DE19621852A1 - Dynamic calibration method for high temp. sensor - Google Patents

Dynamic calibration method for high temp. sensor

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Abstract

The temp. sensor is subjected to several consecutive temp. changes. A known temp. causing a temp. change at a precise point in time is supplied to the temp. sensor in recordable fashion, and the temp. measured by the sensor is recorded. The sensor is calibrated for periodic temp. changes using the known temp. The calibration device includes a component which is movable against the temp. sensor spatially and temporally several times. The movement of the component can be recorded. The movement is oscillatory and can be controlled.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers, insbesondere eines Lichtleitermeßaufnehmers, wie er bei Mes­ sungen an Gasturbinen eingesetzt wird.The present invention relates to a method and a Device for the calibration of a high temperature sensor, especially a fiber optic transducer, as used in Mes solutions on gas turbines is used.

Hochtemperaturmeßfühler, insbesondere Lichtleitermeßaufnehmer sind in der Lage, schnelle periodische Temperaturänderungen zu messen. Sie werden kalibriert, jedoch ist diese Kalibrie­ rung statisch. Daher ergibt sich, daß die Genauigkeit der ge­ messenen Meßwerte bezüglich ihrer zeitlichen Auflösung nicht überprüft werden kann. An Orten, an denen neben hohen Tempe­ raturen vor allem auch kurzzeitige Änderungen derselben auf­ treten können, ist eine genaue Messung der Temperatur jedoch oftmals von Nöten. Gedacht ist dabei an Brennkammern, Zulei­ tungen oder bei Gasturbinen die Temperaturen an Schaufelrei­ hen.High temperature sensors, especially fiber optic sensors are able to make rapid periodic temperature changes to eat. They are calibrated, but this is calibration static. Therefore, it follows that the accuracy of the ge measured values with regard to their temporal resolution not can be checked. In places where high tempe especially short-term changes to them is an accurate measurement of temperature, however often necessary. We are thinking of combustion chambers, Zulei or in the case of gas turbines, the temperatures at the bucket hen.

Ein zu kalibrierender Hochtemperaturmeßfühler ist beispiels­ weise ein Lichtleitermeßaufnehmer, der aus einem hochtempera­ turfesten und lichtleitenden Stab mit einer strahlungsun­ durchlässigen Beschichtung an einem Ende besteht. Der Stab wird in eine Heißgaszone eingeführt. Das von der Schicht um­ schlossenenn Volumen stellt einen schwarzen Körper dar, des­ sen Strahlung, verursacht durch die Wärme der Heizgaszone, mittels Lichtleiter einer entsprechenden Meßvorrichtung zuge­ führt werden kann. Aus der gemessenen Strahlungsintensität läßt sich auf die Temperatur in der Heißgaszone rückschließen. Für eine genaue Messung von schnellen Temperaturände­ rungen, wie sie in Gasturbinen vorliegen können, muß nun aber das Zeitverhalten des Lichtleitermeßaufnehmers ebenfalls be­ kannt sein. A high-temperature sensor to be calibrated is an example as a fiber optic sensor, which consists of a high temperature door-fixed and light-guiding rod with a radiation permeable coating at one end. The rod is introduced into a hot gas zone. That from the shift around closed volume represents a black body, the radiation caused by the heat of the heating gas zone, by means of light guides a corresponding measuring device can be led. From the measured radiation intensity can be deduced from the temperature in the hot gas zone. For an accurate measurement of rapid temperature changes However, such as can be present in gas turbines, must now the time behavior of the fiber optic sensor also be be known.  

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, anhand dessen eine Aussage zur Genauigkeit der Tem­ peraturmessung, insbesondere der instationären Temperaturmes­ sung eines Hochtemperaturmeßfühlers möglich ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich­ tung zu schaffen, mit der definierte Versuchsbedingungen für eine Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers einstellbar sind.The object of the present invention is to provide a method create a statement based on the accuracy of the tem temperature measurement, especially the transient temperature measurement solution of a high temperature sensor is possible. Farther it is an object of the present invention to provide a device to create with the defined test conditions for a calibration of a high temperature sensor adjustable are.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkma­ len des Anspruches 11. Günstige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch geeignete Kombinationen der in den Un­ teransprüchen offenbarten Merkmale.The problem is solved by a method with the features of claim 1 and by a device with the Merkma len of claim 11. Favorable embodiments of the invention result from suitable combinations of those in Un Characteristics disclosed features.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur dynamischen Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers, insbesondere eines Lichtlei­ termeßaufnehmers wird eingesetzt, um an diesem anliegende Temperaturen und Temperaturänderungen schnell und präzise zu erfassen, wobei der Hochtemperaturmeßfühler mehreren Tempera­ turwechseln hintereinander ausgesetzt wird, wobei mindestens eine bekannte, den Temperaturwechsel verursachende Temperatur zu einem genau definierbaren und bekannten Zeitpunkt am Hochtemperaturmeßfühler registrierbar anliegt und die durch den Hochtemperaturmeßfühler gemessene Temperatur so regi­ striert wird, daß mittels der bekannten Temperatur der Hochtemperaturmeßfühler kalibrierbar bezüglich periodischer Temperaturwechsel wird.The inventive method for dynamic calibration a high temperature sensor, especially a light guide Terme sensor is used to contact this Temperatures and temperature changes quickly and precisely detect, the high temperature probe several tempera door changes is suspended in succession, at least a known temperature causing the temperature change at a precisely definable and known point in time on High temperature sensor is registered and through the temperature measured by the high-temperature sensor so regi striert that by means of the known temperature of High temperature sensors can be calibrated with respect to periodic Temperature change will.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur dynamischen Kalibrierung weist mindestens jeweils einen Teil der Vorrichtung und des Hochtemperaturmeßfühlers auf, die gegeneinander zeitlich und örtlich definiert mehrmals hintereinander bewegbar sind, wo­ bei mindestens eine bekannte Temperatur an einem definierten Ort des Hochtemperaturmeßfühlers entsprechend einer gegenein­ ander zeitlich und örtlich bestimmten, mehrmaligen hinterein­ anderfolgenden Bewegungen aufbring- und registrierbar ist. The inventive device for dynamic calibration each has at least part of the device and the High temperature sensor on the time and against each other locally defined multiple times can be moved where at at least one known temperature at a defined one Location of the high temperature sensor according to one against the other other time and place determined, multiple times in a row subsequent movements can be applied and registered.  

