DE102018102471B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung für die Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche weist eine erste Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern und eine zweite Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern auf. Weiter weist die Vorrichtung einen Anschlussleiter, welcher elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle verbunden ist, und eine Auswerteeinheit auf. Jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern kreuzt hierbei jeden Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern und jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern ist elektrisch gegenüber jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern isoliert. Jeweils ein erstes Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, ist elektrisch leitend mit dem Anschlussleiter verbunden und jeweils ein zweites Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, ist mit einer Spannungsmessvorrichtung verbunden, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, jeweils einen Spannungsabfall an den einzelnen Leitern zu bestimmen. Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, anhand der bestimmten Spannungsabfälle an den einzelnen Leitern eine Temperaturverteilung zu ermitteln.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche.
  • In einer Vielzahl von technischen Anwendungen ist es nötig, einen Temperaturverlauf bzw. die örtliche Verteilung einer Erwärmung einer ausgedehnten Fläche zu ermitteln. Zum Beispiel zur Ermittlung von Energieeffizienzwerten oder zur Untersuchung von zur thermischen Isolierung vorgesehenen technischen Bauteilen auf Wärme- oder Kältebrücken kann die Ermittlung einer örtlich aufgelösten Temperaturverteilung der technischen Bauteile unter Anwendungsbedingungen nötig sein.
  • In bekannten Vorrichtungen müssen hierzu eine Vielzahl einzelner Temperaturfühler an/auf die Oberfläche der Bauteile angeordnet werden. Je höher die benötigte oder beabsichtigte Auflösung der örtlichen Temperaturbestimmung ist, desto höher ist die Anzahl der hierzu benötigten Temperaturfühler. Zudem muss jeder der benötigten Temperaturfühler jeweils mit mindestens zwei Messleitungen elektrisch verbunden werden, sodass die Anzahl der Messleitungen mindestens der doppelten Anzahl der Temperaturfühler entspricht.
  • Soll zum Beispiel eine Temperaturverteilung auf einer rechteckig quadratischen Oberfläche von 16 Zentimetern Kantenlänge bestimmt werden, wobei jeweils in Abständen von einem Zentimeter und parallel zu den Kanten der quadratischen Oberfläche ein Messpunkt der Temperaturverteilung angeordnet werden soll, sodass sich ein regelmäßiges Messgitter zur Bestimmung ergibt, sind 256 (16 x 16) Messfühler und 512 (256 x 2) Messleitungen anzuordnen, um die Temperaturverteilung auf der Oberfläche zu bestimmen. Dieses ist mit einem hohen Aufwand und daraus resultierend mit hohen Kosten verbunden.
  • Das Dokument US 4 384 793 A offenbart eine Messanordnung für eine Temperaturüberwachung an einem Tank für industriechemische Prozesse. Hierzu wird eine Vielzahl von einander kreuzenden elektrischen Leitern in einer Matrixstruktur an einer Oberfläche des Tanks angeordnet, sodass sich eine Vielzahl von Kreuzungspunkten zwischen den einzelnen Leitern ergibt. Steigt die Temperatur der Oberfläche des Tanks in einem bestimmten Bereich an, so überträgt sich dieser Temperaturanstieg auch auf die an der Oberfläche angeordneten elektrischen Leiter, sodass sich deren elektrischer Widerstand erhöht. Anhand einer Widerstandsmessung der einzelnen, untereinander nicht elektrisch leitend verbundenen, Leiter kann somit ein Kreuzungspunkt ermittelt werden, in dessen Umgebung sich der zu überwachende Tank aufheizt.
  • Ferner offenbart auch das Dokument JP 2003 - 33 262 A eine Vorrichtung zur Überwachung einer Oberflächentemperatur mit einer Vielzahl von untereinander nicht elektrisch kontaktierten Leitern, welche einander kreuzend in einer Matrixstruktur angeordnet sind.
  • Trotz vorhandener Vorrichtungen und Verfahren besteht somit ein Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung und an einem verbesserten Verfahren zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche, wobei insbesondere ein Anordnungsaufwand reduziert werden soll.
  • Dieses technische Problem löst eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem Anspruch 8 Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung werden durch die weiteren Ansprüche definiert.
