AT12816U1 - System und verfahren zur kompensation von durch vorrichtungseinbau und wärmeübertragung bedingten fehlern - Google Patents

Abstract

Ein thermisches Sensorsystem (805) umfasst einen Sensor (810) zum Messen einer Temperatur in einer Nutzerumgebung (850) und Liefern eines Sensorsignals (817), das die von der Vorrichtung gemessene Temperatur angibt. Das System (805) umfasst ferner einen Wärmetransfereintrag (815), der mit dem Sensor (810) verknüpft ist. Der Wärmetransfereintrag (815) liefert Wärmetransferparameter (818) zum Kompensieren der vom Sensor (810) gemessenen Temperatur, als Funktion des Wärmetransfers zwischen dem Sensor (810) und der Nutzerumgebung (850). Die Wärmetransferparameter (818) sind verknüpft mit vorgegebener Wärmetransferinformation zum Charakterisieren eines Transfers von Wärmeenergie zwischen dem Sensor (810) und der Nutzerumgebung (850). Ferner ein Verfahren zum Kompensieren einer Temperaturmessung eines Sensors (810) in einer Nutzerumgebung (850) als Funktion eines Wärmetransfers des Sensors (810) in einem Temperaturmesssystem (805).

Description

österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15

Beschreibung

SYSTEM UND VERFAHREN ZUR KOMPENSATION VON DURCH VORRICHTUNGSEINBAU UND WÄRMEÜBERTRAGUNG BEDINGTEN FEHLERN

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft allgemein Temperaturüberwachung und insbesondere Systeme und Verfahren zum Kompensieren des Wärmeübertragungsfehlers und anderer wärmeübertragungsbezogener Aspekte eines temperaturbasierenden Systems.

HINTERGRUND

[0002] Viele thermische Vorrichtungen erzeugen ein Signal in Reaktion auf eine gegebene Umgebungsbedingung. Z.B. hat ein Doppelthermoelement eine Ausgangsspannung aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen einem Ende und dem anderen Ende der thermischen Vorrichtung. Doppelthermoelemente sind analoge Temperatursensoren, die die thermoelektrischen Eigenschaften von zwei ungleichen Materialien, typischenweise Metallen, nutzen, um eine zu einem Temperaturgradienten über der inhomogenen Verbindung der zwei Materialien proportionale elektromagnetische Kraft (EMF) zu erzeugen. Übliche zur Temperaturmessung verwendete Doppelthermoelemente umfassen zwei Metalldrähte mit unterschiedlichen thermoelektrischen Eigenschaften, als Thermoelemente bezeichnet, die an einem Ende verbunden sind, um einen „heißen Übergang", auch als „Messübergang" bezeichnet, zu bilden. Die anderen Enden der Drähte sind mit Messinstrumenten wie etwa einem Voltmeter verbunden, um die von dem Doppelthermoelement erzeugte EMF zu messen. Die Drähte sind mit dem Instrument bei einer bekannten Bezugstemperatur verbunden, um einen „Bezugsübergang" oder „kalten Übergang" zu bilden.

[0003] Zahlreiche thermische Fehler sind mit der Anwendung von Doppelthermoelementen und anderen derartigen Temperatursensoren verbunden. Z.B. gibt es für den jeweiligen Sensor spezifische Fehler und Anwendungsfehler, die mit der Art und Weise Zusammenhängen, wie der Sensor in der Anwendung des Nutzers im „Feld" positioniert oder eingebaut ist (Einbaufehler). Positionier- und Einbaufehler sind oft eine wesentliche Quelle von Temperatursensorfehlern in der Nutzeranwendung. Wenn z.B. die Sensoreinbautiefe gering ist oder ein Temperaturgradient in der Nähe der Spitze des Sensors existiert, ergibt sich ein Wärmefluss „Q", der die Sensorausgabe signifikant beeinflusst. Dieser Fehler kann leicht mehrere Grad oder mehrere zehn Grad erreichen und der größte Fehler in einem thermischen System sein.

[0004] Im Allgemeinen beziehen sich diese Fehlerklassifikationen bei Temperatursensoren auf die Wärmetransfereigenschaften innerhalb des Sensors und auf die Umgebung rund um den Sensor. Z.B. hat ein abgeschirmter Sensor, der einen thermischen Prozess misst, einen Wärmefluss vom Prozess zum Messelement, der einen Grenzschichtwärmefluss vom Prozess zur Sensorabschirmung, einen Wärmefluss von der Abschirmung zum Sensorelement und andere Wärmeflusswege von der Abschirmung zum kalten Ende des Sensors umfasst. Jeder der genannten Wärmeflusswege liefert eine andere Quelle potentieller thermischer Fehler in dem thermischen Messsystem, wenn er nicht geeignet berücksichtigt oder in anderer Weise durch das Messsystem kompensiert wird.

[0005] Ein Sensor, der in eine Prozessumgebung angemessen eingetaucht ist, sollte eine vernachlässigbare Temperaturdifferenz zwischen dem Sensorelement und den Prozessbedingungen aufweisen. Ein Sensor, der nicht angemessen in Kontakt mit dem Prozess ist, könnte jedoch signifikante thermische Fehler aufweisen. Z.B. kann eine Oberfläche einer heißen Platte bei 500°C von Raumluft umgeben sein, so dass sich nur knapp über der Oberfläche der Platte Luft mit nahezu Raumtemperatur befindet. Ein Oberflächensensor hätte unter solchen Bedingungen einen sehr steilen thermischen Gradienten von der Oberfläche des Zielobjekts nach knapp oberhalb des Sensorelements (nahezu Umgebungstemperatur), und so ist es sehr wahrscheinlich, dass zwischen dem Sensorelement und dem Zielobjekt eine Differenz vorhanden ist. 1 /40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15

Außerdem würde eine auf einer Oberfläche platzierte Sonde als Wärmesenke wirken und das Zielobjekt deutlich kühlen, was den Messfehler noch vergrößert.

[0006] Obwohl manche gegenwärtigen Messansätze Kalibrierungsdaten verwenden, um die Leistungen zu verbessern, und manche Systeme durch thermische Analyse auf einem bestimmten Systems kompensiert werden können, bestehen durch thermische Umgebung, Einbau, Anwendung und Sensorspezifika bedingte Fehler fort und beeinträchtigen die Genauigkeit eines Wärmeerfassungssystems, Prozessvariabilität und Produktqualität.

[0007] Es besteht daher Bedarf für verbesserte Kompensation solcher Wärmeübertragungswege in einem Doppelthermoelementsystem und anderen Temperaturüberwachungssystemen. Die verbesserte Kompensation sollte statische und dynamische Systemfehler minimieren durch Verringerung von Schwankungen in der Sensorausgabe aufgrund von Wärmeübertragung zwischen dem Sensor und der ihn umgebenen thermischen Umgebung sowie aufgrund des thermischen Einbaufehlers des Sensors in der Nutzeranwendung. Die verbesserte Kompensation sollte auch Schwankungen aufgrund von auf den Aufbau des Sensors zurückgehenden sensorspezifischen Fehler verringern.

KURZBESCHREIBUNG

[0008] Das Folgende stellt eine vereinfachte Kurzbeschreibung dar, die ein grundlegendes Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der Erfindung ermöglichen soll. Diese Kurzbeschreibung ist keine erschöpfende Darstellung und soll weder essentielle oder kritische Elemente der Erfindung identifizieren noch deren Umfang umreißen. Der Hauptzweck der Kurzbeschreibung ist lediglich, einige Aspekte der Erfindung in vereinfachter Form darzustellen, als ein Vorspiel zu der später gegebenen detaillierteren Beschreibung.

[0009] Ein Aspekt der Erfindung umfasst ein thermisches Sensorsystem, das einen Sensor zum Messen einer Temperatur in einer Nutzerumgebung und zum Liefern eines die vom Sensor gemessene Temperatur anzeigenden Sensorsignals umfasst. Das System umfasst auch einen dem Sensor zugeordneten Wärmetransfereintrag. Die thermischen Einträge liefern Wärmetransferparameter zur Kompensation der vom Sensor gemessenen Temperatur in Abhängigkeit vom Wärmetransfer zwischen dem Sensor und der Nutzerumgebung. Die Wärmetransferparameter sind verknüpft mit vorgegebener Wärmetransferinformation zum Charakterisieren eines Transfers von Wärmeenergie zwischen dem Sensor und der Nutzerumgebung.

[0010] Ein anderer Aspekt der Erfindung umfasst ein Temperaturmessfehlerkompensationssystem mit einem Temperatursensor zur Verwendung in einer Sensorumgebung innerhalb einer Nutzeranwendung, der ein Sensorsignal erzeugt. Das System umfasst auch einen dem Sensor zugeordneten Wärmetransfereintrag zum Liefern von einer Wärmetransfercharakteristik zwischen dem Sensor und der Sensorumgebung innerhalb der Nutzeranwendung zugeordneten Wärmetransferparametern. Das System umfasst ferner eine Kommunikationsschnittstelle zum Liefern der Wärmetransferparameter an ein Temperaturmesssystem, das mit der Kommunikationsschnittstelle funktionsmäßig verbunden ist. Das Temperaturmesssystem ist konfiguriert, um in Abhängigkeit von den bereitgestellten Wärmetransferparametern ein kompensiertes Sensorsignal zu bestimmen.

[0011] Noch einem anderen Aspekt zufolge umfasst die Erfindung ein Messsystem zum Kompensieren von Wärmetransfer zwischen einer thermischen Vorrichtung und einer Nutzerumgebung, die innerhalb einer Nutzeranwendung die thermische Vorrichtung umgibt. Das System umfasst eine thermische Vorrichtung, die in der Nutzerumgebung positioniert werden kann und die ein thermisches Vorrichtungssignal liefert. Das System umfasst ferner einen der thermischen Vorrichtung zugeordneten Wärmetransfereintrag zum Liefern von Wärmetransferparametern einer Wärmetransferfunktion, die wenigstens teilweise die Beziehung zwischen der Temperatur der thermischen Vorrichtung und dem Wärmetransfer zwischen der thermischen Vorrichtung und der Nutzerumgebung beschreibt. Das System umfasst ferner eine Temperaturmessungskompensationsvorrichtung zum Empfangen der Wärmetransferparameter und zum Erzeugen einer kompensierten gemessenen Temperatur als Funktion des Wärmetransfers zwi- 2/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 sehen der Nutzerumgebung und der thermischen Vorrichtung.

[0012] Noch einem anderen Aspekt zufolge umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren einer Temperaturmessung einer thermischen Vorrichtung in einer Nutzerumgebung als Funktion eines Wärmetransfers der thermischen Vorrichtung in einem Temperaturmesssystem. Das Verfahren umfasst das Eingeben von durch einen Wärmetransfereintrag gespeicherten Wärmetransferparametern, die Wärmetransfercharakteristiken der thermischen Vorrichtung zugeordnet sind. Das Verfahren umfasst ferner das Messen eines Signals der thermischen Vorrichtung während der Temperaturmessung und das Kompensieren des gemessenen Signals der thermischen Vorrichtung als Funktion der Wärmetransferfunktion.

[0013] Weitere Aspekte der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele zwar die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung angeben, aber nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0014] Die vorliegende Erfindung ist vollständiger zu verstehen anhand der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.

