CN116569008A - 具有诊断功能的温度计 - Google Patents

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CN116569008A CN202180083553.6A CN202180083553A CN116569008A CN 116569008 A CN116569008 A CN 116569008A CN 202180083553 A CN202180083553 A CN 202180083553A CN 116569008 A CN116569008 A CN 116569008A
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Abstract

本发明涉及用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的装置(1)，该装置包括用于检测温度(T)的温度传感器(5)和电子模块(4)，其中温度传感器(5)包括温度敏感传感器元件(13)，该温度敏感传感器元件通过至少一个连接线(6)与电子模块(4)电接触。本发明还涉及用于操作对应装置(1)的方法。装置(1)包括诊断单元(9)，该诊断单元具有用于随时间改变输入信号(E)的功率(P)的设备(9a)，所述输入信号能够被应用于温度传感器(5)或装置(1)的至少一个部件，并且所述诊断单元(9)被设计成基于来自温度传感器(5)的响应于输入信号(E)的输出信号(A)，来确定关于装置(1)与介质(M)的热耦合的声明。

Description

具有诊断功能的温度计
技术领域
本发明涉及一种用于通过使用用于检测温度的温度传感器和电子模块来确定和/或监测介质的温度的装置，以及一种用于操作对应装置，特别是根据本发明的用于确定和/或监测温度的装置的方法。
背景技术
温度计在现有技术中以多种多样的实施例是已知的。因此，有些温度计使用具有已知膨胀系数的液体、气体或固体的膨胀来测量温度，或者还有其它温度计将材料的电导率或从其导出的变量与温度相关联，诸如在使用电阻元件时是电阻，或在热电偶情况下是热电效应。类似地，在pn二极管或晶体管形式的温度传感器的情况下，利用相应内阻的温度依赖性，并且例如基于反向电流或正向电压来确定温度。另一方面，辐射温度计，特别是高温计，使用物质的热辐射来确定其温度。在各种出版物中描述了各个温度计的基本测量原理。
在电阻元件形式的温度传感器的情况下，所谓的薄膜和厚膜传感器以及所谓的热敏电阻(也称为NTC热敏电阻)已经为人所知。在薄膜传感器、特别是电阻式温度检测器(RTD)的情况下，例如使用设置有连接电线并且安装在载体衬底上的传感器元件，其中载体衬底的背面通常具有金属涂层。作为传感器元件，使用所谓的电阻元件，例如铂元件形式的电阻元件，其可以以型号PT10、PT100和PT1000商购。
然而，在热电偶形式的温度传感器的情况下，温度通过在不同材料制成的单侧连接的热电线之间产生的热电压确定。根据DIN标准IEC584的热电偶，例如K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶，通常用作温度测量的温度传感器。然而，也可以是其它材料对，特别是具有可测量的塞贝克效应的材料对。
温度计在过程自动化中的任务基本上是尽可能可靠且准确地确定介质或过程介质的温度。在实践中，存在的问题是使用的温度传感器分别由若干个热阻与介质隔开。例如，这种热阻是由温度计的各个部件引起的，也可能是由介质所在的容器(例如储液罐或管道)引起的。温度传感器通常是具有护套元件的所谓测量插入件的一部分，该护套元件填充有填充物，相应的温度传感器嵌入在该填充物中。在这种情况下，例如由于护套和填充物的存在，也会产生相关的串联热阻。
