DE10033292A1 - Flowing medium temperature measurement correction method for calorimeter uses additional temperature sensor to determine temperature distribution of probe - Google Patents

Flowing medium temperature measurement correction method for calorimeter uses additional temperature sensor to determine temperature distribution of probe

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DE10033292A1 DE2000133292 DE10033292A DE10033292A1 DE 10033292 A1 DE10033292 A1 DE 10033292A1 DE 2000133292 DE2000133292 DE 2000133292 DE 10033292 A DE10033292 A DE 10033292A DE 10033292 A1 DE10033292 A1 DE 10033292A1
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow

Abstract

The temperature corresponding approximately to the temperature of a flowing medium (4) is measured using a temperature probe (2) comprising a temperature sensor (5). In addition the temperature distribution the temperature probe is detected and the actual medium temperature extrapolated. The temperature distribution may be measured using an additional temperature sensor arranged at a defined distance from the first sensor. An Independent claim is included for an apparatus for correcting temperature measurements.

Description

Die Erfindung betrifft Temperaturmessungen an einem strö­ menden Medium, wobei eine in etwa der Temperatur des Medi­ ums entsprechende Temperatur mittels eines im Bereich des Mediums angeordneten, einen Temperatursensor aufweisenden Temperaturfühler gemessen wird.The invention relates to temperature measurements on a stream menden medium, with a roughly the temperature of the medi around the corresponding temperature by means of a in the range of Medium arranged, having a temperature sensor Temperature sensor is measured.

Aus der Praxis ist bekannt, dass bei derartigen Tempera­ turmessungen aufgrund der Wärmeableitung an der Mess­ stelle, z. B. über eine Tauchhülse oder bei integriertem Einbau über das Einbaugehäuse, ein Temperaturfehler resul­ tiert, so dass durch die Differenz zwischen der tatsächli­ chen Mediumstemperatur und dem Messwert des Temperatursen­ sors lediglich eine verringerte Messgenauigkeit erreicht wird.It is known from practice that with such tempera door measurements due to heat dissipation at the measurement place, e.g. B. via an immersion sleeve or with integrated Installation over the installation housing, a temperature error results tiert, so that by the difference between the actual medium temperature and the measured value of the temperature sensor sors only achieved a reduced measurement accuracy becomes.

Dieser Temperaturfehler ist sowohl von der Temperaturdif­ ferenz zwischen dem Medium und der Umgebung als auch von dem Durchfluss bzw. der Strömungsgeschwindigkeit des strö­ menden Mediums abhängig und wird insbesondere bei großen Temperaturdifferenzen zwischen Medium und Umgebung und niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten hoch.This temperature error is due both to the temperature diff reference between the medium and the environment as well as from the flow or the flow velocity of the strö dependent medium and becomes especially large Temperature differences between medium and environment and low flow rates high.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zur Temperaturmessung bei einem strömenden Medium anzugeben, die unabhängig von Temperaturdifferenzen und/oder Durchfluss bzw. Strömungs­ geschwindigkeit eine genauere Bestimmung der Temperatur des strömenden Mediums ermöglicht.The object of the invention is to overcome the aforementioned disadvantages to avoid and a way to measure temperature to specify for a flowing medium that is independent of Temperature differences and / or flow or flow speed a more accurate determination of the temperature of the flowing medium.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Mess­ wertkorrektur bei Temperaturmessungen an einem strömenden Medium, wobei eine in etwa der Temperatur des Mediums ent­ sprechende Temperatur mittels eines im Bereich des Mediums angeordneten, einen Temperatursensor aufweisenden Tempera­ turfühler gemessen wird und zusätzlich die Temperaturver­ teilung in dem Temperaturfühler erfasst und die tatsäch­ liche Mediumstemperatur extrapoliert wird. Hierdurch kann der durch die Temperaturdifferenz zwischen Medium und Um­ gebung verursachte und vom Durchfluss abhängige Tempera­ turfehler (strömungsgeschwindigkeitsabhängiger Wärmeüber­ gangskoeffizient zwischen Medium und Temperaturfühler) ausgeglichen werden und unabhängig von Temperatur und Me­ diumsdurchfluss die Temperatur des Mediums mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.This task is solved by a measuring method value correction for temperature measurements on a flowing Medium, one ent approximately the temperature of the medium speaking temperature by means of a in the area of the medium arranged tempera having a temperature sensor door sensor is measured and in addition the temperature ver division recorded in the temperature sensor and the actual medium temperature is extrapolated. This can by the temperature difference between medium and um temperature caused by the flow door error (heat transfer dependent on flow rate coefficient between medium and temperature sensor) be balanced and independent of temperature and me medium flow increases the temperature of the medium Accuracy can be determined.