  • Eine Vorrichtung für die Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche weist eine erste Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern und eine zweite Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern auf. Weiter weist die Vorrichtung einen Anschlussleiter, welcher elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle verbunden ist, und eine Auswerteeinheit auf. Jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern kreuzt hierbei jeden Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern und jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern ist elektrisch gegenüber jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern isoliert. Jeweils ein erstes Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, ist elektrisch leitend mit dem Anschlussleiter verbunden und jeweils ein zweites Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, ist mit einer Spannungsmessvorrichtung verbunden, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, jeweils einen Spannungsabfall an den einzelnen Leitern mit Spannungsteilungsberechnungen zu bestimmen. Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, anhand der bestimmten Spannungsabfälle an den einzelnen Leitern eine Temperaturverteilung auf der Oberfläche zu ermitteln.
  • In einer Variante der Vorrichtung kann jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern orthogonal zu jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern angeordnet sein.
  • Ein Vorteil hierbei ist, dass der Anordnungsaufwand der Vorrichtung gegenüber einer Vorrichtung mit einzelnen Messfühlern und/oder Messleitungen reduziert ist. Wird die Vorrichtung auf einer Oberfläche, zum Beispiel auf einer geraden Oberfläche oder auf einer gebogenen/gekrümmten/sphärischen Oberfläche angeordnet, so überträgt die Oberfläche ihre jeweilige Temperatur auf die auf ihr angeordneten Leiter. Die Erhöhung der jeweiligen Leitertemperatur resultiert in einer Erhöhung des jeweiligen Leiterwiderstands und somit in einer relativen Erhöhung des Spannungsabfalls an den jeweiligen Leitern. Durch die sich kreuzenden Leiter der ersten und der zweiten Mehrzahl von Leitern, welche zueinander parallel und/oder orthogonal angeordnet sind, kann eine örtliche Temperaturverteilung ermittelt werden, wobei die Auflösung der ermittelten örtlichen Temperaturverteilung mit der Anzahl der Kreuzungspunkte der Leiter auf der jeweiligen Oberfläche ansteigt. Die Berechnung der Temperaturverteilung erfolgt durch die zur Vorrichtung gehörige Auswerteeinheit, welche mit Spannungsteilungsberechnungen eine Temperaturverteilung bzw. einen Temperaturverlauf auf der Oberfläche ermittelt. Die Auswerteeinheit kann eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung aufweisen und/oder dazu geeignet sein ermittelte Temperaturverteilungen bzw. Temperaturverläufe zu speichern. Das Speichern der ermittelten Temperaturverteilungen bzw. Temperaturverläufe kann in regelmäßigen Zeitintervallen geschehen, sodass auch zeitveränderliche bzw. zeitvariante Temperaturverteilungen bzw. Temperaturverläufe über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg erfasst werden können.
  • In einer spezifischen Ausführungsform sind die Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder die Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern aus reinem Nickel oder einer Nickellegierung gefertigt. Der elektrische Widerstand von Reinnickel hat einen besonders hohen Temperaturkoeffizienten von 0,006 1/°C, sodass bereits geringfügige Erwärmungen der Oberfläche bzw. der auf ihr angeordneten Leiter messbare Veränderungen des elektrischen Widerstands der Leiter bzw. der an ihnen abfallenden Spannungen bewirken. In anderen Ausführungsformen können andere Leitermaterialien, insbesondere Leitermaterialien mit hohen elektrischen (Widerstands-) Temperaturkoeffizienten, zur Implementierung der Vorrichtung Verwendung finden.
  • Der Anschlussleiter kann aus einem von der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder von der zweiten Mehrzahl von Leitern abweichenden Fertigungsmaterial, zum Beispiel aus einem Kupfermaterial gefertigt sein.
  • In einer Variante können die Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder die Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern Litzenleiter sein.
  • Ein Vorteil hierbei ist, dass Litzenleiter, zumindest bis zu einem gewissen Grad, flexibel an eine unebene, zum Beispiel an eine sphärische oder gekrümmte Oberfläche angepasst werden können. Hierdurch wird eine Messung einer Temperaturverteilung auf einer unebenen Oberfläche ermöglicht/verbessert.
  • In einer Ausführungsform kann zumindest ein Teil der Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber zumindest einem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern durch eine dielektrische Zwischenlage isoliert sein. Alternativ oder ergänzend kann zumindest ein Teil der Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber zumindest einem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern durch eine dielektrische Leiterummantelung isoliert sein.
  • Ein Vorteil hierbei ist, dass die Isolierung der Leiter voneinander mit Hilfe einer dielektrischen Zwischenlage besonders einfach zu implementieren ist. Alternativ oder ergänzend können auch bereits mit einer dielektrischen Leiterummantelung bereitgestellte Leiter zu einer Implementierung der Vorrichtung verwendet werden. Auch die Verwendung von Leitern mit einer elektrisch isolierenden Lackierung ist möglich.
