热电偶线测试电路的制作方法
【专利摘要】热电偶线测试电路(C)，包括：电流源端子(S)，用于在测试模式期间经由第一端子(F1)而将测试电流供应到第一热电偶线(T1)；电流漏端子(G)，用于在所述测试模式期间经由第二端子(F2)而从第二热电偶线(T2)接收所述测试电流；参考电阻器(RRef)，用于产生参考电压，所述参考电阻器被布置在所述测试电流的电流电路中；以及处理单元(ADC、SO)，可联接到所述第一端子(F1)和所述第二端子(F2)以及所述参考电阻器(RRef)，且被配置成把所述第一端子(F1)与所述第二端子之间由所述测试电流引起的电压降与所述参考电压做比较。
【专利说明】
热电偶线测试电路
技术领域
[0001] 本发明设及热电偶线测试电路和用于测试热电偶的第一热电偶线和第二热电偶 线的方法。
【背景技术】
[0002] 已从专利公开US 3，468，164得知一种开放热电偶检测电路。该开放热电偶检测电 路将连续测试信号提供给待测试的选择的热电偶。在故障或开放热电偶的状况下，与正常 热电偶输出信号相比具有相反极性的全测试信号被施加到输出信号感测装置。去禪电路与 测试信号振荡器变压器一起操作W防止共模电压和偏移电流流经测试信号供应器到接地。
[0003] 然而，不仅可能发生开放热电偶的状况，而且热电偶的热电偶线还可能短路，例 如，由于机械弯曲或由于因热电偶线的高溫或老化所致的热电偶线之间的热绝缘的损失。
[0004] 专利公开US 3,671，953公开一种警报信号器，其中该警报信号器具有热、冷和热 电偶烧毁能力，而不需要针对热警报操作模式和冷警报操作模式的特定电阻器连接。警报 烧毁开关在警报热电偶烧毁期间响应于信号器信号转译电路中的某些电压变化W提供对 警报指示构件的电控制。烧毁开关还在热警报操作模式与冷警报操作模式两者期间充当恒 定电流吸收器。
[0005] 已从专利公开US 4,211，113得知一种溫度测量技术，其中热电偶和参考电压源转 而经由固态开关而将电压供应到变压器的中央抽头初级绕组。变压器次级绕组的输出电压 经由模数转换器而施加到经晶体时钟调节的数字处理单元，其中该经晶体时钟调节的数字 处理单元获得从热电偶信号导出的正电压和负电压的差、从参考电压导出的正电压和负电 压W用于后续比率度量处理。
[0006] 已从德州仪器公司2013年3月的应用报告SBAA2〇r'采用ADS 1148和ADS 1248系列 的装置进行RTD比率度量测量和滤波"得知针对溫度传感器的测量而优化的装置。因此，在 典型RTD测量应用中，ADS 1148和ADS 1248使用经由外部参考精密电阻器而馈送的内置电 流数模转换器（IDAC)电流源而W比率度量拓扑来配置。然而，尚未从现有技术得知对热电 偶的状况一一如形成热电偶的热电偶线的劣化程度一一的可靠诊断。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目标是改进检测从热电偶的正常操作条件偏差一一如传感器的短 路或热电偶线腐蚀一一的能力。
[000引该目标通过热电偶线测试电路和用于测试热电偶的第一热电偶线和第二热电偶 线的方法来实现。
[0009]关于热电偶线测试电路，该目标通过一种热电偶线测试电路来实现，该热电偶线 测试电路包括：电流源端子，用于在测试模式期间经由第一端子而将测试电流供应到第一 热电偶线；电流漏端子，用于在该测试模式期间经由第二端子而从第二热电偶线接收该测 试电流;参考电阻器，用于产生参考电压，该参考电阻器被布置在该测试电流的电流电路 中；W及处理单元，操作联接到该第一端子和该第二端子W及该参考电阻器，其中该处理单 元被配置成把该第一端子与该第二端子之间由测试电流引起的电压降与该参考电压做比 较。
[0010] 测试电路可为操作电子器件的一部分，而操作电子器件例如自身是溫度计的发射 器的一部分。