[0015] Fig. 1 [0016] Fig. 2 [0017] Fig. 3 [0018] Fig. 4 [0019] Fig. 5A [0020] Fig. 5B [0021] Fig. 6A [0022] Fig. 6B [0023] Fig. 7A [0024] Fig. 7B ist ein Diagramm, das eine herkömmliche Doppelthermoelementvorrichtung zeigt, die in einem Temperaturüberwachungssystem verwendet werden kann. ist ein beigefügtes schematisches Symbol des herkömmlichen Doppelthermoelements aus Fig. 1 und des Vorzeichens der von der Vorrichtung gelieferten EMF; ist ein Diagramm von zwei exemplarischen Wärmesensoren und einer heißen Platte, wobei ein erster Sensor einen Punktkontakt mit der heißen Platte bildet und ein zweiter Sensor in einem Abstand von der Platte entfernt positioniert ist, das die Wirkung eines steilen Temperaturgradienten auf die Sensoren und die thermischen Fehler zeigt, die bei einer Temperaturmessung resultieren können; ist ein Diagramm eines Sensors, der einen Linienkontakt mit einer Wärmequelle wie etwa einer heißen Platte bildet; ist ein Diagramm eines Sensors in einer Nutzeranwendung mit überwiegend konvektivem Wärmetransfer gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; ist ein eindimensionales Wärmeleitfähigkeitsmodell des Sensors in der Nutzeranwendung mit überwiegend konvektivem Wärmetransfer aus Fig. 5A; ist ein Diagramm eines Sensors in einer Nutzeranwendung mit überwiegend konduktivem Wärmetransfer gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; ist ein eindimensionales Wärmeleitfähigkeitsmodell des Sensors in der Nutzeranwendung mit überwiegend konduktivem Wärmetransfer aus Fig. 6A gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; ist ein Diagramm eines Sensors in einer Nutzeranwendung mit überwiegend konvektivem Wärmetransfer, die auch eine radiative Wärmetransferkomponente aufweist, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; ist ein Wärmeleitfähigkeitsmodell des Sensors in der Nutzeranwendung mit konvektivem und radiativem Wärmetransfer nach Fig. 7A gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; 3/40 österreichisches Patentamt [0025] Fig. 8A [0026] Fig. 8B bis 8C [0027] Fig. 9A [0028] Fig. 9B [0029] Fig. 10 [0030] Fig. 11 [0031] Fig. 12A bis 12C [0032] Fig. 13 [0033] Fig. 14 AT 12 816 Ul 2012-12-15 ist ein Diagramm eines exemplarischen Sensorsystems zum Liefern von vorgegebenen Informationsparametern, die verwendet werden können, um die Quellen eines Wärmetransfers zwischen einem Sensor und der den Sensor umgebenden Nutzerumgebung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zu kompensieren; sind Diagramme von exemplarischen Wärmetransferkompensationssystemen, die in Verbindung mit dem Sensorsystem von Fig. 8A verwendet werden können, um in einem Überwachungssystem gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Quellen von Wärmetransfer zwischen einem Sensor und der den Sensor umgebenden Nutzerumgebung, einschließlich des Sensoreinbaus und des Wärmetransfers innerhalb des Sensors, zu kompensieren; ist ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches Wärmetransfermodell zum Gewinnen einer Wärmetransferfunktion und eines Wärmetransfereintrags mit Bezug auf den auf die Nutzerumgebung und -anwen-dung angewandten Sensor, in Kombination mit sensorspezifischer Information, als Funktion der übertragenen Wärme in dem System der Fig. 8 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zeigt; ist Blockdiagramm eines exemplarischen Systems zum Bestimmen des thermischen Kontaktwiderstandes GC zwischen der äußeren Abschirmung des Sensors und einer Zielwärmequelle unter Verwendung diverser Nutzereingabeparameter in dem Wärmetransfermodell des Systems von Fig. 8 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; ist ein Diagramm, das ein exemplarisches Doppelthermoelement-Wärmetransfermodelliersystem zur Verarbeitung von nutzer- und sensorspezifischen Eingaben und Wärmeprofilinformation zu als Wärmetransfereintrag in einer Speichervorrichtung gespeicherten Wärmetransferparametern eines Sensors gemäß einiger Ausgestaltungen der Erfindung zeigt; ist ein vereinfachtes Diagramm, das ein exemplarisches Temperaturmess- und ein Wärmetransferkompensationssystem zum Messen und Kompensieren der Ausgabe eines Doppelthermoelementsensorsystems mit einem Doppelthermoelement und zugeordnetem Wärmetransfereintrag gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zeigt; sind Diagramme mehrerer exemplarischer Doppelthermoelementsensorsysteme, die diverse Wärmetransfereinträge zum Speichern von mit dem Wärmetransfer eines Temperaturüberwachungssystems verknüpften Parametern gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zeigen; ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Kompensation des Wärmetransfers in einem Sensormesssystem gemäß diverser Aspekte der Erfindung zeigt; und ist eine Computer-Fenstersequenz eines exemplarischen Nutzereingabe-Computerprogamms, um vom Nutzer Informationen über den spezifischen Sensor und Umgebungsbedingungen in der Sensoranwendung des Nutzers abzufragen, um die Wärmetransfercharakteristiken in einem Temperaturmesssystem gemäß einem Aspekt der Erfindung zu bestimmen.

[0034] Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den diversen Darstellungen der Zeichnungen. 4/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0035] Die folgende Beschreibung ist von rein exemplarischer Art und soll die Erfindung, ihrer Anwendung oder ihren Nutzungen in keiner Weise einschränken.

[0036] Eine oder mehrere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen ein thermisches Kompensationssystem zum Kompensieren des Wärmetransfers in einem Mess- oder Kontrollsystem einer thermischen Vorrichtung. Das Kompensationssystem verwendet vorgegebene und gespeicherte, mit der thermischen Vorrichtung verknüpfte Parameter, um den Wärmetransfer innerhalb des Messsystems, der sich im Ausgangssignal des Sensors widerspiegelt, zu kompensieren. Die Wärmetransferfunktion kann dann analysiert werden, um Parameter zu bestimmen, die durch der thermischen Vorrichtung beigegebene Wärmetransfereinträge referenziert oder direkt gespeichert werden können. Die gespeicherten Parameter werden von dem Mess- oder Kontrollsystem gelesen und verwendet, um die Wärmetransferfunktion des Wärmemesssystems zu rekonstruieren. Die Wärmetransferfunktion wird dann verwendet, um das Signal der thermischen Vorrichtung basierend auf der Wärmetransferfunktion zu kompensieren und so Wärmetransferwege in einer thermischen Vorrichtung zu kompensieren und gleichzeitig Schwankungen aufgrund von Wärmetransfer innerhalb und um die thermische Vorrichtung zu verringern und dadurch statische und dynamische Systemfehlerzu minimieren.

[0037] Wie weiter oben angesprochen, gibt es viele thermische Fehler, die mit der Anwendung von thermischen Vorrichtungen wie etwa Doppelthermoelementen oder anderen Temperatursensoren in einer Nutzeranwendung Zusammenhängen. Es gibt Fehler, die für die jeweilige thermische Vorrichtung spezifisch sind, und Anwendungsfehler, die mit der Art und Weise Zusammenhängen, wie die thermische Vorrichtung in der Nutzeranwendung verwendet wird, darunter Fehler, die sich auf den Einbau der thermischen Vorrichtung in der Nutzeranwendung im „Feld" beziehen (Einbaufehler). Diese thermischen Fehler können zu signifikanten Fehlern im Signal eines Temperaturmesssystems in der Nutzeranwendung führen. Wenn z.B. die Einbautiefe eines Sensors gering ist und der Sensor nur einen Punktkontakt herstellt und nur einen geringen Kontaktdruck, eine lose Passung oder eine schlecht angepasste Kontaktoberflächenform hat, oder wenn ein Temperaturgradient an der Spitze des Sensors existiert, tritt ein Wärmefluss „Q" auf, der das Sensorsignal signifikant beeinflusst. In dieser und ähnlichen Situationen kann dieser Fehler der größte Fehler in einem thermischen System sein. In anderen Situationen kann der Fehler relativ klein sein, aber die Variabilität des Prozesses immer noch signifikant beeinträchtigen.

[0038] Im Allgemeinen beziehen sich diese thermischen Fehler in thermischen Systemen auf die thermischen Wärmetransfereigenschaften zwischen dem Sensorelement und der die thermische Vorrichtung umgebenden Umgebung, die typischerweise eine Abschirmung zum Schützen eines Sensorelements umfasst. Z.B. hat ein abgeschirmter Sensor, der einen thermischen Prozess misst, einen Wärmefluss zwischen dem Prozess und dem Sensorelement, der als eine Schaltung von Wärmeleitern modelliert werden kann. Die Schaltung von Wärmeleitern kann entsprechen: einem Grenzschichtleiter vom Prozess zur Sensorabschirmung, einem leitfähigen Element von der Abschirmung zum Sensorelement und weiteren leitfähigen Elementen entlang der Abschirmung zum kalten Ende des Sensors. Jeder der durch eines der erwähnten leitfähigen Elemente bezeichnete Wärmeflussweg liefert eine potentielle Quelle von thermischen Fehlern in dem thermischen Messsystem, sofern nicht jeder durch das Messsystem angemessen kompensiert wird.

[0039] In einem intelligenten Temperaturmesssystem ist es wünschenswert, soviel Information wie möglich zu entwickeln und zu übertragen und dadurch im System Wissen zu erzeugen. Ein Weg dies zu tun, ist, Parameter zu identifizieren, die die thermische Vorrichtung oder ein Messsystem beschreiben und die Information (vorzugsweise zusammen mit der thermischen Vorrichtung) als Parameter an das Messsystem zu kommunizieren, um die thermische Vorrichtung „intelligent" zu machen. Dieses System kann dann diese Parameterinformation verwenden, um wissensbasierte Algorithmen zu erzeugen. Als Beispiel werden diverse Wärmetransferfunktionen und thermische Modelle eines Sensors in einem Prozess vorgestellt. 5/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 [0040] Die obigen Beispiele zeigen, dass Messfehler das Ergebnis von Wärmefluss in einem thermischen System sein können. Durch die Verwendung eines thermischen Modells können einige dieser Fehler berechnet und korrigiert werden. Ein thermisches Modell erfordert, dass die diskutierten thermischen Parameter bekannt sind. Z.B. werden in einem Knotengitter die diversen thermischen Leiter bestimmt, um ein Verfahren zum Bestimmen der Temperatur der diversen Knoten basierend auf einem Energiegleichgewicht über allen Knoten zu schaffen. In einem Temperaturmesssystem müsste der Wärmeweg vom Prozess zum Sensorelement sowie jeglicher Nebenschluss-Wärmetransfer vom Prozess zur äußeren Umgebung, der auf die Gegenwart des Sensors zurückgeht, ebenfalls als Wärmeleiter modelliert werden. Glücklichenweise kann die Stärke der Wärmeleiter für einen bestimmten Sensor oder eine Familie von Sensoren (z.B. thermische Sensoren) im Voraus bestimmt und im Wesentlichen genauso wie Eichdaten als charakteristische Parameter des Sensors bereitgestellt (z.B. beim Sensor gespeichert) werden. Die durch die thermische Modellierung bereitgestellte zusätzlich vorgegebene thermische Information macht den Sensor zu einem intelligenten Sensor für die Korrektur von Fehlern bei der Messung in einem intelligenten Messsystem.

[0041] Ein Wärmetransferkompensationssystem kann dann realisiert werden, indem von einem Nutzer einer thermischen Vorrichtung für die Anwendung der thermischen Vorrichtung und die Umgebung spezifische thermische Information gesammelt wird, die mit für die thermische Vorrichtung spezifischer thermischer Information, z.B. vom Hersteller der thermischen Vorrichtung, kombiniert wird. Z.B. könnte bei einem Temperatursensor die spezifizierte thermische Information Sensorpositionierungsdaten einschließlich eines Einbauverfahrens oder -Systems, eine Einbauposition relativ zu einer Wärmequelle oder einer zu messenden Anwendung wie etwa einem Heizgerät, eine Sensoreinbautiefe, Umgebungstemperatur, Sensorkontaktdruck, die Gestalt des Zieleinbaus relativ zur Sondenspitze des ausgewählten Sensors und die erwartete Betriebstemperatur sein. Das Wärmetransfermodell würde dann analysiert, um eine Wärmetransferfunktion der Änderung des Ausgabesignals als Funktion der thermischen Umgebung rings um die thermische Vorrichtung und der Nutzeranwendung für die thermische Vorrichtung anzugeben, die einen Einbau oder ein Verfahren zur Positionierung der thermischen Vorrichtung in einem mechanischen oder chemischen Herstellungssystem des Nutzers umfassen kann.

[0042] Die Wärmetransferfunktion kann auf unterschiedliche Weise gespeichert oder aufgezeichnet sein, z.B. als eine Tabelle von empirischen Daten des Ausgabesignals in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur, eine mathematische Funktion des Wärmetransfers als Funktion der Temperatur oder andere Parameter wie etwa angepasste Datenkoeffizienten der mathematischen Wärmetransferfunktion. Allerdings umfassen Ausgestaltungen der thermischen Vorrichtung in dem erfindungsgemäßen thermischen System Parameter, die sich auf die Wärmetransfereigenschaften beispielsweise eines Sensors mit spezifizierter Teilenummer des Herstellers beziehen. Diese Parameter ermöglichen zusammen mit Informationen für eine gegebene Nutzeranwendung die Verwendung der Information in der Anwendung zum Kompensieren von Temperaturmessfehlern aufgrund von Wärmetransfer in dem Sensorsystem unter Verwendung von Wärmetransfermodellierung.

[0043] Im Gegensatz zu einem herkömmlichen System umfassen eine oder mehrere Ausgestaltungen der hier beschriebenen Erfindung die Bereitstellung von mit einer thermischen Vorrichtung verknüpften Parametern der Wärmetransfermodellierung zum Korrigieren oder Kompensieren von thermischen Fehlern in thermischen Vorrichtungen aufgrund von Wärmetransfer zwischen der thermischen Vorrichtung und ihrer Umgebung in und um die thermische Vorrichtung. So können manche Ausgestaltungen der Erfindung ein oder mehrere Mittel zum Speichern und Kommunizieren vorgegebener Informationen an ein thermisches Modell umfassen, das verwendet wird, um die diversen Wärmetransferwege zwischen der thermischen Vorrichtung und der Abschirmung, der Halterung der thermischen Vorrichtung, der Umgebung der thermischen Vorrichtung und der Anwendung selbst zu modellieren.

[0044] Bei einer Ausgestaltung umfasst das System eine thermische Vorrichtung wie etwa eine Heizvorrichtung oder eine Erfassungsvorrichtung. Z.B. kann ein thermisches Sensorsystem ein 6/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15

Doppelthermoelement, einen Widerstandstemperaturdetektor, einen Thermistor, eine Diode oder einen Transistor enthalten, der sich in einer Sensorumgebung befindet und in einer Nutzeranwendung eingesetzt wird. Die thermische Vorrichtung oder das thermische System kann außerdem der thermischen Vorrichtung zugeordnete Wärmetransfereinträge zum Speichern oder Referenzieren eines Satzes von Wärmetransferparametern des Wärmetransfers zwischen dem Sensor und der Nutzerumgebung in der Nutzeranwendung umfassen.