如果温度计还包括例如保护管，则由于保护管本身的存在以及保护管和测量插入件之间的热耦合而产生另外的串联热阻。就此而言，保护管长度和测量插入件长度的选择对于实现过程介质与环境或温度计之间的热平衡起着决定性的作用。如果保护管和/或测量插入件太短，则可能在温度传感器的区域中出现温度梯度。这种温度梯度一方面取决于介质的温度或过程温度的差异，视情况而定，以及环境温度。然而另一方面，温度计的各个使用的部件的导热性、各个部件之间的热耦合，以及不同的过程参数，例如过程介质的流量等，也起着决定性的作用。
在温度传感器的区域中出现温度梯度(换句话说，不希望的热传导)的另一个原因是在温度计上形成沉积层和/或腐蚀，例如在保护管或测量插入件，特别是在温度传感器区域上形成沉积层和/或腐蚀。沉积物的形成或腐蚀的发生导致介质和分别与介质接触的温度计部件(例如保护管或外壳元件)之间的热耦合发生变化，尤其是劣化。
先前的考虑描述了在介质和环境的基本恒定温度下的热传导现象，因此涉及静态测量值偏差。在热阻的情况下，例如，对可变的介质和/或环境温度或对热传导有促成作用并且取决于可变的过程或环境参数，动态测量值偏差也可能很重要。这样的动态测量值偏差可以独立于静态测量偏差而发生或附加于静态测量偏差而发生。此外，导致静态和动态测量值偏差的因素会相互影响。
前面的考虑也类似地适用于温度计是附接到容器壁的非侵入式温度计的情况。
与温度计的实施例无关，无论确切原因是什么，在温度传感器的区域中出现的不期望的温度梯度都可导致测量值的显著失真。
为了避免测量值的这种失真，已知例如使用三个等距温度传感器来确定真实温度值(Klaus Irrgang,Lothar Michalowsky：Temperaturmesspraxis[TemperatureMeasurement Practice(温度测量实践)]，ISBN-13:978380272204)。然而，这种方法需要相对复杂的构造和信号评估。
DE102014119593A1公开了一种温度计，该温度计使得温度梯度能够沿着连接线被检测。所谓的4导体电路中的电阻元件用作温度传感器。在一个连接电线上，一个连接线被另一种材料代替，从而由此形成差异热电偶和另一个连接线。一旦在由两种元件或两种材料组成的连接电线处出现温度梯度，就会产生热电压，该热电压提供关于沿连接电线的温度梯度的信息。然而，该温度梯度仅与连接电线的延伸方向有关。对于直接出现在温度传感器区域中的任何温度梯度，无法做出直接声明。
DE102018116309A1公开了一种温度计，该温度计具有带有温度敏感传感器元件的温度传感器，该温度敏感传感器元件通过至少第一和第二连接线电接触。第一连接线分成第一段和第二段，其中面向传感器元件的第一段由第一材料组成，并且其中背离传感器元件的第二段由第二材料组成，该第二材料不同于第一材料，并且第二连接线同样由第二材料组成。然后，第一连接线的第一段和第二连接线的至少一部分形成热电偶形式的第一温差传感器，该第一温差传感器是根据热电原理的热流传感器。这样，可以检测温度传感器位置处的温度梯度或热流。下文参考该申请的全部内容。
发明内容
从温度传感器区域中不期望的温度梯度的问题出发，本发明的目的是指定一种具有可能的最高测量性能、特别是具有高测量精度的温度计。
该目的通过根据权利要求1的装置以及根据权利要求6的方法实现。有利的实施例分别在从属权利要求中指定。
根据本发明的用于确定和/或监测介质的温度的装置包括用于检测温度的温度传感器和电子模块，其中，所述温度传感器包括温度敏感传感器元件，所述温度敏感传感器元件经由至少一个连接线与所述电子模块电接触。根据本发明，所述装置还包括诊断单元，所述诊断单元具有用于输入信号的功率的时间变化的装置，通过输入信号能够作用于所述温度传感器或所述装置的至少一个部件，并且所述诊断单元被配置成基于所述温度传感器的响应于所述输入信号的输出信号来确定关于所述装置、特别是所述温度传感器与介质的热耦合的声明。
因此，根据本发明的装置被设计成提供关于装置与介质的热耦合的声明。以此方式，可以关于可能的热传导效应(供热和/或散热)或关于介质和温度传感器之间的温度梯度来校正通过温度传感器检测的温度。基本上，不仅可以检测静态的，而且可以检测动态的测量值偏差。诊断单元包括例如计算单元，其可以形成单独的单元或者可以是装置的电子模块的一部分。