  • Ein Abstand der jeweils parallel zueinander angeordneten Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern kann jeweils zumindest im Wesentlichen gleich sein und/oder ein Abstand der jeweils parallel zueinander angeordneten Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern kann jeweils zumindest im Wesentlichen gleich sein.
  • Ein Vorteil regelmäßiger Abstände der Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder der zweiten Mehrzahl von Leitern ist es, dass ein regelmäßiges Messgitter mit regelmäßig angeordneten Leiterkreuzungen hergestellt und so eine gleichmäßige örtliche Auflösung der Temperaturbestimmung erreicht wird. Ein Berechnungsaufwand der Auswerteeinheit, zum Beispiel gegenüber einer unregelmäßigen Anordnung der Leiter, kann hierdurch reduziert werden.
  • In einer Weiterbildung kann die erste Mehrzahl von Leitern und/oder die zweite Mehrzahl von Leitern und/oder der Anschlussleiter in einer dielektrischen Trägerstruktur, zum Beispiel einer Gewebe- oder Textilgewebestruktur angeordnet sein, wobei die dielektrische Trägerstruktur hierbei dazu geeignet ist, auf einer Oberfläche mit einer Temperaturverteilung angeordnet zu werden.
  • Ein Vorteil hierbei ist, dass die Anordnung der Vorrichtung an bzw. auf einer Oberfläche weiter vereinfacht wird. Die Leiter und/oder der Anschlussleiter können durch die Trägerstruktur in ihrer Anordnung zueinander festgelegt und/oder in die Trägerstruktur, zum Beispiel durch ein Webverfahren, integriert sein. Somit kann das Anordnen der Leiter und/oder der Anschlussleiter an der Oberfläche durch ein Anordnen/Auflegen der Trägerstruktur an/auf die Oberfläche effizient realisiert werden.
  • Die Trägerstruktur kann insbesondere eine flexible Trägerstruktur, zum Beispiel eine flexible Gewebe- oder Textilstruktur, sein.
  • Ein Vorteil einer flexiblen Trägerstruktur, zum Beispiel eines Textilgewebes mit eingewebten Leitern, ist deren verbesserte/vereinfachte Anordenbarkeit/Positionierbarkeit an unebenen, zum Beispiel gekrümmten oder sphärischen, Oberflächen. Weiter können die erste Mehrzahl von Leitern und/oder die zweite Mehrzahl von Leitern und/oder der Anschlussleiter durch die dielektrische Trägerstruktur umschlossen sein, sodass diese jeweils voneinander und/oder von einer Oberfläche durch die dielektrische Trägerstruktur elektrisch isoliert sind.
  • Ein Verfahren für die Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche umfasst die Schritte:
    • - Anordnen einer ersten Mehrzahl von jeweils zueinander parallelen Leitern auf der Oberfläche;
    • - Anordnen einer zweiten Mehrzahl von jeweils zueinander parallelen Leitern auf der Oberfläche, sodass jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern jeden Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern kreuzt und jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern isoliert ist;
    • - Anordnen eines Anschlussleiters, welcher elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle verbunden ist;
    • - Elektrisch leitendes Verbinden jeweils eines ersten Leiterendes der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, mit dem Anschlussleiter;
    • - Elektrisch leitendes Verbinden jeweils eines zweiten Leiterendes der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, mit einer Spannungsmessvorrichtung, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, jeweils einen Spannungsabfall an den einzelnen Leitern mit Spannungsteilungsberechnungen zu bestimmen;
    • - Ermitteln, mit einer Auswerteeinheit, einer Temperaturverteilung auf der Oberfläche anhand der bestimmten Spannungsabfälle.
  • In einer Variante des Verfahrens können die ersten Mehrzahl von Leitern und die zweite Mehrzahl von Leitern jeweils derart angeordnet werden, dass jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern orthogonal zu jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern angeordnet wird.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren kann die erste Mehrzahl von Leitern und/oder die zweite Mehrzahl von Leitern und/oder der Anschlussleiter in einer dielektrischen Trägerstruktur, zum Beispiel einer Gewebe- oder Textilgewebestruktur angeordnet sein, sodass das Anordnen derselben durch das Anordnen der Trägerstruktur auf der Oberfläche geschieht. Weiter kann die elektrisch leitende Verbindung der Leiter der ersten und der zweiten Mehrzahl der Leiter mit dem Anschlussleiter und/oder der Spannungsmessvorrichtung durch die Anordnung der Leiter in der Trägerstruktur hergestellt werden.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.
