WO2015032592A1 - Verfahren zur bestimmung der vergleichsstellentemperatur eines thermoelements - Google Patents

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WO2015032592A1
WO2015032592A1 PCT/EP2014/067167 EP2014067167W WO2015032592A1 WO 2015032592 A1 WO2015032592 A1 WO 2015032592A1 EP 2014067167 W EP2014067167 W EP 2014067167W WO 2015032592 A1 WO2015032592 A1 WO 2015032592A1
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temperature
housing
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determining
determined
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PCT/EP2014/067167
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English (en)
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Björn WALSER
Thomas Härle
Thomas Jögel
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Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/10—Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
    • G01K7/12—Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
    • G01K7/13—Circuits for cold-junction compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the
  • thermocouple Reference junction temperature of a thermocouple.
  • the invention further relates to a transmitter.
  • Temperature measurement with thermocouples is based on the
  • thermocouple Two electrical conductors made of different materials (thermocouple) are at one end, z. B. connected by welding, soldering or screwing conductive (measuring point). Now becomes the measuring point of a
  • thermoelectric voltage an electromotive force
  • Thermobods (reference junction) is dependent. The size of this
  • thermocouple Thermal voltage depends on the type of materials used to make the thermocouple. In principle, any temperature measurement with a thermocouple is one
  • thermoelectric voltage Differential measurement between measuring point and reference junction temperature.
  • the free ends of the thermocouple are exposed to a reference temperature. If the reference junction temperature is subject to fluctuations, these must be compensated.
  • thermocouple input of a measuring amplifier is detected by means of an internal temperature determination device. This serves to increase in the interior of the measuring amplifier due to the power loss of the device electronics compared to the ambient temperature
  • thermocouples are usually attached to a terminal outside the meter, as a result, there is a
  • heat sources can contribute to a temperature increase in the housing and thus to a measurement error.
  • heat sources may be other transmitters or, in general, equipment located in the vicinity of the housing of the transmitter.
  • the invention is therefore based on the object, an improved
  • the object is achieved by a method and a transmitter.
  • the object is achieved by a method for
  • Determining the reference junction temperature is used, and further wherein a temperature difference between the reference junction temperature and the reference temperature is determined.
  • the reference junction is preferably outside the housing or in the form of a connection point, for example in the form of a connection terminal, on the housing, particularly preferably on the outside of the housing.
  • the temperature present at the reference junction can be determined by means of extrapolation, for example by means of a model of the temperature distribution, for example in and / or around the housing of the transmitter, in which case, for example, device- or housing-specific parameters are included in the determination of the reference junction temperature can.
  • the reference junction temperature it is then possible, for example based on stored data or the model of the temperature distribution, to determine the reference junction temperature
  • Reference temperature can be determined. This temperature difference and the reference temperature present in the housing can then be used to determine (actually) at the reference junction
  • Reference junction temperature can be used.
  • a zone model of the temperature distribution can be used, wherein in a zone of the
  • Presence of a temperature is assumed and wherein the temperature of two adjacent zones differ from each other.
  • the (absolute) temperature at the measuring point can also be determined.
  • the temperature difference is thus used to determine the reference junction temperature.
  • the reference temperature is arranged by means of a in the housing
  • Reference temperature sensor determined.
  • the reference temperature sensor is preferably arranged on a circuit board within the housing.
  • the temperature difference is due to an outside of the housing
  • Heat source causes. It may, for example, due to an adjacent
  • Heat input i. the increase in temperature within the housing come from which temperature increase, the reference junction in relation to the reference temperature sensor is not or only to a reduced extent subject.
  • a temperature difference between the reference junction temperature and the reference temperature, which is caused by a heat source located inside the housing, is further determined and used to determine the reference temperature
  • a temperature difference in particular a temperature gradient, is determined in the housing and used to determine the reference junction temperature.
  • the temperature difference between the reference temperature in the housing and a further reference temperature elsewhere in the housing is determined. It is thus determined a first and a second reference temperature at different positions in the housing.
  • a in particular caused by the outside of the housing heat source, heating of the reference temperature sensor and / or a housing part, such as.
  • the wall of the housing and / or one in the Housing element determined, and for determining the
  • Heating is caused by a heat source located within the housing, for example, calculated on the basis of the power consumption of a disposed within the housing operating electronics.
  • a heat source located within the housing, for example, calculated on the basis of the power consumption of a disposed within the housing operating electronics.
  • proposed transmitter is and is also arranged in the housing can be used.
