专利名称：在空间检测范围内的地点分辨的温度测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及危险报警技术的技术领域。本发明尤其是涉及用于在空间线性检测范 围内地点分辨地测量温度的一种装置和一种方法。本发明还涉及一种用于在空间线性检测 范围内探测局部温度变化的危险报警系统，该危险报警系统尤其是适用于地点分辨地探测 火源。
背景技术：
在危险报警技术的范围中，经常需要在较大的检测范围内检测温度。为此在原则 上可以安装许多在所希望的检测范围内空间分布式的离散的温度测量装置。但是这要求高 昂的安装成本。
因此为了可以在合理的技术成本的情况下在长形的检测范围内检测温度，已开发 了所谓的线性电子热报警器。在此，涉及一种通常相当粗的电缆，在该电缆中，以可以自由 选择的间距装入可寻址的离散的传感器。因此，这样的热报警器是在具有许多单个传感器 的离散的火灾报警技术和真正的线性火灾报警技术之间的一种技术混合。通过寻址可以查 询每一个传感器。如果单个的传感器探测到危险的温度，则可以自发地用与传感器的地点 位置相联系的相应的地址将该状态传送给中心。然而，这样的线性电子热报警器具有以下 的缺点尤其是在大的距离的情况下，由于传感器的数量有限，在各个传感器之间的间距是 相对大的。此外，除了高昂的安装成本和维护成本之外，各个传感器的多重接触也可能导致 例如由于对于电磁干扰的不良的协调性而受到影响的质量问题。
从US 7, 180,037 B2中公知一种加热电缆，该加热电缆具有导电芯，该导电芯具有 由NTC材料制成的层和螺旋形缠绕的加热丝。该导电芯位于绝缘的包套内。加热电缆可以 与控制设备相耦合。测量信号的相对于AC电流信号的相移对于加热电缆的温度来说是指 示性的。根据NTC层的非线性的特性，可以改善沿着加热电缆的整个长度对热点的探测。
对于长形的检测范围内的温度测量还公知有，采用所谓的气压式热报警器。在这 些气压式热报警器的情况下，在充有合适气体的长形管子内，测量由局部的温度变化所引 起的压力变化。用压力探头可以触发警报。但是气压式热报警器具有以下的缺点这些气 压式热报警器通常非常不灵敏，以至于常常不能识别与管子总长度相比限制在局部的小的 温度变化。此外，在探测到温度变化的情况下，不能对温度变化进行定位。
对于长形的检测范围内的精确的地点分辨的温度测量，还可以采用光学的玻璃纤 维，其中对与温度有关的Raman反散射的现象进行分析。相对于馈入的一次光束，光学的 Raman反散射信号具有可以选择性地分析的小的频移。可以用经典的光学雷达技术一即 所谓的Optical Time Domain Reflectometry (光学时域反射测量学(OTDR))—进行有关 Raman反散射源的地点分辨。然而，在光学玻璃纤维内的OTDR具有以下的缺点相应的测 量系统要求高昂的安装成本，因为通常不能采用在建筑物中常见的电气安装装置。还需要 用于生成一次光束的高稳定的激光，并且用于分析光学Raman反散射信号所需要的传感器 系统和分析电子系统是很昂贵的。发明内容
本发明所基于的任务在于，说明以简单的方式在空间线性检测范围内实现地点分 辨的温度测量的一种装置和一种方法。
通过独立权利要求的主题来解决该任务。在从属权利要求中说明本发明的有利的 实施形式。
根据本发明的第一方面，说明一种用于在空间检测范围内地点分辨地测量温度的 装置。所述装置具有(a)测量体，该测量体具有第一电导线、第二电导线和在两个电导线之 间延伸的绝缘材料，其中绝缘材料具有与温度有关的比电阻，和(b)测量设备，该测量设备 与第一电导线和第二电导线相连接，并具有发送单元和接收单元。发送单元被设立用于给 两个电导线施加与时间有关的电输入信号。接收单元被设立用于检测测量体对于输入信号 的与时间有关的电响应信号。
所述温度测量装置所基于的认识在于，在测量体的温度变化时，由于绝缘材料的 与温度有关的电阻，测量体的阻抗至少局部地变化。由此，尤其是对于高频的输入信号，测 量体的阻抗至少在测量体的特定范围内发生变化。该阻抗变化又导致测量体的比反射特 性。相应的反射由测量设备的接收单元检测，并可以由连接在接收单元后面的分析单元来 分析。