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur dynamischen Kali­ brierung des Hochtemperaturmeßfühlers ergibt sich, wenn die­ ser definierten konstant-schwingungsperiodischen Temperatur­ wechseln ausgesetzt wird. Über die Frequenz einstellbar gere­ gelt, unterliegt der Hochtemperaturmeßfühler auf diese Weise definierten Temperaturwechseln, wobei aufgrund der Kon­ stantheit der Schwingungsperiode der Temperaturwechsel sich hintereinander in einem bestimmten Rhythmus wiederholt. So können mehrere gleichartige Meßergebnisse, die für eine Kali­ brierung des Hochtemperaturmeßfühlers benötigt werden, auf­ genommen und abgeglichen werden. Zur Aufnahme eines geeigne­ ten Kalibrierfeldes des Hochtemperaturmeßfühlers wird zum ei­ nen die durch diesen gemessene Temperatur registriert und mit der bekannten Temperatur, die an dem Temperaturmeßfühler an­ liegt, verglichen. Damit ist eine Absolutaussage bezüglich der Genauigkeit der Meßwerte möglich. Zum anderen wird für eine Aussage bezüglich der Genauigkeit des Zeitverhaltens des Hochtemperaturmeßfühlers die Zeit festgestellt, die dieser benötigt, eine anliegende Temperatur zu messen. Insbesondere bei Instationaritäten der Temperatur an einem zu messenden Ort ist es auch wichtig, das Verhalten des Hochtemperatur­ meßfühlers bei zeitlich schnellen Änderungen der Temperatur zu kennen. Nur so ist eine Aussage bezüglich der Trägheit ei­ ner vorgenommenen Messung möglich. Dazu wird der zeitliche Verlauf der gemessenen Temperaturen des Hochtemperaturmeß­ fühlers und der bekannte zeitliche Verlauf des Temperatur­ wechsels an diesem registriert und eine vergleichende Aussage diesbezüglich vorgenommen. Eine vorteilhafte Aufbringung der bekannten Temperatur auf den Hochtemperaturmeßfühler erfolgt vorteilhafterweise mittels eines Mediums, insbesondere eines Luftstromes. Der Luftstrom ist definiert temperierbar und mit einer bestimmten Geschwindigkeit versehen, wenn er auf den Hochtemperaturmeßfühler auftrifft. Über einen Rückschluß aus der Geschwindigkeit sowie der bekannten Temperatur in Verbin­ dung mit der Frequenz der Schwingungsperiode des Temperatur­ wechsels ist eine Korrelation für den Kalibrierung des Hochtemperaturmeßfühlers aufstellbar. Der Geschwindigkeits­ einfluß wird vorteilhafterweise über die Machzahl definiert, da es sich bei der Luftströmung um ein kompressibles Medium handelt. Die Beschaffenheit eines gasförmigen Mediums selbst kann beispielsweise über den Isentropenexponenten in die Ka­ librierung miteingehen. Weitere Kennzahlen, die in die Kali­ brierung mit eingehen können, sind Geometrien oder Zeitabhän­ gigkeiten, die den Hochtemperaturmeßfühler charakterisieren. Aufgrund der Wiederholbarkeit, insbesondere bei konstanter Periodizität der Temperaturwechsel ist eine Erstellung einer Eichkurve möglich, aus der Genauigkeitsaussagen bezüglich der Meßwerte, die durch den kalibrierten Hochtemperaturmeßfühler aufnehmbar sind, machbar sind. Bei Auslegung der Eichkurven als Eichfelder oder in anderer geeigneter Weise ist insbeson­ dere eine Aussage über die Zeit- und/oder Temperaturgenauig­ keit der Charakteristika des Temperaturmeßfühlers möglich. Je nach vorliegenden Bedingungen an einem Meßort ist damit ein entsprechend geeignetes Hochtemperaturmeßinstrument auswähl­ bar.A particularly advantageous process for dynamic potash bration of the high temperature sensor results when the This defined constant-periodic temperature change is suspended. Adjustable via frequency applies, the high-temperature sensor is subject in this way defined temperature changes, due to the Kon Constantness of the oscillation period of the temperature change itself repeated one after the other in a certain rhythm. So can have several similar measurement results for a potash bration of the high-temperature sensor are needed be taken and matched. To accommodate a suitable th calibration field of the high-temperature sensor becomes an egg the temperature measured by this and registered with the known temperature at the temperature sensor lies, compared. This is an absolute statement regarding the accuracy of the measured values possible. On the other hand, for a statement regarding the accuracy of the time behavior of the High temperature sensor determined the time this needed to measure an applied temperature. Especially in the case of unsteadiness of the temperature on a measurement It is also important to place the behavior of high temperature sensor for rapid changes in temperature to know. This is the only way to make a statement regarding inertia possible measurement. This is the time Course of the measured temperatures of the high temperature measurement sensor and the known temporal course of the temperature alternately registered on this and a comparative statement made in this regard. An advantageous application of the Known temperature takes place on the high temperature sensor advantageously by means of a medium, in particular one Airflow. The air flow can be temperature controlled and with a certain speed when he is on the High temperature sensor hits. About a conclusion the speed and the known temperature in Verbin with the frequency of the oscillation period of the temperature is a correlation for the calibration of the  High temperature sensor can be set up. The speed influence is advantageously defined via the Mach number, since the air flow is a compressible medium acts. The nature of a gaseous medium itself can, for example, over the isentropic exponent in the Ka go along with the calibration. Other key figures included in the potash geometries or time dependencies capabilities that characterize the high-temperature sensor. Because of the repeatability, especially with constant Periodicity of temperature changes is a creation of a Calibration curve possible from the accuracy statements regarding the Measured values by the calibrated high temperature sensor are recordable, are doable. When designing the calibration curves as calibration fields or in any other suitable way a statement about the time and / or temperature accurate possible of the characteristics of the temperature sensor. Each according to the existing conditions at a measuring location, this is a Select a suitable high-temperature measuring instrument bar.

