CN108369144A - 用于可靠且精确地确定介质的温度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定管中或者容器中的介质(1)的温度的装置。所述装置装配在或者可以插入到管或者容器壁(2)中并且包括：测量管(3)，所述测量管伸入到所述介质(1)中并且在朝向所述介质(1)的一端由测量管底部(4)封闭；作为主传感器(5)的基于电阻的温度传感器；以及作为辅助传感器(6)的基于热电电压的温度传感器。所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)将其测量值传输至分析/发射器单元(7)，并且所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)相对于所述测量管(3)的纵向轴线相对于彼此以固定偏移布置在所述测量管(3)内。所述主传感器(5)比所述辅助传感器(6)更接近地安装至所述测量管底部(4)，并且所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)分别具有电子测量电路，所述电子测量电路与所述测量管(3)电气绝缘。所述测量电路的电绝缘的变化以不同方式影响所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)的测量值，并且如果所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)的测量值之差(|ΔΤ|)的量超出第一指定阈值(ΔT_max)，则在分析/发射器单元(7)中生成与装置的完整性有关的故障通知。

Description

用于可靠且精确地确定介质的温度的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于可靠且精确地确定容器或者管中的介质的温度的装置，该装置被安装在或者能够被插入在容器或者管壁中，具有在封闭的测量管中布置的两种不同类型的温度传感器。此外，本发明涉及一种在用于可靠且精确地确定介质的温度的若干方法步骤中使用该装置的方法。

例如，介质能够是液体或者气体。

背景技术

安装的接触式温度计由E+H集团以及由Temperaturmesstechnik Geraberg GmbH(测温格拉贝格有限公司)以不同设计提供和销售。这种装置通常具有误差(被称为安装误差)，该误差是在用安装的接触式温度计测量温度时的系统性静态/热量测量误差。这源于在测量点处存在的温度与介质的温度不相同的事实。在VDI/VDE指导3511第3章中描述了安装误差。

对于在测量管内具有温度传感器的接触式温度计，存在安装误差，其中，测量管延伸到介质中以便测量温度。在朝向过程的测量管的端部，测量管由测量管底部封闭。测量管包含测量温度的温度敏感部件。由于只有测量管的外壁与介质处于热平衡状态(即，具有相同的温度)，因此敏感部件仅间接地与介质接触。测量管具有过程连接。该过程连接位于测量管的背对过程的端部，并且因此位于介质所处的容器或者管的外部。因此，过程连接与环境(或者与管或者容器壁)处于热平衡状态。

安装误差是由封闭的测量管内的热流造成的，该热流由于过程连接与环境(或者容器或者管壁)处于热平衡状态并且由于朝向过程的测量管(或者测量管壁)的端部与介质处于热平衡状态而产生。

利用较热介质和较冷过程连接，热流从测量管底部流向过程连接并且使热流从温度传感器中移除。利用较冷介质和较热过程连接，热量在与温度传感器相反的方向上流动。在任何情况下，由于测量管内的热流而造成形变。这种形变能够是容许温度传感器容差的倍数。当使用厚壁测量管(诸如，金属保护管)时(并且具体地，当从介质到测量管的热的传递中存在较低的热传递值α时)，这种形变特别大。

利用具有与介质的容器垂直的(或者与介质流过的管壁垂直的)纵向轴线的封闭的、细长测量管，由于介质与过程连接之间的温差而产生的热流沿测量管的纵向轴线延伸。在这种情况下，通过沿着测量管的纵向轴线布置多个温度传感器偏移，通过设计措施能够实现对安装误差的校正。然后使用偏移温度传感器的测量值来确定校正温度。在现有技术中，公开了具有若干的、纵向偏移的温度传感器的各种装置。

在一类这些装置中，纵向偏移的温度传感器用作确定介质内的温度分布曲线或者温度分布，并且不用作校正安装误差。例如，DE 195 448 80 A1公开了测量管中的若干热电偶式温度计。测量管具有多个流道。DE 195 09 105 C2公开了一种具有若干温度传感器的测量管，其中，温度传感器被附接至测量管的外壁。在这些公开中，因此，介质在各个点处于温度传感器间接接触。因此，能够确定介质内的温度分布曲线。相比之下，由于其它散热物理结构比封闭的测量管更有优势，因此不在这类装置中执行安装误差校正。由于在测量过程中在封闭的测量管内不存在定向热流，因此在这种情况下不存在安装误差。

