自動檢驗溫度傳感器的製作方法
2023-05-19 00:26:51 1
專利名稱：自動檢驗溫度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種用於測量系統熱力學溫度的裝置和方法，特別地涉及一種用於測量系統真實熱力學溫度的自動檢驗裝置。
對於許多現代工業生產過程，精確的溫度測量顯得十分重要。典型的工業溫度控制系統是依靠由某些種溫度傳感裝置所產生的信號輸出給一已知系統提供溫度讀數。該溫度讀數用於調整能量輸入，材料輸入，在生產產品的數量和質量，環境和安全參數，以及對所進行的加工過程有危害的其它參數。進行現代生產，加工和能量產生設備的已知值經常參照測量的溫度。這樣，精確測量和檢驗系統溫度的能力難於樂觀地在任何隨溫度變化的生產過程的效率和安全。但是，作為基本的物理量值，如壓力、質量和時間、溫度十分難於精確地測量，而且在確定由某一已知的傳感器所提供的溫度讀數是否表示真實的熱力學溫度時，會出現更大的困難。現有技術中缺少任何的這樣一種的溫度測量裝置的示教設備，即該裝置能夠在一已知溫度範圍內提供溫度的可檢驗的精確讀數。
現有技術的各種溫度測量裝置所具有的第二個問題是在一段時期的使用後，所有公知現有的裝置都需要在校準爐或類似設備內周期性重校準。這種校準需要從系統中拆除該裝置，而在重校準期間，該裝置將會應用在該系統中。所述的溫度測量裝置從所述系統的撤離，會增加安全和環境上的隱患，而由於校準所致的停工期意味著在低的生產率下成本的增加。
通過各種各樣的傳感器和採用公知概念和現有傳感器的各種溫度測量的方法，溫度能夠用不同的方式測量。測量溫度的多種方法可以分解成多個不同的分類或設備族，而每一種方式都是基於和利用不同的科學原理。多種設備族包括電阻測溫裝置(RTDs和熱敏電阻)、熱電耦、光測高溫設備，如黑體輻射設備、和紅外線輻射體、雙金屬設備、液體膨脹設備和狀態變化設備。這些不同傳感器族之間的共同點在於每一族均通過展示在某些物理特性上的變化來推斷溫度，用以響應溫度的某一變化。由於電阻值近似以線性關係隨著溫度而增加，RTDs在其溫度改變時可測量傳感器電阻值的變化。通常由各種陶瓷半導體材料構成的熱敏電阻，展示了隨著溫度的增高電阻值非線性的下降。熱電耦測量一對不同的金屬絲間的電動勢(EMF)。光學設備，如紅外線傳感器，通過測量材料輻射的熱輻射推斷溫度。其它光學設備運用光致發光原理確定溫度。雙金屬設備測量不同金屬間的熱膨脹率的差異。液體膨脹設備，如典型的家庭用溫度計，僅僅是測量已知液體體積的變化來響應溫度的變化。最後，狀態變化溫度傳感器一旦達到某一溫度，便改變其表象。前述的溫度傳感器，用於當今工業的大多數的設備是採用電阻測溫設備、熱電耦設備或光學設備。
現有技術中包含有多種電阻測溫設備的實施例。1990年11月20日發布在Finney上的美國專利No.4,971,452，示教了一種RTD，用於測量從熱交換器表面接收熱量的溫度。該RTD包括一RTD組件，直接接觸從熱交換器的表面接收的熱量，該RTD組件屏蔽電阻元件使其遠離排出的氣體，並且該電阻元件熱絕緣有絕緣層電線的外皮，該電線電連接RTD與其所配備的電路系統。1991年12月17日發布在Postlewait等上的美國專利No.5,073,758，示出了一種用於在活性高溫環境下測量電阻的電路和方法。