有利地，关于热耦合的声明可以直接在装置的位置凭经验确定，因此总是与特定的、当前的应用情况相关。热传导原则上取决于许多不同的因素，例如温度计的几何形状、测量点的配置、环境条件和介质的性质。据经验的局部确定总是考虑所有这些因素。因此，为了确定热耦合或热传导，有利地，不需要其它温度计的其它温度测量值或关于几何形状或其它参数的知识。根据本发明，甚至可以考虑热耦合随时间的变化。因此也可以连续监测热耦合和热传输情况。
在一个实施例中，装置具有其中布置有温度传感器的测量插入件，或者具有测量插入件和用于接收测量插入件的浸渍体。替代地，另一个实施例包括该装置被配置成使得至少温度传感器可以间接或直接附接到容器的外壁。因此，一方面，温度传感器可以直接位于容器的壁上。然而，它也可以间接附接，例如，如果它是测量插入件的一部分，或者如果使用部分布置在壁和温度传感器之间的安装装置等。因此，本发明涉及侵入式和非侵入式温度计。
温度计同样可以根据DE102014119593A1中描述的实施例之一来设计。一个有利的实施例同样包括温度传感器经由至少一个第一连接线和一个第二连接线来进行电接触，其中第一连接线被分成第一段和第二段，其中指向传感器元件的第一段由第一材料组成，并且其中背离传感器元件的第二段由不同于第一材料的第二材料组成，其中第二连接线由第二材料组成，并且其中第一连接线的第一段和第二连接线的至少一部分形成热电偶形式的第一温差传感器。因此，对应于前述DE102018116309A1的教导的设计也是可以想到的。
由于输入信号的功率变化，在温度传感器的区域中根据输入信号或功率的时间变化发生加热和/或冷却。在这种情况下，可以向温度传感器本身供应可变功率的输入信号。这在电阻元件形式的温度传感器的情况下尤其有利。然而，该装置的另一个实施例包括一种装置，该装置包括用于加热温度传感器周围的区域的加热单元，其中诊断单元被配置成将可变功率的输入信号施加到加热单元，并且根据温度传感器的输出信号确定关于装置与介质的热耦合的声明。在装置包括加热单元的情况下，相应地能够以可变功率操作加热单元并且评估温度传感器的响应。
另一个实施例规定，诊断单元包括储能器，并且特别是电容器或可充电电池。以这种方式，始终可以保证足够的能量用于生成可变功率的输入信号，即使装置仅具有有限的功耗，例如在作为两电线测量装置的装置实施例的情况下也是如此。
本发明所基于的目的还通过一种用于操作用于确定和/或监测介质的温度的装置的方法来实现，所述装置包括用于检测介质的温度的温度传感器和电子模块，特别是根据至少一个描述的实施例的根据本发明的装置。在根据本发明的方法中，输入信号的功率随时间变化，其中通过所述输入信号能够作用于所述温度传感器或所述装置的至少一个部件，并且基于所述温度传感器的响应于所述输入信号的输出信号来确定关于所述装置与介质的热耦合的声明。
输入信号优选地是交变信号——例如，正弦、方波或三角信号。一个实施例还包括用于输入信号的无均值信号(mean-value-free signal)，使得平均功率随时间恒定。也可以使用噪声信号、特别是对应于白噪声的噪声信号作为输入信号。
有利地，可以基于关于热耦合所确定的声明来确定温度计的状态指示器。因此，在这种情况下，这是一种同样用于监测被用于确定和/或监测温度的装置的状态的方法。状态指示器例如是关于在包括装置和容器的测量系统的区域中与介质的热接触或机械接触的声明。在侵入式温度测定和/或监测的情况下，还可以做出关于腐蚀的发生或沉积物形成的声明。
在该方法的一个实施例中，输入信号被施加到用于加热温度传感器周围的区域的加热单元，并且根据温度传感器的输出信号，确定关于装置与介质的热耦合的声明。
该方法的另一个实施例规定针对输入信号的功率的时间变化执行频率或幅度调制。替代地，一个实施例包括使用脉冲输入信号，并且特别是，各个脉冲至少关于特征变量——例如频率或幅度——变化。在脉冲输入信号的情况下，可以基于至少两个脉冲进行插值和零点确定，这使得装置的自加热测试具有附加的性能。