在DE 199 39 757 A1中公开了一种用于校正安装误差的装置。两个或者更多个温度传感器在测量管的纵向轴线内偏移布置。存在相同的、基于电阻的温度传感器。

在原则上，在封闭的测量管中偏移布置的温度传感器越多，就能够更准确地校正安装误差。实际上，相反，不使用两个以上的温度传感器是极其有利的。由于空间需求减少，因此使用两个温度传感器使得能够使用标准尺寸的测量管。此外，使用两个温度传感器能够实现简化的校正公式，并且同时简化信号处理。因此，具体地，仅使用两个温度传感器也能够非常经济地实现安装误差校正。

通过分析/发射器单元来评估和传输两个温度传感器的测量值。两个温度传感器中的更接近地布置到测量管底部的温度传感器被称为主传感器。通过使用这两个温度传感器的测量值，能够将由更接近底部的主传感器的安装误差T_H,korr校正的温度确定为由主传感器的测量值T_H和辅助传感器的T_N推断(K.lrrgang,L.Michalowsky,“Temperaturmesspraxis mit Widerstands-thermometern und Thermoelementen(用电阻温度计和热电偶测量温度),”Vulkan-Verlag,Essen(福尔康出版社，埃森),2004)。

T_H,korr＝T_H+K_H·(T_H-T_N)＝T_H+K_HΔT，其中，ΔT＝T_H-T_N。

用于校正主传感器的校正因子K_H被存储在分析/发射器单元中。该校正因子由装置的尺寸和所采用的材料确定并且根据分析/发射器单元中的介质的类型进行预先分类。能够类似地确定由安装误差校正的第二温度传感器(被称为辅助传感器)的值。为此，使用与第一校正因子K_H不同的第二校正因子K_N。

T_N,korr＝T_N+K_N·(T_H-T_N)＝T_N+K_NΔT

这种简单的校正公式有利地仅需要分析/发射器单元中的非常小的计算能力。

然而，使用用于校正安装误差的两个相同的、基于电阻的温度传感器可能存在很多问题，这是由于这种装置对测量管的损坏以及两个基于电阻的传感器的测量电路的绝缘非常敏感。

例如，这种损坏能够由测量管中的湿度变化引起。食品部门的卫生要求需要对作物进行循环的热蒸汽清洁。由于热蒸汽射流的高温梯度，水分渗入到测量管中可能会重复发生。水分的渗透会导致测量管中的温度传感器的电气测量电路的绝缘发生变化。在绝缘发生变化的情况下，相同的温度传感器的测量值会发生相同程度的变化。因此，无法将由于绝缘发生变化而导致的温度传感器的测量值的变化与介质的温度变化区分开。因此，当两个相同的测量管与沿着测量管偏移的温度传感器一起使用时，仍然无法识别经由温度传感器的测量管或者测量电路造成的损坏。这带来了一个主要问题，并且具体地防止用于需要高功能可靠性的应用。通常根据不同的步骤或者所谓的“安全完整性级别”(SIL)对功能可靠性进行分类。根据使用的领域，需要高SIL水平。

在现有技术中还提出了利用两个或者更多个不同的温度传感器实现基于电阻的温度传感器的与年龄相关的漂移的高功能可靠性或者校正的测量管。例如，在DE 10 2009058 282中和DE 10 2012 103 9 52中公开了这种装置。相反，这些装置没有公开用于校正安装误差的任何选项。由于温度传感器未沿着纵向轴线偏移布置，因此无法校正由散热引起的安装误差。

在前述现有技术中没有公开用于同时以高功能可靠性来校正安装误差的选项。

发明内容

因此，本发明的目的是提出了一种经济且节省空间的装置，该装置同时确保高功能可靠性并且提供校正安装误差的选项。

通过提供一种用于确定管或者容器中的温度的装置来实现该目的，其中，该装置被安装在或者能够被插入到管或者容器壁中，该装置具有测量管，该测量管伸入到介质中并且该装置在朝向介质的端部处由测量管底部封闭，并且该装置具有作为主传感器的基于电阻的温度传感器和作为辅助传感器的基于热电的温度传感器。主传感器和辅助传感器相对于测量管的纵向轴线相对于彼此以固定偏移量布置在测量管内。主传感器比辅助传感器更接近地附接至测量管底部。过程连接位于测量管的背对介质的外侧过程的端部。测量电路的相对于测量管具有电气绝缘。测量电路的电气绝缘的变化以不同的方式影响来自主传感器和辅助传感器的测量值。如果测量值之差|ΔT|的量超出第一指定阈值ΔT_max，则分析/发射器单元生成关于装置的完整性的错误消息。