[0011] 热电偶线可为导体，在与另一热电偶线接触时产生电压降。因此，第一热电偶线和 第二热电偶线可为导体如合金的组合，且可根据其在已知的如E型、J型、K型等热电偶中的 应用来调适。热电偶线还可包括:第一段，包括由上文所述的材料之一制成的导体；W及第 二段，包括延伸线，其中延伸线用于将该第一段导体(展现热电效应)连接到测试电路。因 此，第一热电偶线和第二热电偶线可包括延伸线，其中延伸线可例如由铜或甚至展现热电 效应的材料制成。
[0012] 测试电路可W是包括是电气组件或电子组件的电路，电气组件或电子组件被配置 成执行所描述的功能性。通过参考电阻器，提供比率度量拓扑，其中该比率度量拓扑实现可 联接到第一端子和第二端子的热电偶线的电阻的高准确度测量。因此，在此配置中，测试电 流有时流经第一热电偶线和第二热电偶线W及参考电阻器。参考电阻器两端产生的电压被 用作参考电压。此参考电压然后例如在处理单元的操作输入处或在处理单元的参考电压输 入处或供应电压输入处供应到处理单元。然而，第一端子和第二端子可仅连接到处理单元 的操作输入部。
[0013] 测试电流可被产生，如IDAC输出，且可从电流源流动到电流漏如接地。因此，可仅 使用单个电流源如所述IDAC。
[0014] 处理单元可包括单个或多个操作输入部。然而，处理单元可包括单个操作输入部 W及禪合到该操作输入部的多路复用器输出部，使得在不同输入信号一-如第一端子和第 二端子或一或更多个抽头一-之间切换来测量参考电阻器两端的电压降。根据不同状况， 处理单元可包括模数转换器即ADC。
[0015] 在优选实施例中，处理单元有时操作地联接到该第一端子和该第二端子且有时联 接到该参考电阻器，如通过开关或多路复用器。优选地，处理单元的操作输入部可经受不同 输入信号。可提供用于处理单元的参考电压或供应电压，其与测试电流或参考电阻器所产 生的参考电压无关，处理单元很可能是该ADC。在ADC的状况下，参考电阻器所产生的参考电 压可W是ADC所需要的进行操作的参考电压。然而，可将恒定参考电压供应到ADCW进行操 作。
[0016] 因此，处理单元被配置成在该测试电流流经所述热电偶线和该电阻器(次序可任 意)时分接两根热电偶线两端（即热电偶的热电偶线可连接到的第一端子与第二端子之间） 的电压降和该参考电阻器所引起的电压降。
[0017] 处理单元还可被配置成存储两根热电偶线两端的电压降的值且将其与参考电阻 器两端的电压降的值做比较或反过来，且确定运些热电偶线的欧姆电阻。第一端子与第二 端子之间的电压降是热电偶线之间的热电效应所导致的电压与热电偶线的内部欧姆电阻 (因测试电流所致)的叠加。通过在没有测试电流流经热电偶线时测量第一端子与第二端子 之间的电压降，可消除热电效应所引起的电压降且因此确定热电偶线的内部欧姆电阻所引 起的电压降。此内部欧姆电阻可接着用于确定热电偶线的状况且因此例如通过与先前值或 阔值的比较来诊断热电偶。
[0018] 处理单元可具有两阶段监视或诊断模式，其中在第一阶段中，测试电流流经热电 偶线和参考电阻器，且其中在第二阶段中，测试电流仅流经参考电阻器，即，没有测试电流 施加到热电偶线。然而，可存在单阶段监视或诊断模式，其中测试电流流经热电偶线和参考 电阻器。
[0019] 在另一优选实施例中，参考电压(在供应测试电流时由参考电阻器引起)用作处理 单元的参考电压或供应电压，且因此分别馈送到处理单元(例如，ADC)的参考电压输入部或 供应电压端子。在该模式下，第一端子与第二端子之间的电压降直接与参考电阻器两端的 电压降做比较。可提供开关，其中开关引导测试电流流经热电偶线和参考电阻或仅流经参 考电阻。开关还可用于将电流源与热电偶线和参考电阻器去禪接。
[0020] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元还被配置成确定该第一端子与该第 二端子之间存在的电阻，即，确定该第一热电偶线和该第二热电偶线的欧姆电阻。处理单元 还可被配置成输出表示热电偶线的该欧姆电阻或处理单元的操作输入处存在的输入信号 与处理单元的参考输入处存在的参考信号的比率的输出信号。