Für Messungen der Temperatur beispielsweise bei Gasturbinen in der Nähe der Laufschaufeln bietet sich ein Lichtwellenmeß­ aufnehmer an. Seine Kalibrierung erfolgt dann so, daß er min­ destens einer, in vorteilhafter Weise aber mehreren bekannten Temperaturen zu ebenfalls bekannten Zeitpunkten ausgesetzt wird, so daß sich unterschiedliche Temperaturwechsel mit kon­ stanter Schwingungsperiode ergeben. Mit geeigneten Meß- und Auswertemitteln ist dann eine Korrelation zwischen den regi­ strierten gemessenen und den schon bekannten zeit- und tempe­ raturabhängigen Werten erstellbar. Aus dieser Korrelation ist schließlich eine Aussage zu der Meßgenauigkeit des Lichtwel­ lenmeßaufnehmers möglich.For measuring temperature, for example in gas turbines near the blades there is a light wave measurement sensor. It is then calibrated so that it min at least one, but advantageously several known ones Exposed to temperatures at known times is, so that different temperature changes with con constant oscillation period. With suitable measuring and Evaluation means is then a correlation between the regi measured and the already known time and tempe temperature-dependent values can be created. Is from this correlation finally a statement about the measuring accuracy of the light world lenmeßaufs possible.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden an­ hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zur Kalibrierung anhand der folgen­ den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Other advantages and features of the invention will appear hand of a preferred embodiment of an invent device according to the invention based on the follow the drawings explained in more detail. Show it:  

Fig. 1 eine Vorrichtung zur dynamischen Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers, Fig. 1 is a device for the dynamic calibration of a high-temperature sensor,

Fig. 2 einen bewegbaren Teil der Vorrichtung, Fig. 2 is a movable part of the device,

Fig. 3 eine Zuleitung eines temperierbaren Mediums, Fig. 3 is a lead of a heatable medium,

