JP5979876B2 - 温度補償された温度測定の方法及びシステム - Google Patents
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Description
従って、RTD抵抗Rtは、RTD両端の電圧と注入電流とから次式のように判断される。
式中、C1=0.356297×10-2及びC2=−0.617945×10-6、ΔTは、温度Tと標準的には摂氏20度にある基準温度との温度差であり、Rpは、摂氏20度での白金ワイヤの抵抗である。
式中、Rcは、摂氏20度のような基準温度での抵抗である。
次に、温度は、次式のように見出すことができる(式5)。
C2が無視できない場合には、以下のようになる(式6)。
次に、解は、以下のように見出すことができる(式7)。
白金及びコンスタンタンに関する熱係数のためにより高次の多項式を利用することができる場合には、精度の改善のために式3は、より高次の式に更に拡張することができる。コンスタンタン基準と白金センサは、それらの温度が同じであるようにして配置又は構成すべきであることに注意されたい。
であり、RTD両端の電圧は、
である。
式8における温度は、数値解析で求めることができる。
次に、Rtは、次式で得ることができる(式16)。
供給電圧の極性を切り換える必要はなく、Rtは、2つの異なる電圧の使用によって得ることができる。
式17と式18を結合すると次式が得られる(式19)。
式19を2つの供給電圧に対して書き換えると次式のようになる(式20、式21)。
式中、Er1及びEt1は、第1の電流注入に対して測定された電圧であり、Er2及びEt2は、第2の電流注入に関する電圧である。
電流Ts1及びTs2に関するTs1及びTs2での抵抗Rt1及びRt2は、1次温度係数αを用いて推定される(式25、式26)。
RTDと周囲との温度差は小さいので、この1次抵抗推定は妥当である。次に、T0でのR0を以下のように見出すことができる(式27)。
図7Bの段階104に注意されたい。RTDに流入する電流は次式になる。
RTDの抵抗は、次式のようになり、
従って、RTDの抵抗は、測定された基準抵抗及びRTDの両端の電圧によって次式のように判断される。
次に、周囲温度での抵抗は、測定された電圧を用いて以下のように書くことができる。
RTD抵抗が判断された状態で、式1を用いて周囲温度が判断される(図7Bの段階106に注目されたい)。自己加熱を最小にするために、注入電流は、できるだけ小さくなくてはならず、かつより精度を良好にするために自己加熱効果が測定温度から差し引かれるべきである。
Rt 抵抗温度検出器(RTD)
T RTDが位置する場所の温度
Claims (11)
- 温度計による温度測定を補償する方法であって、
温度計に白金を含む第1の抵抗温度検出器(RTD)からなる第1の温度センサと、コンスタンタンを含む第2の抵抗温度検出器(RTD)からなる第2の基準温度センサを準備する段階であって、該第1及び第2の温度センサが、異なる熱特性を有し、該温度計が、該第1及び第2の温度センサが同じ周囲温度に位置するように構成又は設計される該段階と、
ここで、前記第1の温度センサの第2の端子及び前記第2の温度センサの第1の端子は接続部において接続され、前記第1の温度センサの第1の端子及び前記第2の温度センサの第2の端子は前記第1及び第2の温度センサに電流を供給する電流源に接続され、
前記第1の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Er)及び前記第2の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Et)を測定できるように、第1のリードの一方が前記第1の温度センサの前記第1の端子に接続され、第2のリードの一方が前記第2の温度センサの前記第2の端子に接続され、第3のリードの一方が前記接続部に接続され、 少なくとも1つの温度値を前記温度計の前記第1及び第2の温度計によって同時に測定する段階と、
前記測定された温度値と前記第1及び第2の温度センサの前記熱特性とに基づいて1つ又はそれよりも多くの補償された温度値を導出する段階と、
を含み、
前記1つ又はそれよりも多くの補償された温度値を導出する段階は、R c を基準温度でのコンスタンタンの抵抗、R p を基準温度での白金ワイヤの抵抗、C 1 を白金の一次温度係数、C 2 を白金の二次温度係数、ΔTを温度Tと基準温度との温度差としたときに、
