CN113049125B - 温度确定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度确定装置，包括：温度传感器、支座和至少一个连接传感器。温度传感器配置成通过支座连接到过程装置。温度传感器配置成获取温度数据。所述至少一个连接传感器配置成获取涉及温度传感器到过程装置的连接的连接状态数据。温度确定装置配置成在确定过程装置的温度方面使用温度数据和连接状态数据。

Description

温度确定装置

技术领域

本发明涉及一种温度确定装置。

背景技术

非侵入式温度测量产品通常利用表面安装的传感器以测量例如管道或容器的表面温度。为此，必须在低热阻的情况下将一个或多个传感器联结到表面。如果这未实现，则显著地影响测量结果，使得未达到如在用户数据表中陈述的精确度。鉴于此，用户手册建议且描述了对正确地安装产品及其传感器重要的步骤，以为了在所有条件下实现最大的精确度。所述步骤例如可包括在传感器顶端下方准备平坦的安装表面，但是也利用例如隔绝棉热隔绝测量点。此外，重要的是保护免受其它环境影响、如湿气或雨和机械冲击。

在高度重要的安全相关等级(SIL)场景中，在专用范围内的精确度对将来的安全应用而言尤其重要。这甚至可为比在数据表内的测量精确度的范围更宽的范围，但应用于安全场景中。精确且安全的操作要么必须通过设计来提供，要么必须可靠地确定在适当的情况中将故障生成诊断信息传达到主机系统。确定工作越精确，安全相关等级(SIL级别)将越高。

在正确安装的情境中，传感器顶端联结或连接到过程装置(process device)的表面，对于该表面而言温度将被测量，且温度传感器通常垂直于该表面定向，这可为以竖直的方式。通常使用弹簧以将温度传感器的顶端推到过程装置上，产生将传感器顶端与测量表面热联结的力配合连接。在操作期间，假定该力配合连接的完善被维持。

但是实际上，存在影响因素，其可导致与这种理想的安装布置的偏差且其然后引起在温度测量中的误差。这可由于如下原因造成：

-高的且持续不断的冲击和振动可导致安装变得松动，其中该安装例如通过安装带或支架。在这种情况中，弹簧可不能维持力配合连接，且传感器顶端失去与表面的连接。

-弹簧的断裂或损坏：弹簧可断裂或变得损坏，或失去其施加所需要的力水平的能力，例如由于磨耗及损伤，这可能导致上面描述的温度测量问题。

-在安装仪器期间，由于用户疏忽，安装带或辅助构件可断裂。例如，可能施加了太大的扭矩或安装螺钉可未正确地装配。

-其它机械的影响对技术人员将是显而易见的。

但是，由于如下原因，对这些影响因素的识别是低的：

-通常，不存在多余的测量点(作为可比较的过程值)来确定测量是否有误且是否已经偏离了正确的值。

-甚至定期的视觉检查仅仅每周或每天发生。

-测量点本身通常难以查看，因为利用隔绝棉将该部位相对于环境影响隔绝。

因此，为了减轻这些影响，提供了预期将温度传感器维持在正确的测量配置中的适当的机械设计。这意味着上面的问题可未被发现，且这阻止或限制非侵入式技术使用在安全应用中。

存在解决这个问题的需求。

发明内容

因此，具有改进的温度确定装置将是有利的。

利用下文描述的主题解决了本发明的目的。

在一方面中，提供了温度确定装置，包括：

-温度传感器；

-支座；和

-至少一个连接传感器。

温度传感器配置成通过支座连接到过程装置。温度传感器配置成获取温度数据。所述至少一个连接传感器配置成获取涉及温度传感器到过程装置的连接的连接状态数据。温度确定装置配置成在确定过程装置的温度方面使用温度数据和连接状态数据。