現有技術中還包含有多種熱電耦和熱元件的實施例。1993年5月11日發布在Kendall上的美國專利No.5,209,571，示教了一種用於測量熔融金屬溫度的設備。該設備包括一熱電耦元件，一包括熱電阻材料的腔室，和一用於納置熱電阻元件的夾持件。1993年8月3日發布在Dubrauil等上的美國專利No.5,232,286，示出了一種用於液態金屬、冰銅和礦渣高溫測量的熱電耦。該熱電耦包括由不同金屬組成的兩合金陶瓷件，在該熱電耦內，一傳導體將熱電子電路閉合，則可測量其溫度。1992年6月16日發布在Molitoris上的美國專利No.5,121,994，示出了應用在壓熱器中的熱電耦試探電極。
現有技術中還包含採用一對熱電耦的溫度測量設備的實施例。如一實施例，1991年8月6日發布在Kimura上的美國專利5,038,303，示教了一種採用一主熱電耦和一輔助熱電耦測量溫度的方法和裝置，該輔助熱電耦連接到該主熱電耦的一個管腳，提供冷端補償。1991年10月29日發布在Grimm等上的美國專利No.5,061,083，示教了一種由至少一個第一熱電耦和一個第二熱電耦組成的溫度監控設備。
前述的每一個現有技術的設備應用的是一RTD或是一熱電耦，或在某些實施例中，是一對熱電耦；但是，現有技術沒有包含將一種RTD與一熱電耦組合的示教。此外，現有技術沒有包含任何其它的阻抗元件(電容器、電感器、晶體、或半導體)與一個或多個熱電耦組合的示教。還有，現有技術沒有包含兩個或多個熱元件金屬絲與任何種類的阻抗元件的組合。
現有技術還示教了兩個光學溫度測量設備的組合。1992年5月12日發布在Wichersheim等上的美國專利No.5,112,137，示教了一種使用黑體技術用於測量較高溫度範圍和採用光致發光技術測量較低溫度範圍的裝置和方法，兩者都屬於光學溫度測量技術。Wichersheim沒有示教組合來自不同的傳感器族的兩個傳感器，如一電阻設備和一熱電耦或一電阻設備與一光學設備或類似的組合。
現有技術的溫度傳感設備的另一個根本的限制，是在不撤除傳感器去與一已知校準參數相比較的前提下，這些設備不能夠在溫度運行範圍內提供穩定的校準核查。所有的現有技術的設備根本性限制是它們採用了單一的溫度測量設備族，即，RTDS、熱元件、光學設備等來測量溫度。儘管某些現有技術設備存在著應用多於一種溫度測量設備的情形，如一對熱電耦或一對光學設備，現有技術沒有包含兩個不相同設備，如電阻和電容元件與一個或多個熱電耦之間的組合示教。
通常，用於一個測量設備族的初級失效模式(primary failure)不同於用於另一種測量方法的初級失效模式。同時，在同一族之間用於不同種設備的初級失效模式通常也不同。傳感元件具有一種降格或失去校準的趨勢，即在惡劣服務條件下或在沒有重校準的延用期內出現初級失效模式。如果這種情形存在的話，在傳感器的特定點上，傳感器的輸出信號將不再與真實的熱力學溫度相關聯。現有技術缺少任何設備的示教，即在連續提供真實熱力學系統溫度的情形下，能夠警報操作者由於任何變化因素從降格而發生傳感器在輸出上偏差。發布在Sasada等上的美國專利No.5,176,451示教了一種採用熱電耦的溫度傳感器，該熱電耦包括用於指示在該熱電耦中發生短路的裝置。Sasada最緊要的缺點，是操作者只能在全部的傳感器關斷或發生短路時接收指示。當傳感器開始失去校準或開始偏差時，沒有指示或報警可供操作者接收，由此傳感器便不再讀取真實的熱力學溫度，而是提供一錯誤的系統溫度。