绝缘材料原理上可以是每一种如下材料所述材料的比导电性具有相应强烈的温 度依赖性。在等效电路图中，绝缘材料是在原理上无穷多数量的离散的单个电阻，这些单个 电阻连接在两个电导线之间。在此关联中可以简单地看出，在测量体的相应位置处的局部 温度变化导致阻抗变化，该阻抗变化导致高频输入信号的至少部分的反射。
根据本发明的实施例，测量体附加地具有(a)至少一个另外的第一电导线，(b)至 少一个另外的第二电导线，和(c)至少一个在两个其它电导线之间延伸的另外的绝缘材料， 其中该另外的绝缘材料具有与温度有关的比电阻。
至少一个另外的第一电导线和至少一个另外的第二电导线同样可以与上述测量 设备连接为使得测量设备的发送单元也可以给至少两个另外的电导线施加与时间有关的 电输入信号。测量设备的接收单元于是可以以相应的方式接收两个另外的电导线对于输入 信号的与时间有关的电响应信号。
测量设备也可以具有开关设备，使得分别单独地将一对电导线与发送单元或接收 单元相耦合。以此方式可以顺序地借助多个导线对分别执行温度测量，而不必在此担心同 时馈入不同导线对中的输入信号的不同信号分量之间的不期望的干扰。
要指明的是，所述温度测量装置也可以具有分别带有发送单元和接收单元的多个 测量设备。在此情况下，可以同时和没有不同导线对之间的相互干扰地执行温度测量。
所述绝缘材料和所述另外的绝缘材料可以是同一种材料。因此所述温度测量装置 可以具有统一的绝缘材料。在该统一的绝缘材料中，可以分别成对地以任意的空间布置来 接纳不同的电导线。这意味着，可以以空间任意的方式将不同的导线对布置在测量体内。导 线对例如可以以合适的方式浇注在绝缘材料中。
不同的导线对例如可以布置在平面内或曲面内。在此，例如可以通过导线对在平 面或曲面内的回纹形的布置来实现密集的表面覆盖。因此可以不仅在沿着单个导线对的线性检测范围内、而且还在平面的检测范围内在高地点分辨率情况下实现温度测量。因此例 如可以对于飞机的机翼以平面方式监视局部的温度变化。
也可以在测量物内以三维布置来铺设不同的导线对。因此可以地点分辨地探测在 三维的检测范围内的局部温度变化。
要指明的是，在温度测量时对于准确的地点分辨，应尽可能准确地知道测量体内 的不同导线对的准确空间位置。导线对的空间布置尤其是不应随着时间而变化。鉴于不利 的环境条件，例如存在化学腐蚀性物质、经受极端的温度和/或温度波动、或在使材料增加 负担的另外的环境条件下，这也适用。
根据本发明的另一实施例，所述装置附加地具有终端电阻，该终端电阻在电导线 的与测量设备相对的末端处与电导线相连接。
终端电阻优选具有在正常温度条件下相当于电缆的波阻的电阻。概念“正常条件” 在此关联中指的是通常在检测范围中存在的温度。因此在正常的温度条件下，整个测量体 是具有统一阻抗的测量系统，使得根本不应预期高频信号的反射或只能预期高频信号的很 微弱的反射。这样的话，在局部温度变化的情况下，在测量体的有关位置处的电阻发生变 化。因此之前最佳的电阻匹配受到干扰，并首次出现反射，所述反射然后可由接收单元可靠 地检测。
终端电阻也可以是由多个无源元件一诸如欧姆电阻、电容器和/或二极管一所组 成的组合。因此例如在具有串联的欧姆电阻和电容器的终端电阻的情况下，通过给相应的 导线对施加直流电压，可以测量绝缘材料的欧姆电阻，而不必在此考虑终端电阻的欧姆电 阻。因此可以特别准确地测量绝缘材料的欧姆电阻。
终端电阻也可以具有由(a)欧姆电阻以及(b)由电容器和二极管组成的并联电路 所组成的串联电路。因此可以执行绝缘材料的与极性有关的电阻测量。如果选择输入电压 的使二极管导通的极性，则电容器在不考虑出现在二极管上的电压降的情况下被绕过。如 果选择输入电压的使二极管阻断的极性，则可以在直流电压测量或直流电流测量时以简单 和有效的方式消除了终端电阻对绝缘材料的电阻测量的影响。
根据本发明的另一实施例，绝缘材料是其比电阻随着温度上升而下降的材料。