在一种示例中，所述至少一个连接传感器包括一个或多个接近度传感器，且其中连接状态数据包括接近度数据。

在一种示例中，接近度传感器配置成确定在支座和过程装置之间的接近度。接近度数据然后可包括所确定的在支座与过程装置之间的接近度。

因此，接近度数据可包括涉及支座到过程装置的连接的完善的数据。换言之，支座多好地连接到过程装置。

在一种示例中，接近度传感器配置成确定在支座和温度传感器之间的接近度。接近度数据那么可包括所确定的在支座和温度传感器之间的接近度。

因此，接近度数据可包括涉及支座到温度传感器的连接的完善的数据。以这种方式，可确定作为力配合连接的一部分，支座是否将温度传感器正确地推靠过程装置。

在一种示例中，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括接近度数据与基线接近度数据的比较。

在一种示例中，所述至少一个连接传感器包括一个或多个位置触发式开关。连接状态数据那么可包括位置触发数据。

在一种示例中，位置触发式开关配置成确定在支座和过程装置之间的位置状态。那么，位置触发数据可包括所确定的在支座与过程装置之间的位置状态。

因此例如，如果位置触发式开关在断开的位置中，则可确定支座未正确地连接到过程装置，且因此温度传感器也将未正确地定位以获取温度数据。

因此例如，如果位置触发式开关在闭合的位置中，则可确定支座正确地连接到过程装置，且因此温度传感器也将正确地定位以获取温度数据。

显然，触发开关的断开和闭合状态可颠倒，在闭合位置可指示支座到过程装置的不正确的连接。

在一种示例中，位置触发式开关配置成确定在支座和温度传感器之间的位置状态。位置触发数据那么可包括所确定的在支座和温度传感器之间位置状态。

因此例如，如果位置触发式开关在断开的位置中，则可确定支座未正确地连接到温度传感器，且因此温度传感器也将未正确地定位以获取温度数据。

因此例如，如果位置触发式开关在闭合的位置中，则可确定支座正确地连接到温度传感器，且因此温度传感器也将正确地定位以获取温度数据。

显然，触发开关的断开和闭合状态可颠倒，在闭合位置可指示支座到过程装置的不正确的连接。

在此，支座到温度传感器的连接可涉及温度传感器通过支座到过程装置的力配合的完善。

在一种示例中，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括位置触发数据与基线位置触发数据的比较。

在一种示例中，所述至少一个连接传感器包括一个或多个力触发式开关。连接状态数据可包括力触发数据。

在一种示例中，力触发式开关配置成确定在支座和过程装置之间的力状态。力触发数据可包括所确定的在支座和过程装置之间的力状态。

因此，力触发数据可包括涉及支座到过程装置的连接的完善的数据。以这种方式，可确定支座是否正确地连接到过程装置，以为了温度传感器可正确地测量过程装置的温度。

在一种示例中，力触发式开关配置成确定在支座和温度传感器之间的力状态。力触发数据可包括所确定的在支座和温度传感器之间的力状态。

因此，力触发数据可包括涉及支座到温度传感器的连接的完善的数据。以这种方式，可确定作为力配合连接的一部分，支座是否将温度传感器正确地推靠过程装置。

在一种示例中，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括力触发数据与基线力触发数据的比较。

在一种示例中，温度确定装置配置成传送连接状态数据。

在一种示例中，温度确定装置配置成传送温度数据。

参考下文描述的实施例，上述方面和示例将变得显而易见且被阐明。

附图说明

在下文中将参考后面的附图描述示例性的实施例：

图1在左侧在不正确的安装情况中且在右侧在正确的安装中显示了温度确定装置的示例，其中使用了接近度传感器。

图2在左侧在不正确的安装情况中且在右侧在正确的安装中显示了温度确定装置的示例，其中使用了位置触发式开关；

图3在左侧在不正确的安装情况中且在右侧在正确的安装中显示了温度确定装置的示例，其中使用了位置触发式开关；和

图4在左侧在不正确的安装情况中且在右侧在正确的安装中显示了温度确定装置的示例，其中使用了力触发式开关。

具体实施方式

图1-4涉及温度确定装置。在一种示例中，温度确定装置包括温度传感器、支座和至少一个连接传感器。温度传感器配置成通过支座连接到过程装置。温度传感器配置成获取温度数据。所述至少一个连接传感器配置成获取与温度传感器到过程装置的连接有关的连接状态数据。温度确定装置配置成在确定过程装置的温度方面使用温度数据和连接状态数据。

根据一种示例，所述至少一个连接传感器包括一个或多个接近度传感器。连接状态数据可包括接近度数据。

根据一种示例，接近度传感器配置成确定在支座和过程装置之间的接近度。接近度数据可包括所确定的在支座和过程装置之间的接近度。

根据一种示例，接近度传感器配置成确定在支座和温度传感器之间的接近度。接近度数据可包括所确定的在支座和温度传感器之间的接近度。

在一种示例中，所述一个或多个接近度传感器包括下者中的一个或多个：磁阻传感器；电容传感器；电位器；电感传感器。

在一种示例中，磁阻传感器是下者中一个或多个：各向异性磁阻(AMR)传感器；隧道磁阻(TMR)传感器；霍尔传感器；磁控电阻器(Feldplatte)；空气线圈。

在一种示例中，电感传感器配置成测量弹簧的电感，该弹簧用于提供温度传感器到过程装置的力配合连接。

根据一种示例，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括接近度数据与基线接近度数据的比较。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器的正确位置。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器相对于过程装置的正确位置。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器相对于支座的正确位置。

