CN109073483B

CN109073483B - 用于校准牙科烘箱的温度测量装置的方法和校准元件

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Publication number: CN109073483B
Application number: CN201780023827.6A
Authority: CN
Inventors: C.库尔茨
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: US10883885B2; KR20180134903A; WO2017178579A1; BR112018069595A2; JP6866047B2; AU2017249704B2; US20190128751A1; CN109073483A; KR102202599B1; JP2019513988A; EP3443312B1; DE102016206447B3; EP3443312A1; AU2017249704A1; CA3020358C; CA3020358A1; BR112018069595B1

Abstract

本发明涉及一种用于借助于至少一个校准元件(6)校准牙科烘箱(2)的温度测量装置(1)的方法，所述至少一个校准元件(6)在加热时段(dt)期间在牙科烘箱(2)中被加热，其中所述至少一个校准元件(6)具有至少一种测量材料(7)，所述至少一种测量材料(7)具有在第一转变温度(TC1)下发生的可逆相转变，所述相转变导致所述牙科烘箱(2)的至少一个第一参数(I)的突变，炉腔(3)中的温度借助于所述温度测量装置(1)测量作为实际温度(T)，并且测量所述参数(I)，识别所述第一参数(I)的至少一个第一突变(dI1)，确定当所述第一参数(I)的第一突变(dI1)发生时由所述温度测量装置(1)测量的第一实际温度值(T1)与所述第一转变温度(TC1)的偏差，并且根据所述偏差校正所述温度测量装置(1)的实际温度(T)。

Description

用于校准牙科烘箱的温度测量装置的方法和校准元件

技术领域

本发明涉及一种借助于至少一个校准元件校准牙科烘箱的温度测量装置的方法，其中在加热时段期间在所述牙科烘箱中将所述至少一个校准元件从起始温度加热到结束温度，并且在加热时段期间借助于所述温度测量装置测量所述牙科烘箱中的温度作为实际温度。

背景技术

最近，感应式高温炉开始用于牙科修复体的烧结，上釉和干燥。与电阻加热炉相比，感应炉在速度方面具有优势。

在该过程期间对温度的精确调节对于上釉特别重要，原因是即使很小的温度偏差也会导致差的结晶结果并且可能导致强度降低或轮廓熔合。

为了监测的目的，因此在烘箱内部的过程期间借助于温度测量装置(例如热电偶)测量温度。然而，温度测量装置必须定期校准，原因是显示温度和烘箱中实际存在的温度之间的偏差(也称为漂移)也会发生，特别是由于老化过程。

为了校准，校准元件典型地布置在烘箱的炉腔中并被加热。例如，可以使用具有限定的温度-收缩率的烧结环。也已知的是利用材料(例如银)的限定熔点，通过将由该材料组成的校准元件引入烘箱中，将烘箱尽可能精确地加热到材料的熔化温度并随后检查校准元件的状态。

另一种已知的变型是利用铝的特定性质，其在达到熔点时保持其形状，但其体积增加7％。例如，具有由铝丝制成的接触桥的校准元件是可用的，其中由于铝丝的体积增加，接触桥仅在达到熔点时关闭；结果，可以精确地识别烘箱中的熔化温度的达到。

本发明的任务是进一步发展现有技术并提供一种可靠且成本效益高的方法，用于校准尽可能精确的牙科烘箱的温度测量装置，以及相应的可靠且成本效益高的校准元件。

发明内容

本发明的一个主题是一种借助于至少一个校准元件校准牙科烘箱的温度测量装置的方法，其中在加热时段期间在所述牙科烘箱中将至少一个校准元件从起始温度加热到结束温度，并且在加热时段期间借助于所述温度测量装置测量所述牙科烘箱中的温度作为实际温度。所述至少一个校准元件具有至少一种测量材料，所述至少一种测量材料具有在第一转变温度下发生的可逆相转变，其中所述第一转变温度高于所述起始温度并且低于所述结束温度，并且所述相转变导致所述牙科烘箱的至少一个第一参数的突变。在加热时段内测量所述牙科烘箱的第一参数，并且在加热时段期间识别所述第一参数的至少一个第一突变，其中确定当所述第一参数的第一突变发生时由所述温度测量装置测量的第一实际温度值与所述第一转变温度的偏差，并且根据所述偏差校正所述温度测量装置的实际温度。