在此，绝缘材料可以是显示出所谓的NTC (Negative Temperature Coefficient, 负温度因数)特性的塑料材料。目前，尤其是具有碳纳米颗粒聚酰亚胺的薄膜复合材料 (carbon nanoparticle-polyimide composite thin film (BTDA-ODA),碳纳米颗粒聚 酰亚胺复合薄膜)看来是绝缘材料的合适材料，该薄膜复合材料在温度上升时显示出比电 阻的特别明显的降低。该材料例如在文献“MURUGARAJ P.，MAINWARING D.，M0RA-HUERTAS N. "Thermistor behaviour in a semiconducting po1ymer-nanopartic1e composite film", Journal of physics 2006，vol. 39，no. 10，2072-2078 页”中所有说明。
根据本发明的另一实施例，测量设备附加地具有电阻测量单元，该电阻测量单元 被设立用于测量在第一电导线与第二电导线之间的和/或在另外的第一电导线与另外的 第二电导线之间的直流电流电阻。
通过对直流电流电阻的测量，可以以简单的方式识别有关整个测量体或测量体的 仅仅一个分段或一个部分范围的温度变化。在第二种情况下，绝缘材料的比电阻仅仅在有 关分段或部分范围内变化。但是由于在两个电导线之间的许多单个绝缘电阻的上述并联电路，该电阻变化也对在两个电导线之间的整个电阻的变化有影响。
在通过对直流电流电阻的这种简单测量也不能确定局部电阻变化的地点时，在用 更复杂的方法确定测量体内的局部温度变化的准确地点之前，可将直流电流电阻的测量用于一种预警。
在此关联中要指明的是，具有上述绝缘材料BTDA-ODA的测量体在正常条件下一 即在通常的室温下一一方面具有微小的阻尼并且另一方面具有相对高的电阻。如果然后在 确定的位置上加热电缆，则绝缘材料的比电阻在那里下降。于是在有关导线对的末端上，可 以通过所述电阻测量单元来确定整个电阻的下降，并且必要时可以对于整个温度测量装置 触发集体的预警。
根据本发明的另一实施例，电输入信号是电脉冲。
电脉冲例如可以是时间的矩形脉冲，该矩形脉冲在阻抗的衔接处一即在从高欧姆 的绝缘段向低欧姆的绝缘段或相反的局部电阻变化的位置处一至少部分地被反射。通过测 量在作为输入信号发送出的脉冲与作为响应信号由接收单元所检测的反射脉冲之间的传 播时间，可以确定从测量设备到测量体的具有局部升温的位置的地点上的距离。
因此可以通过电行波的反射特性来确定具有绝缘材料的变化了的比电阻的有 关导线对的分段的位置。在此可以利用公知的也称为时域反射测量学(Time Domain Reflectometry, TDR)的有线雷达技术的基本原理。
馈入电缆的脉冲的反射因数r可以根据传输线理论从以下的方程(1)中计算r= (R - Zk) / {R + Zw) (1)在此，R是在干扰位置处的绝缘材料的电阻，Zw是在相应的导线对上测量的未受干扰 的测量体的波阻。
如果现在在具有NTC特性的绝缘材料中，在干扰位置处的电阻R由于提高的 温度而减小，则具有负号的电压脉冲将在测量设备的方向上返回移动。在采用具有PTC (Positive Temperature Coefficient,正温度因数)特性的绝缘材料的情况下，在局部升温 时产生具有正号的返回散射的脉冲。
根据本发明的另一实施例，电输入信号具有多个周期性的并且尤其是正弦形的单 个信号，这些单个信号相互具有不同的频率。
在此，可将不同的周期性单个信号顺序地馈入测量物体中，并分别测量在阻抗的 衔接位置处反射回的单个响应信号的相移。从与相应地馈入测量体中的单个信号有关的 相应的单个响应信号的对于不同频率所确定的相移中，可以根据公知的频域反射测量学 (Frequency Domain Reflectometry, FDR)的基本原理同样确定出测量设备到测量体的具 有局部升温的位置的距离。
根据本发明的另一实施例，测量体是电缆。采用可以具有一个或多个导线对的电 缆具有以下的优点可以通过在监视范围内沿着线性监视范围简单地铺设电缆来执行地点 分辨的温度测量。
根据本发明的另一实施例，电缆是同轴电缆。这意味着，绝缘材料位于内导线与同 内导线圆柱对称地布置的外导线之间。在此，通过几何成型并且尤其是通过内导线与外导 线的半径的比例，可以以有利的方式优化电缆的波导特性。然而，以同轴电缆形式来构成电缆可能导致，对于温度敏感的绝缘材料的热作用由于外导线而稍为延迟。因此，整个线性温 度测量装置具有稍高的热惯性。
根据本发明的另一实施例，电缆具有两个并行分布的带状导线。