  • Reference junction temperature and the reference temperature which is caused by heating by a lying outside the housing heat source, preferably by means of a second
  • Reference temperature sensor which is particularly preferably spaced from the first reference temperature sensor, measured.
  • model of the temperature distribution is determined.
  • the model can specify the heat distribution in different areas in, on, and around the meter.
  • a transmitter with a housing and connection points for a thermocouple, wherein a reference temperature sensor, preferably on a circuit board, is provided in the housing, which reference temperature sensor is used to determine a reference temperature in the housing, further comprising a computing unit, such as, for example. ⁇ / ⁇ , is provided which arithmetic unit for determining a temperature difference between the terminal temperature and the reference temperature, wherein the arithmetic unit further for determining the junction temperature based on the reference temperature and the temperature difference between the terminal temperature and the reference temperature.
  • the transmitter may be a so-called head transmitter
  • the transmitter is powered by a two-conductor loop with electrical energy.
  • This two-way loop can also be used to transmit readings from the transmitter to another unit connected to the two-wire loop.
  • the transmitter is another reference sensor, for example. For determining a temperature difference, in particular one
  • Determination of the reference junction temperature or the determination of the measuring point temperature can be carried out as described above in connection with the proposed method or an embodiment of the proposed method.
  • the transmitter is the
  • Heat source causes.
  • the interior of the housing or at least the reference sensor and / or the further reference sensor are thus in thermal contact with the surroundings of the housing. It can
  • the further reference sensor is a sensor for determining a heat flow through the housing or a surface temperature of the housing.
  • Fig. 1 a schematic representation of an embodiment of the
  • FIG. 1 shows a measuring point MS whose temperature T1 is to be determined by means of a thermocouple comprising the thermo wires E1, E2. At the measuring point are the thermo wires E1, E2 (the
  • thermocouple which preferably consists of the thermo wires E1, E2, at terminals KL
  • thermo wires E1, E2 could be connected via connecting lines, not shown, to the terminals KL of the transmitter TR, in which case the connection between the connecting lines and the thermo wires E1, E2 would serve as reference junction.
  • Thermal wires E1, E2 can also so-called. Thermotechnischen, which consist of the same material as the respective thermocouple wires to the
  • Terminals KL be connected.
  • thermocouple wires E1, E2 The measurement terminal signal received by the thermocouple wires E1, E2 is supplied to a measuring circuit DT via the connection terminals KL, which measuring circuit DT serves to measure the temperature difference T1 - T2 between the measuring point MS and the reference junction (which in this case is connected to the
  • Terminals KL is) to determine.
  • T1 absolute temperature
  • T2 absolute temperature
  • a reference sensor RS1 for determining the absolute temperature
  • Terminals KL and the reference junction present temperature T2. For example, because of an outside of the housing G lying
  • Heat source WQ which influences the temperature T3 in the housing G, the temperature T3 in the housing G from that of the
  • Reference junction are determined. This can be done, for example, as a function of a value of the reference temperature T3 and / or as a function of stored data. By means of the temperature difference then the (absolute) temperature T2 can be determined at the terminals KL and the reference junction.
  • the temperature difference T1 -T2 between measuring point MS and reference junction, here terminals KL, which is determined by the measuring circuit DT can be output to a correction circuit KR.
  • Correction circuit KR can determine a corresponding temperature value T1, which corresponds to temperature T1 at measuring point MS, by means of the reference temperature T3 output by reference sensor RS1.
  • the correction circuit KR can be supplied with a second reference temperature T4, for example by means of a second reference sensor RS2.
  • T3 the reference temperature of the first reference sensor RS1
  • T4 the correction circuit KR can be supplied with a second reference temperature T4, for example by means of a second reference sensor RS2.
  • this gradient can also be closed to the present at the terminal KL and the reference junction temperature T2. This can, for example. Based on a corresponding model of
  • the second reference sensor RS2 can determine a temperature on the wall (inside) of the housing G selectively or over a wide area. This can be done, for example, in that the second reference sensor RS2 is applied to the wall of the housing G or a region of the surface of the
  • Wall of the housing G eg. Optically (eg. In the infrared range) scans.
  • Housing inside the housing G is mounted, in particular, the heat flow through the wall of the housing G (and thus the
  • Reference sensor RS1 is arranged) can be determined. Based on this measured value output by the second reference sensor RS2, it is then possible to deduce the temperature T2 at the reference junction outside the housing or on the outside of the housing G, respectively. For this purpose, as already mentioned, a model indicating the temperature distribution can be used.