[0045] Das Kompensationssystem kann in einer Wärmetransferkompensationsvorrichtung oder einem Wärmetransferkompensationsinstrument (z.B. einem computerisierten Messinstrument für Temperatur, Druck, Fluss oder chemische Eigenschaften) verwendet werden. Eine solche Kompensationsvorrichtung kann funktionsmäßig verbunden sein mit einer thermischen Vorrichtung oder einem thermischen System und betreibbar sein, um die von dem Wärmetransfereintrag gespeicherten Parameter zu nutzen. Wärmetransfereinträge können in einem beliebigen Typ von geeignetem Medium gespeichert sein, darunter ein EPROM, ein EEPROM, ein Bar-code, ein RFID-Etikett, ein virtueller Speicherplatz in einem Netzwerk, eine Speichervorrichtung, ein computerlesbares Medium, eine Computerfestplatte und eine Speichervorrichtung, die betreibbar ist, um Information über den auf das Sensorsystem bezogenen Wärmetransfer zu kommunizieren. Nach dem Auslesen der gespeicherten Einträge rekonstruiert die Kompensationsvorrichtung die Wärmetransferfunktion, die dann verwendet werden kann, um die Temperaturmessfehler zu kompensieren, die sich in der Ausgabe des Systems aufgrund der diversen Wärmetransferwege des thermischen Vorrichtungssystems widerspiegeln.

[0046] Optional wird die Wärmetransfermodellierung gemäß einem Aspekt der Erfindung anhand von thermischer Information durchgeführt, die aus einer einen spezifischen thermischen Sensor umgebenden Umgebung eingegeben wird. Die thermische Information kann in einem elektrisch löschbaren programmierbaren Nut-lesespeicher-(EEPROM)-Chip gespeichert sein, der integraler Bestandteil des Sensors des Nutzers ist. Einer exemplarischen Anwendung zufolge ist der Temperatursensor mit einem elektronischen Instrument verbunden, das in der Lage ist, die gespeicherte Information aus dem EEPROM auszulesen und die ausgelesenen thermischen Parameter zu verwenden, um die Wärmetransferfunktion zur Berechnung eines Korrekturwerts als Funktion der angezeigten Temperatur zu berechnen. Dieser berechnete Korrekturwert wird dann verwendet, um die angezeigte Temperatur im Bezug auf in dem Messsystem modellierte Wärmetransferfehler zu kompensieren oder zu korrigieren.

[0047] Um ein oder mehrere Merkmale von Ausgestaltungen und Implementierungen der Erfindung zu würdigen, werden im Folgenden diverse exemplarische Implementierungen der Wärmetransferkompensationssysteme, der thermischen Vorrichtung und von Sensorsystemen, eines Messsystems und eines Wärmetransfermodells dargestellt und mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Obwohl in den Beispielen und Figuren Ausgestaltungen und Implementierungen unter Verwendung von Doppelthermoelementen gezeigt und beschrieben werden, sind im Kontext von Ausgestaltungen der Erfindung diverse andere thermische Vorrichtungen wie etwa Heizelemente und Wandler zur Temperaturmessung wie etwa Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) und Thermistoren vorgesehen, bei denen der Wärmetransferfehler anhand des Sensorausgangsignals kompensiert werden kann.

[0048] Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Doppelthermoelementvorrichtung 100, wie sie von einem Thermoelementhersteller bereitgestellt und in einem Temperaturüberwachungssystem eingesetzt werden kann. Fig. 2 zeigt ein begleitendes Schaltsymbol 200 des Sensors oder der Doppelthermoelementvorrichtung 100 aus Fig. 1. Die meisten gebräuchlichen Doppelthermoelemente sind Temperaturmessvorrichtungen oder Sensoren, die zwei miteinander an einem als heißer Übergang bezeichneten Ende verbundene ungleiche Metalle umfassen. Die beiden Metalle haben eine Polarität im Bezug aufeinander, und eines von ihnen wird als positiver Schenkel und das andere als negativer Schenkel bezeichnet. Die als kaltes Ende bezeichneten zwei freien Enden liefern eine Spannung (EMF) proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem heißen Ende und dem kalten Ende.

[0049] Wiederum bezogen auf Fig. 1 hat das herkömmliche Doppelthermoelement typischer- 7/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 weise eine Edelstahlabschirmung 110 zum Schutz des heißen Übergangs, der darin (z.B. mit einem Keramik- oder Epoxi-Vergussmaterial) vergossen sein kann, und einen Thermoelementübergang 120 (z.B. Edelstahl) zum Schutz des Übergangs zu einem Stück hochtemperaturisolierten Leitungsdrahts 130. Der Leitungsdraht 130 kann auch ein Stück Schrumpfschlauchummantelung 135 und ein Etikett 140 tragen, bevor er mit einem Miniatursteckkontakt 145 abschließt.

[0050] Fig. 3 zeigt ein Sensorsystem 300 und einen zugehörigen Graphen 330, der die Wirkung eines steilen Temperaturgradienten auf zwei exemplarische ähnliche Wärmesensoren und die thermischen Fehler zeigt, die bei einer Temperaturmessung auftreten können. Wie diskutiert, kann der Grad des Eintauchens eines Sensors in die Prozessumgebung den Wärmegradienten über der Sensorelementfläche des Sensors und den Fehler der angezeigten Temperatur stark beeinflussen. Das System 300 weist einen exemplarischen Sensor A 310 mit einem einzigen Punktkontakt 315 zu einer Oberfläche 318 einer Wärmequelle T 320 auf, die in einer Ausgestaltung eine Heizplatte sein kann. In dem Beispiel befindet sich die Oberfläche 318 der Wärmequelle T 320 bei einer Temperatur von 250°C in einen Raum, in dem die Raumlufttemperatur 21 °C beträgt, wie in Graph 330 dargestellt. Der Graph 330 stellt die Temperatur in Abhängigkeit vom Abstand von der Wärmequelle T 320 dar. In geringem Abstand von der Oberfläche 318, die eine Temperatur von 260°C hat, geht die Temperatur der Umgebungsluft schnell auf nahezu Umgebungstemperatur zurück, wie durch den Temperaturgraphen 330 dargestellt.

[0051] Ein anderer exemplarischer Sensor B 340 befindet sich in einem kurzen Abstand „s" 350 von der Oberfläche 318 der Wärmequelle T 320. Da der Sensor A 310 nur Punktkontakt 315 zur Wärmequelle T 320 hat und ein steiler Temperaturgradient nahe der Oberfläche 318 der Wärmequelle T 320 existiert, kann der Sensor A 310 einen Teil der Messwärme an die Umgebungsluft verlieren und z.B. nur 232 von den 260°C Oberflächentemperatur anzeigen. Der Sensor A 310 kann also unter diesen Bedingungen ca. 10% der tatsächlichen Temperatur der Zielwärmequelle T 320 verlieren. Der Fehler zwischen der tatsächlichen Temperatur und der gemessenen Temperatur an der Spitze eines Sensors kann ein gewisses Maß für die „Spitzenempfindlichkeit" des Sensors darstellen. Der Sensor B 340 im Abstand „s" 350 von der Wärmequelle T 320 erfasst an seiner Spitze die Lufttemperatur von ca. 32O, kann aber auch ca. 10% dieser Temperatur an die umgebende Raumluft verlieren, was zu einem Messergebnis deutlich unter 32Ό führt.

[0052] Ein Sensor, der zwischen den Positionen des Sensors A 310 und des Sensors B 340 platziert ist, kann einen leichten oder sehr schlechten Kontakt zur Wärmequelle T 320 aufweisen. Obwohl der Sensor A 310 in die Prozessmessung der Oberfläche 318 schlecht eingetaucht ist, ist der Sensor B 340 in einem Abstand von der Oberfläche 318 angeordnet und daher noch weniger eingetaucht oder ausgerüstet, um die Temperatur der Oberfläche 318 zu messen. Zusätzlich würde eine an der Oberfläche 318 der Wärmequelle T 320 platzierte Messsonde wie ein Flügel eines Kühlkörpers wirken und dadurch die Wärmequelle T 320 lokal kühlen und noch weiter zum Messfehler beitragen.

[0053] Fig. 4 zeigt ein Sensorsystem 400 mit einem Sensor 410, der einen Linienkontakt 415 mit einer Oberfläche 418 einer Wärmequelle T 420 bildet. Der Sensor 410 hat einen Durchmesser „d" 430 und kontaktiert die Oberfläche 418 der Wärmequelle T 420 auf einer Länge von 10 Durchmessern „10d" 440 der Sensorsonde 410. In dieser Einbaukonfiguration des Sensors 410 kann der Sensor 410 eine Verbesserung der Temperaturmessgenauigkeit gegenüber dem Sensor A 310 von Fig. 3 bieten und einen Temperaturfehler von z.B. ca. 1 - 2 % der tatsächlichen Temperatur beim Messen der Wärmequelle T 420 liefern. So können auch in einer stärker idealisierten Einbausituation immer noch Messfehler als Ergebnis des Wärmeflusses in einem System wahrgenommen werden. Dieser Wärmefluss kann durch die Einbaukonfiguration, die Nutzerumgebung, die Nutzeranwendung oder den für die Anwendung ausgewählten spezifischen Sensor bedingt sein.

[0054] In Fig. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B werden diverse thermische Modelle in Anwendungen von thermischen Vorrichtungen dargestellt, bei denen die thermische Vorrichtung ein Sensor ist, 8/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 der konvektive, konduktive und radiative Wärmeübertragung als vorherrschende Arten des Wärmetransfers für die Anwendung erfasst.

[0055] Fig. 5A zeigt einen Temperatursensor, der eingetaucht ist in einen thermischen Prozess einer Nutzeranwendung 500 mit vorherrschend konvektivem Wärmetransfer. Fig. 5B zeigt ein konvektives Wärmeleitfähigkeitsmodell 510 eines Sensors 520 in einer Nutzeranwendung 500 mit vorherrschend konvektivem Wärmetransfer, wie in Fig. 5A. Das exemplarische konvektive Wärmeleitfähigkeitsmodell 510 kann modelliert und dargestellt werden als eine Reihe von thermischen Knoten, die durch Leiter verbunden sind.

[0056] Bei der konvektiven Nutzeranwendung 500 der Fig. 5A und dem konvektivem Wärmeleitfähigkeitsmodell 510 der Fig. 5B hat der exemplarische Doppelthermoelementsensor 520 ein Messelement 530, das durch eine Abschirmung 540 überdeckt und geschützt ist. Der Sensor 520 ist gehalten oder positioniert durch eine Halterung 550 zum Eintauchen in einen freien Prozessstrom 555. Der Sensor 520 umfasst ein kaltes Ende 562, das nicht in den freien Prozessstrom 555 eingetaucht ist und sich bei Umgebungstemperatur befindet.

[0057] In dem konvektiven Leitfähigkeitsmodell 510 gibt es vier Knoten mit zugeordneten identifizierten Temperaturen. Ta560 ist eine Umgebungstemperatur am kalten Ende 562 des Sensors 520, TM 570 ist eine Temperatur am Messelement 530, Tsb580 ist eine Temperatur der Sensorabschirmung 540 an einer Prozessgrenze, und T«, 590 ist eine Prozesstemperatur des freien Prozessstroms 555. Diese thermischen Knoten (z.B. 560, 570, 580 und 590) sind durch Wärmetransferleiter verbunden. Diese Leiter umfassen einen Wärmeleiter Gs2 585 vom freien Prozessstrom 555 zur Abschirmung 540, einen Wärmeleiter Gs1 575 von der Abschirmung 540 zum Messelement 530 und einen Wärmeleiter Ga 565 vom Messelement 530 zum kalten Ende 562 des Sensors 520.

[0058] Fig. 6A zeigt einen Temperatursensor in einer Nutzeranwendung 600 mit vorherrschend konduktivem Wärmetransfer. Ein solches System ist typisch für Kontaktsensoren, bei denen eine Sensorabschirmung mechanisch an einer festen Oberfläche gehalten ist. In Fig. 6A ist die runde Spitze eines Sensors in Kontakt mit einer abtragend bearbeiteten Aufnahme wie etwa einem Bohrloch im Zielkörper (Wärmequellenkörper), der sich auf einer Temperatur TP 690 befindet. Fig. 6B zeigt ein konduktives Wärmeleitfähigkeitsmodell 610 des Sensors in der Nutzeranwendung 600 mit vorherrschend konduktivem Wärmetransfer der Fig. 6A.

[0059] In der konduktiven Nutzeranwendung 600 der Fig. 6A und dem konduktiven Wärmeleitfähigkeitsmodell 610 der Fig. 6B hat ein exemplarischer Doppelthermoelementsensor 620 ein Messelement 630, das von einer Abschirmung 640 überdeckt und geschützt ist. Eine Spitze 675 des Sensors 620 ist gegen eine abtragend bearbeitete Aufnahme 655 in einem Zielkörper 650 mit einer Eintauchtiefe lp 692 mit einer radialen Kontaktfläche 652 und einem Linienkontakt (Ring) 654 an einer Oberfläche des Sensors 620 gehalten. In dem konduktiven Leitfähigkeitsmodell 610 umfassen thermische Knoten: Ta 560 eine Umgebungstemperatur an einem kalten Ende 632 des Sensors 620, TM 570 eine Temperatur am Messelement 630, Tsb 580 eine Temperatur der Sensorabschirmung 640 an der Prozessgrenze und Tp 690 eine Prozesstemperatur des Zielfestkörpers 650. Diese thermischen Knoten (z.B. 560, 570, 580 und 690) sind durch Wärmetransferleiter, einen thermischen Kontaktwiderstand Gc 685 zwischen der äußeren Abschirmung 640 des Sensors 620 und dem Zielfestkörper 650 des Prozesses, GS| 575 von der Abschirmung 640 zum Temperaturmesselement 630 und Ga 565 vom Messelement 630 zum kalten Ende 632 des Sensors 620, verbunden. Der thermische Kontaktwiderstand Gc 685 stellt eine Parallelkombination der Kontaktwiderstände des radialen Oberflächenkontakts 652 und des Linienkontakts 654 zwischen dem Sensor 620 und dem Zielfestkörper 650 dar.