    • 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche.
    • 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Ermittlung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche.
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche. Genauer zeigt die 1 die Anordnung einer ersten Mehrzahl von Leitern M1...M12, welche jeweils zueinander parallel angeordnet sind, und die Anordnung einer zweiten Mehrzahl von Leitern N1...N12, welche ebenfalls jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Weiter ist jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern M1...M12 orthogonal zu jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern N1 ... N12 angeordnet, sodass ein regelmäßiges Messgitter hergestellt ist. In anderen Ausführungsformen der Vorrichtung können auch unregelmäßige Messgitter realisiert werden. Im gezeigten Beispiel sind zudem die Abstände der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern M1 ... M12 als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern N1 ... N12, jeweils gleich gewählt, sodass das hergestellte Messgitter ein regelmäßiges Messgitter ist. Dieses vereinfacht den Berechnungsaufwand einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) zur Ermittlung der Temperaturverteilung.
  • Sowohl bei Vorrichtungen mit einem regelmäßigen Messgitter, wie in 1 gezeigt, als auch bei Vorrichtungen mit einem unregelmäßigen Messgitter (nicht gezeigt) ist der Auswerteeinheit (nicht gezeigt) die Anordnung der Leiter bzw. Leiterkreuzungen bekannt. Zum Beispiel kann eine elektronische Auswerteeinheit Daten speichern, welche Informationen über die Anordnung der Leiter enthalten.
  • Jeweils ein erstes Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern M1...M12 als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern N1...N12, ist mit einem Anschlussleiter A elektrisch leitend verbunden. Der Anschlussleiter A ist weiter mit einer Spannungsquelle S elektrisch leitend verbunden. Die Spannungsquelle S ist dazu ausgebildet, eine zumindest im Wesentlichen konstante Spannung bereitzustellen.
  • Sowohl die Leiter M1...M12, N1...N12 als auch der Anschlussleiter A sind im gezeigten Beispiel Reinnickel-Litzenleiter mit einem hohen elektrischen Temperaturkoeffizienten. Zudem sind die Leiter M1...M12, N1...N12 jeweils zumindest im Wesentlichen identisch gefertigt.
  • Jeweils ein zweites Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern M1...M12 als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern N1...N12, ist zudem mit einer Spannungsmessvorrichtung V elektrisch leitend verbunden, wobei für jeden Leiter über die Spannungsmessvorrichtung V ein elektrischer Stromkreis zur Spannungsquelle S geschlossen ist. Im gezeigten Beispiel sind aus Übersichtsgründen hierzu stellvertretend lediglich zwei über die Spannungsmessvorrichtung V geschlossene Stromkreise V-M7, V-N11 gezeigt, während die übrigen elektrisch leitenden Verbindungen, welche sich jeweils an das zweite Leiterende der Leiter anschließen, lediglich schematisch angedeutet sind. Insgesamt entspricht die Anzahl der über die Spannungsmessvorrichtung V geschlossenen Stromkreise der Gesamtanzahl der Leiter M1 ... M12, N1 ... N12, im gezeigten Beispiel also 24 Stromkreise.
  • Die Spannungsmessvorrichtung V ist dazu ausgebildet, jeweils eine an einem der Leiter M1 ... M12, N1 ... N12 abfallende Spannungen zu bestimmen und zu speichern. Das Bestimmen und das Speichern der jeweils abfallenden Spannung können jeweils in sich regelmäßig wiederholenden Zeitintervallen von zum Beispiel einer Sekunde geschehen.
  • 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Ermittlung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche mit der Vorrichtung aus 1. Die gezeigte Vorrichtung aus 1 ist hierzu zunächst auf einer Oberfläche O, deren Temperaturverteilung ermittelt werden soll, anzuordnen. Die in 2 gezeigte Oberfläche O ist eine ebene bzw. plane Fläche, jedoch eignet sich die gezeigte Vorrichtung in gleichem Maße auch zur Ermittlung von Temperaturverteilungen auf gekrümmten und/oder unebenen Oberflächen.
  • Nach der Anordnung der Vorrichtung auf der Oberfläche O kann ein Temperaturverlauf bzw. eine Temperaturverteilung derselben durch die Auswerteeinheit (nicht gezeigt) auf Grundlage der, durch die Spannungsmessvorrichtung V bestimmten, an den einzelnen Leitern M1...M12, N1...N12 abfallenden Spannungen ermittelt werden.