[0021] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成确定该第一热电偶线和该 第二热电偶线的缺陷。因此，输出信号可与所提供或设置的参考信号或参考值进行比较。此 参考信号或参考值因此是可由用户设置的阔值W用来监视或诊断附接到第一端子和第二 端子的热电偶线。
[0022] 在热电偶线测试电路的实施例中，该参考电阻器被布置在该电流源端子与该第一 端子之间，或该参考电阻器被布置在该第二端子与该电流漏端子之间。然而，在每一状况 下，测试电流可被设置成至少在测试电路的操作模式之一下在参考电阻器和热电偶线上流 动。
[0023] 在热电偶线测试电路的实施例中，用于设置测试电流电路的开关被布置在该电流 源端子与该第一端子之间，或该开关被布置在该第二端子与该电流漏端子之间。
[0024] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元拥有操作输入部，且被配置成在其 操作输入部接收该参考电压。
[0025] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元拥有用于接收该参考电压的参考电 压端子。
[0026] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成处理第一端子与第二端子 之间存在的电压W确定热电偶的缺陷。
[0027] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元包括模数转换器，其中该模数转换 器操作联接到该第一端子和该第二端子且被配置成把该第一端子与该第二端子之间的电 压与该参考电压比较。
[0028] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成在该测试模式期间在电流 被供应时且在没有电流被供应时分接或确定该第一端子与该第二端子之间的该电压。如上 所述，监视、验证或诊断热电偶线可通过单阶段操作模式或两阶段操作模式来实现。
[0029] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成考虑该参考电阻器的电阻 W确定第一热电偶线和第二热电偶线的电阻且因此确定热电偶的缺陷。
[0030] 在热电偶线测试电路的实施例中，该参考电阻器的电阻值存储在该处理单元中， 优选存储在该处理单元的存储器单元中。
[0031] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成基于第一热电偶线和第二 热电偶线的电阻来确定热电偶的缺陷。
[0032] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成重复地一一优选周期性 地一一确定所述热电偶线的该电阻。
[0033] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成比较所述电阻值的至少两 个值W确定热电偶中的缺陷。
[0034] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成把该第一热电偶线和该第 二热电偶线的该电阻与阔值比较。
[0035] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元被配置成在热电偶的所确定的内部 电阻/电压或增量超过例如来自热电偶/延伸线的内部电阻的早先/先前值的该所存储的内 部电阻值的情况下输出警报信号。
[0036] 在热电偶线测试电路的实施例中，该处理单元包括正常模式，在该正常模式下，没 有电流供应且处理单元被配置成处理第一端子与第二端子之间的电压降W确定热电压且 因此确走溫度。
[0037] 关于方法，该目标通过一种用于测试热电偶的第一热电偶线和第二热电偶线的方 法来实现，该方法包括W下步骤:产生流经该第一热电偶线和该第二热电偶线的测试电流； 把第一热电偶线和第二热电偶线两端的电压降与参考电阻器所产生的参考电压比较；W及 基于该参考电阻器的电阻来确定该第一热电偶线和该第二热电偶线的电阻。