[0060] Zwischen dem Zielfestkörper 650 und der Sensorabschirmung 640 wird Wärme über den Kontaktwiderstand Gc685 übertragen. Die Wärme überträgt sich dann von der Sensorabschirmung 640 auf das Messelement 630 über den Wärmeleiter Gsi 575, dann durch den Sensor 620 und die Abschirmung 640 zur Umgebung über Ga 565. Zwar ist Gc 685 als ein einziger Leiter dargestellt, doch kann Gc 685 tatsächlich mehrere solche Leiter umfassen, darunter radiative und konvektive Leitungskomponenten, je nach Anwendung (wie in Verbindung mit Fig. 9/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 7A und 7B diskutiert wird). Ferner hängt Gc 685 ab von der Kontaktfläche, die der Sensor 620 mit dem Zielfestkörper 650 bildet, und einer zur Aufrechterhaltung des Kontakts aufgewandten Kraft.

[0061] Die Kontaktfläche basiert auf der Geometrie des Sensors 620 und der Geometrie der abtragend bearbeiteten Aufnahme 655 in dem Anwendungszielfestkörper 650. Genauer gesagt basiert die Kontaktfläche auf der Ähnlichkeit oder Passung des Sensors 620 und der Anwendungsgeometrie. Bei vielen Nutzeranwendungen ist ein signifikanter Fehler mit einer Eintauchtiefe in die Anwendung und der Spitzenempfindlichkeit des Sensors 620 verbunden. Wenn z.B. eine Eintauchtiefe lp 692 klein im Verhältnis zu einem Sensordurchmesser 694 ist, können verstärkte thermische Fehler resultieren. Dieser Effekt wird als thermischer Nebenschluss (thermal shunting) bezeichnet. Zwar kann durch Kompensation unter Verwendung der Charakterisierung der Vorrichtungsgeometrie und der Spitzenempfindlichkeit viel vom thermischen Nebenschlussfehler beseitigt werden, doch beseitigt oder minimiert eine Charakterisierung der Anwendungsgeometrie und des Anwendungstemperaturprofils gemäß Ausgestaltungen der Erfindung diese Fehler.

[0062] Fig. 7A zeigt einen Temperatursensor in einer überwiegend konvektiven Wärmetransfer-Nutzeranwendung 700, die auch eine radiative Wärmetransferkomponente hat, z.B. eine kon-vektiv/radiative Anwendung. Fig. 7B zeigt ein konvektiv/radiatives Wärmeleitfähigkeitsmodell 710 des Sensors in der konvektiven und radiativen Wärmetransfer-Nutzeranwendung 700 aus Fig. 7A. Z.B. kann eine Anwendung einen durch Widerstandsheizelemente beheizten Brennofen verwenden und Zwangsventilation einsetzen, um die Wärme auf die Ofenlast zu übertragen. Bei diesem Typ von Nutzeranwendung strahlen die Heizelemente Wärme, wie durch den Wärmetransferquotienten Q definiert, an den Sensor ab, basierend auf den Gleichungen: Q ist eine Funktion von F, Α,ε und (ΔΤ)4; [1] oder Q = f (F,A,£,AT); [2] wobei F der Sichtfaktor, A die der Strahlungsquelle ausgesetzte Oberfläche des Sensors, ε die Emittivität und ΔΤ das Differenzial zwischen der Quellentemperatur und der Abschirmungstemperatur ist. Während die Sensorgeometrie eine Eigenschaft der Vorrichtung ist, basieren Position und Abstand des Sensors relativ zum Heizelement und die freiliegende Fläche des Sensors auf Anwendungseigenschaften, die bei der Erzeugung eines verbesserten thermischen Modells vom Nutzer abgefragt werden können.

[0063] Bei der konvektiv/radiativen Nutzeranwendung 700 und dem konvektiv/radiativen thermischen Modell 710 umfasst ein exemplarischer Doppelthermoelementsensor 720 das Messelement 530, das durch die Abschirmung 540 bedeckt und geschützt ist. Der Sensor 720 ist durch eine Halterung 550 gehalten, um in den freien Prozessstrom 555 einzutauchen, und einer Strahlungsquelle 757 ausgesetzt. In dem konvektiv/radiativen Wärmeleitfähigkeitsmodell 710 umfassen die thermischen Knoten: Ta 560 die Umgebungstemperatur am kalten Ende 562 des Sensors 720, TM 570 die Temperatur am Messelement 530, Tsb 580 die Temperatur der Sensorabschirmung 540 an der Prozessgrenze, T„ 590 die Prozesstemperatur des konduktiven Prozesses (freier Strom) 555, und Ts 795 eine Temperatur der Strahlungsquelle 757. Diese thermischen Knoten (z.B. 560, 570, 580, 590 und 795) sind mit Wärmetransferleitern verbunden, einem Leiter Gs2 585 vom konvektiven Prozess 555 zur Abschirmung 540, einem Leiter Gs 792 von der Strahlungsquelle 757 zur Abschirmung 540, einem Leiter Gsi 575 von der Abschirmung 540 zum Temperaturmesselement 530 und einem Leiter Ga 565 vom Messelement 530 zum kalten Ende 562 des Sensors 720.

[0064] Fig. 8A bis 8C zeigen Diagramme eines exemplarischen Sensorsystems 805 aus Fig. 8A, das in exemplarischen Temperaturmessfehlerkompensationssystemen 806 und 807 der Fig. 8B bzw. 8C gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung verwendet werden kann. 10/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15

Das Sensorsystem 805 liefert vorgegebene Informationen in Form von Wärmetransferparametern, die als Wärmetransfereintrag gespeichert sind und durch die exemplarischen Kompensationssysteme 806 und 807 genutzt werden können, um Messfehler aufgrund von Wärmetransfer in und um einen Sensor eines Temperaturüberwachungssystems zu kompensieren. Man beachte, dass die Kompensationssysteme 806 und 807 hier zum tieferen Verständnis des möglichen Kontexts und als exemplarisches Mess- und Kompensationssystem aufgenommen und beschrieben sind, in welchem das Sensorsystem gemäß Ausgestaltungen der Erfindung verwendet werden kann. Es ist absehbar, dass andere Systeme ebenfalls die Wärmetransferparameter zur Kompensation verwenden können, wie ggf. zum Steuern eines Heiz- und/oder Kühlsystems erforderlich.

[0065] Das Sensorsystem 805 von Fig. 8A umfasst einen Sensor 810 und dem Sensor 810 zugeordnete Wärmetransferindizien 815. Das Sensorsystem 805 hat eine Sensorausgabe oder ein Signal 817 für Temperaturmessangaben, z.B. für ein thermisches Überwachungssystem. Ein Wärmetransfereintrag 815 umfasst Unterscheidungsmerkmale, gespeicherte Daten oder einen Verweis auf Daten in einer Speichervorrichtung, die in der Lage ist, einen Satz von sensorspezifischen Wärmetransferparametern 818 zu speichern, die mit dem Wärmetransfer zwischen dem Sensor 810 und einer den Sensor 810 umgebenden Nutzerumgebung 850 innerhalb der Nutzeranwendung verknüpft sind. Z.B. ist der Eintrag 815 verknüpft mit dem Sensor 810 oder einer Klasse von Sensoren 810, wie später deutlicher wird. Wie angegeben, kann der Wärmetransfereintrag 815 ein Eintragspeichersystem oder eine Eintragspeichervorrichtung (nicht dargestellt) umfassen, die mit dem (nicht dargestellten) spezifischen, vom Nutzer ausgewählten Sensor verknüpft ist. Das Eintragspeichersystem kann z.B. ein EPROM, ein EEPROM, einen Barcode, ein RFID-Etikett, einen virtuellen Speicherort in einem Netzwerk, eine Speichervorrichtung, ein computerlesbares Medium, eine Festplatte und eine andere Speichervorrichtung umfassen, die betreibbar ist, um Information über den Sensor zu kommunizieren. Ein Bezug auf Wärmetransferparameterdaten kann einen Verweis auf einen Datenspeicher, einen Datenbankverweis, einen Netzwerkverweis, einen Sensor- oder Dateiverweis, eine Seriennummer, eine Modellnummer, eine Chargennummer oder eine Referenznummer umfassen.

[0066] Z.B. können in dem Eintrag 815 gespeicherte Sensor-Wärmetransferparameter 818 von dem Nutzer oder in einer thermischen Kompensationsvorrichtung oder einem thermischen Kompensationsinstrument eines Temperaturmesssystems (wie z.B. 806, 807) zusammen mit zusätzlichen Anwendungs- und Umgebungseingaben verwendet werden, um den Wärmetransfer zwischen dem Sensor 810 und der umgebenden Nutzerumgebung 850 zu modellieren. Der Hersteller des Sensors 810 kann einen Satz dieser Parameter unter Verwendung eines ähnlichen Modells einer funktionellen Beziehung der Wärmetransfercharakteristika des Sensors 810 bereitstellen. Diese mit dem Wärmetransfer verknüpften Parameter werden dann vom Sensorhersteller in dem Wärmetransfereintrag 815 gespeichert.

[0067] Eine Wärmetransfer-Funktionsbeziehung kann z.B. als eine Wärmetransferfunktion dargestellt sein, wie etwa 1/G = 1 /Ga + 1 /Gc + 1 /Gsi; [3] und Q' =G*AT [4] wobei Q' die Heizrate und G der äquivalente Reihenleiter ist. Auf diese Weise ist der Hersteller in der Lage, vorgegebene Wärmetransferinformation des Sensors 810 zu kommunizieren, die später dem Nutzer als Modelliereingaben über Sensor-Wärmetransferparameter 818 nützlich ist. Bei der exemplarischen Implementierung liefert der Sensorhersteller im Wesentlichen z.B. Leiterparameter Ga und Gsi des Modells, die zusammen mit vom Nutzer gelieferten zusätzlichen Anwendungs- und Umgebungseingaben die Voraussetzungen für eine weitere optionale Modellierung des Gc-Leiters liefern, wie oben diskutiert. Mit diesen Eingaben kann ein verbessertes Wärmetransfermodell für eine genauere Temperaturmessung in der speziellen Umge- 11 /40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15 bung des Nutzers erhalten werden.

[0068] Fig. 8B bis 8C zeigen exemplarische Temperaturmessfehlerkompensationssysteme 806 bzw. 807, die in Verbindung mit dem Sensorsystem 805 gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung verwendet werden können. Die Systeme 806 und 807 können verwendet werden, um die Quellen von Wärmetransfer in und um den Sensor 810 und die Nutzerumgebung in einem Überwachungssystem zu kompensieren. Die Systeme 806 und 807 empfangen ein Sensortemperaturmesssignal 817 vom Sensor 810, lesen ein Eintragausgabesignal 820, das von dem Wärmetransfereintrag 815 gespeicherte Sensorwärmetransferparameter 818 enthält und verwendet wird, um Temperaturmessfehler bzgl. der Wärmetransferquellen und des Sensors 810 zu kompensieren.

[0069] Z.B. zeigt Fig. 8B ein exemplarisches Temperaturmessfehlerkompensationssytem 806 zum Kompensieren des Wärmetransfers in einem Sensor eines Temperaturüberwachungssystems, das z.B. in einem auf einem Doppelthermoelement basierenden Temperaturmesssystem verwendet werden kann. Das System 806 umfasst ein Sensorsystem 805 mit dem Sensor 810, der sich in einer Nutzerumgebung 850 einer Nutzeranwendung befindet, und den mit dem Sensor 810 verknüpften Wärmetransfereintrag 815. Das System 806 umfasst ferner eine Wärmetransferkompensationsvorrichtung oder ein Wärmetransferkompensationsinstrument 822, das mit dem Sensorsystem 805 funktionsmäßig verbunden sein kann, um ein Sensorsignal 817, z.B. eine Messung der Temperatur, zu messen und Sensor-Wärmetransferparameter 818 zu lesen, die in dem Eintrag 815 gespeichert sind und von einem Sensoreintragausgabesignal 820 bereitgestellt werden. Es versteht sich, dass das Sensorsystem 805 und das Wärmetransferkompensationsinstrument 822 in manchen Ausgestaltungen getrennte Komponenten sein können, wie in Fig. 8B gezeigt, und in anderen Ausgestaltungen zu einer einzigen physischen oder funktionsmäßigen Einheit kombiniert sein können. Z.B. können das Sensorsystem 805 und das Wärmetransferkompensationsinstrument 822 Komponenten eines Active Structure Panel (ASP) oder einer ähnlichen Anordnung oder Packung sein. Bei einer anderen Ausgestaltung wäre das Sensorsystem 805 konfiguriert, um mit einer Schnittstelle, einem Stecker oder einer Verbinderanordnung zum Wärmetransferkompensationsinstrument 822 kompatibel zu sein. Diese kann eine spezifische Schnittstelle sein oder einer bekannten Norm genügen, wie etwa den von einer Normungsorganisation wie dem IEEE definierten (z.B. IEEE P1451.4), sie kann anbieterspezifisch sein oder auf einem Kooperationsstandard wie etwa der National Instruments-Kooperation basieren.

