具有位置补偿的温度测量模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有位置补偿的温度测量模块(TCM)，该温度测量模块(TCM)用于连接一个热电偶(TA)或者多个热电偶(TA、TB、TC、…TN)。一个热电偶具有两个金属导体(L1、L2)，该金属导体在参考位置(R)上具有第一温度(T1)并且在测量位置(M)上具有第二温度(T2)，两个金属导体至少部分地具有不同的化学组成，两个金属导体(L1、L2)在测量位置(M)上以点状导电连接，根据第一温度(T1)和第二温度(T2)之间的温差(ΔT)在参考位置(R)上形成两个导体(L1、L2)之间的温差电压(Uthermo)。温度测量模块(TCM)还具有与温度有关的电阻(PT)，通过该电阻可以测得电阻电压(Uabs)用于反映参考位置(R)的温度(T1)。温度测量模块(TCM)还具有分析线路(A)，该分析线路可以借助电阻电压(Uabs)和温差电压(Uthermo)确定测量位置(M)的第一温度值(Tmess1)。温度测量模块(TCM)还具有补偿工具(K)，该补偿工具根据温度测量模块(TCM)的安装位置改变第一温度值(Tmess1)，从而至少部分地补偿分析线路(A)的热影响，其与位置相关地对参考位置(R)和/或测量位置(M)造成热影响。
【专利说明】具有位置补偿的温度测量模块
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种温度测量模块。
【背景技术】
[0002] 根据现有技术已知热电偶，其用于测量高温。该热电偶在各种情况下都由两个金 属导体组成，这两个金属导体在一个位置上以点状导电连接。其中这两个金属导体具有不 同的化学组成。
[0003] 通常将点状的连接位置，也称为热接点，设在待测量的位置上，而将金属导体的另 外两个末端，也称为冷端，安置在参考位置上。
[0004] 如果测量位置和参考位置具有不同的温度，那么在不相连的导体末端之间就形成 电压，该电压也称为温差电压或温差电动势。这种性能也熟知为塞贝克效应。温差电压依 据下述公式其中τ2是测量位置的温度以及?\是参考位置的温度。塞贝克 系数Si是第一导体的材料常数以及塞贝克系数S2是第二导体的材料常数。需要说明的是， 塞贝克系数也可以与温度有关。
[0005] 塞贝克系数具有电压每温度差（伏/开）的量纲。对于室温下的金属来说典型的 大小是10μ V/K。
[0006] 对于小的温度差和恒定的塞贝克系数值，公式简化为U= (S2_Si) · (I^-Ti)。
[0007] 因为温差电压只给出温度差，所以对于绝对的温度测量值还需要测定参考位置的 温度。这可以通过另一个温度传感器实现，例如与温度有关的电阻。
[0008] 工业领域中在开关柜中模块化地构建这种测量系统。其中分析线路和参考位置在 空间上彼此邻近，而测量位置也会距离较远。通常分析线路位于温度测量模块中，该温度测 量模块与一个热电偶或多个热电偶相连。
[0009] 然而已表明，根据温度测量模块的安装位置，参考位置的温度测量值可能不够精 确。虽然在各种情况下都可以分别直接通过对比测量测定并调整补偿，但是这种做法浪费 时间并且会产生错误。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于，提供一种温度测量模块，该温度测量模块克服了上述缺陷。
[0011] 通过权利要求1的特征实现了该目的。有利的扩展方案是从属权利要求的主体。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 附图中示出了
[0013] 图1 :根据本发明的温度测量模块的一个实施方式，以及
[0014] 图2 :根据本发明的温度测量模块的不同实施方式的细节。
[0015] 附图标记说明
[0016] A 分析线路
[0017] K 补偿工具
[0018] L1、L2 金属导体
[0019] LS 位置传感器
[0020] Μ 测量位置
[0021] ΡΤ 与温度有关的电阻
[0022] R 参考位置
[0023] TA、TB、TC、…心热电偶
[0024] TCM 温度测量模块
[0025] Τι 第一温度
[0026] Τ2 第二温度
[0027] ΔΤ 温度差
[0028] Uthermo 温差电压
[0029] Uabs 电阻电压
【具体实施方式】
[0030] 本发明提供了一种温度测量模块TCM，该温度测量模块示例性地在图1中示出。温 度测量模块TCM用于连接一个热电偶T A或者多个热电偶TA、TB、T。、…TN。
[0031] 一个热电偶具有两个金属导体LI、L2,这两个金属导体只在热电偶TA上示例性地 示出。金属导体LI、L2在参考位置R上具有第一温度?\并且在测量位置M、例如在待测量 的物体上具有第二温度1~ 2。这两个金属导体L1、L2至少局部地具有不同的化学组成。在测 量位置Μ上两个金属导体LI、L2以点状导电连接。根据第一温度?\和第二温度T 2之间的 温度差Λ T = T2-I\在参考位置R上形成两个导体L1和L2之间的温差电压Uttom。。