该方法的一个实施例包括，在测量操作模式中，确定介质的温度，在诊断操作模式中，声明经由装置与介质的热耦合来确定，并且测量操作模式和诊断操作模式同时或交替执行，或者其中诊断操作模式根据装置的用户的要求而被初始化。然后在确定介质的温度期间，可以在测量操作模式中立即考虑诊断操作模式的结果。诊断结果的输出也是可以想到的。
在该方法的一个实施例中，温度传感器的加热行为、冷却行为、响应时间或从这些变量中的至少一个导出的变量被用于确定关于装置与介质的热耦合的至少一个声明。应该指出的是，这种用于评估温度传感器的输出信号的可能性的列举对于与介质的热耦合而言决不是结论性的。更确切地说，可以想到许多其它类型的评估，例如傅立叶分析，其也落入本发明的范围。此处明确提到的选项只是特别优选的变体。
就此而言，有利的是，考虑温度传感器的加热行为、冷却行为、响应时间或所导出的变量的时间轮廓，并且基于加热行为、冷却行为、响应时间或所导出的变量的变化来确定热耦合的变化。在这方面，例如可以想到确定加热和/或衰减常数，以确定加热或冷却过程的某些最终值作为输入信号的功率或从其导出的变量变化的结果，或者也进行与其的比较，特别是存储的极限值。
在介质已知的情况下，基于温度传感器的输出信号来确定介质的流量也是有利的。
根据本发明的方法的另一实施例包括关于热耦合的至少一个声明是关于在装置的区域中、特别是在温度传感器的区域中，或在装置和包含介质的容器之间的过渡部的传热系数、传热阻力、热传导阻力和/或传热值的声明，或者该声明涉及装置的至少两个部件的机械或热接触的变化或装置和容器的机械或热接触的变化。原则上，可以考虑与精确温度确定相关的所有热阻。
可以基于关于装置与介质的热耦合的声明来执行通过温度传感器检测的温度的校正。为此，例如可以确定校正值，例如在诊断单元或电子模块中，并将其添加到温度传感器的温度测量值。因此也可以关于可能在温度传感器的区域中出现的不期望的温度梯度来分别校正、调整和/或补偿通过温度传感器确定的测量值。
就此而言，该方法的一个实施例包括基于接收到的信号来确定介质的温度的测量值；热流，特别是热传导，或有关热流的变量在温度传感器的区域确定；基于温度传感器的区域中的热流模型来确定温度测量值的测量值偏差；并且通过测量值偏差来校正温度测量值。就此而言，参考文件号为102019134603.7的迄今为止未公开的德国专利申请，其在本申请的上下文中也被完整地引用。此外，该方法的该实施例可以优选地与具有温差传感器的装置结合使用，如结合根据本发明的装置所描述的那样。然后温差传感器可以有利地用于确定热流。
为了确定测量值偏差，确定温度传感器区域中的热流或与该热流相关的变量，例如从热流导出的变量，或表示热流的变量，例如电压，并且由此，基于合适的模型来确定温度测量值的测量值偏差。热流可以通过单独的装置或通过用于确定和/或监测温度的温度计来确定。
该模型优选是参数模型，其特别具有用于确定测量值偏差的至少一个静态项和一个动态项。
就此而言，如果模型的参数的至少一个参数值或系数的一个系数值是基于关于装置与介质的热耦合的声明而确定的，是有利的。
如果针对模型的至少一个参数，根据装置的热耦合预先确定或存储多个参数值，并且其中根据关于耦合而确定的声明来选择参数的参数值，也是有利的。替代地，如果基于关于耦合的声明来确定参数值，是有利的。
应当注意，结合根据本发明的方法描述的实施例也适用于根据本发明的装置，反之亦然。
附图说明
基于以下附图更详细地解释本发明。示出如下：
图1：(a)是根据本发明的具有电阻元件形式的温度传感器、加热单元和诊断单元的侵入式温度计的示意图，并且(b)是具有电阻元件形式的温度传感器和诊断单元的非侵入式温度计的示意图，以及
图2是具有用于确定热流的温差传感器的温度计的示例性实施例。
在图中，相同的特征用相同的附图标记标识。
具体实施方式
