热系统的电阻校准和监测方法与流程

本公开涉及温度测量，更具体地，涉及基于电阻测量来校准电阻式加热器的温度。

背景技术：

1、本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，可能不构成现有技术。

2、本领域已知：使用电阻式加热器的电阻测量来计算温度，而不是使用离散温度传感器来计算温度，或者说，在除了使用离散温度传感器来计算温度以外。然而，电阻式加热器内加热元件的电阻经常随时间或在制做期间发生变化，从而在计算温度与实际温度之间产生误差。

3、可以采用各种各样的校准技术来补偿这些电阻变化，并校正至更准确的温度，包括使用多个热电偶将计算温度与测量温度进行比较，然后对电阻计算进行适当的校正。尽管有些是有效的，但这些校准技术在其复杂性和准确性方面存在缺陷。

4、这些与加热元件/电阻性元件的电阻随时间校准相关的问题、以及与加热元件/电阻性元件的控制相关的其他问题由本公开来解决。

技术实现思路

1、本部分提供了本公开的总体概述，并未详尽公开其全部范围或其所有特征。

2、通常，当使用电阻式加热器(或传感器，或其他电阻性元件)时，本公开使用居里温度下的电阻-温度(resistance-temperature，r-t)曲线上的拐点/面积，这提供了能够用于校准的已知的温度信号。如下文所更详细描述的，该拐点或校准r-t曲线能够用于多种目的，包括但不限于：预测加热器的剩余寿命；测量沿加热器(或传感器，或其他电阻性元件)的长度的温度分布；识别加热系统的热损耗以改进系统建模和控制；改进对加热元件和过程之间热路径的识别以改进系统建模和控制；降低校准热系统的成本；加热系统的自校准；提高组合式双线电阻和热电偶功率引脚(thermocouple power pin，tcpp)热系统的精度水平；双线热电偶接点系统(包括具有温度感测电阻丝/线的其他热系统)；以及随时间变化的感测系统的现场重新校准。相应地，术语“输电线”应被解释为功率引脚、引线或其他导电元件，其可操作地连接至电阻性元件以向其供电。

3、还应当理解，本文的教导可以单独应用或与其他校准技术组合应用，无论是已知的还是本文
技术实现要素：
的一部分，都同时处于本公开的范围内。

4、在一种形式中，提供了一种校准电阻性元件的温度的方法，该电阻性元件包括具有居里温度的材料。该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻-温度(r-t)曲线，以识别r-t曲线值和居里温度下的拐点，生成电阻性元件在运行时间段内的运行r-t曲线，将标准r-t曲线与运行r-t曲线进行比较，并且将运行曲线调整(偏置和增益)至居里温度下的标准r-t曲线。

5、在一种形式中，电阻性元件位于加热器中，但电阻性元件也可以是传感器，例如热电偶、其他电阻性元件之一等。在另一种形式中，电阻性元件在接点处耦接至输电线，输电线的材料与电阻性元件的材料不同，以便在接点处确定第二校准温度。

6、在另一种形式中，当电阻性元件电耦接至具有不同材料和热电偶接点的输电线时，可以实现多点校准，其中至少有一根输电线连接至电阻性元件。该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻-温度(r-t)曲线，以识别居里温度下的拐点和r-t曲线的值，生成电阻性元件在运行时间段内的运行r-t曲线，将标准r-t曲线与运行r-t线进行比较，将运行曲线调整至居里温度下的标准r-t曲线，计算接点处的温度，并基于接点处的温度和调整步长来计算电阻性元件的修正温度。

7、根据本文提供的描述，进一步的适用范围将变得明显。应当理解，所描述的内容和具体示例仅用于说明的目的，而不用于限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种校准电阻性元件的温度的方法，所述电阻性元件包括具有居里温度的材料，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电阻性元件位于加热器中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电阻性元件在接点处耦接至输电线，所述输电线的材料与所述电阻性元件的材料不同，以便在所述接点处确定至少一个额外的校准温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述输电线为镍铬材料，并且所述电阻性元件是具有至少99％镍含量的镍材料。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述运行电阻-温度曲线的坡度比所述标准电阻-温度曲线的坡度浅时执行调整。

6.一种热电偶，包括：

7.一种校准电阻性元件的温度的方法，所述电阻性元件包括具有居里温度的材料，所述电阻性元件电耦接至具有不同材料和热电偶接点的输电线，其中，至少一根输电线连接至所述电阻性元件，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输电线为镍铬材料，并且所述电阻性元件是具有至少99％镍含量的镍材料。

9.一种电阻式加热器，包括：

10.一种校准电阻性元件的温度的方法，所述电阻性元件包括具有居里温度的材料，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述数学表达式为所述电阻-温度曲线的dr/dt的二阶导数。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述二阶导数用于增益调整。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述数学表达式为所述运行电阻-温度曲线和所述标准电阻-温度曲线之间的标准差。

14.一种热电偶，包括：

技术总结
本发明涉及一种校准电阻性元件的温度的方法，该电阻性元件包括具有居里温度的材料，该方法包括：生成电阻性元件在等温条件下的标准电阻‑温度(R‑T)曲线，以识别居里温度下的拐点和电阻‑温度曲线的值；生成电阻性元件在运行时间段内的运行电阻‑温度曲线；比较标准电阻‑温度曲线和运行电阻‑温度曲线；和调整运行曲线至居里温度下的标准电阻‑温度曲线，以校准电阻性元件的温度。

技术研发人员：大卫·P·卡伯特森,史蒂文·杰斯塔德,罗杰·布伦梅尔,章三红,杰里米·欧什,皮特·高斯,奥斯汀·约翰内斯
受保护的技术使用者：沃特洛电气制造公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13