在一种示例中，基线接近度数据涉及支座的正确位置。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器的正确距离值。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器相对于过程装置的正确距离值。

在一种示例中，基线接近度数据涉及温度传感器相对于支座的正确距离值。

在一种示例中，基线接近度数据涉及支座的正确距离值。

在一种示例中，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线接近度数据。

在一种示例中，作为调试步骤的一部分，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线接近度数据。

根据一种示例，所述至少一个连接传感器包括一个或多个位置触发式开关。连接状态数据可包括位置触发数据。

根据一种示例，位置触发式开关配置成确定在支座和过程装置之间的位置状态。位置触发数据可包括所确定的在支座和过程装置之间的位置状态。

根据一种示例，位置触发式开关配置成确定在支座和温度传感器之间的位置状态。位置触发数据可包括所确定的在支座和温度传感器之间位置状态。

在一种示例中，所述一个或多个位置触发式开关包括下者中的一个或多个：磁阻传感器；电容开关；接触开关。

在一种示例中，磁阻传感器是下者中的一个或多个：霍尔开关；插槽指示器(slotindicator)；带有磁体的簧片接触开关。

在一种示例中，接触开关是微动开关。

根据一种示例，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括位置触发数据与基线位置触发数据的比较。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器的正确位置。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器相对于过程装置的正确位置。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器相对于支座的正确位置。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及支座的正确位置。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及支座相对于过程装置的正确位置。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器的正确距离值。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器相对于过程装置的正确距离值。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及温度传感器相对于支座的正确距离值。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及支座的正确距离值。

在一种示例中，基线位置触发数据涉及支座相对于过程装置的正确距离值。

在一种示例中，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线位置触发数据。

在一种示例中，作为调试步骤的一部分，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线位置触发数据。

根据一种示例，所述至少一个连接传感器包括一个或多个力触发式开关。连接状态数据可包括力触发数据。

根据一种示例，力触发式开关配置成确定在支座和过程装置之间的力状态。力触发数据可包括所确定的在支座和过程装置之间的力状态。

根据一种示例，力触发式开关配置成确定在支座和温度传感器之间的力状态。力触发数据可包括所确定的在支座和温度传感器之间力状态。

根据一种示例，在确定过程装置的温度方面使用连接状态数据包括力触发数据与基线力触发数据的比较。

在一种示例中，基线力触发数据涉及正施加到温度传感器的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及相对于过程装置正施加到温度传感器的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及相对于支座正施加到温度传感器的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及正施加到支座的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及相对于过程装置正施加到支座的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及相对于温度传感器正施加到支座的正确力。

在一种示例中，基线力触发数据涉及温度传感器的正确位置。

在一种示例中，基线力触发数据涉及支座的正确位置。

在一种示例中，基线力数据涉及温度传感器的正确距离值。

在一种示例中，基线力数据涉及温度传感器相对于过程装置的正确距离值。

在一种示例中，基线力数据涉及温度传感器相对于支座的正确距离值。

在一种示例中，基线力数据涉及支座的正确距离值。

在一种示例中，基线力数据涉及支座相对于过程装置的正确距离值。

在一种示例中，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线力数据。

在一种示例中，作为调试步骤的一部分，在将温度传感器安装或连接到过程装置之后确定基线力数据。

根据一种示例，温度确定装置配置成传送连接状态数据。

根据一种示例，温度确定装置配置成传送温度数据。

因此，提供了一种组件，以为了确定温度传感器是否正确地定位或连接到正在被测量温度的过程装置，实现确定所测量温度的完善，以用于非侵入式测量且生成用于安全应用的诊断信息。因此，警报可被指示和/或诊断信息可与温度数据一起被查看以为了确定其有效程度，例如如果连接数据超出阈值，则可确定温度值现在不具有所要求的精确度，需要采取补救措施。因此，连接传感器然后可以通信的方式联接到传送器电子设备，该传送器电子设备可用于生成诊断信息和信号到上游主机系统。

诊断信息的确定和生成也可与仪器分开。在这种情况中例如当它串联连线到电流回路时，该信息可被使用以使输入信号过载。在检测到故障情形的情况中，它分离传送器电子设备且中断回路电流信号(0mA)，该回路电流信号是有效的警报电流，但它也可设定另外的警报电流>0mA<4mA(例如3.6mA)。因此，要么提供警报信号，要么传送器停止发送错误的温度数据，或者可提供这两种效果。