图1a示出了根据现有技术的具有浸渍体2(例如保护管)、测量插入件3和电子模块4的侵入式温度计1的示意图。测量插入件3被引入到浸渍体2中并且包括温度传感器5和加热元件7，其中该温度传感器5在当前情况下具有电阻元件形式的温度敏感元件。温度传感器5和加热元件6可以嵌入填充物中，该填充物布置在测量插入件3中并且这里未示出。温度传感器5经由连接线6电接触并且加热元件7经由连接线8电接触，并且各自连接到电子模块4。对于此处以示例示出的实施例，电子模块4还包括根据本发明的诊断单元9，该诊断单元9具有用于生成可变功率的输入信号的装置9a。在其它实施例中，电子模块4也可以与测量插入件3和浸渍体2分开布置，和/或诊断单元9可以与电子模块4和/或测量插入件3和浸渍体2分开布置。此外，传感器元件5不一定是电阻元件，所使用的连接线6、8的数量也不一定是两个。
更确切地说，连接线6、8的数量可以取决于使用的测量原理和使用的温度传感器5或加热单元7适当地选择。还应该指出，附加加热单元7的使用在原则上是可选的。此外，可以想到加热单元7相对于温度传感器5的布置的多种变型。
替代地，根据本发明的装置1也可以是非侵入式温度计，如图1b所示。在这种情况下，温度计1从外部布置在承载介质M的容器10的壁W上并且不像根据图1a的实施例的情况那样伸入到介质M中。同样对于该实施例，温度传感器5例如以电阻元件的形式设计。另一方面，在该实施例中不存在加热单元7，但另外也是可能的。这里，温度传感器5连同连接线6也布置在测量插入件3中。温度传感器5利用测量插入件3对应地布置，即，间接地布置在容器10的壁W上。在在其它实施例中，也可以通过安装装置实现直接布置或间接布置。即使此处所示的带有集成电子模块4的紧凑型设计也不是强制性的。这同样适用于测量插入件3的所示定向，其不一定必须竖直定向，而是在其它实施例中也可以具有其它定向。例如，测量插入件3的纵向轴线L布置成平行于容器10的壁W的切向布置也是可想到的。同样，对于非侵入式温度计1来说，测量插入件3的使用不是必需的。更确切地说，如图1a的情况，许多其它实施例是可能的，所有这些都落入本发明的范围。
如已经解释的，温度计1的测量精度在很大程度上取决于相应的材料和接触手段，特别是热接触手段，特别是在温度传感器5的区域中。温度传感器5与介质M间接热接触，即，例如，经由浸渍体2、测量插入件3和/或容器10的壁W。温度传感器5因此通过若干个热阻与介质M隔开。因此，取决于过程条件和/或温度计1的相应结构设计，介质M和温度计之间可能至少暂时和/或部分不存在热平衡。由于不存在热平衡，可能出现温度梯度ΔT1或ΔT2，例如，在温度传感器5的区域中或者沿着连接线6，所述温度梯度，由于所产生的热流，使得在每种情况下用温度传感器5测得的温度值失真。这在图1a中以示例的方式示出。此外，不紧邻温度传感器5或介质M的这种热阻也可能改变。这些热阻的变化导致与介质M的耦合发生变化。在非侵入式温度计1的情况下，就此而言，它例如可以是布置在容器10外部的温度传感器5的绝热体。
利用根据本发明的诊断单元，取决于温度计1的设计，现在可以向温度传感器5或加热单元7供应可变功率的输入信号，并且温度传感器5的相应输出信号可以关于与介质M的热耦合来评估。这样，可以显著提高装置1的测量精度。
温度传感器5的区域中的温度梯度ΔT1是特别相关的。包括温差传感器的装置1的实施例相应地可以带来对测量精度的进一步提高。
因此，图2通过示例的方式示出了具有用于确定热流的温差传感器11的温度计1的可能实施例。应用于衬底12的电阻元件13形式的温度传感器5用于确定和/或监测介质M的温度T。温度传感器5通过两个连接线6a和6b电接触，并且因此在所谓的双导体电路中操作。在当前情况下，连接线6a和6b两者都直接附接到电阻元件13。然而，此时应该注意，原则上本领域技术人员已知的所有接触手段都可以用于温度传感器5与连接线6的连接。