如果绝缘电阻发生变化，则这会对基于电阻的传感器的测量值产生显著影响，而相反，基于热电的辅助传感器的测量值几乎不受影响或者仅受到可忽略不计的程度的影响，使得在使用基于两种不同的测量原理的温度传感器时，确保高功能可靠性。例如，主传感器和辅助传感器的测量电路能够被设计，使得辅助传感器的测量电路具有比主传感器的测量电路小一个数量级或者10倍的整体电阻。因此，相应测量电路的电气绝缘的变化也会以不同的方式影响来自主传感器和辅助传感器的测量值。因此，两种不同类型的温度传感器的两个测量值的连续比较实现了高功能可靠性。

因此，与在测量管中具有两个基于电阻的温度传感器的装置相反，根据本发明的布置能够识别对装置的完整性的损坏。由于纵向偏移布置的温度传感器，因此也存在校正安装误差的可能性。

本发明的有利研发设置了基于电阻的传感器具有更高的测量精度的情况。

本发明的另一有利实施例设置了主传感器具有比辅助传感器更大的热质量。因此，辅助传感器的反应速度比接近位于测量管底部的主传感器更快。

由于精确确定介质温度的另一个误差源能够是介质中温度的迅速变化，因此该实施例尤为有利。根据介质中的温度变化的时间刻度和温度传感器的反应时间的时间刻度，介质中的温度变化能够导致两个温度传感器的响应信号的相移。该相移被称为动态误差。

温度传感器的反应时间大体上取决于热质量，这继而在本申请的上下文中被定义为特定热容量c_p和质量m的乘积。如果离底部更远的辅助传感器的反应速度比更接近底部的主传感器更快，则能够对动态误差进行特定补偿。当使用具有相同设计的两个结构相同的基于电阻的温度传感器时，基于假定排除对动态误差进行的这种补偿。

在本发明的有利研发中，通过三导体电路来实现基于电阻的主传感器与分析/发射器单元的连接。在研发的一种变型中，利用四导体电路来实现主传感器的连接。在这种情况下，三导体电路尤为有利，这是由于该三导体电路在测量管内仅需要非常小的空间，并且高效地实施信号处理。

三导体电路变型可以按照以下方式来实现：更接近底部的主传感器具有由材料A制成的两个连接导体。第一连接导体连接至第一内导体对，其中，第一内导体对由相同材料A组成。第二连接导体连接至第二内导体对。第二内导体对由第一内导体和第二内导体组成，该第一内导体由材料A制成，并且第二内导体由与第一材料A不同的第二材料B制成。热电偶式温度计或者辅助传感器的测量点通过由材料A制成的中间导体和具有由材料A和B制成的内导体的内导体对形成。

在本发明的研发的该特别有利的变型中，基于热电的辅助传感器的热测量点被集成在主传感器的布线中；同时，在三导体电路中实现基于电阻的主传感器与分析/发射器单元的连接。

在本发明的一个实施例中，测量管被设计成保护管。在该实施例的研发中，该保护管包含向其附接温度传感器的可更换测量插入管。由于能够将测量插入管从保护管移除以服务部件及其布线，因此实施例的这种研发极为有利。

如在实用新型DE 20 2009 012292 U1中所描述的，本发明的实施例的具有保护管和/或具有测量插入管的变型另外设置了保护管或者测量插入管具有测试信道。在本申请中，测试信道用于容纳若干附加温度传感器的布置，该若干附加温度传感器沿着测量管的纵向轴线偏移布置。

这种研发的实施例包括：提高主传感器与介质的热耦合。这通过将导热箔附接至测量插入管的底部来实现。在该上下文中，将导热箔附接至测量插入管底部的朝向保护管的一侧是有利的。

本发明的另一有利实施例设置用于使测量插入管在保护管中居中。例如，这能够通过修改测量插入管的底部形状，使得测量插入管的底部的直径大于测量插入管的直径来实现。从而在保护管内引导测量插入管。这种居中有利于保护管与测量插入管之间的热传递。

可靠且精确地确定温度的目的然后通过以下方法步骤来实现：

-在第一方法步骤中，通过分析/发射器单元确定来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(ΔT)，其中，ΔT＝T_H-T_N。根据结果，执行以下第二方法步骤：

a)如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量大于第一指定阈值(ΔT_max)，则输出关于装置绝缘的完整性的错误消息。

b)如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量小于第二指定阈值(ΔT_min)：则将介质的温度(T_M)确定为主传感器的温度(T_H)。

c)如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量位于第二指定阈值(ΔT_min)与第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内：