如果傳感器失去校準或失效的結果發生，就會迫使操作者採用其它信息源糾正失效、失去校準、或傳感器的「偏差」。當失去校準或傳感器內的「偏差」的量級達到一既定點，即不可信而不能被接受時，傳感器必須被重校準或替換。此外，現有技術中缺少任何設備或方法來使操作者確定偏差量。目前，操作者被迫在經驗基礎上去「猜想」失去校準的量級。總之，在廣泛的溫度範圍內，只有一種已知的檢驗現代溫度傳感器精度的可靠方法，是撤除並在校準爐內進行單獨的重校準。對於諸多現代工業應用，這種程序需要高昂的價值，無法接受的停工以及維修的花費。系統停工以完成校準功能還對從系統撤除傳感器的個人存在安全方面的隱患。例如，在許多應用中，系統必須持續地運行，傳感元件的撤除是危險的，而這種危險並非是不可能發生的。
本發明的目的是提供一種技術方案，用於能夠提供真實檢驗的熱力學溫度的溫度測量裝置和方法。
本發明的又一個目的是提供一種能夠在原位置上被重校準的裝置，由此排除了為校準而需要從系統撤除傳感器。
本發明的又一個目的是提供一種能夠合併兩個或多個不同溫度傳感器族的裝置，由此大大地減少了在已知裝置中的每一個傳感器，在同一惡劣服務條件下或在它們使用壽命內相接近的同一點上將失去校準的可能性。
本發明的又一個目的是提供一種裝置，該裝置可以產生包括從傳感器獲得的多種電壓和阻抗測量的數據信號。
本發明的又一個目的是提供一種彙編數據信號的方法，該方法包括多種電壓和阻抗測量以及分析數據信號以確定檢驗的真實系統溫度。
本發明的上述和其它目的將揭露在本發明的用於測量和檢驗系統真實熱力學溫度的裝置和方法中。一種自動檢驗溫度傳感器包括一傳感器，電子測量電路和一計算機。
在所述傳感器內是一多線傳感器元件。在各種實施例中，所述傳感器元件包括多個隨溫度變化的熱元件，耦合到至少一個隨溫度變化的阻抗裝置。在較佳的實施例中，所述多線傳感器具有兩個熱電耦，而每一熱電耦由兩個不同的熱元件組成。所述兩熱電耦的接點耦合到電阻裝置的任一側。一第五個熱元件耦合到電阻裝置的中心點。
所述熱元件耦合到電子測量設備。所述電子測量設備註入信號到熱元件並收集來自那裡的數據信號。選擇一個熱電耦作為初級溫度傳感器並不斷地監控該熱電耦。另一個熱電耦構成次級傳感器並在各種組合中被不斷地監控。
數據信號被濾波、放大和轉換成數字數據。所述數字數據被送到計算機，用於與溫度數值對話和進一步的分析。所述計算機在顯示器上顯示所述從初級傳感器確定的所述溫度。所述計算機應用從所述次級傳感器收集的數據來檢驗由所述初級傳感器測量的所述溫度。由於所述次級傳感器數據是從多個隨溫度變化元件那裡獲得，每一元件具有不同的失效模式，當傳感器的一個和多個部分降格時，所述數據指示。從這一檢驗中，所述計算機計算所述初級傳感器的信賴級。這一信賴級也被顯示在所述計算機的終端顯示器上。
本發明的一個技術優點在於，通過提供採用至少兩種由不同傳感器族組成的溫度測量設備，並從此獲得能夠被分析以確定檢驗系統溫度的數據信號的自動檢驗溫度傳感器，它克服了現有技術的上述缺陷。
本發明的另一個技術優點在於，所述裝置在原位置上可被重校準，由此消除了從正在被測量溫度的系統中撤除傳感器的必要。
本發明的另一個技術優點在於，所述溫度傳感器產生數據信號，該數據信號可以包括初級數據包和一個或多個能夠與所述初級數據包相對比的備份數據包，檢驗系統溫度。
本發明的另一個技術優點在於，它能夠測量和指示發生在所述傳感器內的降級梯度。
前述已經概括了本發明的相當寬廣的特點和技術優點，以便可以更好地理解下述本發明的詳細說明。本發明另外的特點和優點將結合本發明權利要求書的主題詳細地描述。對於本領域熟知的技術人員當然可以用本發明所揭露的概念和特定的實施例作為基礎做任何更改或設計成其它的結構而執行與本發明相同的目的。對於本領域熟知的技術人員同樣可以實現那些等效的結構而不脫離本發明所附權利要求書的精神實質和範圍。