[003引在该方法的实施例中，该方法还包括W下步骤:基于所确定的电阻来确定该第一 热电偶线和该第二热电偶线中的缺陷。
[0039] 在该方法的实施例中，该方法还包括W下步骤:在没有测试电流产生时，把第一热 电偶线和第二热电偶线两端的电压降与参考电阻器所产生的参考电压比较。
[0040] 在该方法的实施例中，该方法还包括W下步骤:确定或分接在测试电流被供应的 时间点的第一热电偶线和第二热电偶线两端的电压降与没有测试电流供应的时间点的第 一热电偶线和第二热电偶线两端的电压降之间的电压差。
[0041] 在该方法的实施例中，该方法还包括W下步骤:在该第一热电偶线和该第二热电 偶线两端的该电压降超过阔值的情况下输出警报信号。
[0042] 在该方法的实施例中，该方法还包括W下步骤：确定热电偶线的电阻的两次测 量--优选两次相继测量--之间的改变W确定热电偶线的缺陷。
[0043] 改进的监视电路是基于热电偶的固有欧姆电阻及其变化如在短时间间隔上的变 化的准确测量。基于热电偶的欧姆电阻的突然的正或负变化的检测，诊断算法可检测错误 条件。
[0044] 因此，通过本发明，可确定热电偶的欧姆电阻。虽然热电偶所产生的热电压通常是 所要的结果，但在诊断相位期间，此电压只会是有害的。然而，可存在另一操作模式，其中处 理单元用于确定热电压W确定热电偶的热结化Ot junction)处的溫度。
[0045] 本发明利用比率度量做法来测量形成热电偶的热电偶线的欧姆电阻。
[0046] 在比率度量测量中，在热电偶中注入测试电流；用于激励热电偶的电阻的相同测 试电流也用于激励参考电阻器。因为R=V/I，所W如果I相同，那么参照表1，在两个部分(热 电偶和参考电阻器的欧姆电阻）中电阻与电压之间存在正比。
[0047]表1:
[004引
[0049] 如果RRref是已知的，那么可通过上述比例推断化C。
[0050] 其中化C是热电偶的欧姆电阻，Vrtc是因欧姆电阻所致的热电偶两端的电压降，RRef 是参考电阻器的电阻，Vtc是热电偶两端的总电压降，且I是所注入的测试电流。
[0051] 当测试电流I在热电偶中注入时，热电偶所连接到的端子处的电压Vtc是热电偶的 电偶分量所产生的电压Vrtc和热电压VthemD (因赛贝克效应而存在的电压）的叠加，被分接或 测量。然而，出于验证、诊断或监视热电偶线的目的，仅热电偶的欧姆电阻是所关注的。
[0052] 为了应用比率度量测量，必须去除热电压Vtherm。，否则比率度量原理的比例性将被 违背：VTC = Vthermo+VRTC。
[005引为了隔离因欧姆电阻所致的电压降Vrtc,热电压Vtherm。必须被测量且从Vtc去除。
[0054] 因此，可通过Vrtc = Vt厂Vtherma来推断Vrtc。在开关被设置成防止测试电流流经热电 偶线的情况下进行的测量因此对于隔离此"热电压"效应W便稍后将其从电流流经热电偶 的热电偶线时进行的测量去除来说是必要的。
[0055] 为了减去处理单元如ADC所做的两次测量，运两次测量必须是同质的；运意味将被 减去的两次测量必须通过具有相同配置的ADC且在相同电压作为其参考输入的情况下来测 量。
[0056] 因此，根据图1，ADC具有参考电压，为推断热电偶的电阻而做的所有测量是在ADC 的参考输入处具有相同参考电压的情况下进行。
[0057] 在图2中，ADC具有其参考输入处所连接的参考电阻器RRef所产生的参考电压，然后 此电阻器RRef必须W-定电流来激励W另外产生必须在所有测量期间实质W相同方式激励 的电压。
[0058] 当开关被设置成脱离测试电流时，没有电流流动到热电偶中，然而开关可被配置 成使测试电流流经RRefD否则，ADC将不具有参考输入，且将不能够产生模拟输入的数字转 换。
[0059] 因此，必须考虑到，在ADC具有用于产生其参考信号的参考电阻器RRef的状况下，参 考电阻器RRef将至少在测试电路的测试模式期间始终被激励。
【附图说明】