在此，可以沿着整个电缆长度基本上互相平行地布置两个带状导线。在两个带状 导线之间的扭转布置也是可能的。决定性的仅仅是，鉴于绝缘材料的比导电率，与温度有关 的该绝缘材料位于两个带状导线之间。
可将带状导线在要监视的范围中安装或布置为使得由热源所生成的热辐射直接 作用到温度敏感的绝缘材料上。因此可以实现线性温度测量装置的特别迅速的响应。
根据本发明的另一实施例，电缆附加地具有外层。
外层可以是保护有时敏感的电缆免受机械损伤的机械保护层。但是外层同样可以 是附加的绝缘层，该绝缘层确保电缆相对于其它电导线的可靠的电绝缘。
根据本发明的另一实施例，外层具有相对于热辐射具有至少一个预先确定的热吸 收的材料。
外层例如可以具有黑色，所述黑色在由热源引起的热辐射的情况下具有与温度有 关的绝缘材料鉴于其电导率而产生的迅速的和显著的升温。因此不仅可以迅速地、而且也 以高的测量精度来检测在所监视的检测范围中的局部温度变化。
根据本发明的另一方面说明一种危险报警系统，该危险报警系统用于探测在空间 检测范围内的局部温度变化。危险报警系统尤其是适用于地点分辨地探测火源。危险报警 系统具有(a)中心和(b)至少一个上述类型的装置以用于地点分辨地测量在空间检测范围 内的温度。所述装置通过通信连接与中心相耦合。
所述的危险报警系统所基于的认识在于，上述类型的一个或多个温度测量装置可 以与中心相连接，这些温度测量装置分别具有地点分辨地检测温度变化的能力。中心当然 也还可以与其它的外围单元相连接，这些外围单元可以被设立用于识别其它类型的危险， 诸如烟雾的形成、存在有毒气体、或闯入尝试。于是中心可以以合适的方式共同分析不同外 围单元的不同的报警结果，并展开合适的措施以用于危险防御。
不同的外围单元可以借助有线的通信连接和/或借助无线的通信连接与中心相華禹合。
根据本发明的另一方面说明一种用于地点分辨地测量空间检测范围内的温度的 方法。该方法具有(a)通过采用测量设备的发送单元给测量体施加与时间有关的电输入信 号，和(b)通过采用测量设备的接收单元检测测量体对于输入信号的与时间有关的电响应 信号。测量体具有第一电导线、第二电导线以及绝缘材料，该绝缘材料在两个电导线之间延 伸并具有与温度有关的比电阻。测量设备与第一电导线并且与第二电导线相连接。
所述方法所基于的认识还在于，在绝缘材料温度变化时由于绝缘材料有意地与温 度有关的电阻，测量体的阻抗发生变化。由此，尤其是对于高频的输入信号，至少在测量体 的确定范围内，电缆的阻抗发生变化。尤其是对于高频的输入信号和/或对于时间上变化 非常迅速的输入信号，该阻抗变化又导致测量体的比反射特性。这些相应的反射由测量设 备的接收单元检测，并且可以由连接在接收单元之后的分析单元进行分析。
从对现在优选实施形式的以下示例性的说明中，得出本发明的其它优点和特征。 应将本申请附图的各个图仅仅看作为示意性的，并且不应看作为比例准确的。
图1示出线性温度测量装置的等效电路图。
图2以截面图示出一种具有绝缘材料的带状电缆，该绝缘材料是具有NTC特性的 塑料材料。
图3以截面图示出一种具有绝缘材料的同轴电缆，该绝缘材料是具有NTC特性的 塑料材料。
图如示出在电缆内沿着行程路径s在正方向上传播的输入脉冲。
图4b示出从输入脉冲的至少部分反射中产生的和在电缆内沿着行程路径s在负 方向上传播的输出脉冲。
图5示出一种危险报警系统，该危险报警系统具有中心和总共四个线性温度测量 装置，这些线性温度测量装置分别通过信号线与中心相连接。
图6示出一种具有由欧姆电阻和电容器组成的串联电路的终端电阻。
图7a示出一种终端电阻，该终端电阻具有由欧姆电阻和并联电路组成的串联电 路，该并联电路由电容器和二极管组成。
图7b示出在第一极性的情况下通过采用图7a中所示的终端电阻在直流电压条件 下所执行的与温度有关的绝缘材料的电阻测量。
图7c示出在第二极性的情况下通过采用图7a中所示的终端电阻在直流电压条件 下所执行的与温度有关的绝缘材料的电阻测量。
在此处应该注意，在附图中仅仅以其第一数字来区分相同元件或互相对应元件的 附图标记。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施例的线性温度测量装置100。温度测量装置100具有 用作为温度传感器并且可以布置在线性检测范围内的电缆110。要指明的是，线性检测范围 不必一定是直线地延伸。线性检测范围也可以是弯曲的，并且例如绕过拐角和/或棱边地 延伸。