  • Hat die Oberfläche O zum Beispiel einheitlich eine Temperatur von 20 °C, so überträgt sich diese Temperatur nach einer Zeitdauer auf die Leiter M1...M12, N1...N12.
  • Der temperaturabhängige elektrische Widerstand der Leiter M1...M12, N1...N12 und die an den Leitern abfallenden Spannungen, welche durch die Spannungsmessvorrichtung V ermittelt werden, sind somit für alle Leiter M1...M12, N1...N12 gleich/identisch. Die Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ermittelt folglich, dass eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Oberfläche O vorliegt.
  • Wird hingegen, wie in 2 gezeigt, ein Abschnitt H1, H2 der Oberfläche gegenüber der Gesamtoberfläche O erwärmt (oder abgekühlt), so beeinflusst diese Erwärmung (oder Abkühlung) den elektrischen Widerstand sowohl von Leitern M1...M12 der ersten Mehrzahl von Leitern als auch von Leitern N1...N12 der zweiten Mehrzahl von Leitern.
  • Im gezeigten Beispiel wird ein Bereich H1 der Oberfläche auf ca. 60 °C erwärmt und ein den Bereich H1 umgebender Bereich H2 der Oberfläche auf ca. 40 °C erwärmt. Dieses resultiert im gezeigten Beispiel in einer Erwärmung der Leiter M6, M7 und M8 der ersten Mehrzahl der Leiter und in einer Erwärmung der Leiter N10, N11 und N12 der zweiten Mehrzahl der Leiter. Die Leiter M7 und N11 werden hierbei stärker erwärmt (auf ca. 60 °C) als die jeweils benachbarten Leiter M6 und M8 bzw. N10 und N12 (welche auf jeweils ca. 40 °C erwärmt werden).
  • Die Erwärmung der Leiter M6, M7, M8, N10, N11 und N12 erhöht jeweils deren elektrischen Widerstand, sodass die an den Leitern abfallenden Spannungen relativ gegenüber den Spannungen, welche an den nicht erwärmten Leitern abfallen erhöht ist, wobei die an den jeweils einzelnen Leitern abfallenden Spannungen jeweils durch die Spannungsmessvorrichtung V bestimmt und an die Auswerteeinheit (nicht gezeigt) übertragen werden.
  • Die Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ermittelt eine Temperaturverteilung der Leiter bzw. der Oberfläche O, auf der die Leiter positioniert sind. Der am meisten erwärmte Punkt der Oberfläche O befindet sich bei oder nahe bei dem Kreuzungspunkt der Leiter mit dem höchsten bestimmten Widerstand/Spannungsabfall. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist dies der erwärmte Bereich H1 in der Umgebung des Kreuzungspunktes der Leiter M7 und N11, welche jeweils die am meisten erwärmten Leiter sind.
  • Weiter ermittelt die Auswerteeinheit anhand der bestimmten jeweils an den einzelnen Leitern abfallenden Spannungen, dass die Oberfläche O bei oder nahe bei den Kreuzungspunkten der Leiter M6 und N11, der Leiter M7 und N10, der Leiter M7 und N12, sowie der Leiter M8 und N11 ebenfalls relativ zur verbleibenden Oberfläche O erwärmt ist, wobei die Erwärmung jedoch geringer ist als am Kreuzungspunkt der Leiter M7 und N11.
  • Die in 1 und 2 dargestellte Anordnung von 12 × 12 Leitern zur Temperaturbestimmung steht lediglich stellvertretend für eine Vielzahl von Anordnungen, welche eine beliebige Anzahl von Leitern zur Temperaturbestimmung aufweisen können. Je mehr Leiter auf einer Oberfläche angeordnet werden, desto detaillierter kann ein Temperaturverlauf ermittelt werden. Mit anderen Worten ist die örtliche Auflösung des ermittelten Temperaturverlaufs von der Anzahl der angeordneten Leiter abhängig.
  • Zur Bestimmung absoluter Temperaturmesswerte einer Oberfläche kann die auf der Oberfläche angeordnete Messvorrichtung zunächst unter Normbedingungen (zum Beispiel einer Normtemperatur von 20 °C) kalibriert/ausgemessen werden und ein Temperaturverlauf relativ zu dieser Kalibrierung/Ausmessung ermittelt werden.
  • In einer Weiterentwicklung können die Leiter M1...M12, N1...N12 zum Beispiel in eine Textilstruktur eingewebt und voneinander durch die Textilstruktur und/oder durch eine Leiterisolierung isoliert sein.