●则根据T_H,korr＝T_H+K_HΔT来确定主传感器的校正温度T_H,korr，其中，用于校正主传感器的校正因子K_H被存储在分析/发射器单元中。

●则根据T_N,korr＝T_N+K_NΔT来确定辅助传感器的校正温度T_N,korr，其中，用于校正辅助传感器的校正因子K_N被存储在分析/发射器单元中。

●则通过T_M＝¹/₂(T_H,korr+T_N,korr)确定介质的温度。

也在第一步骤中确定温差。来自主传感器和辅助传感器的测量值之差的量的第一指定阈值(ΔT_max)被存储在分析/发射器单元中，通过缺少绝缘清楚地暗示该第一指定阈值。能够通过对阈值的合适选择来可靠地识别对绝缘的损坏。

如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差的量低于第一指定阈值(ΔT_max)，则能够使用用于安装误差校正的校正方法。然而，如果测量值在校正之前在指定极限内不对应，则不在根据本发明的方法中执行对安装误差的校正。如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差的量位于第二指定阈值(ΔT_min)之下，则由于主传感器具有更高的测量精度，因此将介质的温度(T_M)确定为主传感器的温度(T_H)。例如，第二指定阈值能够是传感器的容差的两倍。由于辅助传感器具备比主传感器更低的测量精度，因此建议省略该校正方法。

如果来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量位于第二指定阈值(ΔT_min)与第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内，则然后使用安装误差校正和在分析/发射器单元中存储的主存储器的校正因子(K_H)和辅助传感器的校正因子(K_N)的公式来校正来自主传感器和辅助传感器的这两个测量值。

由于校准期间的调整和校正因子的确定，来自主传感器和辅助传感器的两个校正温度理想上相对应。然而，实际上，两个校正值可能不同。因此，由于传送了两个校正温度值，因此发生了一定的调整。

因此，如同单独的方法步骤，根据本发明的方法描述了能够同时实现高功能可靠性和安装误差校正的技术目标的方式。

在本文描述的方法中，首先实施绝缘监测，然后进行后续的安装误差校正。由于安装误差校正在相同程度上取决于两个测量值之差，因此当期望来自主传感器和辅助传感器的测量值之间的相当大的差主要是由于绝缘误差而造成的，而安装误差对测量值之差造成的影响非常小时，该例程尤为有利。

在接近于根据本发明的方法的变型中，还能够首先执行安装误差校正，然后能够使用由安装误差校正的测量值来执行绝缘监测。对顺序的选择对本领域的技术人员而言是显而易见的，这是由于选择装置特征所预期的误差的大小。在接近于根据本发明的方法的另一变型中，还实现了同时监测来自主传感器和辅助传感器的未校正值和校正值。

在根据本发明的方法的研发中，实现了附加漂移控制。尽管在使用期间难以识别两个结构相同的温度传感器之间的漂移，但对于不同类型的温度传感器存在不同的漂移曲线。具体地，根据本发明的方法实现了对辅助传感器的设计，使得该辅助传感器在由介质采用的温度范围内大体上在长期上比主传感器更稳定。在该上下文中，“在长期上大体上更稳定”意味着辅助传感器的漂移的速率比主传感器的漂移速率小至少一个数量级或者10倍。

在根据本发明的方法的研发中，当辅助传感器超过指定温度点(T_N ^kal.)时，始终执行主传感器的漂移校正。同时，必须始终检查来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量是否位于第二指定阈值(ΔT_min)与第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内。在指定温度点(诸如，80℃)，由安装误差引起的来自主传感器和辅助传感器的测量值之间的偏差是已知的。具体地，当辅助传感器超过未校正值(T_N ^kal.)时主传感器应当显示的未校正值是已知的。在该上下文中，该未校正值被称为T_H ^kal。

如果辅助传感器现在超过指定温度点(T_N ^kal.)，则能够检查主传感器的所关联的未校正值是否显示所关联的理论值(T_H ^kal.)。与此不同的偏差必须是由于主传感器的漂移造成的。因此，如果由主传感器显示的温度与主传感器的属于辅助传感器的指定温度点(T_N ^kal.)的未校正温度值(T_H ^kal.)相差超过指定阈值，则输出关于主传感器的漂移的消息。同时，来自主传感器的测量值被更新为主传感器的属于辅助传感器的指定未校正温度值(T_N ^kal.)的未校正温度值(T_H ^kal.)。在这种特别有利的研发中，因此，装置能够同时执行漂移校正和安装误差校正，以确保高功能可靠性。