电缆110具有第一电导线112和第二电导线114。具有与温度有关的比电阻的绝 缘材料116位于两个电导线112与114之间。
根据这里所示出的实施例，绝缘材料116是具有负温度因数(NTC)特性的塑料。这 意味着，绝缘材料116的比电阻在温度上升时下降。
在图1中通过许多离散的电阻116a以等效电路图的形式示出绝缘材料116的比 电阻。实际上在两个导线112和114之间的有效电阻连续地分布在电缆110的整个长度上。
所述的线性温度测量装置100基于以下的物理效应电缆110的波阻或阻抗不仅 与两个导线112和114的空间布置有关，而且也与绝缘材料116的比电阻有关。如果电缆 110的一个分段与其余的电缆110相比较具有改变了的温度，则在该分段内的波阻不同于 其余电缆110的波阻。这意味着，在电缆110内阻抗发生变化。该电阻变化于是导致高频 信号在电阻变化的位置上至少部分地反射，而在其它情况下该高频信号基本上无干扰地在电缆110中传播。
为了测量电缆110的反射特性，线性温度测量装置100还具有测量设备130，该测 量设备130在电缆110的输入侧通过接线端子130a与第一电导线112相连接并且通过接 线端子130b与第二电导线114相连接。此外设置在与电缆110的输入侧相对的末端处与 电缆110相连接的终端电阻120。为此设置将终端电阻120与第一电导线112以及与第二 电导线114相连接的接线端子120a和120b。
终端电阻120的尺寸被确定为使得在正常的温度条件下在电缆110的末端处不引 起反射。因此在正常的温度条件下，整个电缆110是具有统一阻抗的线性测量线路，其中不 能预期或只预期高频信号的非常微弱的反射。在局部的温度变化的情况下，在电缆110的 有关位置上的阻抗于是变化。之前最佳的阻抗匹配于是因此受到干扰，并且首次出现然后 可以由测量设备130可靠地检测的反射。
为了将输入信号馈入电缆110中，测量设备130具有发送单元132。为了检测所反 射的输出信号，测量设备130具有接收单元134。在此，发送单元132和接收单元134可以 是分开的电路。替代地也可以借助一个单个的电路装置来实现这些单元132和134。
测量设备130还具有连接在接收单元134并且有时也连接在发送单元132之后的 分析单元，该分析单元为了清晰的原因没有在图1中示出。借助分析单元，可将由接收单元 134所检测的反射信号在其时间上的延迟和/或在其对于相应的输入信号的相移方面进行 分析。因此可以确定在测量设备130与电缆110的位置之间的间距，该位置与其余的电缆 相比具有局部改变的阻抗。
如从图1中可看出的那样，测量设备130附加地具有电阻测量单元136。设立有电 阻测量单元136以测量电缆110的直流电流电阻。
通过测量直流电流电阻，可以以简单的方式识别涉及电缆的至少一个分段的温度 变化。即使当仅仅在比较短的分段内改变绝缘材料的比电阻时，由于在等效电路图中可看 出的在两个电导线112，114之间的许多单个绝缘电阻的并联电路，因此也改变了两个电导 线112和114之间的总欧姆电阻。
简单的欧姆终端电阻的采用具有可以有效地监视电缆110的状态的优点。即如果 借助上述电阻测量单元136测量到显著高于终端电阻120的电阻，则这指明电缆110的中 断。如果借助电阻测量单元136测量到比终端电阻12小得多并且在NTC电缆情况下同样 小于在规定的最高温度时可预期的电缆电阻116的电阻，则这指明电缆110内的短路。
要指明的是，对电缆故障的定位可以同样利用时域反射测量学(Time Domain Refelctometry，TDR)或频域反射测量学(Frequency Domain Ref lectometry, FDR)的上述 高频方法来进行。
然而，由于图1中所示出的许多分电阻116a的并联电路，在电缆末端处在接线端 子130a和130b处分电阻116a中的最小的分电阻始终占支配地位。在接线端子130a和 130b处的最大可测量电阻等于终端电阻120。在该考虑时，忽略导线112和114的电阻。因 此，电阻测量的动态性受到限制。