具有影响牙科烘箱的参数的温度依赖性可逆相转变的任何材料都适合用作测量材料。相转变是指材料性质的突变，例如磁导率或电导率的突变。转变温度是指测量材料的材料特定温度，在该温度下发生相转变，即性质的变化。

测量材料可以是例如铁磁材料，当达到材料特定的居里温度(转变温度)时，其失去其铁磁性质。在居里温度以上，材料的磁导率为0或仅具有顺磁性。这是铁磁材料可逆相转变为顺磁性高温形式或材料性质的突变。

当达到第一转变温度时位于牙科烘箱中的校准元件的相转变或性质的变化导致牙科烘箱的第一参数的突变。通过识别参数或参数的突变，因此可以推断牙科烘箱中的温度。越精确地知道校准元件的转变温度，就可以越精确地执行校准。转变温度可以是例如材料的固定已知性质。此外，对于每个单独的校准元件，可以高精度地确定特定转变温度一次；然后它可以用于由校准元件校准，由此相应地提高校准的精度。

该参数是牙科烘箱的可测量变量，其受到测量材料的相转变影响，并且例如可以是电流，电压或频率。例如，感应操作牙科烘箱的电感器的AC电阻可以用作参数，其中，例如由于由铁氧体组成的校准元件的磁导率消失，导致电感器的自感突然下降，这导致AC电阻的突然降低。

根据上述设计示例的AC电阻的减小可以例如基于流过电感器的电流或针对电感器测量的电流-时间曲线来确定，当达到牙科烘箱中的转变温度时所述电流或电流-时间曲线突然减小。

跳变或突变的大小取决于校准元件的测量材料的类型和量。例如，在感应炉中由铁氧体构成并且质量为18.5g，外径为16mm，内径为10mm，高度为28mm的圆柱体可以产生大约2.5A的电流变化，而正常出现的电流波动典型地仅为大约0.5A至1A；因此，可以将由校准元件的相转变导致的电流变化与其它波动清楚地区分开。

如果校准元件直到加热时段开始之后才被引入牙科烘箱中，则引入也会导致参数的突变。然而，这可以与由测量材料的相转变导致并且基于时间和代数符号识别校准的跳变区分开。例如，在引入铁磁校准元件时的感应炉在时间点的电流-时间曲线表现出由引入的校准元件的磁导率导致的跳变。

燃烧室中的温度至少增加到高于或等于至少一种测量材料的转变温度的结束温度。由温度测量装置确定的实际温度至少记录在相转变区域中。

如果在相转变时由温度测量装置显示的实际温度(即测量的第一实际温度值)和校准元件的第一测量材料的第一转变温度之间存在偏差，则通过偏差校正温度测量装置的温度显示。例如，可以将偏差作为温度测量装置的实际温度值的偏移量来添加。

已经测量了牙科烘箱的许多参数以监测牙科烘箱的性能，使得不需要附加的测量装置和/或可以使用现有的测量来实施根据本发明的方法。

例如，经常监测在感应炉的加热电路中流动的总电流以进行功率计算。为此，典型地在电源单元处直接监测直流电流，所述直流电流随后借助于振荡器转换成交流电流并馈送到电感器。因此不需要用于监测校准方法的电流的附加装置。可以类似地监测与电流相关的任何其它变量以识别由校准元件的相转变导致的突变或相转变的时间点。为了能够测量在相转变时由温度测量装置测量的第一实际温度值，根据本发明，仅需要以某种方式识别相转变。