当介质在测量管上的温度分布已知时，根据本发明的用于校正漂移的方法的这种研发尤为高度可靠。在这种研发的有利变型中，当在重新校准过程中(在确定的插入时间之后)将测量管从过程移除时还能够校正漂移，并且在具有均匀的温度分布和在指定参考温度下的参考介质中确定主传感器和辅助传感器的温度。属于辅助传感器的指定温度点(T_N ^kal.)的温度然后被选择为参考温度。由于参考介质的均匀的温度分布，前述方法特别适合于实现主传感器的漂移的精确控制或者校正。

在根据本发明的方法的可替选研发中，通过将来自主传感器和辅助传感器的测量值的时间历程轨迹(temporal course)保存在分析和发射器单元中来实现漂移控制。在与此接近的变型中，将时间历程轨迹保存在连接至分析和发射器单元的控制中心中。

在该可替选研发中，能够通过在指定时间跨度上观察来自主传感器和辅助传感器的测量值的时间历程轨迹来校正漂移。在这里，同时，必须始终检查来自主传感器和辅助传感器的测量值之差(|ΔT|)的量是否位于第二指定阈值(ΔT_min)与第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内。如果时间历程轨迹偏离平行历程轨迹，则必须存在主传感器的漂移。具体地，通过使用标准，针对偏离平行历程轨迹的时间历程轨迹选择指定阈值。如果超过该指定阈值，则输出关于主传感器的漂移的消息。同时，主传感器的测量值被更新为与辅助传感器的测量值平行的历程轨迹。

因此，本发明提供了一种装置和方法，利用该装置和方法，高功能可靠性、对安装误差的校正(这对于封闭的测量管中的温度传感器是不可避免的)、以及对基于电阻的主传感器的漂移的监测和校正在节省空间的实现中同时成为可能。这三个优点被实现在于：两个独立的温度传感器测量沿着测量管的纵向轴线偏移的温度，并且因此，所使用的温度传感器建立在基于电阻和基于热电的测量原理上。

附图说明

参照以下示意图更详细地解释了本发明。这些示意图示出了：

图1示出在容器或者管壁中安装的根据本发明的装置的示例性实施例。

图2示出根据本发明的装置的优选实施例，其中，在三导体电路中实现主传感器的与分析/发射器单元的电气连接。

图3示出作为保护管和测量插入管的根据本发明的装置的实施例。

图4示出在主传感器的漂移的情况下主传感器和辅助传感器的测量值的时间历程轨迹。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置的实施例的示例。通过过程连接11在容器或者管壁2中安装的封闭的测量管3来测量介质1的温度，并且为此，伸入到介质1中。测量管3的底部4位于测量管3的朝向介质1的一端。使用了两个温度传感器，其中，基于电阻的温度传感器作为主传感器5附接至测量管3的底部4，并且热电偶式温度计作为辅助传感器6沿着测量管3的纵向轴线L_M偏移附接。两个温度传感器测量温度并且将其温度值提供给分析/发射器单元7，该分析/发射器单元使用传输至其的测量值来输出介质1的温度，并且然后经由有线或者无线测量传输路径将其提供给控制中心。分析/发射器单元7位于包含介质1的容器或者管的容器壁或者管壁2之外，要可靠且精确地确定该介质的温度。

如果在测量管3中出现水分，则测量电路的绝缘电阻显著地降低。例如，绝缘电阻R_iso最初能够降至100kΩ。如果测量管3完全处于水下，则绝缘电阻甚至能够降至10KΩ。主传感器5和辅助传感器6的温度测量值的绝对误差对于主传感器5的两种可能的变型(Pt200温度计和2kΩ热敏电阻)表现出以下影响：

该表显示了，在标准布线的情况下，绝缘电阻相对于测量值的减小对基于电阻的主传感器5具有显著影响，而在基于热电的辅助传感器6的测量值中几乎不明显。

能够通过对指定阈值ΔT_max的合适选择来可靠地识别对绝缘的损坏。根据所采用的基于电阻的主传感器5以及由于缺乏绝缘而相应预期的温差的大小，对指定阈值ΔT_max的选择对本领域的技术人员是显而易见的。因此，与在测量管3中具有两个基于电阻的温度传感器的装置相反，根据本发明的现有布置能够识别对装置的完整性的损坏。因此，鉴于功能安全性考虑，装置适合于实现高SIL。

对于两个温度传感器中的每一个温度传感器，校正因子K_H或者K_N被存储在分析/发射器单元7中。在分析/发射器单元7中，用户在启动之前必须选择装置的设计(或者具有或者不具有可更换测量插入管9)以及液体和气体介质的规格。在启动时能够利用以下类型的分类表来选择在分析/发射器单元7中存储的校正因子。