第一连接线6a分成第一段I和第二段II。第一段I由第一材料组成，第二段II以及第二连接线6b由不同于第一材料的第二材料组成。这样，第一连接线6a的第一段I和第二连接线6b的至少一部分t形成热电偶形式的第一温差传感器11。选择用于第一连接线6a的第一段I和第一连接线6a的第二段II以及用于第二连接线6b的这两种材料，以这样的方式，由于点a和点b之间的温差，以及由于热电效应在段9a和t中相应形成的不同的热电压，可以通过温差传感器11检测热电压。
与第一连接线6a的总长度相比，第一连接线6a的第一段I优选地较短；例如，第一连接线6a的第一段I的长度在几毫米或几厘米的范围内。以此方式，可以确保通过第一温差传感器11确定的值尽可能反映温度传感器5的区域中的温度梯度ΔT1。
在图2a所示的示例中，第一连接线6a和第二连接线6b分别附接到电阻元件13。因此，第一连接线6a的第一段I和第二连接线6b的部分t经由电阻元件13间接连接。然而，在另一个实施例中，第一连接线6a的第一段I和第二连接线6b的部分t也可以直接彼此连接，然后附接到温度传感器5。
在图2b所示的实施例中，第二连接线6b也分成第一段III和第二段IV。在这种情况下，第一温差传感器11由第一连接线6a的第一段I和第二连接线6b的第一段III形成。根据图2b，但不是必须的，两个连接线6a和6b的两个第一段I和III具有相同的长度。在这种情况下，第一连接线6a的第二段II和第二连接线6b的第二段IV是延长电线，优选地具有类似的设计。然而，在根据图2a的实施例的情况下，还有利的是，第一连接线6a的第二段II和第二连接线6b具有相似的设计。
通过温差传感器11，可以确定热流W，并且可以为热传导提供合适的模型MOD，通过该模型MOD可以确定测量值偏差δT。通过测量值偏差δT，可以校正和/或调整由温度传感器5确定的测量值，即可以补偿测量误差，和/或可以执行温度计1的状态监测。
然而，就此而言，本发明决不限于以这种方式设计的温度传感器5和至少一个附加热电偶的组合。在其它实施例中，其中除了温度传感器5之外，附加热电偶通过连接线6形成，另一方面也可能的是，连接线6的指向温度传感器5的段和背离温度传感器5的段的设计不同。如已经提到的，根据DE102014119593A1的教导的实施例也是可能的。
图3图示了根据本发明的方法的优选实施例。图3a示出了根据时间t的可变线P的输入信号E，对于示出的示例以脉冲信号的形式展现。所示为两个不同幅度的脉冲ΔP1＝P2-P1和ΔP2＝P3-P1。除了幅度的变化之外，其它特征变量，例如频率，或者还有若干个特征变量也可以变化，这会导致输入信号E的线P发生变化。温度传感器5的响应于来自图3a的输入信号E的输出信号A在图3b中示出。示出了作为来自图3a的脉冲输入信号E的结果的温度传感器5的温度响应。输出信号A的幅度T一方面随功率P变化。因此，对第一功率脉冲ΔP1的温度响应ΔTP1的幅度小于对第一功率脉冲ΔP2的温度响应(此处仅指示的)ΔTP2。
然而，此外，作为线脉冲ΔP1的结果的温度传感器5的阶跃响应的幅度T和时间常数δ取决于与介质M的耦合，如将在下文中使用对第一功率脉冲ΔP1的响应示例进行的详细解释那样。与K2表示的曲线相比，K1表示的曲线涉及与介质M的较差耦合，并且K2涉及与介质M的较好耦合。在较差耦合K1的情况下，作为功率脉冲ΔP1的结果，响应信号A具有更大的幅度TK1和更大的时间常数δK1。对线脉冲ΔP1的反应因此显著更迟缓，而响应的幅度更大。另一方面，在良好耦合K2的情况下，作为功率脉冲ΔP1的结果，响应信号A具有较低的幅度TK2和较小的时间常数δK2。对线脉冲ΔP1的反应因此显著更快，而响应的幅度更低。因此，输出信号A的响应于可变功率P的输入信号E的幅度随着耦合质量而减小，而时间常数δ随着耦合质量的提高而增加。这些考虑因素可以直接应用于对输入信号E的第二功率脉冲ΔP2的响应，同样如图3b所示。不言而喻，除了这里描述的幅度T和时间常数δ的评估之外，输出信号A的一个或多个其它特征变量或从输出信号A的至少一个特征变量导出的变量也可以用于确定关于与介质M的耦合的声明，例如幅度的比率、时间百分比特征值、特定定义时间间隔后温度变化的比率，以及许多其它变量。