图1-4显示了温度确定装置的示例性的实施例。

正确安装后，弹簧触发的力将温度传感器的传感器顶端压靠表面，在该表面处执行过程温度测量。在仪器或装置内部，存在若干个合适的部位，其可用作针对仪器正确的配合的指示部且其针对“期望的位置”或“期望的部位”或“期望的力”或“期望的接近度”给予正确的特性。连接传感器被放置或定位在这些部位中的一个或多个处以为了获取连接状态数据，该连接状态数据使能够确定温度传感器的传感器顶端是否相对于其温度正在被监视的过程装置正确地定位或放置。

来自这些连接传感器中的一个或多个的连接状态数据然后可用于识别是否由于温度传感器到过程装置的安装的故障预期在温度测量精度中的偏差。该偏差继而用于在仪器内部生成诊断信息，该诊断信息可传达到上游主机系统(例如作为警报电流或0mA/回路中断)。

图1显示了示例性的温度确定装置，其中通过使用配置成获取接近度测量数据的连接传感器来进行确定非侵入式(温度)传感器到过程装置的正确力配合连接。接近度测量数据可：

·通过如AMR、TMR、霍尔、磁控电阻器、空气线圈等的磁阻传感器测量。

·通过电容或电位计值测量。

·通过提供力配合连接的弹簧的电感测量。

·通过获知正确的位置或距离值或通过作为调试步骤在安装之后设定正确的值来确定。

在图1的左侧图像中，温度确定装置对精确的温度确定而言不正确地定位，其中接近度传感器数据用于要么通过正被传送的警报信号要么通过在预期的阈值方面评估接近度传感器数据本身指示所获取的温度数据无效。在图1的右侧图像中，温度确定装置正确地定位，其中接近度传感器数据可用于指示相关联的获取的温度数据有效。

图2显示了示例性的温度确定装置，其中通过使用配置成获取与位置开关相关联的位置触发开关数据的连接传感器进行确定非侵入式(温度)传感器到过程装置的正确力配合连接。在该实施例中，位置开关远离过程装置放置在这样的位置处，即该位置可用于指示提供温度传感器到过程装置的力配合连接的安装结构相对于温度传感器本身是否被不正确地定位或放置。位置触发开关数据可涉及：

·实现为磁阻开关(霍尔开关、插槽指示器、带有磁体的簧片接触开关等)的位置触发式开关。

·实现为电容式开关的位置触发式开关。

·实现为接触开关(例如微动开关等)的位置触发式开关。

·通过获知正确位置或距离值或通过作为调试步骤在安装后设定正确的值触发开关。

·可将开关连接到传送器，在该传送器处确定诊断信息，或

·将开关连接到独立的单元，将该独立的单元连接到可操纵其回路电流的传送器电流回路(例如利用0mA回路电流或其它有效的警报信号简单地中断)。

在图2的左侧图像中，温度确定装置对精确的温度确定而言不正确地定位，其中开关在断开的位置中，其中这用于要么通过正被传送的警报信号要么通过评估位置触发开关数据本身指示获取的温度数据无效。在图2的右侧图像中，温度确定装置正确地定位，其中开关现在处于闭合位置中，该闭合位置可用于指示相关联的获取的温度数据有效。

图3显示了多个示例性的温度确定装置，其中通过使用配置成获取与位置开关相关联的位置触发开关数据的连接传感器，再次进行确定非侵入式(温度)传感器到过程装置的正确力配合连接。

因此，在图3中显示的实施例类似于针对在图2中的实施例显示的那些，除了位置开关可位于多个不同的位置中。例如，开关可为断开的位置且如果支座没有正确连接到过程装置或如果靠近过程装置的支座的一部分相对于温度传感器的传感器顶端没有正确地放置，则指示温度数据无效。此外，可通过位于温度确定装置的中央部分处的开关确定温度传感器的不正确的定位，其中例如支座的壁部分相对于温度传感器的相邻部分不正确地间隔开或放置，从而指示获取的温度数据不正确。还应注意的是，开关可一起操作以进一步提供温度数据的确定的完善。例如，可确定相对于过程容器装置正确地定位了支座，但是相对于支座不正确地定位了温度传感器。因此，由温度传感器获取的温度数据可确定为无效的。另外，可确定温度传感器似乎相对于过程容器或装置被正确地定位。然而，同时支座相对于过程容器没有正确地定位，使得温度传感器到过程容器的力配合可能实际上未在需要的水平上。因此，温度数据的完善不可相信。此外，从相关联的开关看来，温度传感器可似乎相对于过程容器被正确地定位，但是可确定温度传感器相对于支座被不正确地放置，再次指示由温度传感器需要的温度测量数据可为无效的。