另外，能够在至少一个操作点处检查并且重新调整校正因子，其中，应当使用足够均匀的介质或者具有足够均匀的温度分布的介质。此处通过选择测量管3的插入深度并且通过选择介质1、介质1及其周围的温度、以及测量管3(或者保护管8和测量插入管9)的几何结构来限定不同的操作点，这是由于这些参数主要确定了安装误差。

如果ΔT＝T_H-T_N，则

T_H,korr＝T_H+K_HΔT，

T_N,korr＝T_N+K_NΔT。

在根据本发明的方法中，只有在温差不由绝缘电阻的变化引起时才应当使用校正方法；这是通过适当选择第一指定阈值ΔT_max而建立的。

当来自主传感器5和辅助传感器6的未校正测量值在一定公差内是一致时，也应当省略该校正方法；这是通过适当选择第二指定阈值ΔT_min而建立的。

通过至少一个操作点，然后调整主传感器5和辅助传感器6的两个校正因子K_H和K_N，使得两个校正温度相对于校准状态相对应。换言之，在校准之后，在操作点处，来自主传感器和辅助传感器的两个校正温度值之间的以下关系适用：

T_H,korr＝T_N,korr。

通过转换，这种关系能够被简化为在操作点处的两个校正因子之间与此等同的关系。

K_N＝1+K_H

在校准点处，在上述公式中描述的校正因子K_H与K_N之间的精确关系因此适用。在使用中占主导地位的偏离操作点的条件(温度、插入深度等)越多，上文定义的校正因子(在理论上应当将主传感器5的所测量的温度和辅助传感器6的所测量的温度校正为相同的校正温度值)提供彼此偏离的校正值的越多。因为在主传感器5与辅助传感器6之间存在剩余的动态误差或者相移，所以只要排除与绝缘误差有关的差异(通过适当选择阈值ΔT_max来确保所述与绝缘误差有关的差异)，例如，就能够产生不同的校正温度T_H,korr和T_N,korr。

因此，在任何情况下，将介质1的精确温度确定为来自主传感器5和辅助传感器6的两个校正温度值的平均值。

T_M＝¹/₂(T_H,korr+T_N,korr)

在本发明的实施例的在保护管8中和/或在测量插入管9中具有测试信道的变型中，另外在要用于附加(非初始)校准过程的测试信道中提供了用于附加温度传感器的测量值。在该附加(非初始)校准过程中，检查和/或更精确地确定用于安装误差校正的校正因子K。当使用三个附加温度传感器时，从而实现更精确地确定校正因子K。本发明的这种变型尤其适合于其中需要精确了解校正因子K的实例，例如，在具有更高精度要求的应用领域中和/或在安装误差是相对较大的情况下。例如，这是在将热量从介质1传递至测量管3时的情况，存在较低的热传递值α。

图2示出了本发明的用三个导管来实现主传感器5与分析/发射器单元7的电气连接的有利实施例。在该上下文中，更接近底部的主传感器5具有由材料A制成的两个连接导体。第一连接导体连接至第一内导体对，该第一内导体对由相同材料A制成。第二连接导体连接至第二内导体对。第二内导体对由第一内导体和第二内导体组成，该第一内导体由材料A制成，并且该第二内导体由与第一材料不同的第二材料B制成。用实线表示由材料A制成的连接导体和内导体，并且用虚线表示由材料B制成的内导体。通过连接由材料A制成的中间导体和具有由材料A和B制成的内导体的内导体对来形成热电偶式温度计的或者辅助传感器6的测量点。

三个导体然后延伸至分析/发射器单元7的第一输入71：第一内导体对(由材料A的两个内导体组成)和由第二内导体对的材料A制成的内导体延伸至第一输入。此外，由材料A制成的该内导体经由桥接器连接至分析/发射器单元7的第二输入。由材料B制成的内导体延伸至分析/发射器单元的第二输入作为另外导体。在三导体电路中将基于电阻的主传感器5的信号传输至分析/发射器单元7的第一输入71；将基于热电的辅助传感器6的信号传输至分析/发射器单元7的输入72。在实施例的该示例中，来自主传感器5和辅助传感器6的连接线的电气电路以节省空间的方式实现，并且因此尤为有利。