  • the second reference sensor RS2 may be a
  • Heat flow sensor heat flow / heat flux sensor
  • Corresponding sensors such as "gSKIN” from the company greenTAG AG, are commercially available.
  • the second reference sensor RS2 can also be an infrared sensor, which is also mounted on a circuit board and for measuring the surface temperature of the housing G (on the inside of the housing) is used.
  • the reference temperature can also be determined by the
  • One corresponding correction value can by means of a corresponding
  • Circuit DL which serves, for example, for detecting a momentary power or an average power of the transmitter TR, and, if necessary, the correction circuit KR are determined.
  • the measured value of the first reference sensor RS1 can be corrected accordingly and the temperature T1 at the measuring point of the transmitter TR
  • Correction values of the first and / or the second reference sensor, and / or the circuit DL by means of the correction circuit KR enter into the calculation of the temperature T2 at the reference junction. This allows a more accurate determination of the measuring point temperature T1.
  • All circuits and units, such as DT, KR, and DL can also be combined into one or more microcontroller.
  • the first and / or second reference sensor RS1, RS2 can be connected to an analog or a digital input of a corresponding one of
  • Signal processing serving microcontroller be connected.

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) eines Thermoelements (E1,E2), wobei eine in einem Gehäuse (G) vorliegende Referenztemperatur (T3) zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird,und wobei ferner eine Temperaturdifferenz (T2-T3) zwischender Vergleichsstellentemperatur (T2) und der Referenztemperatur (T3) bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur eines
Thermoelements
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der
Vergleichsstellentemperatur eines Thermoelements. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Transmitter.
Die Temperaturmessung mit Thermoelementen beruht auf der
unterschiedlichen Thermokraft verschiedener Metalle und Legierungen. Zwei elektrische Leiter aus verschiedenen Werkstoffen (Thermopaar) werden an einem Ende, z. B. durch Verschweißen, Verlöten oder Verschrauben leitend miteinander verbunden (Messstelle). Wird nun die Messstelle einer
Temperatur ausgesetzt, so entsteht an den freien Enden des Thermopaars eine elektromotorische Kraft, Thermospannung genannt, die von der
Temperaturdifferenz zwischen Messstelle und den freien Enden des
Thermopaars (Vergleichsstelle) abhängig ist. Die Größe dieser
Thermospannung ist abhängig von der Art der Werkstoffe, aus denen das Thermopaar hergestellt ist. Prinzipiell ist jede Temperaturmessung mit einem Thermoelement eine
Differenzmessung zwischen Messstellen- und Vergleichsstellentemperatur. Um eine definierte Auswertung der Thermospannung zu erhalten, werden die freien Enden des Thermopaares einer Bezugstemperatur ausgesetzt. Ist die Vergleichsstelletemperaturschwankungen unterworfen, müssen diese ausgeglichen werden.
Entsprechend ist es aus dem Gebrauchsmuster DE 8700387 U1 bekannt geworden, die Vergleichsstellenkompensation durchzuführen, indem die Vergleichsstelle auf eine Bezugstemperatur aufgeheizt wird oder indem eine Kompensationsspannung durch temperaturabhängige Widerstände erzeugt wird.
Ferner ist es bspw. aus der Offenlegungsschrift DE 102009007876 A1 bekannt geworden, die Temperatur an der Vergleichsstelle zu erfassen oder konstant zu halten bzw., wie dort vorgeschlagen, eine Temperaturdifferenz zwischen Thermoelementen-Eingang eines Messverstärkers und der innerhalb eines Messverstärkers liegenden Vergleichsstelle mittels einer internen Temperaturbestimmungseinrichtung zu bestimmen. Dies dient dazu, die im Innenraum des Messverstärkers aufgrund der Verlustleistung der Geräteelektronik gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhte
Innenraumtemperatur und den dadurch verursachten Messfehler zu
bestimmen.
Außerdem ist aus der Offenlegungsschrift DE 102010052478 A1 bekannt geworden, dass es nachteilig ist, dass die Messung der Temperatur nicht direkt an der Vergleichsstelle des Thermoelements erfolgt, sondern auf einer Platine, welche sich innerhalb eines Gehäuses oder eines Messschranks befindet. Denn da die beiden Thermoelemente üblicherweise an einer Klemme außerhalb des Messgerätes angebracht sind, liegt infolgedessen eine
Temperaturabweichung zwischen der tatsächlichen und der bestimmten Vergleichsstellentemperatur vor.
