温度测量仪器、温度测量仪器组和用于配置利用热电偶可运行的温度测量仪器的方法
【专利摘要】本发明涉及一种温度测量仪器组(1)，其包括至少一个热电偶(2)和与热电偶(2)可连接以便进行温度测量的温度测量仪器(3)，在此提出，在至少一个与热电偶(2)的接触元件(9、10)配合的配合接触元件(11、12)处设置用于测量或探测磁特性的测量传感器(13、14)，以便根据测量传感器(13、14)的输出信号自动提供所连接的热电偶(2)的特定信息或特性曲线。
【专利说明】温度测量仪器、温度测量仪器组和用于配置利用热电偶可运行的温度测量仪器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度测量仪器，其包括分别用于接纳热电偶的接触元件的至少两个配合接触元件。
[0002]此外本发明涉及包括一种温度测量仪器组，包括热电偶和用于评估热电偶的温度测量仪器，所述热电偶由在热电偶的测量点处相互连接的两种不同的金属制造，其中所述热电偶具有形成用于温度测量的比较位置的至少两个接触元件。
[0003]最后本发明涉及一种用于配置利用热电偶可运行的温度测量仪器的方法。
【背景技术】
[0004]这样的温度测量仪器组是已知的并且用于利用热电偶进行温度测量。热电偶在这里将测量点和比较位置之间的温差转变成各接触元件之间的电压信号。
[0005]温度测量仪器检测该电压并且为此提供温度测量值。
[0006]为了覆盖不同的温度测量范围，已知在热电偶中使用不同的材料组合。
[0007]例如已知J型、K型、T型热电偶，在所述热电偶中在热电偶的测量点和比较位置之间的连接导线分别由不同配对的金属材料制造。在测量点处这些不同的材料相互导电连接。也已知其他的热电偶类型。
[0008]为了可以由所生成的电压确定适用的温度测量值，在温度测量仪器中存储对应的特性曲线。在这里对于热电偶的每个材料组合、亦即对于每个热电偶类型存储特定的特性曲线，因为每个材料组合以不同的方式将测量点和比较位置之间的温差转变为电压信号。
[0009]在这里通常的是，温度测量仪器的使用者分别设定，利用何种热电偶类型即时实施温度测量。
[0010]如果设定错误的热电偶类型，则在测量点处的温度不能被正确测量。
【发明内容】
[0011]本发明的任务是，改善温度测量仪器的操作特性。
[0012]为了解决该任务在开头所述类型的温度测量仪器中按照本发明设定，在所述至少两个配合接触元件中的至少一个第一配合接触元件处设置有第一测量传感器，利用所述第一测量传感器可探测与第一配合接触元件插接连接的接触元件的磁特性。因此本发明利用如下认识，即，在不同的热电偶类型中使用的不同金属材料具有不同的磁特性。这些不同的磁特性可以利用第一测量传感器探测，从而可识别当前使用的热电偶类型。
[0013]在本发明的一种设计中可以设定，温度测量仪器的配合接触元件被插接件接纳部包围。因此插接件接纳部在这种情况中具有至少两个或正好两个配合接触元件。在这里可以设定，插接件接纳部设计和成形用于热电偶的相配合的连接插接件。该连接插接件可以具有接触元件，所述接触元件与配合接触元件可连接并且在使用位置中连接。在此有利的是，带有标准化的连接插接件的热电偶可使用在按照本发明的温度测量仪器上，其方式为插接件接纳部与连接插接件的接触元件的大小和/或形状和/或数量适配。
[0014]为了可以利用商业通用的热电偶运行按照本发明的温度测量仪器，配合接触元件可以作为插座构成，所述热电偶的连接插接件具有插销作为接触元件。在其他的设计中，接触元件可以作为插座并且配合接触元件可以作为相配合的插销构成。
[0015]为了可以将热电偶的比较位置移到温度测量仪器中，接触元件可以由相同的金属材料制造，热电偶的形成热电偶支腿的连接导线也由所述金属材料制造。因此每个接触元件可以是热电偶支腿的组成部分。