Fig. 4, 5 und 6 jeweils eine Anordnung von Öffnungen für Thermoelemente in einer Querschnittsebe­ ne der Zuleitung. Fig. 4, 5 and 6 are each an array of apertures for thermocouples in a Querschnittsebe ne of the lead.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur dynamischen Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers 2, der insbesondere ein Licht­ leitermeßaufnehmer sein kann. Die Kalibrierung dient dazu, daß an dem Hochtemperaturmeßfühler 2 anliegende Temperaturen und Temperaturwechsel schnell und präzise mit einer quantita­ tiven Aussage zur Meßgenauigkeit erfaßt werden. Zur Herstel­ lung des Temperaturwechsels und damit der Dynamik der Kali­ brierung ist ein Teil 3 der Vorrichtung gegenüber dem Hochtemperaturmeßfühler 2 zeitlich und örtlich definiert be­ wegbar. Die Bewegung des Teiles 3 wird durch den über diesen befindlichen bogenförmigen Doppelpfeil angedeutet. Der Hochtemperaturmeßfühler 2 befindet sich an einer einstellba­ ren Position über dem bewegbaren Teil 3 der Vorrichtung 1 Mittels eines höhenverstellbaren Tisches 4 kann die Lage des Hochtemperaturmeßfühlers 2 über dem bewegbaren Teil 3 so ver­ ändert werden, daß ein zeitlich und örtlich definierter Zu­ sammenhang zwischen der Bewegung des Teiles 3 der Vorrichtung 1 und eines definierten Ortes des Hochtemperaturmeßfühlers 2 besteht. Der bewegbare Teil 3 ist bezüglich seiner Bewegung einstell- und kontrollierbar. Dazu weist die Vorrichtung 1 Mittels zur Anregung der Bewegung auf, wobei insbesondere ein Schwingungserreger 5 sich als günstig erwiesen hat. Die­ ser besitzt eine Spule, die elektrisch stufenlos angeregt werden kann. Dieses führt zu einer Längsbewegung eines, in der Spule befindlichen Stößels 6, der den bewegbaren Teil 3 periodisch anregt. In einer vorteilhaften Ausführung des be­ wegbaren Teiles 3 weist dieser eine Eigenfrequenz auf, die mittels des Schwingungserregers 5 angeregt werden kann. Be­ vorzugte Frequenzen liegen dabei zwischen 40 und 300 Hz. Hierfür ist es günstig, diesen als einen verstellbaren einzu­ spannenden Körper 3 auszuformen. Dieser Körper 3 kann dann in einem Tisch 7 der Vorrichtung 1 eingespannt werden. Dazu weist der Tisch 7 spannbackenähnliche Einrichtungen 8 auf. Diese sind so gestaltet, daß der Körper 3 gehalten wird, die auf diesen übertragene Schwingungen jedoch höchstens äußerst gedämpft an den Tisch 1 weitergegeben werden. Über die nun freie Länge L des Körpers 3 am Tisch 7 ist dessen Eigenfre­ quenz einstellbar. Um den Körper 3 nicht nur entlang seiner freien Länge L sondern ebenfalls entlang der langen Seite der Aussparung 9 im Tisch 7 verschieben zu können, weist der Tisch 7 ein Gegenspannstück 10 auf. Bei außermittiger Ein­ spannung des Körpers 3 nimmt das Gegenspannstück 10 auftre­ tende Momente aufgrund der Stößelbewegung des Stößels 6 auf, so daß der Körper 3 sich in den spannbackenähnlichen Einrich­ tungen 8 nicht verdreht. Weiterhin weist der Körper 3 Mittel 11 zur Aufbringung einer bekannten Temperatur auf den Hoch­ temperaturmeßfühler 2 auf. Dazu befinden sich hier zwei Zu­ leitungen 12 am Körper 3. Natürlich wäre auch nur eine Zulei­ tung, beispielsweise im Körper 3 verlaufend, ausreichend. Die Auslaßöffnungen der Zuleitungen 12 befinden sich am freien Ende des Körpers 3, so daß ein durch die Zuleitungen 12 strö­ mendes Medium 13 definiert auf den Hochtemperaturmeßfühler 2 aufgebracht wird. Das Mittel 11 weist eine Heizvorrichtung 14 auf, mit der das Medium 13 einstellbar temperiert werden kann. Die Heizvorrichtung 14 besitzt bei der vorliegenden Lö­ sung eine Rohrleitung 15, die zwischen zwei Spannvorrichtun­ gen 16 gehalten wird. Die Rohrleitung 15 dient als Heiz­ strecke für durch die Rohrleitung 15 strömende Preßluft 13. Diese wird induktiv in der Rohrleitung 15 erhitzt. Dazu wei­ sen die Spannvorrichtungen 16 elektrische Zuleitungen 17 auf. Die Preßluft 13 ist aus dieser Heizstrecke mittels einer re­ gelbaren Y-Verzweigung entnehmbar. Nicht nur die Temperatur der Preßluft 13, die beispielsweise bei etwa 500°C liegt sondern auch der Massenstrom der Preßluft ist einstellbar. Bei bekannter Dimensionierung der Zuleitungen 12 ergibt sich dann eine bekannte Geschwindigkeit an den Auslaßöffnungen der Zuleitungen 12. Diese sowie andere Meßdaten können über ge­ eignete Meßmittel 18 aufgenommen werden, die mittels Regi­ strierungs- 19 und/oder Auswertemittel 20 zur Kalibrierung des Hochtemperaturmeßfühlers genutzt werden. Fig. 1 shows a device 1 for the dynamic calibration of a high-temperature sensor 2 , which can in particular be a light guide. The calibration is used to ensure that temperatures and temperature changes present at the high-temperature sensor 2 are detected quickly and precisely with a quantitative statement on the measuring accuracy. To manufacture the temperature change and thus the dynamics of the calibration, part 3 of the device relative to the high-temperature sensor 2 can be moved in a temporally and locally defined manner. The movement of part 3 is indicated by the arched double arrow located above it. The high-temperature sensor 2 is located at an adjustable position above the movable part 3 of the device 1. By means of a height-adjustable table 4 , the position of the high-temperature sensor 2 above the movable part 3 can be changed in such a way that a temporally and locally defined relationship between the movement of part 3 of the device 1 and a defined location of the high-temperature sensor 2 . The movable part 3 is adjustable and controllable with regard to its movement. For this purpose, the device 1 has means for stimulating the movement, in particular a vibration exciter 5 having proven to be favorable. The water has a coil that can be electrically excited continuously. This leads to a longitudinal movement of a plunger 6 located in the coil, which periodically excites the movable part 3 . In an advantageous embodiment of the movable part 3 , it has a natural frequency which can be excited by means of the vibration exciter 5 . Preferred frequencies are between 40 and 300 Hz. For this purpose, it is advantageous to design this as an adjustable body 3 to be clamped. This body 3 can then be clamped in a table 7 of the device 1 . For this purpose, the table 7 has devices 8 similar to clamping jaws. These are designed in such a way that the body 3 is held, but the vibrations transmitted to them are passed on to the table 1 in an extremely damped manner. Over the now free length L of the body 3 on the table 7 , its eigenfrequency is adjustable. In order to be able to move the body 3 not only along its free length L but also along the long side of the recess 9 in the table 7 , the table 7 has a counter-clamping piece 10 . In the case of an off-center tension of the body 3 , the counter clamping piece 10 takes moments due to the tappet movement of the tappet 6 , so that the body 3 does not twist in the clamping jaw-like devices 8 . Furthermore, the body 3 has means 11 for applying a known temperature to the high temperature sensor 2 . For this purpose, there are two lines 12 on the body 3 . Of course, only one supply line, for example running in the body 3 , would be sufficient. The outlet openings of the supply lines 12 are located at the free end of the body 3 so that a strö through the leads 12 Mendes medium is applied to the high-temperature sensor 13 is defined. 