另外，可以针对不同的功率脉冲ΔP确定响应信号A的幅度TK。这也允许得出关于输入信号的功率P与测得的温度T之间的关系的结论，并且因此在P＝0的情况下外推到温度T。因此可以进行自加热测试，如图3c所示。然而，就此而言，理想的是介质M的温度T在外推所需的时间段内不改变或仅不显著地改变。
附图标记列表
1 温度计
2 浸渍体
3 测量插入件
4 电子模块
5 传感器元件
6、6a、6b 连接线
I-IV 连接线的段
7 加热元件
8 连接电线
9 诊断单元
9a 装置
10 容器
11 温差传感器
M 介质
T 温度
E 输入信号
A 输出信号
P、P1、P2、P3 功率
ΔP、ΔP1、ΔP2 功率脉冲
ΔTP1、ΔTP2 由于不同功率脉冲引起的温度
K、K1、K2 与介质的耦合
TK1、TK2 由于不同耦合引起的温度
δK1、δK2 由于功率脉冲引起的时间常数
ΔT、ΔT1 温度梯度
δT 测量值偏差
MOD 用于热传导的模型
t 第二连接线的部分

Claims (15)

1.一种用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的装置(1)，包括用于检测所述温度(T)的温度传感器(5)和电子模块(4)，其中，所述温度传感器(5)包括温度敏感传感器元件(13)，所述温度敏感传感器元件(13)经由至少一个连接线(6)与所述电子模块(4)电接触，
其特征在于：
所述装置(1)包括诊断单元(9)，所述诊断单元(9)具有用于输入信号(E)的功率(P)的时间变化的装置(9a)，通过所述输入信号(E)能够作用于所述温度传感器(5)或所述装置(1)的至少一个部件，并且
所述诊断单元(9)被配置成基于所述温度传感器(5)的响应于所述输入信号(E)的输出信号(A)来确定关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的声明。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，
其中，所述装置(1)具有其中布置有所述温度传感器(5)的测量插入件(3)，或者具有测量插入件(3)和用于接收所述测量插入件(3)的浸渍体(2)，或者其中，所述装置(1)被设计成使得至少所述温度传感器(5)能够间接或直接固定到容器(10)的外壁(W)。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，
其中，所述温度传感器(5)经由至少一个第一连接线(6a)和一个第二连接线(6b)电接触，
其中，所述第一连接线(6a)被分成第一段(I)和第二段(II)，
其中，面向所述传感器元件(13)的所述第一段(I)由第一材料组成，并且其中背离所述传感器元件(13)的所述第二段(II)由不同于所述第一材料的第二材料组成，
其中，所述第二连接线(6b)由所述第二材料组成，并且
其中，所述第一连接线(6a)的所述第一段(I)和所述第二连接线(6b)的至少一部分(t)形成热电偶形式的第一温差传感器(11)。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，包括用于加热所述温度传感器(5)周围的区域的加热单元(7)，
其中，所述诊断单元(9)被配置成将可变功率(P)的所述输入信号(E)施加到所述加热单元(7)，并且根据所述温度传感器(5)的所述输出信号(A)来确定关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的所述声明。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，其中，所述诊断单元(9)包括储能器，并且特别是电容器或可充电电池。