由于测量材料的相转变的可逆性，根据本发明的方法可以用相同的校准元件重复执行，或者校准元件可以被重复使用。

为了在加热期间精确地达到相转变的转变温度并且在加热期间使烘箱中的温度均匀化，有利的是仅在烘箱中缓慢地升高温度，特别是在转变温度附近的范围内。为了加速校准过程，在更远离转变温度的温度范围内的加热也可以更快地发生。

烘箱中校准元件的位置越精确地对应于待烧结的部件的位置(例如，使用定位模板)，对烘箱的实际烧结温度的校准就可以越精确。

根据本发明的方法的一个特定优点是它可以以完全自动化的方式运行。此外该方法可以以特别简单且成本效益高的方式实施，特别是通过使用可以以非接触方式使用和重复使用的易于生产的校准元件，并且由于用于监测或测量牙科烘箱的第一参数的装置已经就位并且不需要附加的装置。

至少一个校准元件有利地包括至少一种第一测量材料和一种第二测量材料，或者包括第一测量材料的至少一个第一校准元件和包括第二测量材料的一个第二校准元件在牙科烘箱中同时被加热。第一测量材料具有第一转变温度，并且第二测量材料具有不同于第一转变温度的第二转变温度。对于每种测量材料，识别加热时段期间第一参数的突变，并且相应地确定当第一参数的第一突变发生时由温度测量装置测量的第一实际温度值与相应的测量材料的第一转变温度的偏差。基于针对不同测量材料识别的偏差形成偏差之间的校正值和/或线性校正，并且通过校正值和/或线性校正来校正温度测量装置的实际温度。

使用不同测量材料的多点校准以简单的方式提高了校准过程的精度，而没有显著增加校准过程所需的时间。校准元件包括的相对于转变温度不同的测量材料越多，或者具有相对于转变温度不同的相应测量材料的校准元件越多，在加热时段内可以识别并且考虑用于温度测量装置的校准的温度偏差越多。在这样做时，材料和生产相关的成本，特别是对于包括多种测量材料的校准元件，或当使用多个校准元件时的过程相关成本，仅略微增加。例如，校正值可以是平均校正值，或者可以执行线性校正。

校准元件有利地借助于牙科烘箱进行感应加热。因此可以使用影响牙科烘箱的感应性质的材料作为测量材料，或者例如基于施加到感应炉的感应电流或电压的变化，可以容易地证明对牙科烘箱的感应性质的影响。

至少一种测量材料有利地是铁磁性的或亚铁磁性的，其中转变温度对应于测量材料的居里温度。对于铁磁材料的居里温度具有100℃以下约+/-5开尔文以及100℃以上+/-7.5开尔文的典型公差，居里温度特别好地适合例如+/-20开尔文的精确温度确定或目标校准精度。此外对于每个校准元件，可以以更高的精度确定特定居里温度一次；然后它可以用于用该校准元件进行校准，由此相应地提高校准精度。

至少一种测量材料有利地表现出取决于温度的电导率的突变。电导率也表示材料性质，其突变例如影响感应炉的自感。

该参数有利地是电流或电压的幅度或交流电流或交流电压的频率。这些是牙科烘箱的易于测量的性质，其也经常被测量以监测烘箱的性能。

本发明还涉及一种用于校准牙科烘箱的温度测量装置的校准元件，其包括至少一种第一测量材料，其中测量材料具有在第一转变温度下发生的可逆相转变。

导致材料性质突变的测量材料的相转变会影响牙科烘箱的参数。当达到材料特定的居里温度时，例如铁磁材料的磁导率的消失导致用于加热的电感器的负载跳变。由于相转变的可逆性和临界温度依赖性，由根据本发明的测量材料组成的校准元件适合于校准牙科烘箱。由于校准元件不必满足除了包括至少一种测量材料之外的任何要求，因此校准元件可以以成本效率高且简单的方式生产。