Neben der oben erwähnten Verlustleistung treten unter Umständen aufgrund der Einbaulage des Gerätes, des Luftstrom im Schaltschrank etc. weitere Fehler bei der Temperaturmessung auf die durch externe Einflüsse aus der Umgebung des Transmitters stammen. Diese externen Einflüsse, wie bspw. Wärmequellen, können zu einer Temperaturerhöhung in dem Gehäuse und damit zu einem Messfehler beitragen. Derartige Wärmequellen können andere Transmitter oder allgemein Gerätschaften sein, die in der näheren Umgebung des Gehäuses des Transmitters liegen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Temperaturkompensation bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und einen Transmitter gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur
Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur eines Thermoelements gelöst, wobei eine in einem Gehäuse vorliegende Referenztemperatur zur
Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur verwendet wird, und wobei ferner eine Temperaturdifferenz zwischen der Vergleichsstellentemperatur und der Referenztemperatur bestimmt wird.
Dabei liegt die Vergleichsstelle vorzugsweise außerhalb des Gehäuses bzw. liegt in Form einer Anschlussstelle, bspw. in Form einer Anschlussklemme, an dem Gehäuse, besonders bevorzugt an der Außenseite des Gehäuses vor.
Die an der Vergleichsstelle vorliegende Temperatur kann vermittels einer Extrapolation, bspw. vermittels eines Modells der Temperaturverteilung, bspw. in und/oder um das Gehäuse des Transmitters, bestimmt werden, wobei dann bspw. geräte- bzw. gehäusespezifische Parameter in die Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur eingehen können.
Zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur kann dann, bspw. anhand hinterlegter Daten oder des Modells der Temperaturverteilung, die
Temperaturdifferenz zwischen der Vergleichsstellentemperatur und der
Referenztemperatur ermittelt werden. Diese Temperaturdifferenz und die in dem Gehäuse vorliegende Referenztemperatur können dann zur Bestimmung der (tatsächlich) an der Vergleichsstelle vorliegenden
Vergleichsstellentemperatur verwendet werden. Bspw. kann ein Zonenmodell der Temperaturverteilung verwendet werden, wobei in einer Zone von dem
Vorliegen einer Temperatur ausgegangen wird und wobei sich die Temperatur zwei aneinander grenzender Zonen voneinander unterscheiden.
Durch die Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur kann schließlich auch die (absolute) Temperatur an der Messstelle bestimmt werden.
In einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird somit die Temperaturdifferenz zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur verwendet. In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Referenztemperatur vermittels eines in dem Gehäuse angeordneten
Referenztemperatursensors bestimmt. Der Referenztemperatursensor ist dabei bevorzugt auf einer Platine innerhalb des Gehäuses angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Temperaturdifferenz durch eine außerhalb des Gehäuses liegende
Wärmequelle verursacht. Es kann bspw. aufgrund eines benachbarten
Transmitters oder einer anderen benachbarten Wärmequelle zu einem
Wärmeeintrag, d.h. der Erhöhung der Temperatur innerhalb des Gehäuses kommen, von welcher Temperaturerhöhung die Vergleichsstelle im Verhältnis zum Referenztemperatursensor nicht bzw. nur in vermindertem Maße unterliegt. In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird ferner eine Temperaturdifferenz zwischen der Vergleichsstellentemperatur und der Referenztemperatur, die durch eine innerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursacht wird, bestimmt und zur Bestimmung der
Vergleichsstellentemperatur verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird eine Temperaturdifferenz, insbesondere ein Temperaturgradient, in dem Gehäuse bestimmt und zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur verwendet. In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Temperaturdifferenz zwischen der Referenztemperatur in dem Gehäuse und einer weiteren Referenztemperatur an anderer Stelle innerhalb des Gehäuses bestimmt. Es wird also eine erste und eine zweite Referenztemperatur an verschiedenen Positionen in dem Gehäuse ermittelt.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird eine, insbesondere durch die außerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursachte, Erwärmung des Referenztemperatursensors und/oder eines Gehäuseteils, wie bspw. der Wandung, des Gehäuses und/oder eines in dem Gehäuse liegenden Elements bestimmt, und zur Bestimmung der
Vergleichsstellentemperatur verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird zumindest der Anteil der Temperaturdifferenz zwischen der
Vergleichsstellentemperatur und der Referenztemperatur, der auf eine
Erwärmung durch eine innerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursacht wird, bspw. anhand der Leistungsaufnahme einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Betriebselektronik, berechnet. Zur Berechnung kann eine Recheneinheit, wie ein bspw. Mikroprozessor, der Teil des
vorgeschlagenen Transmitters ist und ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet ist, verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird zumindest der Anteil der Temperaturdifferenz zwischen der
Vergleichsstellentemperatur und der Referenztemperatur, der durch eine Erwärmung durch eine außerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursacht wird, vorzugsweise mittels eines zweiten
Referenztemperatursensors, der besonders bevorzugt beabstandet von dem ersten Referenztemperatursensor angeordnet ist, gemessen.
In einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird anhand der Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten
Referenztemperatur oder mittels eines Temperaturgradienten in dem Gehäuse die Vergleichsstellentemperatur anhand eines, vorzugsweise in einer
Recheneinheit hinterlegten, Modells der Temperaturverteilung bestimmt wird. Das Modell kann bspw. die Wärmeverteilung in verschiedenen Bereichen in, an und um das Messgerät angeben.
Hinsichtlich des Transmitters wird die Aufgabe durch einen Transmitter mit einem Gehäuse und Anschlussstellen für ein Thermoelement gelöst, wobei ein Referenztemperatursensor, vorzugsweise auf einer Platine, in dem Gehäuse vorgesehen ist, welcher Referenztemperatursensor zur Bestimmung einer Referenztemperatur in dem Gehäuse dient, wobei ferner eine Recheneinheit, wie bspw. ein μΡ/μΟ, vorgesehen ist, welche Recheneinheit zum Bestimmen einer Temperaturdifferenz zwischen der Anschlussstellentemperatur und der Referenztemperatur dient, wobei die Recheneinheit ferner zur Bestimmung der Anschlussstellentemperatur anhand der Referenztemperatur und der Temperaturdifferenz zwischen der Anschlussstellentemperatur und der Referenztemperatur dient.
Bei dem Transmitter kann es sich um einen sog. Kopftransmitter,
Hutschienentransmitter, Messverstärker, Messumformer etc. handeln.
Vorzugsweise wird der Transmitter über eine Zwei-Leiter-Schleife mit elektrischer Energie versorgt. Diese Zwei-Ieiter-Schleife kann auch zur Übertragung von Messwerten von dem Transmitter an eine andere an die Zwei-Leiter-Schleife angeschlossene Einheit dienen. In einer Ausführungsform des Transmitters ist ein weiterer Referenzsensor, bspw. zur Bestimmung einer Temperaturdifferenz, insbesondere eines
Temperaturgradienten, in dem Gehäuse vorgesehen.
Die Auswertung und Verarbeitung der Referenztemperatur und die
Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur bzw. die Bestimmung der Messstellentemperatur kann dabei wie oben in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren bzw. einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform des Transmitters ist die
Temperaturdifferenz von einer außerhalb des Gehäuses liegenden
Wärmequelle verursacht. Das innere des Gehäuses bzw. zumindest der Referenzsensor und/oder der weitere Referenzsensor stehen somit in thermischem Kontakt zur Umgebung des Gehäuses. Es können
entsprechende konstruktive Maßnahmen vorliegen, die ein thermische
Kopplung ermöglichen. In einer Ausführungsform des Transmitters handelt es sich bei dem weiteren Referenzsensor um einen Sensor zur Bestimmung eines Wärmeflusses durch das Gehäuse oder einer Oberflächentemperatur des Gehäuses. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
vorgeschlagenen Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Messstelle MS deren Temperatur T1 vermittels eines Thermoelements, das die Thermodrähte E1 , E2 umfasst, bestimmt werden soll. An der Messstelle sind die Thermodrähte E1 , E2 (die aus
unterschiedlichen Materialien bestehen) miteinander verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform wird das Thermoelement, das bevorzugt aus den Thermodrähten E1 , E2 besteht, an Anschlussklemmen KL
angeschlossen, die sich am Gehäuse G eines Transmitters TR befinden. Stattdessen könnten die Thermodrähte E1 , E2 über Anschlussleitungen, nicht gezeigt, an die Anschlussklemmen KL des Transmitters TR angeschlossen werden, wobei dann die Verbindung zwischen den Anschlussleitungen und den Thermodrähten E1 , E2 als Vergleichsstelle dienen würde. Die
Thermodrähte E1 , E2 können auch über sog. Thermoleitungen, die aus dem gleichen Material bestehen wie die jeweiligen Thermodrähte an die
Anschlussklemmen KL angeschlossen sein.