[0016]在本发明的一种设计中可以设定，在所述至少两个配合接触元件中的第二配合接触元件处设置有第二测量传感器，利用所述第二测量传感器可探测插入第二配合接触元件中的接触元件的磁特性。在此有利的是，以这种方式可区分更大数量的热电偶类型，因为热电偶的总共两个或其中两个接触元件的磁特性可被彼此分开地检测和评估。
[0017]可以设定，第一测量传感器和/或第二测量传感器可由操控单元读取，其中操控单元根据第一测量传感器和/或第二测量传感器的输出信号提供所插入的热电偶的特性曲线或特定信息。在此有利的是，可实施温度测量仪器的自动配置，利用所述配置，温度测量仪器可协调于所插入的热电偶。所述配置在这里可以通过提供与所探测的热电偶类型配合的特性曲线进行，其中利用所述特性曲线可处理热电偶的输出电压。这样可省去附加的配置步骤，并且在错误地选择用于所插入的热电偶的特性曲线时存在的典型误差来源在使用该温度测量仪器时被排除。
[0018]在本发明的一种设计中可以设定，在存储单元中存储有用于至少两种不同类型的热电偶的特性曲线。在此有利的是，所述测量仪器利用不同的热电偶可运行。
[0019]可以设定，在存储单元中存储的特性曲线利用操控单元根据第一测量传感器和/或第二测量传感器的输出信号可选择和/或可提供。在此有利的是，可自动提供相应配合的特性曲线，由此可避免测量误差。
[0020]特性曲线在这里可以作为特性曲线表或作为用于参数化的特性曲线的参数组存储。在第二种情况中所述参数根据第一和/或第二测量传感器的输出信号确定，而在第一种情况中表中值根据输出信号提供。
[0021]在本发明的一种设计中可以设定，在所述插接件接纳部或一个插接件接纳部处或在配合接触元件的空间附近或在配合接触元件之间设置有限定热电偶的比较位置的温度传感器。在此有利的是，因此不仅可测量测量点和比较位置之间的温差，而是可计算在测量点处的绝对温度值，其方式为测量比较位置处的温度并且增加到所述温差中。
[0022]在本发明的一种设计中可以设定，第一测量传感器设计用于探测铁磁特性。也可以设定，第二测量传感器设计用于探测铁磁特性。优选两个测量传感器设计用于探测分别相同的铁磁特性。在这里所述探测可以如下进行，即，检测超过或低于用于磁性材料维度的阈值。探测也可以在于对磁性材料维度的测量。
[0023]例如测量传感器可以与操控单元这样共同作用，使得可识别所插入的接触元件是否是铁磁的。
[0024]如果每个配合接触元件配备有测量传感器，则可以以这种方式形成决策表，其中不同的热电偶类型处于所述表的不同字段中。
[0025]例如可以设定，当所插入的连接插接件的两个接触元件是铁磁的时，所述操控单元设计用于选择T型热电偶的特性曲线。
[0026]为了探测铁磁特性可以设定，第一测量传感器和/或第二测量传感器作为磁场传感器设计。优选在这里设定，所述磁场传感器被偏置。在这里偏置表示，在测量传感器的区域中产生磁场，所述磁场因接触元件中的铁磁材料的存在而被加强或减少。
[0027]例如该偏置可以通过永磁体产生，然而也可使用电磁场产生。
[0028]在本发明的一种设计中可以设定，在所述插接件接纳部或一个插接件接纳部处构造有用于取向正确地连接热电偶的所述连接插接件或一个连接插接件的机构。在此有利的是，以这种方式可区分连接插接件的接触元件，从而可将一个接触元件是铁磁的而另一个接触元件不是铁磁的情况与一个接触元件不是铁磁的而另一个接触元件是铁磁的相反情况区分开。
[0029]因此利用用于取向正确地连接所述连接插接件的机构可以以简单的方式实现，热电偶的负支腿仅与一个确定的配合接触元件、例如第一配合接触元件可连接，而正支腿仅与另一个配合接触元件、例如第二配合接触元件可连接。由此可区分更大数量的不同的热电偶类型。
[0030]因此可以这样设计操控单元，使得当所插入的热电偶的至少正支腿或仅正支腿是铁磁的时，选择J型热电偶的特性曲线。备选或附加地，当所插入的热电偶的至少负支腿或仅负支腿是铁磁的时，操控单元可以设计用于选择K型热电偶的特性曲线。