[0070] Die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 verwendet die Sensor-Wärmetransferparameter 818, optional zusammen mit einer Nutzeranwendungs- und Umgebungseingabe 830, um ein Wärmetransfermodell oder eine Wärmetransferfunktion zu konstruieren und das Sensorsignal 817 zu kompensieren. Bei einer bevorzugten optionalen Ausgestaltung kann die Nutzeranwendungs- und Umgebungseingabe 830 direkt von einem Nutzer der Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 eingegeben werden, wie in Fig. 8B gezeigt. Bei einer solchen Ausgestaltung können eine oder mehrere Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 eingegeben und in einem Speicher (nicht dargestellt) der Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 zur Auswahl und zur Verwendung durch den Nutzer und die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 gespeichert werden. Bei einer anderen bevorzugten optionalen Ausgestaltung kann die Nutzeranwendungs- und Umgebungseingabe 830 in einen Wärmetransfereintrag 815 eingegeben und gespeichert werden und an die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 übertragen werden. Bei manchen Ausgestaltungen können ein Teil oder eine Teilmenge der Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 in einem Wärmetransfereintrag 815 gespeichert werden, z.B. ein auf eine allgemeine Menge oder einen Typ von Nutzeranwendung oder Umgebung bezogener Teil. In einem solchen Fall kann ein anderer Teil der Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 direkt in die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 eingegeben werden, darunter allgemein anwendbare Daten oder anwendungsspezifische Daten, die die anderen Daten ergänzen und einen vollständigen Satz von Nutzeranwendungsund Umgebungseingaben 830 zur Verwendung durch die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 liefern können. 12/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 [0071] Nach Empfang der Sensor-Wärmetransferparameter und der optionalen Nutzeranwen-dungs- und Umgebungseingabe 830 liefert die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 dann ein temperaturmessfehlerkompensiertes Signal 890 entsprechend dem Wärmetransferprofil des Sensors 810 als Funktion der Temperatur basierend auf den Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830. Das temperaturmessfehlerkompensierte Signal 890 kann andere Komponenten, Daten oder Information enthalten und eine Korrektur des thermischen Fehlers enthalten.

[0072] Fig. 8C zeigt z.B. ein exemplarisches Temperaturmessfehlerkompensationssystem 807 zum Kompensieren des Wärmetransfers im Sensor 810 eines Temperaturüberwachungssystems gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung, die in diversen Sensormesssystemen verwendet werden können, darunter einem doppelthermoelement-basierten Temperaturmesssystem. Das System 807 der Fig. 8C umfasst das Sensorsystem 805 mit dem Sensor 810, der sich in einer Nutzerumgebung 850 einer Nutzeranwendung befindet, und den mit dem Sensor 810 verknüpfte Wärmetransfereintrag 815. Das System 807 umfasst ferner die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822, die mit dem Sensorsystem 805, das das Sensorsignal 817 (z.B. eine Messung der Temperatur) misst, funktionsmäßig verbunden ist und die von dem Wärmetransfereintrag 815 gespeicherten und von einem Sensoreintragausgabesignal 820 bereitgestellten Sensor-Wärmetransferparameter 818 liest.

[0073] Die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 der Fig. 8C verwendet Sensor-Wär-metransferparameter 818, optional zusammen mit Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830, um ein Wärmetransfermodell oder eine Wärmetransferfunktion zu konstruieren oder zu rekonstruieren und das Sensorsignal 817 des Sensors 810 zu kompensieren. Die Vorrichtung 822 liefert dann ein temperaturmessfehlerkompensiertes Signal 890 gemäß dem Wärmetransferprofil des Sensors 810 als Funktion der Temperatur basierend auf den Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 und den vom Hersteller des Sensors 810 gelieferten sensorspezifischen Eingaben 915.

[0074] Das Wärmetransferkompensationssystem 807 kann ferner ein Wärmetransfermodell 835 zum Charakterisieren und Modellieren des Wärmetransfers zwischen dem Sensorsystem 805 und der Nutzerumgebung 850 und der das Sensorsystem 805 umgebenden Anwendung eines Temperaturmesssystems umfassen. Optional ist das Wärmetransfermodell 835 betreibbar, um Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 zu empfangen und basierend auf durch den Wärmetransfereintrag 815 gespeicherten Sensor-Wärmetransferparametern 818 eine Funktionsbeziehung oder eine Wärmetransferfunktion 840 zu erzeugen. Die Funktionsbeziehung 840 kann z.B. dargestellt sein als die oben angegebenen Wärmetransferfunktionen [3] und [4]. Dies ist allerdings nur ein exemplarisches Modell, diverse andere Modelle können verwendet werden und werden als in den Rahmen von Ausgestaltungen der Erfindung fallend angesehen.

[0075] Das Ergebnis der Wärmetransfermodellierung der Eingabe in das Wärmetransfermodell 835 kann eine Wärmetransferfunktion 840 für den bestimmten Sensortyp als Funktion des Wärmetransfers (z.B. eine Funktion von Temperatur und Wärmetransfer für einen thermischen Sensor) liefern. Mit der Wärmetransferfunktion und dem vom Nutzer ausgewählten Sensor verknüpfte Wärmetransferparameter werden dann von der Kompensationsvorrichtung 822 verwendet, um die Fehler in dem Messsignal 817 zu kompensieren und das temperaturmessfehlerkompensierte Signal 890 zu liefern.

[0076] Auf diese Weise misst die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822, die mit dem Sensorsystem 805 funktionsmäßig verbunden sein kann, das Sensorsignal 817 (z.B. eine Temperaturmessung) und liest eine Wärmetransferfunktion 840 repräsentierende Parameter 818, die von dem Wärmetransfereintrag 815 gespeichert sind. Die Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 verwendet dann diverse thermische Parameter, um die Wärmetransferfunktion zu rekonstruieren und das Signal 817 des Sensors 810 zu kompensieren. Die Vorrichtung 822 liefert dann ein temperaturmessfehlerkompensiertes Signal 890 gemäß dem Wärmetransferprofil des Sensors 810 als Funktion der Temperatur basierend auf den Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 und den vom Hersteller gelieferten sensorspezifischen Eingaben 13/40 915. 915. österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 [0077] Diverse Elemente der Temperaturmessfehlerkompensationssysteme 806 und 807 sind am besten an den Beispielen der folgenden Figuren zu würdigen. Es sollte auch beachtet werden, dass im Kontext der diversen Ausgestaltungen der Erfindung und in den folgenden Beispielen vorgesehen ist, wärmetransferbezogene Daten vom Benutzer abzufragen, anstatt solche Daten zu erzeugen. Die im Folgenden diskutierten Modelle helfen beim Bereitstellen der Parameter für die Kompensation anstatt bei der vollständigen thermischen Modellierung der thermischen Anwendung.

[0078] Z.B. ist Fig. 9A ein Blockdiagramm eines exemplarischen Wärmetransfermodells 900, ähnlich dem Modell 835 der Fig. 8, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Das Modell 900 der Fig. 9A kann verwendet werden, um im Falle eines thermischen Sensors eine Wärmetransferfunktion und einen Wärmetransfereintrag, die mit einem spezifischen Sensor verknüpft sind, als Funktion der Temperatur, der Nutzeranwendung und der einem Sensor umgebenden Umgebung zu erhalten. Das Modell 900 umfasst einen Wärmetransfermodellierer 905, der betreibbar ist, um Umgebungs- und Anwendungseingaben 830 des Nutzers (zum Beispiel vom Benutzer gelieferte Information aus einer programmierten Liste von Fragen oder Anforderungen) und sensorspezifische Eingaben 915 des Herstellers (zum Beispiel ein Wärmetransferprofil vom Hersteller eines spezifischen Sensors) zu empfangen und ein Wärmetransfermodell (zum Beispiel Q‘ =G*AT) 835 zu erzeugen, das funktionsmäßig an einen Wärmetransferanalysator 920 gekoppelt ist. Das Modell 900 kann auch empirische und/oder vorgegebene Daten enthalten.

[0079] Der Wärmetransferanalysator 920 kann zum Beispiel einen Algorithmus oder ein Makro 930 in einem Computerprogramm verwenden, um das zeitweilig in einem Speicher 925 gespeicherte Wärmetransfermodell 835 zu analysieren, um eine Wärmetransferfunktion 935 zu erzeugen. Der Analysator 920 kann ebenfalls empirische und/oder vorgegebene Daten verwenden. Die Wärmetransferfunktion 935 wird vom Analysator 920 ausgegeben, zum Beispiel als die Wärmetransferfunktion 935 selbst, als Wärmeleiterparameter 940 (zum Beispiel Ga, Gsi) der Wärmetransferfunktion 935, als ein Satz von Wärmetransferparametern oder ein Verweis auf die Parameter 945. Die Ausgabe des Analysators 920 wird dann als Wärmetransfereintrag 815 in einem Eintragspeichersystem oder einer -Speichervorrichtung (nicht dargestellt) gespeichert, die dem ausgewählten spezifischen Sensor (nicht gezeigt) zugeordnet ist. Das Eintragspeichersystem kann ein EPROM, ein EEPROM, ein Barcode, ein RFID-Etikett, ein virtueller Speicherplatz in einem Netzwerk, eine Speichervorrichtung, ein computerlesbares Medium, eine Festplatte und eine andere derartige Speichervorrichtung umfassen, die betreibbar ist, um Information über den Sensor zu kommunizieren.

[0080] Figur 9B zeigt ein exemplarisches System zum Bestimmen des thermischen Kontaktwiderstandes Gc 685 zwischen einer äußeren Abschirmung eines Sensors und einer Zielwärmequelle unter Verwendung diverser vom Benutzer in dem Wärmetransfermodell des Systems der Figuren 8A, 8B und 8C eingegebener Parameter gemäß einiger Ausgestaltungen der Erfindung.

[0081] Bei einer Ausgestaltung enthält das thermische Modell drei Parameter, um die Kompensation des Wärmetransfers in einem Messsystem zu liefern. Wie in Verbindung mit den thermischen Modellen der Fig. 5 bis 8 angegeben, können diese Parameter dargestellt sein durch die Reihen-Wärmetransferleiter: Ga 656, Gc 685 und Gsi 575 bei der exemplarischen Wärmetransferfunktion aus Formel [4].

[0082] Unter diesen Parametern sind Gs1 575 und Ga 565 sowie die Geometrie des Sensors typischenweise zum Herstellungszeitpunkt als vorgegebene sensorspezifische Information bekannt und unabhängig von den Anwendungsbedingungen. Ferner kann Gc 685 berechnet werden, indem einem Sensorbenutzer (zum Beispiel einem Kunden oder Anwendungsingenieur) für den Sensor spezifische Kompensationsdaten sowie andere unterstützende Information zusammen mit den Benutzereingaben zur Verfügung gestellt werden, um beim Definieren und 14/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15

Modellieren der Nutzeranwendung zu helfen. Mit diesen vom Benutzer gelieferten Eingaben kann eine anwendungsspezifische Kompensation der Sensorausgabe oder des Sensorsignals erreicht werden.

[0083] Zum Beispiel analysiert in Fig. 9B ein exemplarisches System 960 diverse Nutzeran-wendungs- und Umgebungseingaben 830 beim Bestimmen von Gc 685 durch den Analysator 970. Nutzereingaben 830 können sein: die Quellentemperatur (T Quelle), die Umgebungstemperatur (T Umgebung), die Geometrie eines Einbaulochs für den Sensor, die Lochtiefe, die Lochoberflächenbearbeitung, wie eng der Sensor passt, sowie alle Spezifika der Anwendung, die den Kontaktwiderstand zwischen dem Sensor und dem Wärmequellenteil beeinflussen. Wenn die Temperaturdifferenz (T Quelle - T Umgebung) größer ist und wenn ein Sensoreinbauloch flach ist, ist die Sensorumgebung empfindlicher gegen einen thermischen Einbaufehler. Beim Sensor beeinflussen großer Durchmesser, Materialien mit niedrigem Widerstand (Materialen mit hoher Wärmeleitfähigkeit) sowie größere Materialquerschnitte den thermischen Einbaufehler. Außerdem beeinflussen auch die Platzierung des Sensorelements in Bezug auf die Sensorspitze und Kontaktwiderstände zwischen der Außenhülle der Sensorpackung und dem internen Sensorelement den thermischen Einbaufehler des Sensors und somit den für Gc 685 bestimmten Wert.

[0084] Fig. 10 zeigt ein exemplarisches Doppelthermoelement-Wärmetransfermodelliersystem 1000 zum Verarbeiten von sensorspezifischen Eingaben und thermischer Profilinformation zu Wärmetransferparametern eines Sensors gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Die Parameter können gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung wie in Figuren 8 bis 9 beschrieben als Wärmetransfereintrag in einer Speichervorrichtung gespeichert sein. Optional unterstützt das System 1000 Anwendungs- und Umgebungseingaben von einem Benutzer des Sensors.

[0085] In dem exemplarischen Modelliersystem 1000 der Fig. 10 ist ein spezifischer Sensortyp oder eine Familie von Sensoren mit ähnlichen thermischen Profileigenschaften gefertigt. Ein Sensor (zum Beispiel ein Doppelthermoelement) 1005 kann in einem Versuchsaufbau wie etwa einem thermischen Profilierer 1010 thermisch profiliert werden. Das Modelliersystem 1000 umfasst einen Computer 1012 oder einen anderen Analysator, der die mit dem Typ des Sensors 1005 verknüpften sensorspezifischen Eingaben 915 empfängt. Optional unterstützt das System 1000 den Empfang von Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830 von einem Sensorbenutzer zusammen mit den sensorspezifischen Eingaben 915. Basierend auf einer Analyse der Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben 830, der sensorspezifischen Eingaben 915 und einem thermischen Profil 1018 vom Profilierer 1010 erzeugt und speichert der Computer 1012 ein Wärmetransfermodell und eine Wärmetransferfunktion. Fig. 14 wird später eine solche Nutzereingaben- oder Informationssammelmethodik unter Anwendung eines spezialisierten Computermodellierprogramms verdeutlichen. Alternativ kann das thermische Modell teilweise mit den vorgegebenen sensorspezifischen Eingaben 915 konstruiert und anschließend beim Anwendungseinbau von einem Benutzer durch Liefern der Anwendungs- und/oder Umgebungseingaben 830 vervollständigt werden.