不言而喻，校准元件由在加热期间不会脱气的耐热材料组成。另外，在根据本发明的方法的说明中做出的所有陈述可以应用于校准元件的测量材料及其性质。

校准元件有利地包括至少两种测量材料，其中测量材料相应地具有不同的转变温度。这样的校准元件允许多点校准，由此可以实现更高的校准精度。

至少两种测量材料有利地以堆叠的形式一个布置在另一个之上。不言而喻，两种测量材料的任何期望布置都是可能的。堆叠型布置表示特别简单的布置，其特别容易制造。堆叠型布置仅指层状结构，并且不旨在限制所述堆叠如何布置在牙科烘箱中。定位在牙科烘箱中并且具有彼此相邻布置的测量材料的校准元件也特别表示堆叠型布置，其中校准元件定位成位于一侧。

至少一种测量材料有利地是铁磁性的或亚铁磁性的，其中至少一种测量材料的转变温度对应于居里温度，或者当达到转变温度时至少一种测量材料表现出电导率的突变。

附图说明

在附图中示出了本发明的设计示例，附图示出

图1是根据本发明的用于校准牙科烘箱的温度测量装置的装备的示意图，

图2是根据本发明的校准期间的电流-时间曲线和温度-时间曲线的草图，

图3是根据本发明的校准方法的示意性顺序。

具体实施方式

图1示出了用于校准牙科烘箱2的温度测量装置1的装备。温度测量装置1至少部分地布置在牙科烘箱2的炉腔3内。为了加热炉腔3，图示的设计示例中的牙科烘箱2包括至少一个电感器4，其通过电流/电压源5操作。

为了校准，校准元件6布置在炉腔3中并且借助于电感器4加热，其中借助于温度测量装置1测量炉腔中的实际温度。

在图示的设计示例中，校准元件6包括第一和第二测量材料7、8，其中两种测量材料7、8以堆叠的形式一个布置在另一个之上。第一测量材料7是铁磁性的并且具有作为其第一转变温度TC1的居里温度，在所述第一转变温度TC1下第一测量材料7转变为顺磁性高温状态。第二材料8同样是铁磁性的并且具有作为第二转变温度TC2的居里温度，在所述第二转变温度TC2下第二测量材料转变为顺磁性高温状态，其中第二转变温度TC2高于第一转变温度TC1。

测量材料7、8的相转变导致牙科烘箱2的相应负载跳变，其例如可以通过查看电流消耗来识别。在这里描述的设计示例中，受相转变影响的第一参数I因此是流过电感器的电流。

在图形中，图2示出了流过电感器4的电流I和由温度测量装置1测量的实际温度T作为牙科烘箱2中校准元件6的加热期间的时间t的函数的进展曲线。在电流/电压源5在时间点t＝0接通并且电感器4处的电流降I跳到值I＝I1之后，图示的设计示例中的实际温度T随着时间t线性地增加。

电流I具有相对恒定的值I＝I1直到时间点t＝t1。在时间点t＝t1，图示的设计示例中的电流消耗I减小dI1至I2＝I1-dI1。在时间点t＝t1之后的时间t，电流I保持在值I＝I2直到时间点t＝t2，其中t2大于t1。在时间点t＝t2，流过电感器4的电流I下降dI2至I3＝I2-dI2。

在时间点t＝t1处的电流曲线I的第一跳变dI1指示校准元件6的第一铁磁材料7的相转变，并且因此达到炉腔3中的第一转变温度TC1，而在时间点t＝t2处的电流曲线I的第二跳变dI2识别第二铁磁材料8的相转变，即达到炉腔3中的第二转变温度TC2。因此，可以基于跳变从当前时间曲线容易地推断时间点t1和t2。在图示的设计示例中，借助于温度测量装置1测量的相应相转变的实际温度测量值T1和T2可以相应地从时间点t1和t2的温度-时间曲线推断。