Über die Anschlussklemmen KL wird das durch die Thermodrähte E1 , E2 aufgenommene Messsignal einer Messschaltung DT zugeführt, welche Messschaltung DT dazu dient, die Temperaturdifferenz T1 -T2 zwischen der Messstelle MS und der Vergleichsstelle (die vorliegend an den
Anschlussklemmen KL liegt) zu bestimmen. Zur Bestimmung der absoluten Temperatur T1 an der Messstelle MS ist es aber erforderlich die (absolute) Temperatur T2 an der Vergleichsstelle, hier den Anschlussklemmen KL, zu bestimmen. Zu diesem Zweck ist ein Referenzsensor RS1 zur Bestimmung der
Temperatur T3 in dem Gehäuse G des Transmitters TR vorgesehen. Dieser Referenzsensor RS1 gibt aber nicht die tatsächliche an den
Anschlussklemmen KL bzw. der Vergleichsstelle vorliegende Temperatur T2 an. Denn bspw. aufgrund einer außerhalb des Gehäuses G liegenden
Wärmequelle WQ, die die Temperatur T3 in dem Gehäuse G beeinflusst, kann sich die Temperatur T3 in dem Gehäuse G von derjenigen an den
Anschlussklemmen KL bzw. der Vergleichsstelle unterscheiden.
Anhand der Referenztemperatur T3 kann eine Temperaturdifferenz T2-T3 zw. dem Referenzsensor RS1 und den Anschlussklemmen KL bzw. der
Vergleichsstelle bestimmt werden. Dies kann bspw. in Abhängigkeit eines Werts der Referenztemperatur T3 und/oder in Abhängigkeit hinterlegter Daten erfolgen. Vermittels der Temperaturdifferenz kann dann die (absolute) Temperatur T2 an den Anschlussklemmen KL bzw. der Vergleichsstelle bestimmt werden.
Die Temperaturdifferenz T1 -T2 zwischen Messstelle MS und Vergleichsstelle, hier Anschlussklemmen KL, die von der Messschaltung DT bestimmt wird, kann an eine Korrekturschaltung KR ausgegeben werden. Die
Korrekturschaltung KR kann vermittels der von dem Referenzsensor RS1 ausgegebenen Referenztemperatur T3 einen entsprechenden Temperaturwert T1 , der der Temperatur T1 an der Messstelle MS entspricht, ermitteln. Zusätzlich zu der Referenztemperatur T3 des ersten Referenzsensors RS1 kann der Korrekturschaltung KR eine zweite Referenztemperatur T4 bspw. vermittels eines zweiten Referenzsensors RS2 zugeführt werden. Durch einen Vergleich der ersten mit der zweiten Referenztemperatur T3, T4 kann ein eventuell in dem Gehäuse G bzw. zw. dem ersten und dem zweiten Referenzsensor RS1 , RS2 vorliegender Temperaturgradient bestimmt.
Vermittels dieses Gradienten kann ebenfalls auf die an der Anschlussklemme KL bzw. der Vergleichsstelle vorliegende Temperatur T2 geschlossen werden. Dies kann bspw. anhand eines entsprechenden Modells der
Temperaturverteilung oder anhand von hinterlegten Daten, wie sie bspw. vermittels einer Kalibrierung erhalten werden können, erfolgen. Der zweite Referenzsensor RS2 kann dabei punktuell oder flächig eine Temperatur auf der Wandung (der Innenseite) des Gehäuses G bestimmen. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass der zweite Referenzsensor RS2 auf der Wandung des Gehäuses G aufgebracht wird oder einen Bereich der Oberfläche der
Wandung des Gehäuses G bspw. optisch (bspw. im Infrarotbereich) abtastet.
Dadurch dass der zweite Referenzsensor RS2 an der Wandung des
Gehäuses (im Inneren des Gehäuses G) angebracht wird, kann insbesondere der Wärmefluss durch die Wandung des Gehäuses G (und somit der
Wärmeeintrag in das Innere des Gehäuses G in dem der erste
Referenzsensor RS1 angeordnet ist) bestimmt werden. Anhand dieses von dem zweiten Referenzsensor RS2 ausgegebenen Messwerts kann dann auf die Temperatur T2 an der Vergleichsstelle außerhalb des Gehäuses bzw. außen an dem Gehäuse G geschlossen werden. Dazu kann wie bereits erwähnt ein Modell das die Temperaturverteilung angibt verwendet werden.