[0031]用于取向正确地连接的机构可以例如如下构成，S卩，接触元件和因此配合接触元件具有不同的形状或大小或布置结构；或者连接插接件并且插接件接纳部具有彼此协调的几何形状，所述几何形状仅沿一个取向允许插接连接。
[0032]为了解决所述任务在开头所述类型的温度测量仪器组中设定，所述温度测量仪器按照本发明如所说明的那样构成。因此提供可简单操作的温度测量仪器组，其中可省去手动地容易出错地设定正确的热电偶类型，因为该设定可自动实施。
[0033]特别符合实际的是，所述温度测量仪器组包含不同的热电偶类型的多个热电偶。以这种方式可以利用所述温度测量仪器组覆盖大的温度测量范围，并且利用本发明可避免由于有缺陷地设定特性曲线而引起的错误测量。
[0034]为了解决所述任务在开头所述类型的方法中按照本发明设定，在将热电偶连接到温度测量仪器上之后，测试或测量热电偶的接触元件的磁特性，并且根据磁特性的测试或测量结果自动提供所连接的热电偶的特定信息或特性曲线，尤其是用于评估或处理热电偶的输出信号。在此有利的是，可省去手动的配置步骤，从而可避免错误测量和有缺陷的手动设定。优选测试或测量一个或多个接触元件的材料是否是铁磁的。
[0035]特别有利的是，对于热电偶的每个接触元件分开地测试或测量磁特性。在此有利的是，利用记录有接触元件和可能的磁特性的决策矩阵可确定，何种热电偶类型当前与温度测量仪器连接。
[0036]所述特定信息可以例如包括对所探测的热电偶类型的显示。然而特别有利的是提供所连接的热电偶的特性曲线，以便尽量自动化所述配置。因此所述特性曲线为了评估由热电偶生成的与温度相关的电压而被提供并且可评估。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]现在借助一个实施例进一步说明本发明，但本发明不限制于该实施例。其他实施例通过权利要求的个别或多个特征彼此间和/或与该实施例的个别或多个特征的组合得出。
[0038]唯一的附图示出:
[0039]图1按照本发明的温度测量仪器组的用于解释发明原理的极为示意性的图示。
【具体实施方式】
[0040]图1示出整体上以附图标记I表示的温度测量仪器组的极为简化的图示，其中只示出为了解释本发明而说明的构件。
[0041]温度测量仪器组I具有至少一个热电偶2和温度测量仪器3。
[0042]热电偶2在这里以已知的方式构成，以便将测量导线5的自由端部上的测量点4和比较位置6之间的温差转变为电压信号。
[0043]为此测量导线5具有两个芯线，各芯线由不同的金属材料制造并且在测量点4处相互导电地连接。
[0044]热电偶2在测量导线5的与测量点4对置的端部处具有连接插接件7，利用所述连接插接件，热电偶2可连接到温度测量仪器3上并且因此能够导电地且可脱开地连接。
[0045]连接插接件7在这里可插入温度测量仪器3的插接件接纳部8中。
[0046]连接插接件7具有两个接触元件9、10，各接触元件可插入插接件接纳部9的相配合的配合接触元件11、12中以进行电连接。
[0047]在该实施例中，连接插接件7以对于热电偶2商业通用的方式构成。
[0048]因此接触元件9、10作为插销构成。配合接触元件11、12为此配合地作为插座构成。
[0049]在其他实施例中可以实现其他插接件形状，例如接触元件9、10可以作为插座并且配合接触元件11、12可以作为相配合的插销构成。连接插接件7也可以不是如所示出的那样是一件式的而是多件式的，其中接触元件9和10可以彼此可分开。插接件接纳部也可以是一件式或多件式的。然而优选的是按照图1的在这里示出的一件式连接插接件7和一件式插接件接纳部8的方案。
[0050]温度测量仪器组I可以具有可连接到相同的温度测量仪器3上的其他的热电偶2。因此热电偶2可以由另一种热电偶类型的另一热电偶替换。
[0051]接触元件9、10由与测量导线5的与相应接触元件9、10直接电连接的芯线相同的金属材料制造。