为了提高静态的电阻测量的动态性，也可以由欧姆电阻和具有相对大电容量的电 容器的串联电路来代替终端电阻120。于是在具有足够高频率的交流电压情况下，只观察到 欧姆电阻，并且不应预期脉冲响应的变化。在直流电压条件下，在接线端子130a和130b处根本观察不到终端电阻，并且可测量电阻的范围与此相对应地提高。
当通过这种简单的对直流电流电阻的测量也不能确定局部的电阻变化的地点时， 在用上文中和下文中尤其是借助图如和4b说明的测量方法来确定局部温度变化的准确地 点之前，可将对直流电流电阻的测量用于一种预警。
图2以截面图示出一种带状电缆210，该带状电缆210可用作为图1中所示出的线 性温度测量装置100的测量线路110。带状电缆210具有嵌入在绝缘材料216中的第一电 导线212和第二电导线214。
根据这里所示出的实施例，绝缘材料216是具有NTC特性的塑料材料。但是也可 以采用例如具有正温度因数(PTC)特性的另外的材料。
绝缘材料216由薄的外层218包围。外层218可以保护绝缘材料216免受机械影 响。根据这里所示出的实施例，外层218具有黑色或至少是暗色，使得良好地吸收入射到电 缆上的热辐射240并因此导致在有关电缆分段中的绝缘材料216的显著升温。附加地通过 以下方式来改善热辐射240的吸收外层具有一定的粗糙度，使得基本上防止热辐射240在 光滑表面上的反射。
图3以截面图示出一种同轴电缆310，该同轴电缆310同样可用作为图1中所示出 的线性温度测量装置100的测量线路110。同轴电缆310具有作为同轴电缆310的内导线 的第一电导线312。第二电导线314是同轴电缆310的外导线。同样是具有NTC特性的塑 料材料的绝缘材料316位于内导线312与外导线314之间。
外层318包围外导线314。外层318也具有黑色或至少是暗色，使得良好地吸收入 射到同轴电缆310上的热辐射并导致绝缘材料316的尽可能明显的升温。
以下根据图如和4b借助馈入电缆中的电输入脉冲和相应地在温度引起的阻抗变 化处部分地反射回的输出脉冲来阐述对局部升温的地点的测量。在此，在计算局部升温的 地点时，对在输入脉冲的馈入与在局部阻抗变化处所反射的输出脉冲的接收之间的时间差 进行测量。由于电信号在电缆中的传播速度是已知的，所以可以从所测量的时间差中确定 出在局部温度变化与测量设备之间的空间距离。在此，可利用也称为时域反射测量学(Time Domain Refelctometry, TDR)的公知的有线雷达技术的原理。
如从图如中可以看出的那样，电输入脉冲450a在电缆内沿着行程路径s在正的 行程方向451a上传播。根据这里所示出的实施例，对于构成为时间矩形脉冲的输入脉冲 450a,电流i和电压u是同相的。
在位置sO处的局部阻抗变化处，至少部分地反射输入脉冲450a。在此从上述的 方程(1)中得出反射因数。由此形成图4b中所示出的在电缆内沿着行程路径s在负的行 程方向451b上传播的输出脉冲450b。根据这里所示出的实施例，电流电平i和电压电平u 是反向的。这意味着，电流i和电压u互相具有不同的符号。
在此处要指明的是，为了对局部温度变化或阻抗变化在地点上进行定位，也可以 代替TDR利用频域反射测量学(Frequency Domain Ref lectometry，FDR)的公知的原理。在 此，在电缆的输入端顺序地馈入不同的周期性的单个信号，并分别测量在局部阻抗变化的 位置sO处反射回的这些单个响应信号的相移。从有关分别馈入电缆中的单个信号的相应 的单个响应信号对于不同频率所确定的相移中，同样可以确定局部温度变化的地点sO。
图5示出一种危险报警系统560，该危险报警系统560具有中心565和总共四个线性温度测量装置500，这些线性温度测量装置500分别通过信号线56 与中心相连接。
根据这里所示出的实施例，仅仅可以分别用于地点分辨地检测温度变化的线性温 度测量装置500与中心相连接。但是要指明的是，中心565当然也还可以与其它的不同类 型的外围单元或危险报警单元相连接。这些不同类型的危险报警单元例如可以是烟雾报警 器、气体报警器和/或闯入报警器。中心565于是可以以合适的方式共同分析不同外围单 元的不同的报警结果，并且展开合适的措施以进行危险防御。
