)处的 温度和校正模型而进行媒质的温度确定，通过校正模型(131)减小温度 传感器元件(120)处的温度和通过至少一个环境条件引起的媒质(110) 的温度之间的偏差。
23、 根据权利要求22的方法，其中通过校正模型减小温度传感器元 件(120)处的温度和通过多于一个的环境条件引起的媒质(110)的温度 之间的偏差。
24、 根据权利要求22的方法，其中检测温度传感器元件(120)处的 温度包括产生对应于温度传感器元件处的温度的传感器信号(122);以及根据温度传感器元件(120)的传感器信号(122)和校正模型(130) 而进行媒质(110)的温度确定。
25、 根据权利要求21的方法，其中媒质是液体或气态的。
26、 根据权利要求25的方法，其中媒质在容器中或流动通过容器 (114)。
27、 根据权利要求26的方法，其中容器是管子。
28、 根据权利要求26的方法，其中环境条件是容器(114)的几何形 状、温度传感器元件(120)的几何形状、温度传感器(120)相对于容器(114)的位置、温度传感器(120)相对于媒质(110)的位置、容器(114) 和温度传感器元件(120)之间的热传导、通过流动或稳定媒质(110)的 热传输、至容器(114)的热传递、容器(114)和环境之间的热交换或传 感器外壳(220)和环境之间的热交换。
29、 根据权利要求26的方法，其中温度传感器元件(120)被布置在 传感器外壳(220)，以使温度传感器元件(120)直接与媒质(110)热耦 合，并且环境条件也可以是媒质(110)和温度传感器元件(120)之间的 热传递。
30、 根据权利要求26的方法，其中温度传感器元件(120)被布置在 传感器外壳(220)中，以使温度传感器元件(120)经由传感器外壳(220) 与媒质(110)热耦合。
31、 根据权利要求26的方法，其中温度传感器元件(120)被布置在 传感器外壳(220)中，以使温度传感器元件(120)经由至少一个进一步 热传导材料而与媒质(110)热耦合，并且环境条件是至少一个进一步材 料的热传导。
32、 根据权利要求21的方法，其中温度传感器包括至少一个进一步 的温度传感器元件U20')，并且根据温度传感器元件(120)处的温度和 影响温度传感器元件(120)和媒质(110)之间的热耦合的温度传感器元 件(120)的至少一个环境条件，并根据至少一个进一步的温度传感器元 件(120')处的温度和影响温度传感器元件(120O和媒质(110)之间的 热耦合的至少一个进一步的温度传感器元件(120')的至少一个环境条件， 而执行媒质(110)的温度确定。
33、 根据权利要求32的方法，其中温度传感器元件(120)和至少一 个进一步的温度传感器元件(120')以这种方式被布置，并且确定媒质(110)的温度包括预测媒质的温度和/或确定媒质内部温度的空间分布， 以这种方式，根据温度传感器元件(120)处的温度和温度传感器元件(120) 的至少一个环境条件，并根据至少一个进一步的温度传感器元件(120')处的温度和至少一个进一步的温度传感器元件(120')的至少一个环境条件，而进行该确定。
34、 一种用于制造用于改进媒质的温度确定的温度传感器的方法，该 温度传感器包括温度传感器元件(120)，该温度传感器元件可与媒质热耦合，该方法包括增加电路至温度传感器元件，该电路(130)被实施成允许根据温度 传感器元件(120)和校正模型而改进媒质(110)的温度确定，通过该校 正模型，减小温度传感器元件(120)处的温度和通过至少一个环境条件 引起的媒质(110)的温度之间的偏差。
35、 根据权利要求34的方法，另外包括 建立校正模型(131)。
36、 一种用于制造可以另外确定媒质的温度的包括传感器外壳(220) 的传感器的方法，包括提供(710)传感器；在传感器外壳(220)中布置(720)温度传感器元件(120);以及 增加(740)电路(130)，该电路被实施成根据温度传感器元件(120) 处的温度和校正模型(131)而确定媒质(110)的温度，通过该校正模型， 减小温度传感器元件(120)处的温度和通过至少一个环境条件引起的媒 质(110)的温度之间的偏差。
37、 根据权利要求36的方法，另外包括 建立(730)校正模型(131)。
38、 根据权利要求36的方法，其中温度传感器元件(120)被布置在 现有传感器外壳(220)中，以使温度传感器元件(120)经由媒质(110) 与传感器外壳(220)热耦合。
39、 根据权利要求38的方法，其中布置温度传感器元件包括 在传感器外壳(220)中生成盲孔(428);以及 导引温度传感器元件(120)进入盲孔(428)。
40、 根据权利要求38的方法，其中布置温度传感器元件包括 在传感器的电路支持件上或传感器外壳之内或之外的另一位置上应用温度传感器元件(120)。
41、 一种计算机程序，包括用于执行根据权利要求21的方法的程序 代码。
全文摘要
公开了一种温度传感器和制造方法及确定媒质的温度的传感器和方法。该温度传感器是用于确定媒质(110)的温度的温度传感器，包括温度传感器元件(120)；以及电路(130)，该电路被实施成根据温度传感器元件(120)处的温度和影响温度传感器元件(120)和媒质(110)之间的热耦合的至少一个环境条件而确定媒质(110)的温度。
文档编号G01K1/00GK101231195SQ20081000462
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月21日 优先权日2007年1月19日
发明者安德烈亚·舒罗斯, 彼得·施奈德 申请人:弗劳恩霍夫应用研究促进协会