如果使用本发明的有利研发(其中，辅助传感器6在由介质假设的温度范围内的漂移的速率比主传感器5的漂移的速率小至少一个数量级(10倍))，则因此必须为连接导体和内导体适当地选择材料A和B。例如，如果将铜用作材料A，并且将镍用作材料B，则形成铜/铜/镍热电偶式温度计。针对在高达200℃的范围内的铜/铜/镍热电偶式温度计，预计在两个热电偶式支路中晶格不会变化并且不会晶间腐蚀。这意味着与基于电阻的主传感器5相比，热电偶式温度计或者辅助传感器6在由介质1采用的温度范围内经历可忽略不计的漂移。

图3示出了包含可更换测量插入管9的厚壁保护管8。主传感器5和辅助传感器6被布置在测量插入管9上。测量插入管9的底部91的直径大于测量插入管9的直径。从而在保护管8内引导测量插入管9。导热箔10被附接在测量插入管底部91的朝向保护管8的一侧上。

图4示出了来自主传感器5和辅助传感器6的这两个未校正值的测量值的时间历程轨迹。假设绝缘完好，未校正测量值通常总是并行。在时间点t₁与时间点t₂之间的时间间隔内，观察到不平行的历程轨迹。

非平行历程轨迹的标准被存储在分析/发射器单元7中。例如，这能够表示两个时间历程轨迹的非恒定差分曲线。然后通过在时间点t₁与时间点t₂之间的时间间隔内超出指定阈值的差分曲线的导数来检测差分曲线不恒定的事实。

由于与主传感器5相比，辅助传感器6的漂移可忽略不计，因此非平行历程轨迹仅通过主传感器5的漂移而造成。在时间点t₁与时间点t₂之间的时间间隔之后识别偏差温度T_D。偏差温度T_D与来自与辅助传感器6平行的历程轨迹的主传感器5的未校正温度的偏差相对应。因此，偏差温度T_D是主传感器5的漂移T_D。如果识别到偏差温度T_D，则输出关于漂移的消息。主传感器5的测量值被校正为与辅助传感器6的测量值平行的历程轨迹。

附图标记列表

1 介质

2 管或者容器壁

3 测量管

4 测量管底部

5 主传感器

6 辅助传感器

7 分析/发射器单元

71 分析/发射器单元的第一输入

72 分析/发射器单元的第二输入

8 保护管

9 测量插入管

91 测量插入管的底部

10 导热箔

11 过程连接

L_M 测量管的纵向轴线

R_iso 绝缘电阻

ΔT 来自主传感器和辅助传感器的测量值之差

|ΔT| 来自主传感器和辅助传感器的测量值之差的量

ΔT_max 第一指定阈值

ΔT_min 第二指定阈值

T_H 主传感器的测量值

T_N 辅助传感器的测量值

T_M 介质的所确定的温度

T_H,korr 由安装误差校正的主传感器的测量值

T_N,korr 由安装误差校正的辅助传感器的测量值

T_N ^kal. 校准其处主传感器的辅助传感器的指定未校正温度值

T_H ^kal. 主传感器的属于辅助传感器的指定未校正温度值的温度值

K_H 用于主传感器的安装误差校正的校正因子

K_N 用于辅助传感器的安装误差校正的校正因子

t₁ 用于主传感器的漂移的开始时间

t₂ 用于主传感器的漂移的结束时间

T_D 由于主传感器的漂移引起的偏差温度

Claims (15)

1.一种用于确定管中或者容器中的介质(1)的温度的装置，

其中，所述装置被安装在或者能够被插入到管或者容器壁(2)中，

所述装置具有测量管(3)，所述测量管(3)伸入到所述介质(1)中，

并且所述装置在朝向所述介质(1)的端部处由测量管底部(4)封闭，

并且所述装置具有作为主传感器(5)的基于电阻的温度传感器和作为辅助传感器(6)的基于热电的温度传感器，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)将其测量值传输至分析/发射器单元(7)，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)相对于所述测量管(3)的纵向轴线彼此以固定的偏移量布置在所述测量管(3)内，并且所述主传感器(5)比所述辅助传感器(6)更接近地附接至所述测量管底部(4)，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)各自具备电气测量电路，所述电气测量电路对于所述测量管(3)具有电气绝缘，

其中，对所述测量电路的电气绝缘的变化分别以不同方式影响来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值，

并且其中，如果来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差|ΔT|的量超出第一指定阈值ΔT_max，则所述分析/发射器单元(7)生成与所述装置的完整性有关的错误消息。

2.根据权利要求1所述的装置，

其中，所述主传感器(5)具有比所述辅助传感器(6)更高的测量精度。

3.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置，

其中，所述主传感器(5)具有比所述辅助传感器(6)更大的热质量。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置，