[0052]以这种方式，接触元件9、10形成用于利用热电偶2进行温度测量的比较位置6。因为这样实现，测量点4和比较位置6之间的温差由于测量导线5的芯线的不同金属材料而引起接触元件9和接触元件10之间的电压差。
[0053]测量导线5的芯线连同接触元件9、10也称为热电偶2的两个支腿。例如接触元件9连同所属的芯线形成正支腿，而接触元件10连同所属的芯线构成负支腿。
[0054]在两个配合接触元件11、12的第一配合接触元件11处设置有第一测量传感器13，利用所述第一测量传感器可探测插入第一配合接触元件11中的接触元件9的磁特性。
[0055]以这种方式利用测量传感器13例如可确定:接触元件9的金属是否是铁磁的。
[0056]在两个配合接触元件11、12的第二配合接触元件12处设置有第二测量传感器14，利用所述第二测量传感器可探测插入第二配合接触元件12中的接触元件9的磁特性。
[0057]在该实施例中，测量传感器13、14按照相同的测量原理工作。在其他实施例中，测量传感器13、14可以按照不同的物理测量原理工作。
[0058]图1的测量传感器13、14分别设计用于探测铁磁特性。这在这里如下实现，即，测量传感器13、14分别作为磁场传感器构成。
[0059]磁场传感器(例如霍尔传感器)可以被偏置,其方式为,通过永磁体材料或电磁材料产生磁场，一旦由铁磁金属制成的接触元件9、10与相应的配合接触元件11、12连接，则所述磁场改变。
[0060]在温度测量仪器3中构造有操控单元15，所述操控单元读取第一测量传感器13并且必要时读取第二测量传感器14，其方式为检测第一测量传感器13和/或第二测量传感器14的输出信号。
[0061]操控单元15访问温度测量仪器3的存储单元16，在所述存储单元中存储有用于不同类型的热电偶2的特性曲线。
[0062]这些特性曲线可以作为数值表或作为公式化存储的与参数相关的特性曲线的参数组存储。
[0063]温度测量仪器3以对此本身已知的方式设计用于:借助分别与热电偶2配合的特性曲线检测在接触元件9和10之间存在的与温度相关的电压并且将其转变成温度值。该温度值对应于测量点4处的温度或测量点4和比较位置6之间的温差。
[0064]现在操控单元15在本发明中附加地这样设计，使得第一测量传感器13和/或第二测量传感器14的输出信号引起对在存储单元16中存储的特性曲线进行选择以用于计算或确定所提到的温度值。
[0065]这可以例如如下实现，即，操控单元预设用于第一测量传感器13和/或第二测量传感器14的输出信号的阈值，在超过或低于所述阈值时由操控单元识别出接触元件9、10是否是铁磁的。
[0066]为操控单元15在这里预设维度2x2的决策矩阵，所述决策矩阵的行与各个测量传感器13、14关联并且所述决策矩阵的列与测量传感器13、14上的相应接触元件9、10存在铁磁金属和不存在铁磁金属关联。在其他实施例中所述行和列可以交换或以其他方式设置。
[0067]在决策矩阵的字段中记录不同的热电偶类型及其特性曲线或其他对于热电偶类型相应特定的信息。也可以记录相应的地址引用或链接到特性曲线或参数组的链接。
[0068]此外温度测量仪器3具有温度传感器17。温度传感器17设置在插接件接纳部8处的配合接触元件11、12之间，以便在连接插接件7插入插接件接纳部8中时可以测量比较位置6处的绝对温度。
[0069]以这种方式可以使用温度传感器17的测量信号，以便将测量点4和比较位置6之间的温差换算成测量点4处的绝对温度。为此形成和输出在热电偶2上的温差与温度传感器17处的温度值的总和。
[0070]在插接件接纳部8处构造有用于取向正确地连接所述连接插接件7的机构18。
[0071]例如该机构18可以通过插接件接纳部8的造型设计，该造型与连接插接件7的造型这样配合，使得连接插接件7仅在预设的取向中可插入插接件接纳部8中。
[0072]在图1中表示:接触元件9、10可以具有不同的尺寸、例如插销的不同直径和/或插销的不同长度。这可以为了强制性取向正确地连接而这样利用，使得配合接触元件11、12分别与仅一个所述接触元件9、10配合地构成。