[0060] 根据附图来更详细地描述本发明：
[0061] 图1示出热电偶线测试电路的第一实施例，其中参考电阻器两端的电压降所产生 的参考电压在ADC的参考输入处作为参考电压来供应，
[0062] 图2示出热电偶线测试电路的第二实施例，其中参考电阻器两端的电压降所产生 的参考电压被供应到ADC的操作输入。
【具体实施方式】
[0063] 图1示出热电偶线测试电路C，热电偶线测试电路C经由第一端子Fl和第二端子F2 联接到形成热电偶TC的第一热电偶线Tl和第二热电偶线T2。电路C可布置在溫度发射器的 外壳H内。电路C还可W是用于提供发射器的其它功能的操作电子器件的一部分。
[0064] 电路C包括模数转换器ADC，模数转换器ADC经由其操作输入部01、02而联接到第一 端子Fl和第二端子F2dADC的参考电压输入部P1、P2经由第一抽头F3和第二抽头F4而联接到 参考电阻器化ef。电路C还包括用于供应测试电流的电流源端子S。电流源可包括可被集成到 ADC中的IDAC。电流源S可经由开关Wl而联接到第一热电偶线Tl和第二热电偶线T2。因此可 设置，在开关Wl处于第一位置的情况下，源自电流源的测试电流经由第一电流路径流经热 电偶线T1、T2和参考电阻器化ef。开关Wl被配置成使得在开关处于第二位置的情况下测试电 流经由第二电流路径仅流经参考电阻器。测试电流在两种情况下都从电流源S端子流动到 电流漏端子G，其中电流漏端子G可为接地电位。开关Wl还可具有其它设置，其中例如电流源 端子与第一端子Fl和第二端子F2W及参考电阻器化ef隔离。与如图1所示的实施例不同，参 考电阻器化ef还可被布置在开关Wl与第一端子之间的电流路径中，而不是第二端子F2与电 流漏端子G之间。电流路径或电流电路是测试电流从电流漏流动到电流源的路程。
[0065] 在第一阶段中，例如经由Wl设置测试电流流经热电偶TC和参考电阻器化ef。在此第 一阶段中，端子F1、F2之间的电压降由ADC例如通过将端子F1、F2连接到ADC的操作输入来测 量。此电压降基本上由两个分量组成，即因赛贝克效应而由热电压产生的分量和因流经热 电偶线T1、T2的测试电流产生的热电偶线的欧姆电阻引起的分量。
[0066] ADC的操作输入部Ol、02处的电压降可由ADC与ADC的参考电压输入部Pl、P2处的参 考电压进行比较。输出信号因此与操作输入处的信号与参考输入处的信号的比率成比例。 输出信号可被传输到处理单元的另一部分S0,其中SO用于进一步处理，例如，用于输出警报 信号。
[0067] 在第二阶段中，测试电流被设置成仅流经参考电阻器化ef。在此阶段期间，还测量 第一端子Fl与第二端子F2之间的电压降（虽然在热电偶线中未有测试电流存在)且将其与 参考电阻器化ef两端的电压降进行比较。然而，第一端子Fl与第二端子F2之间的电压降现在 基本上仅因赛贝克效应所致。因此，可消除第一阶段期间热电压对第一端子Fl与第二端子 F2之间的电压降的贡献，且可确定热电偶的欧姆电阻。当然，可颠倒阶段的次序或可添加中 间阶段。
[0068] 如图1所示，单个激励源S可用于将测试电流注入到热电偶中且执行精确电阻测 量。热电偶TC被视为纯电阻传感器，即，如基于销的电阻传感器。图1和图2的电路体系结构 的另一重要益处在于有可能去除所有内部电阻，即，在电流源S与第一端子Fl之间和第二端 子F2与电流漏G之间的电流路径中存在的电阻。此体系结构允许仅测量端子Fl和F2上所连 接的热电偶中所产生的电压降。当用于在Fl和F2输入上测量的装置展现高输入阻抗(如可 在市场上购得的若干模数转换器)时，测量输入Fl和F2上的电阻所产生的误差是可忽略的。
[0069] 在根据图1和图2的实施例中，热电偶的测量周期被划分为两个部分:热电偶的热 电压的一次正常测量W及新的诊断期，其中在新的诊断期，收集额外信息W执行高级诊断。 诊断期可包括上文所述的两个阶段。
[0070] 在正常操作期间，电流源S通过开关Wl切断或与第一端子Fl和第二端子F2且因此 与热电偶TC隔离。运防止任何激励电流流动到热电偶传感器中。通过在热电偶端子Fl、F2上 测量，正常热电压贡献被测量且产生热电压Vthermn。