為完全理解本發明及其其它的優點，下面結合附圖將詳細加以描述，其中
圖1是本發明的自動檢驗溫度傳感器的高級框圖；圖2示出了本發明的傳感器的部件分解圖；圖3示出了本發明傳感元件的一個較佳實施例的詳細示意圖；圖4示出了電子測量設備的原理框圖；圖5示出了由採用執行本發明的計算機系統所執行的步驟。
在本發明的描述中，術語「系統」指任何熱力學主體，用於欲從其得到檢驗的真實溫度。例如，可以用本發明得到一檢驗的真實系統溫度，用於任何需要精確溫度測量的工業過程中，如那些設置在金屬、陶瓷製品、玻璃、動力產生和石油化學工業中的傳感器。同時，還可以利用本發明提供一檢驗的真實系統溫度，用於目前所採用的任何種類的引擎和動力產生源中。能夠理解的是可以採用本發明在從低溫範圍到相當高溫度的全部溫度範圍內測量溫度。
在此所用的術語「阻抗元件」，將指基於計溫設備中的任何種類的阻抗，包括電阻計溫設備、電感計溫設備、電容計溫設備、半導體計溫設備和晶體設備。
在此所用的術語「隨溫度變化元件」，將指任何種類的傳感元件，該傳感元件展示在響應溫度變化時一個或多個物理性能方面的某一特徵的可測的變化。這種傳感元件可以包括(1)任何展示在響應溫度變化時電壓或阻抗上的特徵變化的裝置，包括阻抗元件；和(2)熱元件和熱電耦。由於很容易知曉響應每種裝置的溫度變化，通過檢查其特性，可以確定某一裝置的溫度。
現在參考附圖，特別是圖1，它示出了自動檢驗溫度傳感器(「SVTS」)100的原理框圖。該SVTS100包括傳感器110，經過連接電纜112耦合到電子測量裝置114。該電子測量裝置114耦合到計算機118。該計算機118執行軟體120並在顯示器122上輸出數據，指示由該傳感器110測量的系統的熱力學溫度和信賴級。
傳感器110的一個較佳實施例示出在圖2中。該傳感器110包括保護管(PT)210。在該保護管210中是間隔件212，多線傳感器214，熱元件隔離器216，和電接插件218。
保護管210可以有任何的能夠滿足在系統內安裝傳感器110的需求的材料加工而成。該保護管210的一個較佳實施例是有不鏽鋼製成，當然保護管210還應該是任何的耐火材料製成。
陶瓷間隔件212適配在該保護管210中，將所述多線傳感器214固定在適當位置上。設置間隔件212的目的是在所述保護管210中將多線傳感器214與其它傳導件隔離。因此，間隔件212可以由任何電介質材料製成。此外，保護管210和間隔件212一個重要的功能是保持多線傳感器214在等溫條件下。
圖3示出了多線傳感器214的一個較佳實施例的示意圖。該傳感器214包括兩個不同的熱電耦310,312，每一個均包括有兩個熱元件314,316,318和320。熱元件314和316匯集在接點322。其它熱元件318和320匯集在接點324。接點322和324耦合到隨溫度變化元件326的相對兩側上。另一熱元件328從該隨溫度變化元件326的中心伸出。
每一熱電耦的每一熱元件均由不同的隨溫度變化材料製成。例如，熱元件314由不同於熱元件316的材料製成。此外，在本較佳實施例中，該熱電耦310和312有同一材料製成。即，熱元件314和318，連同熱元件316和320一樣都是由同種材料製成。
熱元件314,316,318,320,328是金屬絲狀，可以根據系統參數在長度和直徑上有所變化。在本較佳實施例中，熱元件314和318是CHROMELTM製造。熱元件316和320最好是由ALUMELTM製造。熱元件328可以有任何適宜的材料製造而成，無需用與其它熱元件314,316,318,320同一的材料。當然，熱元件314,316,318,320,328也可以有其它材料製成。在現有技術中由諸如鉑/銠、鎢/錸、銅、鐵和康銅合金等材料製成的熱元件已是公知的並可被替代。