Dabei kann zur Erfassung der Temperaturverteilung in dem Temperaturfühler eine Vergleichstemperatur mittels wenig­ stens eines in einem definierten Abstand von dem ersten Sensor angeordneten zusätzlichen Temperatursensors gemes­ sen werden, so dass mit einem einfachen Aufbau und tech­ nisch einfachen Bauteilen der Temperaturfehler insbeson­ dere in einer Auswerteeinrichtung bestimmt und somit die tatsächliche Mediumstemperatur festgestellt werden kann, wobei der Abstand der beiden Temperatursensoren voneinan­ der berücksichtigt wird. It can be used to record the temperature distribution in the Temperature sensor using a comparison temperature using little at least one at a defined distance from the first Sensor arranged additional temperature sensor measured so that with a simple structure and tech nisch simple components of the temperature errors in particular determined in an evaluation device and thus the actual medium temperature can be determined the distance between the two temperature sensors which is taken into account.  

Sofern mehrere zusätzliche Temperatursensoren vorgesehen sind, können diese vorzugsweise in verschiedenen Bereichen des Temperaturfühlers angeordnet sein, so dass die Wärme­ ableitung in unterschiedlichen Richtungen berücksichtigt werden kann.If several additional temperature sensors are provided are preferably in different areas of the temperature sensor so that the heat derivation in different directions taken into account can be.

Auch kann zur Erfassung der Temperaturverteilung in dem Temperaturfühler der Temperaturabfall in der Umgebung des Temperatursensors mittels zumindest einer Anordnung von Thermoelementen gemessen werden, so dass ohne eine sehr aufwendige und exakte Kalibrierung sowohl des Temperatur­ sensors des Temperaturfühlers als auch des zusätzlichen Temperatursensors der zusätzlichen Messeinrichtung eine genaue Bestimmung der Temperaturverteilung in dem Tempe­ raturfühler möglich ist, da ansonsten aufgrund der übli­ cherweise sehr geringen Temperaturdifferenz die Tempera­ turmessungen mit unnötig hoher Genauigkeit erfolgen müs­ sen, damit überhaupt eine die Wärmeableitung wiedergebende Temperaturdifferenz erfasst werden kann.Also can be used to record the temperature distribution in the Temperature sensor the temperature drop around the Temperature sensor by means of at least one arrangement of Thermocouples are measured so that without a very complex and exact calibration of both the temperature sensors of the temperature sensor as well as the additional Temperature sensor of the additional measuring device exact determination of the temperature distribution in the temperature temperature sensor is possible because otherwise due to the usual very small temperature difference, the tempera tur measurements with unnecessarily high accuracy so that heat dissipation is reproduced at all Temperature difference can be detected.

Hierbei können die Anordnungen von Thermoelementen ver­ schieden ausgerichtet sein, z. B. das erste radial und das zweite axial ausgerichtet, um somit durch die Erfassung der Temperaturableitung in verschiedenen Richtungen eine nochmals verbesserte Erfassung der Temperaturverteilung in dem Temperaturfühler und eine genauere Bestimmung der tat­ sächlichen Mediumstemperatur zu erreichen.The arrangements of thermocouples can ver be aligned differently, e.g. B. the first radial and the second axially aligned, thus through the detection of temperature dissipation in different directions again improved recording of the temperature distribution in the temperature sensor and a more precise determination of the deed to achieve neutral medium temperature.

Vorteilhafterweise kann bei der Messwertkorrektur auch der von einem Volumenmessteil ermittelte Durchfluss des Medi­ ums berücksichtigt werden, so dass die Genauigkeit der Temperaturbestimmung des strömenden Mediums nochmals er­ höht wird. Advantageously, the flow of the medi determined by a volume measuring part um are taken into account so that the accuracy of the Temperature determination of the flowing medium again is increased.  