[0071] 在诊断期期间，激励电流源S用于将电流注入到热电偶传感器中。热电偶的端子 Fl、F2处的电压Vdiag将被测量。此电压是两个贡献化es和Vth的总和:正常热电偶的热电压 VthW及源于激励电流的热电偶的固有电阻所产生的电压降化es。此最后一项可通过去除 正常操作期间或诊断期的第二阶段期间所测量的热电压的贡献来隔离。在计算电压化es之 后，可基于比率度量原理而W高精度测量热电偶插入物的电阻。
[0072] 此外，在此诊断期期间，将还可检测热电偶线断裂。热电偶端子F1、F2上所测量的 电压的正溢流将被视为热电偶的断裂损坏的结果。
[0073] 因此，根据此第一实施例，热电偶线测试电路C可包括：电流源端子S，用于在测试 模式期间经由第一端子Fl供应测试电流给第一热电偶线Tl;电流漏端子G，用于在该测试模 式期间经由第二端子F2从第二热电偶线T2接收该测试电流;参考电阻器化ef，用于在第一参 考端子Pl和第二参考端子P2处产生参考电压，参考电阻器化ef被布置在该测试电流的电流 电路中；W及处理单元ADC和/或S0,可联接到或操作中连接到该第一端子Fl和该第二端子 F2W及所述参考端子P1、P2,且被配置成测量且比较该测试电流在该第一输入端子Fl与该 第二输入端子F2之间引起的电压降与该测试电流在第一参考输入Pl与第二参考输入P2之 间所连接的该参考电阻RRe止引起的电压降。
[0074] 图2示出检测相对于热电偶的正常操作条件的偏离的替代实施例。ADC现由与参考 电阻器两端的电压降所引起的参考电压无关的参考电压来供应。然而，与根据图1所述相同 的原理适用。
[0075] 在诊断期的第一阶段期间，电流通过电流源S而注入热电偶线中。为了注入此测试 电流，开关W2被设置成将电流源联接到第一端子Fl和/或第二端子F2W及与其联接的热电 偶线T1、T2。开关还可用于使测试电流偏离热电偶线T1、T2且将电流直接注入参考电阻器 I^Ref 中。
[0076] 多路复用器被设置成将第一端子与第二端子之间的电压降或参考电阻器两端的 电压降选择性地联接到ADC的操作输入部01、02。因此，当测试电流被注入时，第一端子与第 二端子之间W及参考电阻器两端的电压降可联接到ADC的操作输入。ADC接着输出电压降 Vdiag与从电压供应PS供应到ADC的参考电压的比率或参考电阻器化ef两端的电压降与电压 供应PS所供应的参考电压的比率。电压供应PS所提供的参考电压被供应到ADC的参考电压 输入部Pl、P2。此参考电压因此用于操作ADC和/或用于比较ADC的操作输入部Ol、02处的电 压输入与从电压供应PS供应的参考电压。
[0077] 在诊断期的第二阶段中，电流源通过W2而接通。通过在端子Fl和F2上测量电压，热 电压分量被测量且可从在激励电流源活动的情况下在第一阶段的测量移除。
[0078] 减法的结果接着除W在第一阶段化ef两端测量的电压。在诊断期的所有S次测量 期间，ADC参考输入Pl和P2始终连接到电压源PSW确保诊断期的测量之间的一致性。根据图 2中的实施例的热电压分量的测量与为了测量溫度而进行的正常测量相同，但在诊断相位 中是必要的。然而，可在诊断期期间使用在正常测量相位期间确定W便确定溫度的热电压。
[0079] 因此基于伪比率度量方法来计算热电偶内部电阻。
[0080] 该输出可接着被发送到处理单元的另一部分S0,例如，寄存器或微处理器或存储 器单元，W便消除热电压Vth且确定热电偶线T1、T2的内部电阻化es。
[0081] 因此，根据此实施例，热电偶线测试电路C可包括：电流源端子S，用于在测试模式 期间经由第一输入端子Fl供应测试电流给第一热电偶线Tl;电流漏端子G，用于在该测试模 式期间经由第二输入端子F2从第二热电偶线T2接收该测试电流；W及参考电阻器，用于在 端子F3和F4处产生电压降，参考电阻器化ef被布置在该测试电流的电流电路中；W及处理单 元ADC、SO,可联接到或可操作地连接到该第一输入端子Fl和该第二输入端子F2,且在输入 端子F3和F4处可联接到或可操作地连接到该参考电阻器化ef，且在参考端子Pl和P2处可联 接到或可操作地连接到参考电压PS，且被配置成测量且比较该测试电流在两个所述端子Fl 与F2之间引起的电压降W及该测试电流在两个所述端子F3、F4之间引起的电压降与该参考 电压PS在所述参考端子Pl和P2处所提供的电压降。