在較佳實施例中，隨溫度變化元件326是電阻元件。但是，任何具有公知失效模式的阻抗元件都可以被替代。於是，隨溫度變化元件326可以是，例如，一電感器，電容器，二極體，半導體器件，或晶體器件。
此外，應該重視的是圖3僅僅揭露了多線傳感器214的一個實施例。可能變形的多個實施例可包括多個多線傳感器，在熱元件金屬絲314,316,318,320,328的任何一個內，具有一個或多個隨溫度變化元件，或不具有阻抗元件326。在該實施例中，多線傳感器214可以構成為不具有隨溫度變化元件326，熱電耦310和312匯集在可以構成一個公共接點的兩接點322和324，並且熱元件金屬絲328還可以有選擇地會接在該接點322和324。此外，多線傳感器214可以具有數量與圖3中所示的那些相不同的金屬絲。這些變形的實施例顯而易見地都屬於本發明的保護範圍之內。
在操作中，每一單獨的熱元件314,316,318,320,328均產生一個電動勢(EMF)，以一恆定的方式與在可用溫度範圍之內的溫度發生聯繫。通過注入一已知的電流到第一對熱元件中並測量其經過第二對所產生的電壓降，來測量阻抗和/或電壓。每一對均可從任意兩個熱元件314,316,318,320,328中選擇，而該對不應處於另一對中。測量在正反兩方向上進行，將取算術平均值後的合成測量值，來補償由熱元件314,316,318,320,328所產生的電壓和/或阻抗。由於熱元件314,316,318,320,328和隨溫度變化元件326在特定溫度下的電特性是公知的，從多線傳感器214測量的電信號便可確定系統的溫度。
為測量溫度，選擇熱元件的一個組合作為初級傳感器，而用剩餘傳感器構成一次級傳感器。例如，可以選擇熱電耦310作為初級傳感器，而測量來自另外的構成次級傳感器的熱元件318,320,328(與熱元件314和316是不同的組合)。該溫度測量和檢驗步驟的進一步詳述將在下述描述。
返回到圖2，該圖中還示出了熱元件隔離器216。在較佳實施例中，該熱元件隔離器216由陶瓷或另外的絕緣的材料加工而成。熱元件隔離器216包括5個通孔222，而該每一通孔222構成了接收插孔，用於接收熱元件314,316,318,320,328。該每一通孔222均具有所需的直徑以滿足熱元件和傳感器內徑之間的比例。
最後，電接插件218連接到該熱元件隔離器216上，這樣，它的導電的插針220便與每一熱元件314,316,318,320,328電連接。該電接插件218與連接電纜112連接，以從傳感器110傳送電信號到電子測量設備114。
電子測量設備114耦合到連接電纜112並採集和檢驗由傳感器110產生的數據信號。數據信號由從傳感器110獲得的電信號組成。電子測量設備114應用推導，以導出阻抗和經過使用AC和/或DC技術金屬絲的各種組合所測的電壓，監控傳感器110。這種技術是本領域普通技術人員所公知的。這些測量進而是相關聯的並可被分析，用於提取必要的溫度的數據和傳感器狀態。在一變形的實施例中，電子測量設備114可以耦合到多譜傳感器110。這種結構對於本領域普通的技術人員將需要做出明顯的改動。
圖4示出了電子測量設備114的原理框圖及其相關組成。在電子測量設備114中包括信號倍增器(MUX)410，濾波器和緩衝器412，和模/數轉換器(A/D)414。