Insbesondere kann das Verfahren bei der Wärmemengenzählung und/oder bei der Wärmemengenzählung zur Heizkostenvertei­ lung verwendet werden, damit auch bei solchen Anwendungen eine genaue Erfassung und gerechte Abrechnung der Ver­ brauchswerte erfolgen kann.In particular, the method can be used for heat quantity measurement and / or in the heat quantity metering for heat cost allocation be used so that even in such applications a precise recording and fair accounting of the ver consumption values can take place.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Messwertkorrektur bei Temperaturmessungen an einem strömenden Medium, insbeson­ dere zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, wobei ein im Bereich des Mediums angeordneter, einen Tem­ peratursensor aufweisender Temperaturfühler vorgesehen ist und zusätzlich eine Einrichtung zur Erfassung der Tempera­ turverteilung in dem Temperaturfühler sowie eine mit dem Temperatursensor und der Einrichtung zur Erfassung der Temperaturverteilung verbundene Auswerteeinheit vorgesehen ist. Somit ist ein Ausgleich des durch die Temperatur­ differenz zwischen Medium und Umgebung sowie durch den Durchfluss verursachten Temperaturfehlers möglich, und die Temperatur des Mediums kann mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.The object underlying the invention will continue solved by a device for measured value correction Temperature measurements on a flowing medium, in particular to carry out one of the aforementioned processes, wherein a Tem arranged in the region of the medium Temperature sensor having temperature sensor is provided and in addition a device for recording the tempera door distribution in the temperature sensor and one with the Temperature sensor and the device for detecting the Temperature distribution connected evaluation unit provided is. This is a compensation of the temperature difference between medium and environment as well as through the Flow caused temperature error possible, and the Temperature of the medium can be increased with accuracy be determined.

Dabei kann die Einrichtung zur Erfassung der Temperatur­ verteilung in dem Temperaturfühler wenigstens ein in einem definierten Abstand von dem ersten Temperatursensor ange­ ordneter zusätzlicher Temperatursensor sein, so dass mit einfachem Aufbau und geringem Bauteileaufwand der Tempera­ turfehler in der Auswerteeinrichtung bestimmbar ist und somit die tatsächliche Mediumstemperatur unter Berücksich­ tigung des Abstandes der beiden Temperatursensoren vonein­ ander bestimmbar ist.The device for recording the temperature distribution in the temperature sensor at least one in one defined distance from the first temperature sensor ordered additional temperature sensor, so that with simple structure and low component cost of the tempera door error can be determined in the evaluation device and hence the actual medium temperature adjustment of the distance between the two temperature sensors is otherwise determinable.

Vorzugsweise können mehrere zusätzliche Temperatursensoren an unterschiedlichen Bereichen des Temperaturfühlers vor­ gesehen sein, so dass die Temperaturverteilung in unter­ schiedliche Ausrichtungen, z. B. radial und axial, erfasst und bei der Berechnung der tatsächlichen Mediumstemperatur berücksichtigt werden kann.Preferably, several additional temperature sensors can be used at different areas of the temperature sensor  be seen, so the temperature distribution in below different orientations, e.g. B. radially and axially and when calculating the actual medium temperature can be taken into account.

Auch kann die Einrichtung zur Erfassung der Temperatur­ verteilung in dem Temperaturfühler zumindest eine Anord­ nung von Thermoelementen sein, so dass eine genaue Bestim­ mung der Wärmeableitung möglich ist, ohne dass der Tempe­ ratursensor des Temperaturfühlers und der zusätzliche Temperatursensor der zusätzlichen Messeinrichtung für eine unnötig hohe Messgenauigkeit zur Erfassung der regelmäßig sehr geringen Temperaturdifferenzen ausgebildet und kali­ briert sein muss.The device for detecting the temperature can also distribution in the temperature sensor at least one arrangement thermocouples, so that an exact determination Heat dissipation is possible without the tempe temperature sensor of the temperature sensor and the additional one Temperature sensor of the additional measuring device for one unnecessarily high measurement accuracy to record the regular very small temperature differences are formed and kali must be burned.