图6示出具有由欧姆电阻625和电容器拟6组成的串联电路的终端电阻620。终 端电阻620在接线端子620a和620b处与在图6中没有示出的电缆相连接。根据这里所示 出的实施例，该电缆与来自图1中的电缆110相同。
欧姆电阻625与电容器拟6的所述串联电路具有可以显著提高电阻测量的动态性 的优点。在交流电压条件下，在电容器拟6的电容量足够大时只检测欧姆电阻625。不期望 脉冲响应的变化。在直流电压条件下，图1中所示出的电阻测量单元136观察不到终端电 阻并且可测量电阻的范围与此相对应地提高。
图7a示出终端电阻720，该终端电阻720具有由欧姆电阻725和并联电路所组成 的串联电路，该并联电路由电容器7 和二极管727组成。终端电阻720在接线端子720a 和720b处与在图7中没有示出的电缆相连接。根据这里所示出的实例，该电缆与来自图1 中的电缆110相同。
采用图7a中所示出的串联电路具有的优点是，在接线端子720a和720b处用两个 不同的极性执行静态的电阻测量。因此，是否想要观察到终端电阻720，可以通过对极性的 合适选择来确定。因此可以将在直流电压条件下的静态电阻测量的上述优点与在交流电压 条件下的电阻测量的优点相结合。
图7b示出通过采用终端电阻720在直流电压条件下所执行的对电缆710的与温 度有关的绝缘材料的电阻测量，其中终端电阻720具有由欧姆电阻725和并联电路组成的 串联电路，该并联电路由电容器7 与二极管727组成。图7b示出在电源735的第一极性 下的直流电压电阻测量，其中由电流测量设备736a和电压测量设备736b静态地观察或检 测终端电阻。这通过在电压源735的第一极性下导通的二极管727来实现。在交流电压条 件下，二极管727由于电容器7 被短路连接，并且仅将欧姆电阻725看作为或检测为终端 电阻。
图7c示出在电源735的第二极性下在图7b中所示出的对电缆710的与温度有关 的绝缘材料的电阻测量，其中在直流电压条件下不能观察到或检测到欧姆电阻725。在将 电缆710的两个电导线的电阻忽略不计的情况下，在直流电压条件下的电阻测量示出电缆 710的绝缘材料的纯电阻。
利用本申请所说明的线性温度测量装置具有以下的优点 可以用电气安装的标准的工具来安装所述的线性温度测量装置。不需要任何特殊工具。
·与具有不准低于预先给定的弯曲半径的光纤的公知线性温度测量装置相比较， 电缆可以明显更大程度地被弯曲。因此可以毫无问题地将线性温度测量装置围绕拐角来铺 设。
·可用简单的装置一诸如简单的数字式电压计一在所进行的安装之后进行功能 测试。在此可以通过简单的方式确定可能存在的中断和/或短路。
·在没有TDR或FDR分析设备的情况下也可以通过简单的电阻测量来导出集体报 警。但是在此通常不能获得有关作用到电缆上的放热的地点信息。
·基于TDR或FDR技术的信号分析对于测量设备的内部时钟发生器的漂移是不敏 感的。因此，分析电子设备是长期稳定的，并且对于温度波动是不敏感的。
要指明的是，这里所说明的实施形式仅仅是本发明的可能的实施变型方案中的有 限选择。因此可以以合适的方式将各个实施形式的特征互相组合，使得对于专业人员来说， 利用在这里明显示出的实施变型方案，可将许多不同的实施形式看作为明显已公开的。
权利要求
1.一种用于在空间检测范围内地点分辨地测量温度的装置，该装置(100)具有 测量体(110，210，310)，该测量体具有第一电导线(112，212，312)、第二电导线(114， 214,314)以及在两个电导线(112，212，312，114，214，314)之间延伸的绝缘材料(116，216， 316)，其中所述绝缘材料(116，216，316)具有与温度有关的比电阻，和 测量设备(130)，该测量设备与第一电导线(112，212，312)并且与第二电导线(114， 214，314)相连接并且具有发送单元(132)和接收单元(1；34)，-其中发送单元(132)被设立用于给两个电导线(112，212，312，114，214，314)施加与 时间有关的电输入信号(450a)，和-其中接收单元(134)被设立用于检测测量体(110，210，310)对于输入信号(450a)的 与时间有关的电响应信号(450b)。