其中，所述主传感器(5)被实现为Pt传感器-优选地，Pt 100。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)具备电气连接，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的连接被连接至所述分析/发射器单元(7)的两个单独的输入。

6.根据权利要求5所述的装置，

其中，利用三个或者至多四个导体来实现所述主传感器(5)与所述分析/发射器单元(7)的电气连接。

7.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置，

其中，所述金属测量管(3)被设计成保护管(8)。

8.根据权利要求7所述的装置，

其中，所述保护管(8)包含测量插入管(9)，

并且其中，所述测量插入管(10)包含所述主传感器(5)和辅助传感器(6)。

9.根据权利要求8所述的装置，

其中，所述测量插入管(9)和所述保护管(8)被设计，使得所述测量插入管(9)在所述保护管(8)中居中。

10.根据权利要求8和9所述的装置，

其中，导热箔(10)被固定至所述测量插入管(9)-优选地，在所述测量插入管(9)底部的朝向所述保护管(8)的一侧上。

11.一种用于确定管中或者容器中的介质(1)的温度的方法，

其中，所述装置被安装在或者能够被插入到管或者容器壁(2)中，

其中，用于确定温度的所述方法使用具有根据权利要求1至10中的至少一项所述的特征的装置，

其中，所述主传感器(5)的测量值(T_H)和所述辅助传感器(6)的测量值(T_N)被传输至所述分析/发射器单元(7)，

其中，在第一方法步骤中，通过分析/发射器单元(7)来确定来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(ΔT)，并且其中，根据结果，执行下面的第二方法步骤：

a)如果来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(|ΔT|)的量大于第一指定阈值(ΔT_max)：则输出关于所述装置绝缘的完整性的错误消息，

b)如果来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(|ΔT|)的量小于第二指定阈值(ΔT_min)：则将所述介质(1)的温度(T_M)确定为所述主传感器(5)的温度(T_H)，

c)如果来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(|ΔT|)的量位于所述第二指定阈值(ΔT_min)与所述第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内：

●则根据T_H,korr＝T_H+K_HΔT来确定所述主传感器(5)的校正温度(T_H,korr)，其中，用于校正所述主传感器(5)的校正因子(K_H)被存储在所述分析/发射器单元(7)中，

●则根据T_N,korr＝T_N+K_NΔT来确定所述辅助传感器(6)的校正温度(T_N,korr)，其中，用于校正所述辅助传感器(6)的校正因子(K_N)被存储在所述分析/发射器单元(7)中，

●则将所述介质的温度T_M确定为来自所述主传感器(5)和所述辅助传感器(6)的校正温度的平均值：T_M＝1/2(T_H,korr+T_N,korr)。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，所述主传感器(5)和辅助传感器(6)经历漂移，

其中，所述辅助传感器(6)的在由所述介质(1)采用的温度范围内的漂移的速率比所述主传感器(5)的漂移的速率小至少10倍。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中，所述辅助传感器(6)的指定未校正温度值(T_N ^kal.)和与其相关联的所述主传感器(5)的未校正温度值(T_H ^kal.)被存储在所述分析/发射器单元(7)中，

其中，在来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(|ΔT|)的量位于所述第二指定阈值(ΔT_min)与所述第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内的情况下，

并且，在所述辅助传感器(6)超过所述辅助传感器(6)的所述指定未校正温度值(T_N ^kal.)，并且所述主传感器(5)的未校正测量值从所述主传感器(5)的与其相关联的未校正温度值(T_H ^kal.)偏离指定阈值的情况下，

输出关于所述主传感器(5)的漂移的消息，并且将所述主传感器(5)的未校正测量值更新为属于所述辅助传感器(6)的指定未校正温度值(T_N ^kal.)的未校正温度值(T_H ^kal.)。

14.根据权利要求11或者12所述的方法，

其中，来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的未校正测量值的时间历程轨迹被保存在所述分析/发射器单元(7)中。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中，在来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的测量值之间的差(|ΔT|)的量位于所述第二指定阈值(ΔT_min)与所述第一指定阈值(ΔT_max)之间的范围内的情况下，

并且，在来自所述主传感器(5)和辅助传感器(6)的未校正测量值的时间历程轨迹在指定时间跨度内从平行历程轨迹偏离超过指定阈值的情况下，

输出关于所述主传感器(5)的漂移的消息，并且将所述主传感器(5)的未校正测量值更新为与所述辅助传感器(6)的未校正测量值平行的历程轨迹。