[0073]以这种方式可区分在温度测量仪器3中的接触元件9、10。
[0074]因此可区分热电偶2的所谓的正支腿和所谓的负支腿。例如热电偶2的正支腿可以配置给第一接触元件9。热电偶2的负支腿则配置给接触元件10。
[0075]已知，在K型热电偶2中，正支腿具有镍铬合金，而负支腿由镍制造。在这里镍铬合金不是铁磁的，而镍是铁磁的。
[0076]此外已知，J型热电偶2具有由Fe制成的正支腿和由CuNi合金制成的负支腿。在这里铁是铁磁的，而CuNi合金不是铁磁的。
[0077]最后已知,T型热电偶2具有由铜制成的正支腿和由CuNi合金制成的负支腿。在这里铜和CuNi合金都不是铁磁的。
[0078]因此所提到的决策矩阵在该情况中这样表现，即，当在正支腿上、亦即在测量传感器13上并且在负支腿上、亦即在测量传感器14上没有探测到铁磁性时，操控单元15显示或输出热电偶类型T或者选择或配置其特性曲线。
[0079]该情况也可利用唯一的测量传感器13识别，该测量传感器探测在配合接触元件11上和在配合接触元件12上的磁特性。
[0080]此外所述决策矩阵可以这样预设，使得当在正支腿上、亦即在第一测量传感器13上探测到铁磁性、而在负支腿上、亦即在第二测量传感器14上没有探测到铁磁性时，显示或输出热电偶类型J或者选择或提供其特性曲线。
[0081]此外所述决策矩阵这样设计，使得当在正支腿上、亦即在第一测量传感器13上没有探测到铁磁性并且在负支腿上、亦即在第二测量传感器14上探测到铁磁性时，显示或输出热电偶类型K或者选择或提供其特性曲线。
[0082]在这里配合接触元件11、12可以由非铁磁的和/或由相同的材料制造。
[0083]在其他的实施例中，决策矩阵可以具有其他数量的列、例如一列或多于两列。例如可以为此利用测量传感器13、14测量磁性材料维度、例如磁导率和/或导磁系数作为磁特性。所述磁性材料维度的数值范围可以分成一定数量的子域，各子域配置给决策矩阵的各列。
[0084]以这种方式甚至可以区分用于不同热电偶2的不同铁磁材料。
[0085]还要提到，在插接件接纳部8上可以构造有未进一步示出的用于探测所插入的连接插接件7的机构19。
[0086]以这种方式可区分没有热电偶2插入的情况和热电偶2插入的情况，其中所述热电偶的接触元件9、10 二者都不是铁磁的。
[0087]因此利用所述温度测量仪器3可实施用于配置温度测量仪器3的方法，在所述方法中热电偶2连接到温度测量仪器3上。温度测量仪器3测试连接插接件7的接触元件9、10是否具有预设的磁特性。这通过借助分别配置的测量传感器13、14直接地或间接地测量相应接触元件9、10的磁性材料特性进行。
[0088]这在该实施例中如下测量，即测量或探测在相应测量传感器13、14上产生的磁场变化，该变化通过相应接触元件9、10在所属的配合接触元件11、12上的存在或插接连接而引起。
[0089]在该实施例中所述探测如下进行，S卩，检测和评估超过或低于用于相应测量传感器13、14的输出信号的预设阈值。
[0090]于是按照本发明的利用温度测量仪器3的方法设定，根据磁特性的测试或测量结果自动提供所连接的热电偶2的特定信息或特性曲线。所述特性曲线可在计算或确定测量点4的温度测量值时使用。
[0091]该选择和提供可以例如如所解释的那样借助决策矩阵设计。
[0092]由此温度测量仪器组I以及尤其是温度测量仪器3配置用于以热电偶2运行。
[0093]在包括至少一个热电偶2和可与热电偶2连接以便进行温度测量的温度测量仪器3的温度测量仪器组I中提出，在至少一个与热电偶2的接触元件9、10配合的配合接触元件11、12上设置用于测量或探测磁特性的测量传感器13、14，以便根据测量传感器13、14的输出信号自动选择和/或提供所连接的热电偶2的特定信息或特性曲线。
【权利要求】