[0086] Die vom Computer 1012 der Fig. 10 erzeugte Wärmetransferfunktion kann weiter verarbeitet werden, um Wärmetransferparameter 940 oder einen Verweis auf Parameter 945 der Wärmetransferfunktion, einen Verweis auf einen externen Ort, wo die Parameter gespeichert sind, oder einen Ort, wo ein Teil der Wärmetransferfunktion gespeichert ist, zu erhalten. Die Wärmetransferparameter 940 oder der Verweis auf Parameter 945 werden dann von dem Wärmetransfereintrag 815 (zum Beispiel einen EEPROM, EPROM, Speichervorrichtung, Speicherplatz in einem Netzwerk, RFID-Etikett oder Barcode) zum Beispiel unter Verwendung eines EEPROM-Programmiergeräts oder -brenners 1035 programmiert oder in anderer Weise gespeichert.

[0087] In dem thermischen Profilierer 1010 kann z.B. ein Doppelthermoelementsensor 1005 auf einem Prüfstand 1040 zusammen mit einem bekannten Bezugsstandard wie etwa einem Bezugsdoppelthermoelement 1045 zum Lesen der wahren Temperatur in einer keramischen Isolationsmanschette 1050 innerhalb einer Wärmeprüfkammer 1055 montiert sein. Der Sensor 15/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 1005 und der Bezugssensor 1045 können über Stecker und Aufnahmen 1060 an eine Messvorrichtung 1065 (zum Beispiel DMM oder ADC) an den Computer 1012 gekoppelt sein. Der Computer 1012, zusammen mit zum Beispiel einem Software-Makro oder einem spezialisierten Programm, sowie der Speicher des Computers werden verwendet, um das thermische Profil des Sensors 1005 in Bezug auf Temperatur und diverse mit der Wärmetransferfunktion des Wärmesensors 1005 verknüpfte Umgebungsmerkmale zu erzeugen und zu speichern. Die Wärmeprüfkammer 1055 kann auch eine Temperatursteuerung 1070 vom Computer 1012 zur exakten Regelung der Temperatur in der Wärmeprüfkammer 1055 bekommen. In anderen Ausgestaltungen kann ein Sensor in einer flach eintauchenden oder anderen Einbauanordnung profiliert werden, die eine Nutzeranwendung des Sensors repräsentiert.

[0088] Sobald die Wärmetransferinformation (zum Beispiel über Parameter oder eine mathematische Funktion) an den mit dem Sensor des Benutzers verknüpften Wärmetransfereintrag kommuniziert worden ist, kann die Information verwendet werden, um die Ausgabe einer Temperaturmessvorrichtung zu kompensieren.

[0089] Zum Beispiel zeigt Fig. 11 ein exemplarisches Temperaturmessfehlerkompensationssystem 1100 zum Messen und Kompensieren des Signals eines Doppelthermoelement-Sensorsystems mit einem Doppelthermoelement und einem damit verknüpften Wärmetransfereintrag gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Ein Sensorsystem 1110 umfasst einen Doppelthermoelementsensor 810 und einen zugeordneten Wärmetransfereintrag 815 (zum Beispiel einen EEPROM-Speicher), die zusammen in einem Steckverbindergehäuse 1122 untergebracht sind. Sensor 810 und Eintrag 815 sind über spezifische Parameter verknüpft, die den Wärmetransfereigenschaften des Sensors 810 zugeordnet sind oder diese repräsentieren und durch den Eintrag 815 gespeichert sind. Mit diesen Parametern kann ein Benutzer mit einer bestimmten Umgebung in einer bestimmten Nutzeranwendung die Wärmeübertragung des Sensors 810 für die Anwendung in der Nutzerumgebung modellieren. Zum Beispiel liefert der Sensor 810 ein analoges Signal 817, während das von dem Eintrag 815 wie etwa einem EEPROM-Speicher gelieferte Eintragausgabesignal 820 Parameter 818 liefert. Beide werden an eine funktionsmäßig gekoppelte Doppelthermoelement-Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 geliefert. Das Sensorsignal 817 ist funktionsmäßig gekoppelt an einen Analog-Digital-Wandler ADC 1140 der Kompensationsvorrichtung 822, um in ein digitales Signal umgewandelt zu werden, wohin gegen das Eintragausgabesignal 820 des Eintrags 815 über einen digitalen Eingangsport 1145 in seriellem oder parallelem Eingabeformat in die Kompensationsvorrichtung 822 eingegeben wird.

[0090] Bei einer exemplarischen Ausgestaltung kann ein Sensor mit Kaltübergangskompensation (Cold Junction Compensation, CJC) 1147, der im Verbindergehäuse 1122 angeordnet sein kann, wie gezeigt in der Kompensationsvorrichtung 822 oder in einer anderen Vorrichtung oder als selbständige Komponente vorgesehen sein. Ein CJC-Sensorsignal 1120 des CJC-Sensors 1147 ist funktionsmäßig gekoppelt an eine Kaltübergangskompensationsschaltung 1148, und wird von dem ADC 1140 in einen digitalen Wert zur Übergabe an den Mikroprozessor 1150 zur Kaltübergangskompensation des Sensorsignals 1120 basierend auf der Temperaturmessung am kalten Übergang übergeben.

[0091] Die exemplarische Doppelthermoelement-Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 umfasst einen Mikroprozessor 1150, der (zum Beispiel beim Einschalten der Kompensationsvorrichtung 822) die Parameter aus dem Eintrag 815 und Temperaturmesswerte einliest und sie in einem lokalen Speicher 1155 speichert. Der Mikroprozessor 1150 und der Speicher 1155, die durch einen Taktgeber 1157 synchronisiert sind, analysieren die Temperaturmessungen in Bezug auf Temperatur und Wärmeübertragung, um das Sensorsignal 817 entsprechend den gespeicherten Wärmetransferparametern des Speichers 1155 zu kompensieren, um ein wärmetransferkompensiertes Signal 890 an eine Kommunikationsschnittstelle 1165 der Kompensationsvorrichtung 822 zu liefern.

[0092] Zum Beispiel kann der Sensorabschnitt des Sensors 810 in einem 1000°C-Ofen platziert sein, während das Verbindergehäuse 1122 sich im allgemeinen bei Umgebungstemperatur 16/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 außerhalb des Ofens befindet und so den Eintrag 815 und die darin gespeicherten Wärmetransferparameter thermisch schützt.

[0093] Optional unterstützt das System 1100 den Empfang von Anwendungs- und Umgebungseingaben 830 und/oder einer Wärmetransferfunktion, die vom Benutzer bereit gestellt werden und im Kompensationssystem 822 empfangen werden, um den Benutzer beim Modellieren des Wärmetransfers vom Sensor 810 zur Benutzerumgebung zu unterstützen.

[0094] Fig. 12A bis 12C veranschaulichen diverse exemplarische Sensorsysteme (zum Beispiel Doppelthermoelementsensorsysteme), die diverse Typen von Wärmetransfereinträgen 815 zum Speichern von mit dem Wärmetransfer innerhalb eines Temperaturmesssystems gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung zusammenhängenden Parametern verwenden. Zum Beispiel veranschaulicht Fig. 12A ein Sensorsystem 1200 mit einem exemplarischen EEPROM-Wärmetransfereintrag 1210, das in ein Verbindergehäuse 1220 des Sensorsystems 1200 eingebettet sein kann. Im vorliegenden Beispiel kann ein Doppelthermoelement 1230 in dem Verbindergehäuse 1220 mit einem Satz von Doppelthermoelement-Verbinderstiften 1235a und 1235b funktionsmäßig verbunden sein, während das EEPROM 1210 beispielsweise zusätzliche EEPROM-Verbinderstifte 1237 für Energie und Kontrolle des Speicherzugriffs erfordern kann. Ein Vorteil dieses Typs von Wärmetransfereintrag ist die direkte Zugriffsmöglichkeit eines angeschlossenen Sensorüberwachungssystems auf den EEPROM-Wärmetransfereintrag 1210 für sofortigen Fernzugriff auf die dem Doppelthermoelement 1230 zugeordneten gespeicherten Parameter.

[0095] Fig. 12B veranschaulicht ein anderes Sensorsystem 1240 mit einem anderen exemplarischen Wärmetransfereintrag 815, der ein Funkidentifikationsetikett (RFID-Etikett) 1250, eingebettet im Verbindergehäuse 1220, umfasst. Wiederum speichert der RFID-Wärmetransferein-trag 1250 gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung die Parameter, die mit dem Wärmetransfer in einem Temperaturmesssystem Zusammenhängen. Ein Vorteil dieses Typs von Wärmetransfereintrag ist, dass keine zusätzlichen Verbinderstifte benötigt werden, dass die gespeicherten Parameter aus einer gewissen Entfernung vom Sensor und ohne direkten Kontakt zum Sensor ausgelesen werden können und dass sie möglicherweise von dem Sensorüberwachungssystem auf kurze Entfernungen für sofortigen Fernzugriff auf die gespeicherten Parameter gelesen werden können.

[0096] Fig. 12C veranschaulicht noch ein weiteres exemplarisches Sensorsystem 1260 mit einem exemplarischen Barcode-Wärmetransfereintrag 1270, der zum Beispiel auf einem Etikett 1270a am Verbindergehäuse 1220, an einem Schrumpfetikett 1270b oder als Teil eines anderen Etiketts wie etwa eines Identifikations- oder Seriennummernetiketts 1270c angebracht ist. Wiederum speichert der Barcode-Wärmetransfereintrag 1270 gemäß einigen Ausgestaltungen der Erfindung die mit dem Wärmetransfer innerhalb eines Temperaturmesssystems zusammenhängenden Parameter. Ein Vorteil dieses Typs von Wärmetransfereintrag ist, dass keine zusätzlichen Verbinderstifte benötigt werden, dass es preiswert ist, und dass die gespeicherten Parameter mit einem herkömmlichen Barcodeleser abgetastet und zum Zugriff auf die gespeicherten Parameter ohne direkten Kontakt mit dem Sensor gelesen werden können. Natürlich können auch andere Typen von Barcodesystemen oder Datenmatrizen als Wärmetransfereintrag verwendet werden.

[0097] Eine andere Implementierung der Erfindung sieht ein Verfahren zum Kompensieren des Wärmetransfers in einem Temperaturmesssystem wie hier dargestellt und beschrieben, wie auch in anderen Typen von Sensormesssystemen vor, die Wärmetransferfehler aufweisen.

[0098] Einer Ausgestaltung zufolge korrigiert oder kompensiert das Verfahren thermische Fehlerquellen, die in Sensormesssystemen aufgrund von Wärmetransfer zwischen einer thermischen Vorrichtung wie etwa einem Sensor und der den Sensor in einer Nutzeranwendung umgebenden Umgebung auftreten können, und minimieren dadurch Schwankungen in der Ausgabe des Systems. Eine Implementierung der Erfindung passt sich ferner spezifischen Typen von thermischer Vorrichtung, Umgebung und Anwendungsvariabilität an, indem sie Nutzereingaben für den spezifischen Sensortyp, die Anwendungsumgebung, die Einbaukonfi- 17/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 guration und die Temperaturbedingungen einer Nutzer-/Kundenanwendung sowie Korrekturen davon aufgrund von thermischen Fehlern zulässt.

[0099] Einige Ausgestaltungen des Verfahrens basieren auf der Erwartung, dass der Wärmetransfer zwischen einer thermischen Vorrichtung und der die thermische Vorrichtung in einem thermischen System umgebenden Umgebung thermisch modelliert werden und als Grundlage für den Erhalt einer Wärmetransferfunktion oder von die Funktion repräsentierenden Parametern verwendet werden kann, um die Ausgabe oder das Signal des Sensors aufgrund thermischer Fehler im Messsystem zu kompensieren. Zum Beispiel kann bei einem Temperatursensor der thermische Fehler für einen oder mehrere Prüfsensoren als Funktion beispielsweise der Temperatur und des Wärmetransfers zwischen dem Sensor und dessen Umgebung modelliert und charakterisiert werden. Um den thermischen Fehler zu kompensieren, wäre dann die Wärmetransferfunktion die Änderung der Ausgabe als Funktion der Temperatur für einen bestimmten Sensor, eine Umgebung, eine Anwendung und einen Temperaturzustand. Die Wärmetransferfunktion kann in diversen Formaten aufgezeichnet oder gespeichert werden, zum Beispiel als Datentabellen und Parameter, die den mathematischen Wärmetransfer als Funktion der Temperatur angeben, in diversen Medien oder Vorrichtungen, zum Beispiel EEPROM, RFID-Etiketten und Barcodeetiketten mit einem Wärmetransfereintrag. Ein Sensorsystem wird gebildet, wenn die Wärmetransferfunktion oder die Parameter, die in dem Wärmetransfereintrag gespeichert sind, mit einem Sensor des gleichen Typs verknüpft wird/werden, der in der Anwendungsumgebung, der Einbaukonfiguration und den Temperaturbedingungen, wie vom Nutzer spezifiziert, verwendet wird.

[00100] Bei einer Implementierung des Verfahrens kann, wenn eine thermische Vorrichtung verwendet und überwacht wird (zum Beispiel in dem Wärmetransferkompensations- und Messsystem von Figur 10), die Wärmetransferfunktion (zum Beispiel ein Satz von Parametern) verwendet werden, um den thermischen Fehler in den Messungen, Signalen und/oder Ausgaben der thermischen Vorrichtung zu kompensieren.