6.一种用于操作用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的装置(1)的方法，所述装置(1)包括用于检测介质的所述温度的温度传感器(5)和电子模块(4)，并且所述装置(1)特别是根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，
其中，输入信号(E)的功率(P)随时间变化，通过所述输入信号(E)能够作用于所述温度传感器(5)或所述装置(1)的至少一个部件，并且
其中，基于所述温度传感器(5)的响应于所述输入信号(E)的输出信号(A)，确定关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的声明。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，所述输入信号被施加到用于加热所述温度传感器(5)周围的区域的加热单元(7)，并且其中，关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的所述声明是根据所述温度传感器(5)的所述输出信号(A)确定的。
8.根据权利要求6或7所述的方法，
其中，针对所述输入信号(E)的所述功率(P)的所述时间变化执行频率或幅度调制，或者
其中，使用脉冲输入信号(ΔP1、ΔP2)，特别是其中，各个脉冲至少关于特征变量——例如频率或幅度——变化。
9.根据权利要求7至8中的至少一项所述的方法，其中，所述介质(M)的所述温度(T)在测量操作模式下被确定，
其中，在诊断操作模式下，确定关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的所述声明，并且
其中，所述测量操作模式和所述诊断操作模式同时或交替执行，或者其中，所述诊断操作模式根据所述装置的用户的要求而被初始化。
10.根据权利要求6至9中的至少一项所述的方法，
其中，所述温度传感器(5)的加热行为、冷却行为、响应时间或从这些变量中的至少一个导出的变量用于确定关于所述装置(1)与所述介质(M)的热耦合的至少一个声明。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，考虑所述温度传感器(5)的所述加热行为、所述冷却行为、所述响应时间或所导出的变量的时间轮廓，并且其中基于所述加热行为、所述冷却行为、所述响应时间或所导出的变量的变化来确定所述热耦合的变化。
12.根据权利要求6至11中的至少一项所述的方法，其中，关于所述热耦合的至少一个声明是关于在所述装置(1)的区域中，特别是在所述温度传感器(5)的区域中，或在所述装置(1)和包含所述介质(M)的容器(10)之间的过渡部的传热系数、传热阻力、热传导阻力和/或传热值的声明，或者其中所述声明涉及所述装置(1)的至少两个部件或所述装置(1)和所述容器(10)的机械接触或热接触的变化。
13.根据权利要求7至12中的至少一项所述的方法，
其中，基于接收到的信号来确定所述介质(M)的所述温度(T)的测量值，
其中，在所述温度传感器(5)的区域中确定热流，特别是热传导，或与所述热流相关的变量，
并且其中，基于所述温度传感器(5)的区域中的热流(W)的模型(MOD)来确定所述温度(T)的所述测量值的测量值偏差(δT)，并且
其中，所述温度(T)的所述测量值通过所述测量值偏差(δT)来校正。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中，基于关于所述装置(1)与所述介质(M)的所述热耦合的所述声明来确定所述模型(MOD)的参数的至少一个参数值。
15.根据权利要求13或14所述的方法，
其中，针对所述模型(MOD)的至少一个参数，根据所述装置(1)的热耦合预先确定或存储多个参数值，并且其中，根据关于所述耦合而确定的所述声明来选择所述参数的参数值，
或者其中，基于关于所述耦合的所述声明来确定所述参数值。
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