  • Zur Bestimmung einer absoluten örtlichen Verteilung der Temperaturverteilung einer Oberfläche kann die Vorrichtung zur Messung einer Temperaturverteilung, welche zum Beispiel in eine Textilstruktur eingewebt ist, mit Hilfe einer Hilfsmarkierung, insbesondere einer optisch erkennbaren Hilfsmarkierung, an einem vorbestimmten Eck- oder Referenzpunkt der Oberfläche angeordnet werden. Die Hilfsmarkierung kann zum Beispiel optisch erkennbar auf der Textilstruktur angeordnet sein.
  • Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.

Claims (10)

  1. Eine Vorrichtung für die Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche, aufweisend: eine erste Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern; eine zweite Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordneten Leitern; einen Anschlussleiter, welcher elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle verbunden ist; und eine Auswerteeinheit; wobei jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern jeden Leiter der zweiten Mehrzahl kreuzt, jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern isoliert ist, jeweils ein erstes Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, elektrisch leitend mit dem Anschlussleiter verbunden ist, jeweils ein zweites Leiterende der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, mit einer Spannungsmessvorrichtung verbunden ist, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, jeweils einen Spannungsabfall an den einzelnen Leitern mit Spannungsteilungsberechnungen zu bestimmen, und die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, anhand der bestimmten Spannungsabfälle an den einzelnen Leitern eine Temperaturverteilung zu ermitteln.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern orthogonal zu jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder die Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern aus Nickel oder einer Nickellegierung gefertigt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern und/oder die Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern Litzenleiter sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber zumindest einem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern durch eine dielektrische Zwischenlage isoliert sind, und/oder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber zumindest einem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern durch eine dielektrische Leiterummantelung isoliert sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Abstand der jeweils parallel zueinander angeordneten Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern jeweils zumindest im Wesentlichen gleich ist, und/oder ein Abstand der jeweils parallel zueinander angeordneten Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern jeweils zumindest im Wesentlichen gleich ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Mehrzahl von Leitern und/oder die zweite Mehrzahl von Leitern und/oder der Anschlussleiter in einer dielektrischen Trägerstruktur, zum Beispiel einer Gewebe- oder Textilgewebestruktur angeordnet sind, und wobei die dielektrische Trägerstruktur dazu geeignet ist, auf einer Oberfläche mit einer Temperaturverteilung angeordnet zu werden.
  8. Ein Verfahren für die Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche umfasst die Schritte: - Anordnen einer ersten Mehrzahl von jeweils zueinander parallelen Leitern auf der Oberfläche; - Anordnen einer zweiten Mehrzahl von jeweils zueinander parallelen Leitern auf der Oberfläche, sodass jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern jeden Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern kreuzt und jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern elektrisch gegenüber jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern isoliert ist; - Anordnen eines Anschlussleiters, welcher elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle verbunden ist; - Elektrisch leitendes Verbinden jeweils eines ersten Leiterendes der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, mit dem Anschlussleiter; - Elektrisch leitendes Verbinden jeweils eines zweiten Leiterendes der Leiter, sowohl der ersten Mehrzahl von Leitern als auch der zweiten Mehrzahl von Leitern, mit einer Spannungsmessvorrichtung, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, jeweils einen Spannungsabfall an den einzelnen Leitern mit Spannungsteilungsberechnungen zu bestimmen; - Ermitteln, mit einer Auswerteeinheit, einer Temperaturverteilung auf der Oberfläche anhand zuvor bestimmter Spannungsabfälle.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ersten Mehrzahl von Leitern und die zweite Mehrzahl von Leitern jeweils derart angeordnet werden, dass jeder Leiter der ersten Mehrzahl von Leitern orthogonal zu jedem Leiter der zweiten Mehrzahl von Leitern angeordnet wird.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Mehrzahl von Leitern und/oder die zweite Mehrzahl von Leitern und/oder der Anschlussleiter in einer dielektrischen Trägerstruktur, zum Beispiel einer Gewebe- oder Textilgewebestruktur angeordnet sind, sodass das Anordnen derselben auf der Oberfläche durch das Anordnen der Trägerstruktur auf der Oberfläche geschieht, und/oder die elektrisch leitende Verbindung der Leiter der ersten und der zweiten Mehrzahl der Leiter mit dem Anschlussleiter und/oder der Spannungsmessvorrichtung durch die Anordnung der Leiter in der Trägerstruktur hergestellt wird.
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