MUX410在計算機118的控制下運行，選擇來自熱元件的特別信號，並將信號送到濾波器和緩衝器412。MUX410還能夠令一已知電流注入到傳感器110，用於阻抗測量。此外，MUX410還允許傳感器110做正或反向讀數的選擇。
濾波器和緩衝器412接收從MUX410選擇的信號。該濾波器執行去假頻，增進A/D轉換器414的噪音特性。一緩衝放大器提供高輸入阻抗，減小該MUX410開關電阻的影響。
A/D轉換器414是一具高分辨能力的Sigma-Delta A/D轉換器。A/D轉換器414將從傳感器110接收的數據信號轉換成一個或多個代表數據信號的數字值。然後，這些數字值被送入計算機118，用於進一步的處理。
A/D轉換器414的一個較佳實施例包括初級和次級A/D轉換器。來自初級傳感元件的信號經過MUX410及濾波器和緩衝器412，而不是從傳感器110直接送到初級A/D轉換器。初級A/D轉換器持續地讀取這些信號。次級A/D轉換器經由MUX410連接到傳感器110，並能夠讀取初級傳感元件或在任意組合中的任何其它傳感元件。此外，溫度傳感器可被連接到次級A/D轉換器，以進行冷端計算。
計算機118通過A/D轉換器414接收數位訊號輸出。計算機118最好是包括一中央處理單元(CPU)、隨機存儲單元(RAM)和顯示器122的標準微電腦。但是，本發明並非被計算機118的構成而限定。正如同本領域普通技術人員所熟知的，計算機118執行在CPU上RAM內存儲的軟體120，以執行所需的功能。此外，對本領域的技術人員將會理解電子測量設備114可以被集成在計算機118中。
圖5是示出了由計算機118執行的主要步驟的流程圖。在步驟510，計算機118讀取所述初級傳感器。數位訊號由一阻抗值轉換成初始溫度值。該初始溫度值顯示在顯示器122上。
在步驟512，計算機118讀取剩餘傳感元件。分析數據信號，計算在熱元件314,316,318,320,328中以及在隨溫度變化元件326內的全部的阻抗。該數位訊號從阻抗值轉換成溫度值。捨棄超出給定限定以外的數據。在各種變化的實施例中，或是通過傳感元件的周期抽樣，或是通過傳感元件的持續監控，計算機118可以讀取來自初級傳感器和剩餘傳感元件的數據。依據系統特定的需求，計算機118還可以同時讀取來自若干傳感器的數據，或順序地讀取來自每一傳感器的數據。
在步驟514，數據被放置在一數據矩陣。由於傳感元件產生了每個數據，數據被分類。然後，每個數據被放入該矩陣中由數據所寄存的分組而確定的位置。
在步驟516，在數據矩陣中傳感器數據構成了校準參數。校準參數是一個用於檢驗初級傳感器完整性的單獨的溫度值。校準參數必須包括來自至少三個不同傳感器的數據，並從至少兩個實質上不同的隨溫度變化元件中產生。校準參數必須以這種方式構成，因為失效模式可能會導致不利的影響，或變質，一種類型的傳感元件不會對分離的傳感器類型產生類似的影響。例如，阻抗設備和熱元件設備，通常會被不同的機構降格和以不同的比例響應惡劣服務狀態。因此，校準參數能夠檢測和計算傳感器110的失效部分。
在步驟518，計算機118對比校準參考溫度和初級傳感器溫度。然後，計算機118確定溫度許可範圍的量級。這一許可量級代表了傳感器正確運行的信賴級。該信賴級顯示在顯示器122上。來自初級傳感器和剩餘傳感元件的數據同樣可以存儲在數據矩陣中，不斷地與更多最新獲得的數據對比，可以進行傳感器老化、完整性和報警狀態的監控。
在先前的討論中，初級傳感器和剩餘傳感元件必須保持在一等溫條件下。維持一等溫條件是十分必要的，以保證初級傳感器對剩餘傳感元件的校準。更特別的是，參考圖3，將隨溫度變化元件326和接點322,324由保護管210保持在一等溫條件下是緊要的。本領域的技術人員可以想像，包含在保護管210中的熱電耦310和312，在該熱電耦的長度上，會經歷一個溫度梯度。