[0082] 测试电路C实现改进的诊断的方法。可在热电偶的测量周期开始时W固定时间间 隔执行诊断期。在每一诊断期结束时，如上所述，基于V_res和V_ref的测量来计算关于热电 偶TC绝对电阻1?_36113的实际信息。在可能的替代实施例中，可基于实际参考测量或估计来 定义传感器电阻的典型值R_typ。绝对电阻可取代为相对值：
[0083] Rsens/Rtyp
[0084] 作为第一步骤，将实际1?_36]13值与两个阔值R_min和R_max(R_max〉Rmin)进行比较 W确保热电偶电阻处于特定范围内。阔值3_111111和1〇113^可为可根据应用来调整的。在值处 于此区间之外的情况下，可取决于所选择的准则来产生诊断信息。
[0085] 在第二步骤中，使用热电偶传感器电阻的增量改变。将实际Rsens值与R_sens的先 前值进行比较，且将实际R_sens与先前R_sens的差除W实际R_sens来计算增量值R_inc。
[0086] 将增量电阻 R_inc 与两个阔值 1?_;[]1〇_111；[]1和1?_;[]1〇_1]1日义(1?_;[]1〇_1]1曰义〉1?_;[]1(3_111；[]1)进 行比较W确保热电偶电阻改变处于特定范围内。阔值3_111(3_1]1；[]1和1?_；[]1(3_1]13^可根据应用来 调整。在值处于此区间之外的情况下，产生诊断信息。
[0087] 用于工业应用中的热电偶通常基于具有金属护套的矿物绝缘电缆。此坚固构造通 常确保整个热电偶电阻不因处理溫度的改变而极快改变。此新实施例中所使用的测量的最 小间隔小于一秒。在运样的短间隔中，即使热电偶的较长部分与处理溫度接触且处理溫度 不稳定，热电偶传感器电阻的改变也不相关。
[0088] 在每一状况下，测量的最小间隔远比环境溫度的改变快，运样消除了环境溫度对 增量值R_inc的计算的影响。
[0089] 在替代实施例中，可记录心111(3的若干连续增量值W便获得电阻增量的曲线。在此 状况下，将基于测量轮廓与预定义曲线的比较来发布诊断信息。
【主权项】
1. 一种热电偶线测试电路(C)，包括： 电流源端子(S)，用于在测试模式期间，经由第一端子(F1)供应测试电流给第一热电偶 线(T1); 电流漏端子(G)，用于在所述测试模式期间，经由第二端子(F2)从第二热电偶线(T2)接 收所述测试电流； 参考电阻器(RRef)，用于产生参考电压，所述参考电阻器被布置在所述测试电流的电流 电路中；以及 处理单元(ADC、SO)，可联接到所述第一端子(F1)和所述第二端子(F2)以及所述参考电 阻器(RRef)，且被配置成把所述第一端子(F1)与所述第二端子之间由所述测试电流引起的 电压降与所述参考电压做比较。2. 根据权利要求1所述的热电偶线测试电路(C)， 其中所述处理单元(ADC、SO)还被配置成确定所述第一端子(F1)与所述第二端子(F2) 之间存在的电阻，特别是确定所述第一热电偶线（T1)和所述第二热电偶线（T2)的欧姆电 阻。3. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中所述处理单元(ADC、 SO)被配置成一一例如基于所述测试电流引起的所述电压降一一确定所述第一热电偶线 (T1)和所述第二热电偶线(T2)的缺陷。4. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中 所述参考电阻器(RRef)被布置在所述电流源端子(S)与所述第一端子(F1)之间，或 所述参考电阻器(RRef)被布置在所述第二端子(F2)与所述电流漏端子(G)之间。5. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中 用于注入所述测试电流的开关(W1、W2)被布置在所述电流源端子(S)与所述第一端子 (F1)之间，或 所述开关(W1、W2)被布置在所述第二端子(F2)与所述电流漏端子(G)之间。6. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中 所述处理单元(ADC、S0)拥有操作输入部(01、02)，且被配置成在其操作输入部(01、02) 接收所述参考电压。7. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中所述处理单元(ADC、 SO)拥有用于接收所述参考电压的参考电压端子(P1、P2)。8. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中所述处理单元(ADC、 SO)包括模数转换器(ADC)，所述模数转换器(ADC)操作中联接到所述第一端子(F1)和所述 第二端子(F2)且被配置成把所述第一端子(F1)与所述第二端子(F2)之间的电压与所述参 考电压做比较。9. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路(C)，其中所述处理单元(ADC、 SO)被配置成在所述测试模式期间，在所述测试电流被注入时以及在没有测试电流被注入 时，确定所述第一端子(F1)与所述第二端子(F2)之间的所述电压，例如，所述测试电流用所 述第一端子(F1)和/或所述第二端子(F2)从所述电流源注入。10. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路（C)，其中所述处理单元 (ADC、S0)被配置成考虑所述参考电阻器(R Ref)的电阻以确定所述第一热电偶线(T1)和所述 第二热电偶线(T2)的电阻且因此确定热电偶的缺陷。11. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路（C)，其中所述处理单元 (ADC、SO)被配置成基于所述第一热电偶线(Τ1)和所述第二热电偶线(Τ2)的所述欧姆电阻 来确定所述热电偶(TC)的缺陷。12. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路（C)，其中所述处理单元 (ADC、SO)被配置成把所述第一热电偶线(T1)和所述第二热电偶线(T2)的所述欧姆电阻与 阈值做比较。13. 根据前述权利要求中任一项所述的热电偶线测试电路（C)，其中所述处理单元 (ADC、SO)包括正常模式，在该正常模式下，没有测试电流供应，且所述处理单元(ADC、SO)被 配置成处理所述第一端子(F1)与所述第二端子(F2)之间的所述电压降以确定热电压且因 此确定温度。14. 一种用于测试热电偶(TC)的第一热电偶线(T1)和第二热电偶线(T2)的方法，包括 以下步骤： 产生流经所述第一热电偶线(T1)和所述第二热电偶线(T2)的测试电流； 把所述第一热电偶线和所述第二热电偶线两端的电压降与参考电阻器(RRef)所产生的 参考电压做比较；以及 基于所述参考电阻器(RRef)的电阻来确定所述第一热电偶线(T1)和所述第二热电偶线 (T2)的欧姆电阻。15. 根据权利要求14所述的方法，包括以下步骤： 在没有测试电流被产生时，把所述第一热电偶线(T1)和所述第二热电偶线(T2)两端的 所述电压降与所述参考电阻器(RRef)所产生的参考电压做比较。
【文档编号】G01R31/00GK105987774SQ201610157866
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】罗伯特·卢格力
【申请人】恩德莱斯+豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司