2 The means 11 has a heating device 14 , with which the medium 13 can be temperature-controlled. The heating device 14 has in the present solution a pipe 15 which is held between two Spannvorrichtun conditions 16 . The pipe 15 serves as a heating section for compressed air 13 flowing through the pipe 15 . This is heated inductively in the pipeline 15 . For this purpose, the tensioning devices 16 have electrical leads 17 . The compressed air 13 can be removed from this heating section by means of a re-gelable Y branch. Not only the temperature of the compressed air 13 , which is, for example, about 500 ° C., but also the mass flow of the compressed air is adjustable. With a known dimensioning of the feed lines 12 , a known speed then results at the outlet openings of the feed lines 12 . This and other measurement data can be recorded via ge suitable measuring means 18 , which are used by means of registers 19 and / or evaluation means 20 for calibrating the high-temperature sensor.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines bewegba­ ren Teiles 3 der Vorrichtung 1. Der Körper 3 besitzt an sei­ nem Äußeren zwei Zuleitungen 12. An dem einen Ende befinden sich Kupplungen 21, an die eine entsprechende Zuführung für das Medium 13 anschließbar ist. Die Auslaßöffnungen der Zu­ leitungen 12 befinden sich an dem freien Ende des Körpers 3 und folgen daher dessen Bewegungen. Der Körper 3 weist zu seinem freien Ende hin eine Verjüngung auf. Dadurch gelingt es zum einen, den Körper 3 steif genug zu halten, so daß er eine Eigenfrequenz auch bei hohen Frequenzen von 300 Hz aus­ führen kann, zum anderen ist nur so eine dafür nötige geringe Masse des Körpers 3 erzielbar. Diese ist außerdem anzustre­ ben, um mit möglichst geringen Energien zur Anregung der Be­ wegung arbeiten zu können. Die Auslaßöffnungen dem Zuleitun­ gen 12 sind am freien Ende des Körpers 3 so ausgerichtet, daß das ausströmende Medium 13 einen definiert gerichteten Strahlverlauf nimmt. Fig. 2 shows an advantageous embodiment of a bewegba ren part 3 of the device 1. The body 3 has two feed lines 12 on its exterior. At one end there are couplings 21 to which a corresponding feed for the medium 13 can be connected. The outlet openings of the pipes 12 are located at the free end of the body 3 and therefore follow its movements. The body 3 has a taper towards its free end. On the one hand, this makes it possible to keep the body 3 stiff enough so that it can carry a natural frequency even at high frequencies of 300 Hz, and on the other hand, only a small mass of the body 3 required for this can be achieved. This should also be aimed at in order to be able to work with the lowest possible energies to stimulate movement. The outlet openings of the supply lines 12 are aligned at the free end of the body 3 so that the outflowing medium 13 takes a defined direction of the jet.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer in Fig. 2 dargestell­ ten Zuleitung 12. Nahe der Auslaßöffnung, d. h. nahe dem freien Ende des Körpers 3, sind Öffnungen 22 in die Zuleitung 12 eingebracht. Sie sind für Thermoelemente vorgesehen. Da die Abmaße einer bevorzugten Zuleitung 12 bei etwa 6 mm Rohr­ durchmesser und 0,5 mm Wandstärke liegen, müssen diese Ther­ moelemente so angebracht sein, daß zum einen die bekannte Temperatur ermittelt werden kann, zum anderen aber auch keine Strömungsstörungen auftreten. Dazu sind die Öffnungen 22 auf drei verschiedenen Ebenen jeweils zueinander verschoben ange­ bracht. Dadurch liegt keines der Thermoelemente im Strömungs­ schatten eines anderen. Da die Gefahr des Zerplatzens des aus strömenden Strahles bei Austritt aus der Auslaßöffnung der Zuleitung 12 besteht, ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen dem zu kalibrierenden Hochtemperaturmeßfühler 2 und der Auslaßöffnung so gering ist, daß eine Änderung der Tem­ peratur des Mediums zwischen den Eichmeßpunkten zur Bestim­ mung der bekannten Temperatur und dem Auftreffort am Hochtem­ peraturmeßfühler, Einflüsse aufgrund von Reibungsvorgängen am Freistrahl sowie die zeitliche Differenz des Auftreffens des Mediums am Temperaturmeßfühlers im Rahmen einer angestrebten Meßgenauigkeit berechenbar oder auch vernachlässigbar sind. Um eine genaue Eichung der bekannten Temperatur des Mediums 13 zu erhalten, weist die Zuleitung 12 insgesamt sieben Ther­ moelemente auf. Da die Thermoelemente statisch messen, d. h. sie sind in der Lage, einen bestimmten Temperaturwert des Me­ diums 13 festzustellen, kann ein am Hochtemperaturmeßfühler anliegender Temperaturwechsel entweder zwischen der bekannten Umgebungstemperatur und der über die Thermoelemente bekannte Temperatur des Mediums 13 oder aber mittels verschiedener Zu­ leitungen 12 und damit verschiedener Temperaturen des Mediums 13 erzielt werden. Fig. 3 shows a cross section of a dargestell th in Fig. 2 supply line 12. Openings 22 are introduced into the feed line 12 near the outlet opening, ie near the free end of the body 3 . They are intended for thermocouples. Since the dimensions of a preferred supply line 12 are about 6 mm tube diameter and 0.5 mm wall thickness, these thermocouples must be mounted so that the known temperature can be determined on the one hand, but on the other hand no flow disturbances occur. For this purpose, the openings 22 are moved to each other on three different levels. As a result, none of the thermocouples lies in the flow shadow of another. Since there is a risk of bursting of the stream flowing out of the outlet opening of the feed line 12 , it is necessary that the distance between the high-temperature sensor 2 to be calibrated and the outlet opening is so small that a change in the temperature of the medium between the calibration measuring points to determine the known temperature and the point of impact at the high temperature sensor, influences due to frictional processes on the free jet and the time difference of the impact of the medium on the temperature sensor can be calculated or neglected within the scope of the desired measurement accuracy. In order to obtain an exact calibration of the known temperature of the medium 13 , the feed line 12 has a total of seven thermocouples. Since the thermocouples measure statically, ie they are able to determine a certain temperature value of the medium 13 , a temperature change applied to the high-temperature sensor can either be between the known ambient temperature and the temperature of the medium 13 known via the thermocouples or by means of various lines 12 and thus different temperatures of the medium 13 can be achieved.