1.一种温度测量仪器(3)，包括分别用于接纳热电偶(2)的接触元件(9、10)的至少两个配合接触元件(11、12)，其特征在于，在所述至少两个配合接触元件(11、12)中的至少一个第一配合接触元件(11、12)处设置有第一测量传感器(13、14)，利用所述第一测量传感器能够探测与所述第一配合接触元件(11、12)插接连接的接触元件(9、10)的磁特性。
2.按照权利要求1所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，在所述至少两个配合接触元件(11、12)中的第二配合接触元件(11、12)处设置有第二测量传感器(13、14)，利用所述第二测量传感器能够探测插入所述第二配合接触元件(11、12)中的接触元件(9、10)的磁特性。
3.按照权利要求1或2所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，所述第一测量传感器(13、14)和/或所述第二测量传感器(13、14)能够由操控单元(15)读取，所述操控单元(15)根据所述第一测量传感器(13、14)和/或所述第二测量传感器(13、14)的输出信号提供所插入的热电偶(2)的特性曲线或特定信息。
4.按照权利要求1至3之一所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，在存储单元(16)中存储有用于至少两种不同类型的热电偶(2)的特性曲线；和/或在存储单元(16)中存储的特性曲线能够利用操控单元(15)根据所述第一测量传感器(13、14)和/或所述第二测量传感器(13、14)的输出信号来选择和/或提供。
5.按照权利要求1至4之一所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，在所述插接件接纳部(8)或一个插接件接纳部处或在所述配合接触元件(11、12)的空间附近或在所述配合接触元件(11、12)之间设置有温度传感器(17)，该温度传感器限定所述热电偶⑵的比较位置(6)。
6.按照权利要求1至5之一所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，所述第一测量传感器(13、14)和/或所述第二测量传感器(13、14)设计用于探测铁磁特性。
7.按照权利要求1至6之一所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，所述第一测量传感器(13、14)和/或所述第二测量传感器(13、14)作为优选偏置的磁场传感器设计。
8.按照权利要求1至7之一所述的温度测量仪器(3)，其特征在于，在所述插接件接纳部(8)或一个插接件接纳部处构造有用于取向正确地连接所述热电偶(2)的所述连接插接件(7)或一个连接插接件的机构(19)。
9.一种温度测量仪器组(I)，包括至少一个热电偶(2)和用于评估所述热电偶(2)的温度测量仪器(3)，所述热电偶由在该热电偶(2)的测量点(4)处相互连接的两种不同的金属制造，所述热电偶(2)具有形成用于温度测量的比较位置(6)的至少两个接触元件(9、10)，其特征在于，所述温度测量仪器(3)按照上述权利要求之一构成。
10.一种用于配置利用热电偶(2)可运行的温度测量仪器(3)的方法，其特征在于，在将所述热电偶(2)连接到所述温度测量仪器(3)上之后，测试或测量所述热电偶(2)的接触元件(9、10)的磁特性，并且根据所述磁特性的测试或测量结果自动提供所连接的热电偶(2)的特定信息和/或特性曲线。
【文档编号】G01K7/02GK104204747SQ201380018281
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】J·阿克瓦尔, M·罗姆巴赫, W·施沃雷尔 申请人:特斯托股份公司