という式に基づいて、温度Tを計算する段階を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1及び第2の温度センサは、電気絶縁フィルム基板に埋め込まれた白金ワイヤ及びコンスタンタンワイヤを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の温度センサは、圧力計の表面に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 温度計による温度測定のためのシステムであって、
温度計内の白金を含む第1の抵抗温度検出器(RTD)からなる第1の温度センサ及びコンスタンタンを含む第2の抵抗温度検出器(RTD)からなる第2の基準温度センサであって、該第1及び第2の温度センサが、異なる熱特性を有し、該温度計が、該第1及び第2の温度センサが測定される同じ周囲温度に位置するように構成又は設計される該第1の温度センサ及び第2の基準温度センサと、
ここで、前記第1の温度センサの第2の端子及び前記第2の温度センサの第1の端子は接続部において接続され、前記第1の温度センサの第1の端子及び前記第2の温度センサの第2の端子は前記第1及び第2の温度センサに電流を供給する電流源に接続され、
前記第1の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Er)及び前記第2の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Et)を測定できるように、第1のリードの一方が前記第1の温度センサの前記第1の端子に接続され、第2のリードの一方が前記第2の温度センサの前記第2の端子に接続され、第3のリードの一方が前記接続部に接続され、 前記温度計と通信するコンピュータと、
実行された時に、前記温度計の前記第1及び第2の温度センサによって同時に測定された少なくとも1つの温度値と該第1及び第2の温度センサの前記熱特性とに基づいて少なくとも1つの補償された温度値を導出する1組の命令と、
を含み、
前記少なくとも1つの補償された温度値の導出は、R c を基準温度でのコンスタンタンの抵抗、R p を基準温度での白金ワイヤの抵抗、C 1 を白金の一次温度係数、C 2 を白金の二次温度係数、ΔTを温度Tと基準温度との温度差としたときに、
という式に基づいて、温度Tを計算することを含むことを特徴とするシステム。 - 前記第1及び第2の温度センサは、電気絶縁フィルム基板に埋め込まれた白金ワイヤ及びコンスタンタンワイヤを含むことを特徴とする請求項4に記載のシステム。
- 前記第1及び第2の温度センサは、圧力計の表面に取り付けられることを特徴とする請求項4に記載のシステム。
- 前記温度計は、油井における作動に対して構成又は設計されることを特徴とする請求項4に記載のシステム。
- 温度計であって、
白金を含む第1の抵抗温度検出器(RTD)からなる第1の温度センサ及びコンスタンタンを含む第2の抵抗温度検出器(RTD)からなる第2の基準温度センサ、
を含み、
前記第1及び第2の温度センサは、異なる熱特性を有し、
温度計が、前記第1及び第2の温度センサが測定される同じ周囲温度に位置するように構成又は設計され、
前記第1の温度センサの第2の端子及び前記第2の温度センサの第1の端子は接続部において接続され、前記第1の温度センサの第1の端子及び前記第2の温度センサの第2の端子は前記第1及び第2の温度センサに電流を供給する電流源に接続され、
前記第1の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Er)及び前記第2の温度センサの第1及び第2の端子の間の電圧(Et)を測定できるように、第1のリードの一方が前記第1の温度センサの前記第1の端子に接続され、第2のリードの一方が前記第2の温度センサの前記第2の端子に接続され、第3のリードの一方が前記接続部に接続されており、
R c を基準温度でのコンスタンタンの抵抗、R p を基準温度での白金ワイヤの抵抗、C 1 を白金の一次温度係数、C 2 を白金の二次温度係数、ΔTを温度Tと基準温度との温度差としたときに、
という式に基づいて温度Tを計算して、少なくとも1つの補償された温度値を導出するようにされたことを特徴とする温度計。 - 前記第1及び第2の温度センサは、電気絶縁フィルム基板に埋め込まれた白金ワイヤ及びコンスタンタンワイヤを含むことを特徴とする請求項8に記載の温度計。
- 複数の第1の温度センサを含み、
本体上の複数の位置の温度を感知するように構成又は設計される、
ことを特徴とする請求項8に記載の温度計。 - 周囲の常温環境が利用可能でない環境における精密温度測定に対して構成又は設計されることを特徴とする請求項8に記載の温度計。
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