Fig. 4 zeigt die der Auslaßöffnung am nächsten liegende Ebene, in der sich Thermoelemente befinden. Es handelt sich um zwei Öffnungen 22, die um 90° voneinander versetzt sind. Fig. 4 shows the plane closest to the outlet opening in which there are thermocouples. There are two openings 22 which are offset from one another by 90 °.

Fig. 5 zeigt eine mittlere Ebene zur Anbringung von Thermo­ elementen. In dieser befinden sich drei Öffnungen 22, die so auf dem Umfang der Ebene gedreht sind, daß kein Windschatten bezüglich der Öffnungen 22 bzw. entsprechender Thermoelemente der Ebene aus Fig. 4 entsteht. Fig. 5 shows a middle level for the attachment of thermo elements. In this there are three openings 22 which are rotated on the circumference of the plane such that there is no slipstream with respect to the openings 22 or corresponding thermocouples of the plane from FIG. 4.

Fig. 6 zeigt den Ort der Öffnungen 22 derjenigen Ebene, die der Auslaßöffnung der Zuleitung 12 am weitesten entfernt ist. Diese sind ebenfalls so angebracht, daß keine, in Strömungs­ richtung gesehen, nachfolgende Öffnung 22 im Windschatten liegt. Aufgrund der Anordnung der insgesamt sieben Öffnungen 22 innerhalb der Zuleitung 12 ergibt sich somit eine annä­ hernd vollständige Messung über den Durchmesser im Abstand von etwa 45°. Um möglichst geringe Temperaturänderungen über den Strömungsweg zu haben, weisen die drei dargestellten Ebe­ nen bevorzugt einen Abstand A von etwa 3 mm auf. Dadurch ge­ lingt es, auch bei Einwirkungen aufgrund der Bewegung des Körpers 3 eine zuverlässige Aussage bezüglich der bekannten Temperatur zu gewinnen. Fig. 6 shows the location of the openings 22 of the plane which is the farthest away from the outlet opening of the feed line 12 . These are also attached so that no, seen in the flow direction, subsequent opening 22 is in the slipstream. Due to the arrangement of the total of seven openings 22 within the feed line 12 , there is an approximately complete measurement over the diameter at a distance of approximately 45 °. In order to have the smallest possible temperature changes over the flow path, the three levels shown preferably have a distance A of about 3 mm. As a result, it is possible to obtain a reliable statement regarding the known temperature even when acting due to the movement of the body 3 .

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine genaue dynamische Kalibrierung sowie eine Aussage zur Genauigkeit derselben für Hochtemperaturmeßfühler. Das Verfahren sowie die Vorrichtung dazu schaffen die Möglichkeit, eine genaue quantitative Aus­ sage bei instationären Temperaturmessungen vornehmen zu kön­ nen, wie sie beispielsweise bei Gasturbinen oder Verbren­ nungsmotoren auftreten.The present invention enables accurate dynamic Calibration and a statement of the accuracy of the same for High temperature sensor. The method and the device to do this create the possibility of an accurate quantitative off say to be able to make transient temperature measurements such as in gas turbines or combustion voltage motors occur.