图3示意性地示出了根据第一实施例的方法步骤。在第一步骤S1中加热校准元件6之后，在第二步骤S2中识别流过电感器4的电流I的电流-时间曲线的跳变或对应于跳变的时间点t1和t2，由温度测量装置1在第一时间点t1测量的第一实际温度值T1和由温度测量装置1在第二时间点t2测量的第二实际温度值T2。

在第三步骤S3中，确定第一实际温度值T1与第一转变温度TC1的第一偏差A1和第二实际温度值T2与第二转变温度TC2的第二偏差A2。

在步骤S4中，使用借助于两个偏差A1、A2和/或借助于温度范围内的偏差A1和A2之间的线性校正形成的校正值K来校正温度测量装置1的实际温度T。

参考符号列表

1 温度测量装置

2 牙科烘箱

3 炉腔

4 电感器

5 电流/电压源

6 校准元件

7 第一测量材料

8 第二测量材料

dI1、dI2 参数的突变

dt 加热时段

I 参数

S1-S4 方法步骤

T 实际温度

T1、T2 第一和第二实际温度值

TC1、TC2 第一和第二转变温度

t 时间

Claims

1.一种用于借助于至少一个校准元件（6）校准牙科烘箱（2）的温度测量装置（1）的方法，

- 其中，在加热时段（dt）期间，在所述牙科烘箱（2）中将所述至少一个校准元件（6）从起始温度（TA）加热到结束温度（TE），

- 其中，在加热时段（dt）期间，借助于所述温度测量装置（1）测量所述牙科烘箱（3）中的温度作为实际温度（T），

其特征在于借助于所述牙科烘箱对所述校准元件进行感应加热，

- 所述至少一个校准元件（6）具有至少一种测量材料（7），其中至少一种测量材料（7、8）是铁磁性的或亚铁磁性的，

- 所述测量材料具有在第一转变温度（TC1）下发生的可逆相转变，其中所述转变温度（TC1、TC2）对应于所述测量材料（7、8）的居里温度，

- 所述第一转变温度（TC1）高于所述起始温度（TA）并且低于所述结束温度（TE），

- 所述相转变导致所述牙科烘箱（2）的至少一个第一参数（I）的突变，

- 在加热时段（dt）内测量所述牙科烘箱（2）的第一参数（I），并且在加热时段（dt）期间识别所述第一参数（I）的至少一个第一突变（dI1），

- 其中确定当所述第一参数（I）的第一突变（dI1）发生时由所述温度测量装置（1）测量的第一实际温度值（T1）与所述第一转变温度（TC1）的偏差，并且根据所述偏差校正所述温度测量装置（1）的实际温度（T）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个校准元件包括至少一种第一测量材料（7）和第二测量材料（8），或者包括第一测量材料（7）的至少一个第一校准元件和包括第二测量材料（8）的第二校准元件在所述牙科烘箱（2）中同时被加热，

- 其中所述第一测量材料（7）具有第一转变温度（TC1），并且所述第二测量材料（8）具有不同于所述第一转变温度（TC1）的第二转变温度（TC2），

- 其中对于每个测量材料（7、8），识别在加热时段（dt）期间所述第一参数（I）的突变（dI1、dI2），并且相应地确定在所述第一参数（I）的相应突变（dI1、dI2）时用所述温度测量装置（1）测量的实际温度值（T1、T2）与相应的测量材料（7、8）的相应转变温度（TC1、TC2）的偏差，并且

- 其中基于针对不同测量材料（7、8）识别的偏差而形成所述偏差之间的校正值（K）和/或线性校正，并且通过所述校正值（K）和/或所述线性校正来校正所述温度测量装置（1）的实际温度（T）。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，至少一种测量材料（7、8）显示出取决于温度的电导率的突变。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数（I）是电流或电压的幅度或交流电流或交流电压的频率。