[00101] Mit Bezug auf Fig. 13 wird nun ein exemplarisches Verfahren 1300 für ein Temperaturmessfehlerkompensationssystem dargestellt, das zum Kompensieren des thermischen Fehlers in dem System gemäß diversen Aspekten der Erfindung verwendet wird. Zum Beispiel kann ein solches Kompensationssystem ähnlich dem System aus Fig. 11 oder den Kompensationssystemen von Fig. 8B und 8C sein. Das exemplarische Verfahren 1300 kompensiert den Fehler in der Ausgabe einer thermischen Vorrichtung in einem Temperaturmesssystem (806, 807 und 1100). Das System 1300 verwendet Wärmetransferparameter von vorgegebener, von dem mit dem Wärmetransfereigenschaften der thermischen Vorrichtung verknüpften Wärmetransfereintrag gespeicherter Information. Ein thermisches Modell verwendet die Parameter, um aus den Wärmetransfereigenschaften der thermischen Vorrichtung eine Wärmetransferfunktion zu bilden. Eine Temperaturmessung der thermischen Vorrichtung wird erhalten, und die Ausgabe wird gemäß der Wärmetransferfunktion aus dem thermischen Modell kompensiert.

[00102] Das Verfahren 1300 und andere Verfahren sind hier zwar als eine Folge von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben, doch versteht sich, dass Ausgestaltungen der Erfindung nicht auf die dargestellte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse beschränkt sind. Zum Beispiel können gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung manche Handlungen in unterschiedlicher Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen außer den hier dargestellten und beschriebenen ablaufen. Zusätzlich sind nicht zwangsläufig alle dargestellten Operationen oder Schritte notwendig, um eine Methodik gemäß manchen Ausgestaltungen der Erfindung zu implementieren. Ferner kann das Verfahren 1300 nach manchen Ausgestaltungen der Erfindung sowohl in Verbindung mit den hier dargestellten und beschriebenen Kompensationssystemen, Steuersystemen, Elementen und Vorrichtungen als auch in Verbindung mit anderen, nicht dargestellten Systemen, Elementen und Vorrichtungen implementiert werden.

[00103] Das exemplarische Wärmetransferkompensationsverfahren der Fig. 13 beginnt mit Schritt 1305. Zu Beginn, in Schritt 1310, werden Systemparameter der thermischen Vorrichtung 18/40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 in Form vorgegebener, durch den Wärmetransfereintrag 815 der Wärmetransfereigenschaften der thermischen Vorrichtung 810 gespeicherter vorgegebener Information, zum Beispiel vom Hersteller der thermischen Vorrichtung 810, in die thermische Kompensationsvorrichtung 822 eingegeben. In Schritt 1320 werden die Wärmetransferparameter (zum Beispiel das die Parameter 818 enthaltene Signal 820) thermisch modelliert und analysiert, um eine Wärmetransferfunktion der Ausgabeänderung als Funktion der Temperatur für eine spezifizierte thermische Vorrichtung 810 zu erhalten. Die Funktion oder die Parameter, die die Wärmetransferfunktion repräsentieren, können z.B. in einem lokalen Speicher 1155 der Wärmetransferkompensationsvorrichtung 822 gespeichert sein.

[00104] In Schritt 1330 wird das Temperatursensorsignal 817 gemessen. In Schritt 1340 wird das Sensorsignal 817 unter Verwendung der Wärmetransferfunktion basierend auf den Wärmetransfereigenschaften des Sensors kompensiert. Schließlich wird in Schritt 1350 ein kompensiertes Temperatursignal 890 erhalten, das eine Korrektur des thermischen Fehlers im Signal 817 des Sensors 810 enthält.

[00105] Anschließend endet das Wärmetransferkompensationsverfahren 1300 mit Schritt 1390. Ein exemplarisches Verfahren gemäß der Erfindung modelliert also thermisch den Wärmetransfer von einem Sensor aus Parametern, die mit der Wärmetransferfunktion verknüpft sind, die in einem Wärmetransfereintrag gespeichert sind, der mit dem Sensor verknüpft ist, basierend auf den Wärmetransfereigenschaften eines spezifischen Sensortyps. Das Verfahren kompensiert auch den thermischen Fehler, der sich in der Ausgabe des Sensors widerspiegelt, unter Verwendung der Parameter, die in den zu dem Sensor integralen Wärmetransfereintrag gespeichert sind.

[00106] Optional umfassen andere Implementierungen der Erfindung den Empfang von An-wendungs- und Umgebungseingaben 830 oder einer vom Benutzer gelieferten Funktion des Wärmetransfers. Diese Eingaben können zum Beispiel in das Kompensationssystem 822 aufgenommen werden, um den Benutzer beim Modellieren des Wärmetransfers eines spezifischen, in der Umgebung des Nutzers verwendeten Sensors zu unterstützen.

[00107] Fig. 14 zeigt eine exemplarische Fensterabfolge eines Thermomodellierungs-Compu-terprogramms 1400 zum Abfragen von thermischer Information vom Nutzer einer thermischen Vorrichtung/vom Kunden. Das Thermomodellierungsprogramm 1400 kann auch ein thermisches Modell basierend auf der Nutzerinformation und einer in dem Programm eingebetteten Wissensbasis der von dem Hersteller der thermischen Vorrichtung verfügbaren Typen von thermischen Vorrichtungen erzeugen.

[00108] Das exemplarische Thermomodellierprogramm 1400 fordert vom Nutzer Information wie etwa den Typ der thermischen Vorrichtung (z.B. RTD, Doppelthermoelement, Thermistor), ein Modell der thermischen Vorrichtung (z.B. K-Typ-Doppelthermoelement Modell #K-123456) und einen Wärmeerfassungsmodus (zum Beispiel Erfassung vom radiativen, konduktiven oder konvektiven Typ) an. Die Erfassung kann ferner unterteilt werden in primäre, sekundäre und tertiäre Erfassungsmodi, um Anwendungen zu berücksichtigen, die mehr als einen Typ von Erfassung aufweisen, zum Beispiel primär = konduktiv, sekundär = radiativ, wie in Fig. 7A und 7B dargestellt. Das Modellierprogramm 1400 kann auch Information wie etwa eine Einbaukonfiguration (zum Beispiel frontal eingebaut mit Einzelpunktkontakt wie etwa 310 in Fig. 3 oder radialem Linienkontakt wie in Fig. 4) und einen Grad des Eingriffs (zum Beispiel weniger als 1 Durchmesser oder größer als 1 Durchmesser) abfragen. Man beachte, das das Fenster (5) programmiert sein kann, um diese Information vom Benutzer nur abzufragen, wenn im Fenster (4) eine Einbaukonfiguration ausgewählt ist, die eine „Eingrifftiefe" hat, wie etwa „frontal, Oberflächenkontakt", „frontal und radial, Oberflächenkontakt" oder „radial, Linienkontakt", etc. Das Modellierprogramm kann auch die Innigkeit eines Kontakts oder eine Kontaktkraft abfragen (zum Beispiel locker, eng oder Presspassung der thermischen Vorrichtung in passender thermischer Quelle der Anwendung), oder alternativ kann die Kontaktkraft quantifiziert werden.

[00109] Andere Merkmale, die von einem Modellierprogramm 1400 abgefragt werden können, umfassen eine Kontaktoberflächenbeschaffenheit, Kontaktoberflächenausdehnung oder -länge, 19/40

Claims (36)

1. österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 einen Kontaktabstand vom Temperaturerfassungselement sowie eine Empfindlichkeit der thermischen Vorrichtung oder Spitze. [00110] Ferner können beliebige andere Umgebungsbedingungen der Nutzeranwendung der thermischen Vorrichtung, die zum Bestimmen der Wärmetransfereigenschaften zwischen der thermischen Vorrichtung und der die thermische Vorrichtung in dem Messsystem umgebenden thermischen Umgebung nützlich sind, gemäß einem Aspekt der Erfindung in das thermische Modell aufgenommen werden. Nachdem der Benutzer solche Information (z. B. in Verbindung mit einer interaktiven Website) geliefert hat, können die passenden Wärmetransferkompensationsdaten in die Kompensationsvorrichtung oder Instrumentierung 822 herunter geladen werden. Alternativ kann ein thermisches Modell in der Instrumentierung verwendet und zum Vervollständigen des Kompensationsmodells eingesetzt werden, das von den mit der thermischen Vorrichtung verknüpften Einträgen geliefert wird. [00111] Zwar sind diverse exemplarische Doppelthermoelement-Erfassungsvorrichtungen und Verfahren zur thermischen Kompensation in einem konduktiven Erfassungsmodus verwendet worden, um die Wärmetransfereigenschaften der exemplarischen thermischen Vorrichtung und der die thermische Vorrichtung umgebenden thermischen Umgebung in dem Thermomodellier-programm und dem Temperaturkompensationssystem zu beschreiben, doch kann jeder beliebige Typ von thermischer Vorrichtung thermisch modelliert werden und wird in einem Kontext der Erfindung in Betracht gezogen. [00112] Bei der Vorstellung von Aspekten der Erfindung oder Ausgestaltungen davon sollen die Artikel ein/eine/eines und der/die/das bedeuten, dass es eines oder mehrere der Elemente gibt. Die Ausdrücke „umfassen", „beinhalten" und „aufweisen" sollen nicht abschließend sein und bedeuten, dass es neben den aufgeführten Elementen weitere Elemente geben kann. [00113] In Anbetracht des oben Gesagten ist zu erkennen, dass diverse Aspekte der Erfindung erreicht und weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Da an den obigen exemplarischen Konstruktionen und Verfahren diverse Änderungen vorgenommen werden könnten, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, soll alles Material, das in der obigen Beschreibung enthalten oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, als verdeutlichend, aber nicht einschränkend interpretiert werden. [00114] Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Schritte nicht dahingehend ausgelegt werden sollen, dass ihre Durchführung in der jeweils diskutierten oder dargestellten bestimmten Reihenfolge erforderlich wäre. Es versteht sich, dass auch zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können. Ansprüche 1. Thermisches Sensorsystem (805) mit: einem Sensor (810) zum Messen einer Temperatur in einer Nutzerumgebung (850), der ein die vom Sensor (810) gemessene Temperatur anzeigendes Sensorsignal (817) liefert, umfassend: einen mit dem Sensor (810) verknüpften Wärmetransfereintrag (815) zum Bereitstellen eines Satzes von sensorspezifischen Wärmetransferparametern (818), die mit dem Transfer von Wärmeenergie zwischen dem Sensor (810) und einer den Sensor (810) umgebenden Nutzerumgebung (850) verknüpft sind, gekennzeichnet durch ein Kompensationssystem (806, 807), umfassend eine Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822), die so konfiguriert ist, dass Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) von einem Nutzer aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) wählbar sind; wobei das Kompensationssystem (806, 807) so konfiguriert ist, dass, basierend auf den Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) durch den Nutzer, ein Sensoreintragausgabesignal (820), welches die sensorspezifischen Wär- 20/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15 metransferparameter (818) einschließt, zum Kompensieren der durch den Sensor (810) gemessenen Temperatur als eine Funktion der Wärmeübertragung zwischen dem Sensor (810) und der Nutzerumgebung (850) abgerufen wird.
2. 2. System (805) nach Anspruch 1, wobei die Wärmetransferparameter (818) durch den Wärmetransfereintrag (815) gespeichert und/oder durch den Wärmetransfereintrag (815) referenziell sind.
3. 3. System (805) nach Anspruch 1, umfassend ferner: - ein mit dem Sensor (810) verknüpftes Wärmetransfermodell (835) zum Erzeugen von Wärmekompensationsinformation zum Kompensieren der vom Sensor (810) gemessenen Temperatur, wie vom Sensorsignal (817) angegeben, in Funktion der Wärmetransferparameter (818).
4. 4. System (805) nach Anspruch 3, wobei das Wärmetransfermodell (835) eine thermische Beziehung (840) zwischen der vom Sensor (810) gemessenen Temperatur und einer Wärmetransfereigenschaft der Nutzerumgebung (850) definiert, wobei die thermische Beziehung (840) wenigstens teilweise anhand von Nutzerinformation definiert ist.
5. 5. System (805) nach Anspruch 4, wobei die Nutzerinformation Informationen umfasst, die aus einer ausgewählten Quelle aus der Gruppe bestehend aus einer Liste, einem Menü in einem Computerprogramm (1400), einem computerlesbaren Medium und einem Onlineinternetprogramm empfangen wurde.
6. 6. System (805) nach Anspruch 3, wobei das Wärmetransfermodell (835) eine Wärmetransferbeziehung (840) einer konduktiven thermischen Beziehung, und/oder einer konvektiven thermischen Beziehung und/oder einer radiativen thermischen Beziehung definiert.
7. 7. System (805) nach Anspruch 3, wobei das Wärmetransfermodell (835) eine Wärmetransferbeziehung (840) eines konduktiven thermischen Modells definiert, wobei das konduktive thermische Modell einen Wärmetransferleiter Ga (565) von einem Messelement zur Sensoraußenumgebung und/oder einen Wärmetransferleiter Gsi (575) von einer Abschirmung (540) zum Messelement und/oder einen Wärmetransferleiter (Gc) des thermischen Kontaktwiderstandes (685) umfasst.
8. 8. System (805) nach Anspruch 3, bei dem das Wärmetransfermodell (835) eine Wärmetransferbeziehung (840) eines konvektiven thermischen Modells definiert, wobei das konvektive thermische Modell einen Wärmetransferleiter Ga (565) vom Messelement zur Sensoraußenumgebung und/oder einen Wärmetransferleiter Gsi (575) von einer Abschirmung (540) zum Messelement und/oder einen Wärmetransferleiter GS2 (585) vom Prozess zur Abschirmung umfasst.
9. 9. System (805) nach Anspruch 3, wobei das Wärmetransfermodell (835) eine Wärmetransferbeziehung (840) eines radiativen thermischen Modells definiert, wobei das radiative thermische Modell einen Wärmetransferleiter Ga (565) vom Messelement zur Sensorumgebung und/oder einen Wärmetransferleiter Gs1 (575) von einer Abschirmung (540) zum Messelement und/oder einen Wärmetransferleiter Gs2 (585) vom Prozess zur Abschirmung und/oder einen Wärmetransferleiter Gs (792) von der radiativen Quelle zur Abschirmung umfasst.
10. 10. System (805) nach Anspruch 3, bei dem das Wärmetransfermodell (835) ein Netzwerk von Wärmetransferleitern umfasst, die den Wärmetransfer zwischen dem Sensor (810) und wenigstens einem Wärmetransfertyp darstellen, der aus der Gruppe bestehend aus konvektivem Wärmetransfer, konduktiven Wärmetransfer und radiativen Wärmetransfer ausgewählt ist.
11. 11. System (805) nach Anspruch 1, umfassend ferner: - eine Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822) zum Empfangen des Sensorsignals (817) und der Wärmetransferparameter (818) von dem Wärmetransfereintrag (815), wobei die Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822) eine kompensierte gemessene 21 /40 österreichisches Patentamt AT12816U1 2012-12-15 Temperatur als Funktion des Wärmetransfermodells (835) erzeugt.
12. 12. System (805) nach Anspruch 1, umfassend ferner: - eine Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822) zum Empfangen der Wärmetransferparameter (818) von dem Wärmetransfereintrag (815) und des Sensorsignals (817), wobei die Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822) eine kompensierte gemessene Temperatur als Funktion einer Wärmetransfereigenschaft der Nutzerumgebung (850) erzeugt.
13. 13. System (805) nach Anspruch 12, bei dem die Wärmetransferkompensationsvorrichtung (822) umfasst: - ein Eingabemodul zum Empfangen des Sensorsignals (817) von dem Sensor (810) und der Wärmetransferparameter (818) von dem mit dem Sensor (810) verknüpften Wärmetransfereintrag (815); - ein Messmodul zum Empfangen des Sensorsignals (817) vom Sensor (810) und zum Erzeugen von Messdaten als Funktion des empfangenen Sensorsignals (817); - ein Prozessormodul zum Bestimmen der kompensierten gemessenen Temperatur als Funktion der Messdaten und der dem Sensor (810) zugeordneten Wärmetransferparameter (818); - einen Speicher zum Speichern der Messdaten und der Wärmetransferparameter (818); und - ein Kommunikationsmodul zum Erzeugen eines kompensierten Sensortemperatursignals, das die kompensierte gemessene Temperatur angibt.
14. 14. System (805) nach Anspruch 1, bei dem der Sensor (810) ein Thermoelement (520) umfasst.
15. 15. System (805) nach Anspruch 1, bei dem der Sensor (810) einen Widerstandstemperaturdetektor und/oder einen Thermistor und/oder eine Diode und/oder einen Transistor umfasst.
16. 16. System (805) nach Anspruch 1, wobei der Wärmetransfereintrag (815) mit einem Eintragspeichersystem verknüpft ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem EPROM, einem EEPROM, einem Barcode, einem RFID-Etikett (1250), einem virtuellen Speicherplatz in einem Netzwerk, einer Speichervorrichtung, einem computerlesbaren Medium, einer Computerfestplatte und einer Speichervorrichtung, die zum Kommunizieren von Information des Sensors (810) betreibbar ist.
17. 17. System (805) nach Anspruch 1, bei dem der Wärmetransfereintrag (815) die Wärmetransferparameter (818) zum Kompensieren des Sensorsignals (817) liefert, um eine wärmetransferkompensierte gemessene Temperatur zu liefern.
18. 18. System (805) nach Anspruch 1, bei dem die Wärmetransferparameter (818) mit von einem Hersteller des Sensors (810) gelieferter vorgegebener Information verknüpft sind.
19. 19. System (805) nach Anspruch 1, umfassend ferner: - eine Kommunikationsschnittstelle (1165) zum Liefern der Wärmetransferparameter (818) an ein Temperaturmesssystem, das an die Kommunikationsschnittstelle (1165) funktionsmäßig gekoppelt ist, wobei das Wäremsensorsystem konfiguriert ist, um ein kompensiertes Sensorsignal als Funktion der Wärmetransferparameter (818) zu bestimmen.
20. 20. System (805) nach Anspruch 3, wobei das Wärmetransfermodell (835) umfasst: - eine Nutzereingabe zum Bereitstellen der Wärmetransfermodellinformation (835) über die Sensorumgebung und die Nutzeranwendung, wobei diese Information eine Sensorumgebungseingabe und/oder eine Nutzeranwendungseingabe umfasst; - eine Thermoprofileingabe, die mit der Sensorumgebung verknüpft ist, um ein Sensor-Wärmetransfermodell (835) basierend auf mit dem Sensor (810) verknüpfter Information zu liefern, wobei die Information eine thermische Profilmessung und/oder eine referen-zierte thermische Profilmessung des Sensors (810) umfasst; und - einen Wärmetransferalgorithmus (930) zum Analysieren der Sensorumgebung und/oder 22/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15 der Nutzeranwendungseingaben und zum Analysieren der Thermoprofileingabe, wobei der Wärmetransferalgorithmus (930) eine Wärmetransferfunktion (840) liefert, und wobei die Wärmetransferfunktion (840) eine Analyse des thermischen Modells (835) darstellt, die auf der Sensorumgebungseingabe und/oder der Nutzeranwendungseingabe und auf der Wärmeprofileingabe basiert.
21. 21. System (805) nach Anspruch 20, bei dem die Wärmetransferfunktion (840) umfasst: - eine Funktion, die die Beziehung zwischen der gemessenen Temperatur und dem Wärmetransfer zwischen dem Sensor (810) und der den Sensor (810) umgebenden Sensorumgebung beschreibt; und - eine Funktion, die die Beziehung zwischen der gemessenen Temperatur und dem Wärmetransfer beschreibt, der mit einer herstellerdefinierten Einbaukonfiguration des Sensors (810) und der Sensorumgebung verknüpft ist.
22. 22. System (805) nach Anspruch 20, bei dem die Wärmetransferfunktion (840) eine Wärmetransferbeziehung (840) eines Netzwerks von Wärmetransferleitern beschreibt, wobei das Netzwerk von Wärmetransferleitern wenigstens einen Leiter umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - einem Messelement-Sensorumgebung-Wärmetransferleiter Ga (565), der einen Wärmewiderstand zwischen einem Messelement des Sensors (810) und einer Sensorumgebung angibt; - einem Abschirmung-Messelement-Wärmetransferleiter Gsi (575), der einen Wärmewiderstand zwischen dem Messelement (530; 630) des Sensors (810) und einer Abschirmungsinnengrenze des Sensors (810) angibt; - einem Prozess-Abschirmungs-Wärmetransferleiter GS2 (585), der einen Wärmewiderstand zwischen einer Abschirmungsaußengrenze des Sensors (810) und einem konvektiven Prozess der Sensorumgebung angibt; - einem Wärmekontaktwiderstands-Wärmetransferleiter Gc (685), der einen Wärmekontaktwiderstand zwischen der Abschirmungsaußengrenze des Sensors (810) und dem konduktiven Prozess der Sensorumgebung angibt; und - einem Radiativquelle-Abschirmungs-Wärmetransferleiter Gs (792), der einen Wärmewiderstand zwischen der Abschirmungsaußengrenze des Sensors (810) und dem radiati-ven Prozess der Sensorumgebung angibt.
23. 23. System (805) nach Anspruch 1, bei dem wenigstens einer der mit der Wärmetransferfunktion (840) verknüpften Wärmetransferparameter (818) eine Funktion von vorgegebener Information ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sensorumgebung, Nutzeranwendung, Sensorherstellerdaten und Sensorhalterungsherstellerdaten.
24. 24. Verfahren zum Kompensieren einer Temperaturmessung einer thermischen Vorrichtung (810) in einer Nutzerumgebung (850) als Funktion von Wärmetransfer der thermischen Vorrichtung (810) in einem Temperaturmesssystem (805), wobei - ein mit dem Sensor (810) verknüpfter Wärmetransfereintrag (815) eine Reihe von sensorspezifischen Wärmetransferparametern (818) zur Verfügung stellt, die mit der Wärmeübertragung zwischen dem Sensor (810) und einer Nutzerumgebung (850), die den Sensor (810) umgibt, verknüpft sind, gekennzeichnet durch, - Bereitstellen eines Kompensationssystems (806, 807), umfassend eine Wärmekompensationsvorrichtung (822), die so konfiguriert ist, dass Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) von einem Nutzer aus einer Vielzahl von vorbestimmten Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) wählbar ist; - Abrufen durch das Kompensationssystem (806, 807), basierend auf den Nutzeranwendungs- und Umgebungseingaben (830) durch den Nutzer, eines Sensoreintragausgabesignals (820), welches die sensorspezifischen Wärmetransferparameter (818) zum Kompensieren der sensorgemessenen Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeübertragung zwischen dem Sensor (810) und der Benutzer-Umgebung (850) einschließt.
25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner umfasst: 23/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15 - Eingeben von thermischer Vorrichtungsinformation, die mit der Ausgabe der thermischen Vorrichtung (810) als Funktion des Wärmetransfers basierend auf einer Wärmetransfereigenschaft verknüpft ist; - Modellieren der Wärmetransfereigenschaft, um die Wärmetransferfunktion (840) einschließlich Wärmetransferparametern (818) zu erzeugen; und - Speichern von Wärmetransferparametern (818) in einem mit der thermischen Vorrichtung (810) verknüpften Wärmetransfereintrag (815).
26. 26. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die mit der Wärmetransferfunktion (840) verknüpften Wärmetransferparameter (818) wenigstens an einen mathematischen Datenkoeffizienten und/oder einen statistisch erzeugten Parameter angepasst sind.
27. 27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Wärmetransferparameter (818) eine zweidimensionale Matrix von Wärmetransferdaten sind, die für den Wärmetransfer zwischen der thermischen Vorrichtung (810) und der Nutzerumgebung (850) repräsentativ sind.
28. 28. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Wärmetransferparameter (818) angepasste mathematische Datenkoeffizienten sind, die mit wenigstens einer mathematischen Funktion verknüpft sind, die für ein oder mehrere Segmente der Wärmetransferfunktion (840) repräsentativ ist.
29. 29. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die thermische Vorrichtung (810) ein Thermoelement umfasst.
30. 30. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die thermische Vorrichtung (810) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Widerstandstemperaturdetektor, einem Thermistor, einer Diode und einem Transistor.
31. 31. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner umfasst: - Eingeben von thermischer Vorrichtungsinformation, die mit der Ausgabe der thermischen Vorrichtung (810) als Funktion des Wärmetransfers (840) basierend auf einer Wärmetransfereigenschaft verknüpft ist; - Modellieren der Wärmetransfereigenschaft, um die Wärmetransferfunktion (840) zu erzeugen; und - Referenzieren der Wärmetransferparameter (818) in dem Wärmetransfereintrag (815).
32. 32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Modellierung der Wärmetransfereigenschaft ein konduktives thermisches Modell (610) und/oder konvektives thermisches Modell und/oder ein radiatives thermisches Modell umfasst.
33. 33. Verfahren nach Anspruch 24, mit dem weiteren Schritt des thermischen Modellierens der Wärmetransferfunktion (840), wobei das thermische Modellieren umfasst: - Analysieren der Nutzeranwendung, von Umgebungseingaben (830) und von Einbaueigenschaften eines Herstellers der thermischen Vorrichtung (810) und Ableiten der Wärmetransferfunktion (840) als Funktion einer Beziehung einer Temperatur und einer Wärmetransfereigenschaft; und - Speichern der mit der Wärmetransferfunktion (840) verknüpften Wärmetransferparameter (818).
34. 34. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner umfasst: - Speichern der eingegebenen Wärmetransferparameter (818) in einem Wärmetransfereintrag (815).
35. 35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Wärmetransfereintrag (815) verknüpft ist mit einem Eintragspeichersystem, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem EPROM, einem EEPROM, einem Barcode, einem RFID-Etikett (1250), einem virtuellen Speicherplatz in einem Netzwerk, einer Speichervorrichtung, einem computerlesbaren Medium, einer Computerfestplatte und einer Speichervorrichtung, die betreibbar ist, um Information über den Wärmetransfer mit Bezug auf das thermische Vorrichtungssystem zu kommunizieren. 24/40 österreichisches Patentamt AT 12 816 Ul 2012-12-15
36. 36. Verfahren nach Anspruch 34, das ferner umfasst: - Erzeugen des mit der thermischen Vorrichtung (810) verknüpften Wärmetransfereintrags (815), wobei diese Erzeugung umfasst: - Eingeben von auf die Nutzerumgebung (850) und/eine Nutzeranwendung bezogener Information; - Eingeben von mit der Ausgabe der thermischen Vorrichtung (810) als Funktion einer Wärmetransfereigenschaft verknüpfter thermischer Vorrichtungsinformation; - Modellieren des Wärmetransfers zwischen der thermischen Vorrichtung (810) und der Nutzerumgebung (850), um die Wärmetransferfunktion (840) zu bestimmen; und - Speichern der Wärmetransferparameter (818) in dem mit der thermischen Vorrichtung (810) verknüpften Wärmetransfereintrag (815). Hierzu 15 Blatt Zeichnungen 25/40