Claims (20)

1. Verfahren zur dynamischen Kalibrierung eines Hochtempera­ turmeßfühlers (2), insbesondere eines Lichtleitermeßaufneh­ mers, der eingesetzt wird, an diesem anliegende Temperaturen und Temperaturänderungen schnell und präzise zu erfassen, wobei
  • - der Hochtemperaturmeßfühler (2) mehreren Temperaturwech­ seln hintereinander ausgesetzt wird,
  • - mindestens eine bekannte, den Temperaturwechsel verursa­ chende Temperatur zu genau definierbaren und bekannten Zeitpunkten am Hochtemperaturmeßfühler (2) registrierbar angelegt wird und
  • - die durch den Hochtemperaturmeßfühler (2) gemessenen Tem­ peraturverläufe registriert und zur Kalibrierung benutzt werden.
1. A method for the dynamic calibration of a high-temperature sensor ( 2 ), in particular a fiber optic sensor, which is used to detect temperatures and temperature changes present and present quickly and precisely, wherein
  • - The high-temperature sensor ( 2 ) is exposed to several temperature changes in succession,
  • - At least one known, the temperature change causing temperature at precisely definable and known times on the high temperature sensor ( 2 ) is registered and
  • - The temperature curves measured by the high-temperature sensor ( 2 ) are recorded and used for calibration.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hoch­ temperaturmeßfühler (2) definierten konstant-schwingungsperi­ odischen Temperaturwechseln ausgesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the high temperature sensor ( 2 ) defined constant-oscillation peri odic temperature changes is exposed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Hochtemperaturmeßfühler (2) gemessene Temperatur registriert und mit der bekannten Temperatur verglichen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature measured by the high-temperature sensor ( 2 ) is registered and compared with the known temperature. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeit­ punkt, an dem der Hochtemperaturmeßfühler (2) der bekannten Temperatur ausgesetzt wird und der Zeitpunkt, zu dem der Hochtemperaturmeßfühler (2) diese wahrnimmt, registriert wer­ den.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the time at which the high-temperature sensor ( 2 ) is exposed to the known temperature and the time at which the high-temperature sensor ( 2 ) perceives this, who registered. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitli­ che Verlauf der gemessenen Temperaturen des Hochtemperatur­ meßfühlers (2) und der bekannte zeitliche Verlauf des Tem­ peraturwechsels an diesem registriert werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time course of the measured temperatures of the high temperature sensor ( 2 ) and the known time course of the temperature change are registered on this. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bekannte Temperatur mittels eines definiert temperierbaren, mit einer bestimmten Geschwindigkeit versehenen Mediums (13), vorzugs­ weise eines Luftstromes, auf den Hochtemperaturmeßfühler (2) aufgebracht wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the known temperature by means of a defined temperature, provided with a certain speed medium ( 13 ), preferably as an air stream, is applied to the high-temperature sensor ( 2 ). 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine regi­ strierte Messung mit bekannten Daten in eine Korrelation für die Kalibrierung des Hochtemperaturmeßfühlers (2) eingebracht wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a registered measurement with known data is introduced into a correlation for the calibration of the high-temperature sensor ( 2 ). 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eichkur­ ve mit einer Korrelation bezüglich der Temperatur und/oder der Zeit und/oder deren Änderungen, die den Hochtemperatur­ meßfühler (2) charakterisieren, erstellt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a calibration curve ve with a correlation with respect to the temperature and / or the time and / or changes thereof, which characterize the high-temperature sensor ( 2 ), is created. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aussage über die Zeit- und/oder Temperatur-Genauigkeit der Charak­ teristika des Hochtemperaturmeßfühlers (2) erstellt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a statement is made about the time and / or temperature accuracy of the characteristics of the high-temperature sensor ( 2 ). 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Lichtwellenmeßaufnehmer definierten schwingungs-peri­ odischen Temperaturwechseln ausgesetzt wird, wobei
  • - mehrere bekannte Temperaturen zu ebenfalls bekannten Zeit­ punkten die Temperaturwechsel verursachen, so daß
  • - der Lichtwellenmeßaufnehmer eine Temperaturänderung mißt, wobei
  • - eine Korrelation zwischen registrierten gemessenen und be­ kannten zeit- und temperaturabhängigen Werten erstellt wird und
  • - eine Aussage zu der Meßgenauigkeit des Lichtwellenmeßauf­ nehmers erfolgt.
10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
  • - A light wave transducer is exposed to defined oscillation-periodic temperature changes, whereby
  • - Several known temperatures at also known times cause the temperature changes, so that
  • - The light wave transducer measures a change in temperature, wherein
  • - A correlation between registered measured and known time and temperature-dependent values is created and
  • - A statement is made about the measurement accuracy of the Lichtwellenmeßauf subscriber.
11. Vorrichtung (1) zur dynamischen Kalibrierung eines Hochtemperaturmeßfühlers (2), insbesondere eines Lichtleiter­ meßaufnehmers, der eingesetzt wird, an diesem anliegende Tem­ peraturen und Temperaturwechsel schnell und präzise zu erfas­ sen, wobei
  • - mindestens jeweils ein Teil (3) der Vorrichtung (1) und des Hochtemperaturmeßfühlers (2) gegeneinander zeitlich und örtlich definiert mehrmals hintereinander bewegbar sind und
  • - mindestens eine bekannte Temperatur an einem definierten Ort des Hochtemperaturmeßfühlers (2) entsprechend einer ge­ geneinander zeitlich und örtlich definierten, mehrmaligen hintereinanderfolgenden Bewegung aufbring- und registrierbar ist.