Bei dem zweiten Referenzsensor RS2 kann es sich um einen
Wärmeflusssensor (heat flow /heat flux sensor) handeln. Entsprechende Sensoren, wie bspw.„gSKIN" der Firma greenTAG AG, sind im Handel erhältlich. Bei dem zweiten Referenzsensor RS2 kann es sich auch um einen Infrarotsensor handeln, der ebenfalls auf einer Platine aufgebracht ist und zur Messung der Oberflächentemperatur des Gehäuses G (auf der Innenseite des Gehäuses) dient.
Zusätzlich zu der Korrektur anhand des zweiten Referenzsensors RS2 kann zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur auch die durch die
Elektrik/Elektronik des Transmitters TR (die ggfs. auch in dem Gehäuse G untergebracht ist) verursachte Eigenerwärmung berücksichtigt werden. Ein entsprechender Korrekturwert kann vermittels einer entsprechenden
Schaltung DL, die bspw. zur Erfassung einer momentanen Leistung oder einer mittleren Leistung des Transmitters TR dient, und ggfs. der Korrekturschaltung KR bestimmt werden.
Anhand einer oder mehrerer der vorgeschlagenen Korrekturen kann der Messwert des ersten Referenzsensors RS1 entsprechend korrigiert werden und die Temperatur T1 an der Messstelle von dem Transmitter TR
ausgegeben werden. Insbesondere können die Messwerte bzw.
Korrekturwerte des ersten und/oder des zweiten Referenzsensors, und/oder der Schaltung DL vermittels der Korrekturschaltung KR in die Berechnung von der Temperatur T2 an der Vergleichsstelle eingehen. Dadurch kann eine genauere Bestimmung der Messstellentemperatur T1 erfolgen.
Sämtliche Schaltungen und Einheiten, wie bspw. DT, KR, und DL können zudem in einen oder mehrere MikroController zusammengefasst werden.
Der erste und/oder zweite Referenzsensor RS1 , RS2 können an einen analogen bzw. einen digitalen Eingang eines entsprechenden der
Signalbearbeitung dienenden MikroControllers angeschlossen sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) eines Thermoelements (E1 , E2),
wobei eine in einem Gehäuse (G) vorliegende Referenztemperatur (T3) zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird, und wobei ferner eine Temperaturdifferenz (T2-T3) zwischen der
Vergleichsstellentemperatur (T2) und der Referenztemperatur (T3) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei die Temperaturdifferenz (T2-T3) zur Bestimmung der
Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Referenztemperatur (T3) vermittels eines in dem Gehäuse (G) angeordneten Referenztemperatursensors (RS1 ) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
wobei die Temperaturdifferenz durch eine außerhalb des Gehäuses (G) liegende Wärmequelle (WQ) verursacht wird.
5. Verfahren einem der vorherigen Ansprüche,
wobei ferner eine Temperaturdifferenz zwischen der
Vergleichsstellentemperatur und der Referenztemperatur, die durch eine innerhalb des Gehäuses (G) liegende Wärmequelle verursacht wird, bestimmt und zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei eine Temperaturdifferenz, insbesondere ein Temperaturgradient, in dem Gehäuse (G) bestimmt und zur Bestimmung der
Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der Referenztemperatur (T2) in dem Gehäuse und einer weiteren Referenztemperatur (T4) an anderer Stelle innerhalb des Gehäuses (G) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei eine, insbesondere durch die außerhalb des Gehäuses (G) liegende Wärmequelle verursachte, Erwärmung des Referenztemperatursensors (RS1 ) und/oder eines Gehäuseteils, wie bspw. der Wandung, des Gehäuses (G) und/oder eines in dem Gehäuse (G) liegenden Elements bestimmt wird, und zur Bestimmung der Vergleichsstellentemperatur (T2) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei zumindest der Anteil der Temperaturdifferenz zwischen der
Vergleichsstellentemperatur (T2) und dem Referenztemperatur (T2), der auf eine Erwärmung durch eine innerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursacht wird, bspw. anhand der Leistungsaufnahme einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Betriebselektronik, berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei zumindest der Anteil der Temperaturdifferenz zwischen der
Vergleichsstellentemperatur (T2) und der Referenztemperatur (T3), der auf ein Erwärmung durch eine außerhalb des Gehäuses liegende Wärmequelle verursacht wird, vorzugsweise mittels eines zweiten
Referenztemperatursensors, der besonders bevorzugt beabstandet von dem ersten Referenztemperatursensor angeordnet ist, gemessen wird.