Vorzugsweise kann ein Volumenmessteil zur Ermittlung des Durchflusses des Mediums vorgesehen und mit der Auswerte­ einheit verbunden sein, so dass eine nochmals erhöhte Ge­ nauigkeit der Temperaturbestimmung des strömenden Mediums erreicht wird.A volume measuring part can preferably be used to determine the Flow of the medium is provided and with the evaluation be connected so that a further increased Ge accuracy of the temperature determination of the flowing medium is achieved.

Insbesondere kann die Vorrichtung in einem Wärmemengenzäh­ ler und/oder in einem Wärmemengenzähler zur Heizkostenver­ teilung verwendet werden.In particular, the device can measure heat ler and / or in a heat meter for heating costs division can be used.

Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die einzige Fi­ gur zeigt eine Vorrichtung 1 zur Messwertkorrektur bei einer Temperaturmessung mittels eines Temperaturfühlers 2 an einem durch ein Volumenmessteil 3 strömenden Medium 4. Dabei ist der Temperaturfühler 2 parallel zur Strömungs­ richtung des Mediums 4 in dem Volumenmessteil 3 angeordnet und weist an seinem dem Medium 4 zugewandten Ende einen Temperatursensor 5 auf, an dem sich eine als Thermopile 6 ausgebildete Anordnung von Thermoelementen anschließt. So­ wohl der Temperatursensor 5 als auch die Anordnung von Thermoelementen sind an eine mit dem Temperaturfühler 2 verbundene, in der Figur nicht dargestellten Auswerteein­ heit angeschlossen.In the following, an exemplary embodiment of the invention shown in the drawing is explained. The only figure shows a device 1 for correcting measured values during a temperature measurement by means of a temperature sensor 2 on a medium 4 flowing through a volume measuring part 3 . The temperature sensor 2 is arranged parallel to the direction of flow of the medium 4 in the volume measuring part 3 and has at its end facing the medium 4 a temperature sensor 5 , which is followed by an arrangement of thermocouples designed as a thermopile 6 . So probably the temperature sensor 5 as well as the arrangement of thermocouples are connected to an evaluation unit connected to the temperature sensor 2 , not shown in the figure.

Die dargestellte Vorrichtung 1 funktioniert erfindungsge­ mäß so, dass sowohl die von dem Temperatursensor 5 gemes­ sene Temperatur, welche wegen der Wärmeableitung u. a. durch den Temperaturfühler 2 nur in etwa der tatsächlichen Mediumstemperatur entspricht, als auch die Wärmeableitung in dem Temperaturfühler 2 mittels des Thermopile 6 erfasst und an die nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergelei­ tet werden.The illustrated device 1 works according to the invention in such a way that both the temperature measured by the temperature sensor 5 , which only approximately corresponds to the actual medium temperature due to the heat dissipation by the temperature sensor 2 , as well as the heat dissipation in the temperature sensor 2 by means of the thermopile 6 and forwarded to the evaluation unit, not shown.

Anhand der von dem Thermopile 6 erfassten Wärmeableitung durch den Temperaturfühler 2 wird von der Auswerteeinheit die tatsächliche Mediumstemperatur extrapoliert. Hierbei können als weitere Einflussfaktoren auch noch den von dem Volumenmessteil 3 ermittelten Durchfluss des Mediums und Wärmeverluste durch andere Teile der Vorrichtung 1, z. B. durch das Volumenmessteil 3 oder dergleichen berücksich­ tigt werden.Based on the heat dissipation by the temperature sensor 2 detected by the thermopile 6 , the actual medium temperature is extrapolated from the evaluation unit. In this case, by other parts of the device 1 as further factors also the determined by measuring the volume flow of the medium part 3 and heat losses, z. B. be taken into account by the volume measuring part 3 or the like.