11. The device ( 1 ) for dynamic calibration of a high-temperature sensor ( 2 ), in particular an optical waveguide, which is used to quickly and precisely detect temperatures and temperature changes present at this temperature, whereby
  • - At least one part ( 3 ) of the device ( 1 ) and the high-temperature sensor ( 2 ) can be moved against each other several times in a temporally and locally defined manner and
  • - At least one known temperature at a defined location of the high-temperature sensor ( 2 ) according to a ge temporally and spatially defined, multiple successive movements can be applied and registered.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (5) aufweist, die zur definiert wiederholbaren, insbesondere pe­ riodisch wiederholbaren Bewegung anregen, wobei die Bewegung einstell- und kontrollierbar ist.12. The device ( 1 ) according to claim 11, characterized in that it comprises means ( 5 ) which stimulate the defined repeatable, in particular pe periodically repeatable movement, the movement being adjustable and controllable. 13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (3) der Vorrichtung (1) schwingungsfähig ist, insbeson­ dere mit einer einstellbaren Eigenfrequenz.13. The device ( 1 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the movable part ( 3 ) of the device ( 1 ) is capable of vibrating, in particular with an adjustable natural frequency. 14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare (3) Teil der Vorrichtung (1) ein verstellbar einzuspannender Körper ist, insbesondere ein sich zumindest teilweise verjün­ gender Körper. 14. The device ( 1 ) according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the movable (3) part of the device ( 1 ) is an adjustable body, in particular an at least partially tapered body. 15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (11) zur Aufbringung einer bekannten Temperatur, insbesondere mittels eines einstellbar temperierten Mediums (13), vorzugs­ weise Druckluft, auf den Hochtemperaturmeßfühler (2) auf­ weist.15. The device ( 1 ) according to any one of claims 11 to 14, characterized in that it has means ( 11 ) for applying a known temperature, in particular by means of an adjustable temperature medium ( 13 ), preferably compressed air, to the high-temperature sensor ( 2 ) points. 16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (11) für einen Temperaturwechsel am Hochtemperaturmeßfühler (2) so aufweist, daß eine Unmittelbarkeit zwischen der be­ kannten Temperatur und der Temperatur bzw. der Temperatur­ änderung am Hochtemperaturmeßfühler (2) vorhanden ist.16. The device ( 1 ) according to any one of claims 11 to 15, characterized in that it has means ( 11 ) for a temperature change on the high-temperature sensor ( 2 ) so that an immediacy between the known temperature and the temperature or the temperature change is present on the high temperature sensor ( 2 ). 17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie Meßmittel (18) aufweist, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur des Mediums (13), seiner Strömungsgeschwindigkeit sowie der Fre­ quenz der Bewegung.17. The device ( 1 ) according to any one of claims 11 to 16, characterized in that it comprises measuring means ( 18 ), in particular for determining the temperature of the medium ( 13 ), its flow rate and the frequency of the movement. 18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Körper mindestens eine Zuleitung (12) für das einstellbar temperierte Medium (13) aufweist, wobei die Zuleitung (12) auf mindestens zwei Ebenen in der Nähe einer Auslaßöffnung der Zuleitung (12) eine Mehrzahl von, bezüglich der Lage in den Ebenen, zueinander verdreht angebrachten Thermoelementen zur Messung der Temperatur des Mediums (13) aufweist.18. Device ( 1 ) according to one of claims 11 to 17, characterized in that the movable body has at least one feed line ( 12 ) for the adjustable temperature medium ( 13 ), the feed line ( 12 ) on at least two levels nearby an outlet opening of the feed line ( 12 ) has a plurality of thermocouples, which are rotated relative to one another with respect to the position in the planes, for measuring the temperature of the medium ( 13 ). 19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Registrie­ rungs- (13) und/oder Auswertemittel (20) vorhanden sind, ins­ besondere zur Erstellung eines Kalibrierfeldes des Hochtempe­ raturmeßfühlers (2), vorzugsweise mittels mindestens einer Korrelation eines zeit- und/oder temperaturabhängigen Charak­ teristikums des Hochtemperaturmeßfühlers (2). 19. The device ( 1 ) according to any one of claims 11 to 18, characterized in that registration ( 13 ) and / or evaluation means ( 20 ) are present, in particular for creating a calibration field of the high-temperature sensor ( 2 ), preferably by means of at least a correlation of a time- and / or temperature-dependent characteristic of the high-temperature sensor ( 2 ). 20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein schwingungsfähiger Körper an einem Ende frei und am anderen Ende auf Länge definiert gehaltert ist,
  • - der Körper durch Mittel (5) periodisch schwingungsfähig anregbar ist und eine Eigenfrequenz aufweist,
  • - die Vorrichtung (2) Mittel (11) zum Aufbringen mindestens einer Temperatur auf einen Hochtemperaturmeßfühler (2) mit­ tels Druckluft aufweist, wobei der oder die Druckluftauslaß/­ lässe zur Druckluftzuführung an den Hochtemperaturmeßfühler (2) am freien Ende des Körpers angeordnet ist bzw. sind und
  • - der Hochtemperaturmeßfühler (2) dem freien Ende des schwingungsfähigen Körpers unmittelbar gegenüber angeordnet ist.
20. The device ( 1 ) according to one of claims 11 to 19, characterized in that
  • - a vibrating body is free at one end and is held in a defined length at the other end,
  • - The body can be periodically excited by means of means ( 5 ) and has a natural frequency,
  • - The device ( 2 ) has means ( 11 ) for applying at least one temperature to a high-temperature sensor ( 2 ) with compressed air, the compressed air outlet (s) for supplying compressed air to the high-temperature sensor ( 2 ) being arranged at the free end of the body or are and
  • - The high temperature sensor ( 2 ) is arranged directly opposite the free end of the vibratable body.
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