关于图3描述和显示的一个位置触发式开关或多个位置触发式开关可为与关于图2描述的等效的开关。

图4显示了示例性的温度确定装置，其中通过利用配置成获取与力传感器相关联的力触发或力触发式开关数据的连接传感器进行确定非侵入式(温度)传感器与过程装置的正确的力配合连接。在该实施例中，力传感器位于支座和过程容器装置之间，且可确定支座是否正确地连接到过程容器装置。在图4的左侧图像中，支座与过程装置间隔开且力触发数据指示相关联的获取的温度数据可为无效的。在右侧图像中，支座现在正确地连接到过程装置且因此可相应地处理从温度传感器中获取的温度测量数据。附加地或备选地，可将力传感器与温度传感器本身的顶端相关联，因此基于超过一系列的力的所获取的力数据或如在图4的具体实施例中显示的开关力触发的开关传感器来指示温度传感器相对于过程装置是否正确地定位。该力触发开关数据可涉及：

·实现为取决于力的开关的位置触发式开关，其在仪器失去与过程装置的机械连接的情况中做出反应。

·通过获知正确的力或距离值或通过作为调试步骤在安装后通过设定正确的值来触发开关。

·将开关连接到传送器，在该传送器处确定诊断信息，或

·开关连接到独立的单元，该单元连接到可操控其回路电流的传送器电流回路(例如使用0mA回路电流或其它有效的警报信号简单地中断)。

Claims (11)

1.一种温度确定装置，包括：

-非侵入式温度传感器；

-支座；和

-至少一个连接传感器；

其中，所述非侵入式温度传感器配置成经由所述支座连接到过程装置；

其中，所述非侵入式温度传感器配置成获取温度数据；

其中，所述至少一个连接传感器配置成获取涉及所述非侵入式温度传感器到所述过程装置的连接的连接状态数据；

其中，所述至少一个连接传感器包括一个或多个接近度传感器，且其中，所述连接状态数据包括接近度数据，其中，接近度传感器配置成确定在所述支座与所述过程装置之间的接近度且接近度传感器配置成确定在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的接近度，且其中，所述接近度数据包括所确定的在所述支座与所述过程装置之间的接近度且包括所确定的在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的接近度；和

其中，所述温度确定装置配置成在确定所述过程装置的温度方面使用所述温度数据和所述连接状态数据，且其中，在确定所述过程装置的温度方面使用连接状态数据包括所述接近度数据与基线接近度数据的比较，且其中所述基线接近度数据涉及所述非侵入式温度传感器相对于所述支座的正确位置。

2.根据权利要求1所述的温度确定装置，其特征在于，所述至少一个连接传感器包括一个或多个位置触发式开关，且其中所述连接状态数据包括位置触发数据。

3.根据权利要求2所述的温度确定装置，其特征在于，位置触发式开关配置成确定在所述支座与所述过程装置之间的位置状态，且其中所述位置触发数据包括所确定的在所述支座与所述过程装置之间的位置状态。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的温度确定装置，其特征在于，位置触发式开关配置成确定在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的位置状态，且其中所述位置触发数据包括所确定的在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的位置状态。

5.根据权利要求2-3中任一项所述的温度确定装置，其特征在于，在确定所述过程装置的温度方面使用连接状态数据包括所述位置触发数据与基线位置触发数据的比较。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的温度确定装置，其特征在于，所述至少一个连接传感器包括一个或多个力触发式开关，且其中所述连接状态数据包括力触发数据。

7.根据权利要求6所述的温度确定装置，其特征在于，力触发式开关配置成确定在所述支座和所述过程装置之间的力状态，且其中所述力触发数据包括所确定的在所述支座和所述过程装置之间的力状态。

8.根据权利要求6所述的温度确定装置，其特征在于，力触发式开关配置成确定在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的力状态，且其中所述力触发数据包括所确定的在所述支座和所述非侵入式温度传感器之间的力状态。

9.根据权利要求6所述的温度确定装置，其特征在于，在确定所述过程装置的温度方面使用连接状态数据包括所述力触发数据与基线力触发数据的比较。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的温度确定装置，其特征在于，所述温度确定装置配置成传送所述连接状态数据。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的温度确定装置，其特征在于，所述温度确定装置配置成传送所述温度数据。