1 1 .Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei anhand der Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Referenztemperatur (T3, T4) oder anhand eines Temperaturgradienten in dem Gehäuse (G) die Vergleichsstellentemperatur (T2) anhand eines,
vorzugsweise in einer Recheneinheit hinterlegten, Modells der
Temperaturverteilung bestimmt wird.
12. Transmitter (TR), insbesondere Kopf- oder Hutschienentransmitter, mit einem Gehäuse (G) und Anschlussstellen (KL) für ein Thermoelement (E1 , E2),
wobei ein Referenztemperatursensor (RS1 ), vorzugsweise auf einer Platine, in dem Gehäuse (G) vorgesehen ist, welcher Referenztemperatursensor (RS1 ) zur Bestimmung einer Referenztemperatur (T3) in dem Gehäuse dient, wobei ferner eine Recheneinheit (KR), wie bspw. ein μΡ/μΟ, vorgesehen ist, welche Recheneinheit (KR) zum Bestimmen einer Temperaturdifferenz zwischen der Anschlussstellentennperatur (KL) und der Referenztemperatur (T3) dient,
wobei die Recheneinheit (KR) ferner zur Bestimmung der
Anschlussstellentennperatur (KL) anhand der Referenztemperatur (T3) und der Temperaturdifferenz zwischen der Anschlussstellentennperatur (T2) und der Referenztemperatur (T3) dient.
13. Transmitter (TR) nach Anspruch 12,
wobei ein weiterer Referenzsensor (RS2), bspw. zur Bestimmung einer Temperaturdifferenz, insbesondere eines Temperaturgradienten, in dem Gehäuse (G) vorgesehen ist.
14. Transmitter (TR) nach Anspruch 12 oder 13,
wobei die Temperaturdifferenz von einer außerhalb des Gehäuses (G) liegenden Wärmequelle (WQ) verursacht ist.
15. Transmitter nach Anspruch 12, 13 oder 14,
wobei es sich bei dem weiteren Referenzsensor (RS2) um einen Sensor zur Bestimmung eines Wärmeflusses durch das Gehäuse (G) oder einer
Oberflächentemperatur des Gehäuses (G) handelt.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113842A1 (de) * 2015-08-20 2017-02-23 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Temperaturmessgerät mit Vergleichstemperaturbestimmung
US10260960B2 (en) 2015-12-17 2019-04-16 Honeywell International Inc. System and method to mitigate abrupt environment temperature disturbances in cold junction of TC/RTD in control systems
JP6897104B2 (ja) * 2017-01-13 2021-06-30 オムロン株式会社 熱電対による温度測定装置
JP6973161B2 (ja) * 2018-02-21 2021-11-24 オムロン株式会社 温度測定装置、周囲温度測定方法、および、周囲温度測定プログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936690A (en) * 1989-05-31 1990-06-26 Rosemount Inc. Thermocouple transmitter with cold junction compensation
US5484206A (en) * 1993-12-28 1996-01-16 Houldsworth; John Method and apparatus for sensing a cold junction temperature
US20060067377A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Streicher Steven R Measurement of multi-channel cold junction temperature

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3688580A (en) * 1970-07-07 1972-09-05 Varo Clinical thermometer
DE8700387U1 (de) 1987-01-09 1988-05-05 Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De
US7742890B2 (en) * 2007-01-05 2010-06-22 Delta Electronics , Inc. Cold junction compensation method for temperature controlling console
CN101470027B (zh) * 2007-12-27 2011-12-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 温度测量装置及其温度测量方法
DE102009007876A1 (de) 2009-02-06 2010-08-12 Ipetronik Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betrieb eines Messverstärkers
DE102010052478B4 (de) 2010-11-26 2013-09-19 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Elektrischer Streckenverbinder für Thermoelemente und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012003407B4 (de) * 2012-02-23 2013-10-24 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Temperaturmess-Modul mit Lagekompensation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936690A (en) * 1989-05-31 1990-06-26 Rosemount Inc. Thermocouple transmitter with cold junction compensation
US5484206A (en) * 1993-12-28 1996-01-16 Houldsworth; John Method and apparatus for sensing a cold junction temperature
US20060067377A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Streicher Steven R Measurement of multi-channel cold junction temperature

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