Claims (12)

1. Verfahren zur Messwertkorrektur bei Temperaturmessun­ gen an einem strömenden Medium (4), wobei eine in etwa der Temperatur des Mediums (4) entsprechende Temperatur mit­ tels eines im Bereich des Mediums (4) angeordneten, einen Temperatursensor (5) aufweisenden Temperaturfühler (2) gemessen wird und zusätzlich die Temperaturverteilung in dem Temperaturfühler (2) erfasst und die tatsächliche Me­ diumstemperatur extrapoliert wird.1. Method for correcting measured values in the case of temperature measurements on a flowing medium ( 4 ), a temperature corresponding approximately to the temperature of the medium ( 4 ) using a temperature sensor ( 2 ) arranged in the region of the medium ( 4 ) and having a temperature sensor ( 5 ) ) is measured and in addition the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) is recorded and the actual medium temperature is extrapolated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Temperaturverteilung in dem Tempe­ raturfühler (2) eine Vergleichstemperatur mittels wenig­ stens eines in einem definierten Abstand von dem ersten Temperatursensor (5) angeordneten zusätzlichen Tempera­ tursensors gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for detecting the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) a comparison temperature is measured by means of at least one additional temperature sensor arranged at a defined distance from the first temperature sensor ( 5 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Temperaturverteilung in dem Tempe­ raturfühler (2) der Temperaturabfall in der Umgebung des Temperatursensors (5) mittels zumindest einer Anordnung von Thermoelementen gemessen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that for detecting the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) the temperature drop in the vicinity of the temperature sensor ( 5 ) is measured by means of at least one arrangement of thermocouples. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Messwertkorrektur auch der von einem Volumenmessteil (3) ermittelte Durchfluss des Mediums (4) berücksichtigt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the flow of the medium ( 4 ) determined by a volume measuring part ( 3 ) is also taken into account in the measurement value correction. 5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 bei der Wärmemengenzählung.5. Use of the method according to claim 4 in the Heat quantity measurement. 6. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei der Wärmemengenzählung zur Heizkostenverteilung.6. Use of the method according to one of claims 1 up to 4 for heat quantity counting for distribution of heating costs. 7. Vorrichtung (1) zur Messwertkorrektur bei Temperatur­ messungen an einem strömenden Medium (4), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein im Bereich des Mediums (4) angeordneter, einen Temperatursensor (5) aufweisender Temperaturfühler (2) vorgesehen ist und zusätzlich eine Einrichtung zur Erfassung der Temperaturverteilung in dem Temperaturfühler (2) sowie eine mit dem Temperatursensor (5) und der Einrichtung zur Erfassung der Temperaturverteilung verbun­ dene Auswerteeinheit vorgesehen ist.7. The device ( 1 ) for correcting measured values during temperature measurements on a flowing medium ( 4 ), in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, wherein a temperature sensor ( 5 ) having a temperature sensor ( 5 ) arranged in the region of the medium ( 4 ) ( 2 ) is provided and in addition a device for detecting the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) as well as an evaluation unit connected to the temperature sensor ( 5 ) and the device for detecting the temperature distribution is provided. 8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einrichtung zur Erfassung der Temperaturver­ teilung in dem Temperaturfühler (2) wenigstens ein in einem definierten Abstand von dem ersten Temperatursensor (5) angeordneter zusätzlicher Temperatursensor ist.8. The device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the device for detecting the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) is at least one at a defined distance from the first temperature sensor ( 5 ) arranged additional temperature sensor. 9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einrichtung zur Erfassung der Temperaturver­ teilung in dem Temperaturfühler (2) zumindest eine Anord­ nung von Thermoelementen ist.9. The device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the device for detecting the temperature distribution in the temperature sensor ( 2 ) is at least one arrangement of thermocouples. 10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Volumenmessteil (3) zur Er­ mittlung des Durchflusses des Mediums (4) vorgesehen und mit der Auswerteeinheit verbunden ist. 10. The device ( 1 ) according to any one of claims 7 to 9, characterized in that a volume measuring part ( 3 ) is provided for determining the flow of the medium ( 4 ) and is connected to the evaluation unit. 11. Verwendung der Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 in einem Wärmemengenzähler.11. Use of the device ( 1 ) according to claim 10 in a heat meter. 12. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprü­ che 7 bis 10 in einem Wärmemengenzähler zur Heizkosten­ verteilung.12. Use of the device ( 1 ) according to one of claims 7 to 10 in a heat meter for distribution of heating costs.
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