[0032] 温度测量模块TCM还具有与温度有关的电阻PT。通过示例性的与温度有关的电阻 PT可以测得电阻电压Uabs用于反映参考位置R的温度?\。基本上只测量一个测量值，由该 测量值可以推导出一个绝对温度。
[0033] 温度测量模块TCM还具有分析线路Α，该分析线路可以借助电阻电压Uabs或类似的 反映参考位置R的绝对温度?\的信号、以及温差电压U thOT。或类似的反映温度差Λ T的信 号确定测量位置Μ的第一温度值T_sl。
[0034] 为了能够至少部分地补偿分析线路A的热影响，该热影响与位置相关地对参考位 置R和/或测量位置Μ造成热影响，温度测量模块TCM还具有补偿工具K，该补偿工具根据 温度测量模块TCM的安装位置改变第一温度值T_ sl，从而补偿分析线路Α的热影响。
[0035] 例如能够对于一个产品系列测定需要进行的改变并且固定地进行补偿或者也可 以为了均衡公差而使各个温度测量模块TCM分别对单个位置设计程序，S卩，为各个安装位 置预先测定补偿。
[0036] 根据提供的可能方式，补偿工具K可以提供数字补偿或模拟补偿，例如以电阻网 络或类似形式。
[0037] 还可以这样设置，S卩，补偿工具K可以补偿水平的装配、垂直的装配或平躺的装配 或者所述装配的不同组合。
[0038] 例如可以对每个此类安装位置在一个共同的调整位上设置一个开关位置，或者也 可以对每个此类位置设置分离的调整位。
[0039] 例如如图2所示，可以通过在仪器上选择MAN而规定补偿工具K的种类。这例如 可以通过编码开关实现，该编码开关在模拟线路或数字线路上起作用。
[0040] 此外，可以通过在数据总线系统BUS上的选择规定补偿工具K的种类并且由该数 据总线系统根据情况进行访问。
[0041] 此外，也可以通过温度测量模块TCM中的位置传感器LS识别并选择补偿工具K的 种类。适合的位置传感器例如可以基于简单的倾斜传感器、液态开关或类似的传感器而得 以实现。
[0042] 此外，也可以这样设置，S卩，经识别的位置和/或经调整的位置能够通过数据总线 系统进行访问。
[0043] 当然也可以在差异极大的组合中设置这种调整变量，对此还可以这样设置，S卩，一 个调整变量排除另一个调整变量。例如可以这样设置，即，局部手动的调整MAN操作所有的 其它调整变量。
[0044] 如果构建了一个根据本发明的温度测量模块TCM，那么可以安装时直接通过多个 不同的配置路径中的一个调整或识别并调整位置。
[0045] 然后可以通过数据总线系统BUS和/或通过设置在温度测量模块TCM上的显示屏 显示借助补偿工具K改变的温度测量值。
[0046] 因此，借助本发明可以以简单的方式和方法消除可能的、之前由于不同的安装位 置引起的错误并且从而提供简单并可靠的解决方案。
【权利要求】
1. 一种具有位置补偿的温度测量模块（TCM)，其中所述温度测量模块（TCM)用于连接 一个热电偶（T A)或者多个热电偶（1\、1^1'。^-1)，一个热电偶具有至少两个金属导体仏1、 L2)，所述金属导体在参考位置（R)上具有第一温度（1\)并且在测量位置（M)上具有第二温 度（T2)，两个金属导体至少部分地具有不同的化学组成，两个金属导体（L1、L2)在测量位置 (M)上以点状导电连接，根据第一温度（1\)和第二温度（T 2)之间的温度差（ΛΤ)在参考位 置（R)上形成两个导体（L1、L2)之间的温差电压（UthOT。），并且温度测量模块（TCM)还具有 与温度有关的电阻（PT)，通过所述电阻可以测得电阻电压（U abs)用于反映参考位置（R)的 温度0\)，并且温度测量模块（TCM)还具有分析线路（A)，所述分析线路可以借助电阻电压 (U abs)和温差电压（Uth_)确定测量位置（M)的第一温度值（Tmessl)，其特征在于，温度测量 模块（TCM)还具有补偿工具（K)，所述补偿工具根据温度测量模块（TCM)的安装位置改变第 一温度值（T messl)，从而至少部分地补偿分析线路（A)的热影响，所述热影响与位置相关地 对参考位置（R)和/或测量位置（M)造成影响。
2. 根据权利要求1所述的温度测量模块（TCM)，其特征在于，所述补偿工具（K)提供数 字补偿。
3. 根据权利要求1或2所述的温度测量模块（TCM)，其特征在于，所述补偿工具（K)补 偿水平的装配、垂直的装配或平躺的装配。
4. 根据权利要求1、2或3所述的温度测量模块（TCM)，其特征在于，可以通过在仪器上 进行选择规定补偿工具（K)的种类。
5. 根据前述权利要求中任意一项所述的温度测量模块（TCM)，其特征在于，可以通过 在数据总线系统的选择规定补偿工具（K)的种类。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的温度测量模块（TCM)，其特征在于，可以通过 温度测量模块（TCM)中的位置传感器（LS)选择补偿工具（K)的种类。
【文档编号】G01K7/13GK104160254SQ201380010328
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】胡贝图斯·洛雷, 诺贝特·约斯廷迈尔 申请人:菲尼克斯电气公司