2.按照权利要求1的装置，其中所述测量体附加地具有 -至少一个另外的第一电导线，-至少一个另外的第二电导线，和-至少一个另外的绝缘材料，所述另外的绝缘材料在两个另外的电导线之间延伸，其 中所述另外的绝缘材料具有与温度有关的比电阻。
3.按照权利要求1至2之一的装置，其中附加地具有终端电阻(120)，该终端电阻在电导线(112，114)的与测量设备(130)相对的末端处 与电导线(112，114)相连接。
4.按照权利要求1至3之一的装置，其中所述绝缘材料(116，216，316)是比电阻随着温度上升而下降的材料。
5.按照权利要求1至4之一的装置，其中所述测量设备(130)附加地具有电阻测量单元(136)，该电阻测量单元(136)被设立用 于在第一电导线(112，212，312)与第二电导线(114，214，314)之间和/或在另外的第一电 导线与另外的第二电导线之间测量直流电流电阻。
6.按照权利要求1至5之一的装置，其中 电输入信号是电脉冲(450a)。
7.按照权利要求1至5之一的装置，其中电输入信号具有多个周期性的并且尤其是正弦形的单个信号，这些单个信号相互具有 不同的频率。
8.按照权利要求1至7之一的装置，其中 所述的测量体是电缆(110，210，310)，V:采用能够具有一个或多个导线对的电缆具有以下优点通过在监视范围内沿着线 性监视范围简单地铺设电缆能够执行地点分辨的温度测量。
9.按照权利要求8的装置，其中 所述电缆是同轴电缆(310)。
10.按照权利要求8的装置，其中所述电缆具有两个并行延伸的带状导线(212，214)。
11.按照权利要求1至10之一的装置，其中所述电缆(110，210，310)附加地具有外层(218，318)。
12.按照权利要求11的装置，其中所述外层(218，318)具有如下的材料所述材料相对于热辐射具有至少一个预先确定 的热吸收。
13.一种用于在空间检测范围内探测局部的温度变化、尤其是用于地点分辨地探测火 源的危险报警系统(560 )，该危险报警系统(560 )具有 中心(565)，和 至少一个按照权利要求1至12之一的装置(500)，所述装置(500)通过通信连接 (565a)与中心(565)相耦合。
14.一种用于在空间检测范围内地点分辨地测量温度的方法，该方法具有 通过采用测量设备(130)的发送单元(132)给测量体(110，210，310)施加与时间有 关的电输入信号(450a)，和 通过采用测量设备(130)的接收单元(134)检测测量体(110，210，310)对于输入信 号(450a)的与时间有关的电响应信号(450b)，-其中所述测量体(110，210，310)具有第一电导线(112，212，312)、第二电导线(114， 214，314)以及绝缘材料(116，216，316)，该绝缘材料在两个电导线(112，212，312，114， 214，314)之间延伸并具有与温度有关的比电阻，和-其中所述测量设备(130)与第一电导线(112，212，312)并且与第二电导线(114， 214，314)相连接。
全文摘要
说明用于在空间线性检测范围内地点分辨地测量温度的一种装置和一种方法。装置(100)具有测量体(110)，该测量体具有第一电导线(112)、第二电导线(114)和在两个电导线(112，114)之间延伸的绝缘材料(116)。绝缘材料(116)具有与温度有关的比电阻。装置(100)还具有与第一电导线(112)和与第二电导线(114)相连接的测量设备(130)。测量设备(130)具有发送单元(132)和接收单元(134)。发送单元(132)被设立用于给两个电导线(112，114)施加与时间有关的电输入信号(450a)。接收单元(134)被设立用于检测测量体(110)对于输入信号(450a)的与时间有关的电响应信号(450b)。还说明一种除中心之外还具有至少一个上述类型的温度测量装置的危险报警系统。
文档编号G01K7/16GK102037338SQ200880129292
公开日2011年4月27日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者A. 滕奇奥 G. 申请人:西门子公司