更可以理解的是，本發明的一個變形的實施例可以包圍隨溫度變化元件326，保持與接點322和324一種等溫的關係，並不是與熱電耦310和312在接點322和324處的實質上的連接。只要隨溫度變化元件326被保護管210和隔離件212熱耦合到熱電耦310和312，這種實施例能夠提供必要的數據，產生初級傳感器溫度和校準參數。
如果傳感器110已經失效的結果發生，即，信賴級低於預定限度以下，傳感器110能夠被「重置」。即，可以改變初級傳感器選擇和數據矩陣，測量來自傳感器110不同部位的溫度。因此，這一選擇將SVTS 100恢復到完全運行狀態下並再一次提供檢驗的溫度輸出。重置步驟，實際上是傳感器在原位置上的重校準。如果傳感器100降級到一特定點，而不能獲得一校驗溫度，SVTS 100將由此通知操作者。
儘管已經詳細描述了本發明及其優點，應當理解的是此處可以做出各種更改、替換和變形而不脫離本發明由所附的權利要求書所限定的精神實質和範圍。
權利要求
1.一種自動檢驗溫度傳感器，包括一隨溫度變化元件，具有一第一端部和一第二端部；一第一熱電耦，耦合到所述第一端部；一第二熱電耦，耦合到所述第二端部；以及一熱元件，耦合到在所述第一和第二端部之間的所述隨溫度變化元件。
2.如權利要求1所述的傳感器，還包括一保護管，包圍所述隨溫度變化元件，所述第一和第二熱電耦，和所述熱元件；以及一間隔件，設置在所述保護管之內，並固定所述隨溫度變化元件，所述第一和第二熱電耦，和所述熱元件在固定位置上。
3.如權利要求1所述的傳感器，其特徵在於所述隨溫度變化元件是一種阻抗裝置。
4.如權利要求3所述的傳感器，其特徵在於所述阻抗裝置可以從組群中選擇，包括一電阻器，一電容器，一電感器，一二極體，一晶體和一半導體器件。
5.如權利要求1所述的傳感器，其特徵在於所述第一和第二熱電耦均包括一第一熱元件，由一第一隨溫度變化材料製成；以及一第二熱元件，由一第二隨溫度變化材料製成，其特徵在於所述第二隨溫度變化材料不同於所述第一隨溫度變化材料。
6.如權利要求5所述的傳感器，其特徵在於所述第一熱元件由CHROMEL製造。
7.如權利要求5所述的傳感器，其特徵在於所述第二熱元件由ALUMEL製造。
8.如權利要求5所述的傳感器，其特徵在於所述第一和第二熱元件匯集在一接點，並且該接點耦合到所述隨溫度變化元件。
9.一種在自動檢驗溫度傳感器中的傳感元件，該傳感元件包括第一裝置，用於測量具有第一失效模式的溫度；以及第二裝置，用於測量具有第二失效模式的溫度，其特徵在於所述第二失效模式不同於所述第一失效模式。
10.如權利要求9所述的傳感元件，其特徵在於所述第一裝置包括一第一熱電耦。
11.如權利要求10所述的傳感元件，其特徵在於所述第一熱電耦包括一第一隨溫度變化元件，由第一材料製成；以及一第二隨溫度變化元件，由不同於所述第一材料的第二材料製成。
12.如權利要求11所述的傳感元件，其特徵在於所述第二裝置包括一第二熱電耦。
13.如權利要求12所述的傳感元件，其特徵在於所述第二熱電耦包括一第一隨溫度變化元件，由所述第一材料製成；以及一第二隨溫度變化元件，由不同於所述第一材料的第二材料製成。
14.如權利要求13所述的傳感元件，還包括一第三裝置，用於測量連接在所述用於測量溫度的第一和第二裝置之間的溫度，所述第三裝置具有一第三失效模式，其特徵在於所述第三失效模式不同於所述第一或第二失效模式。
15.如權利要求14所述的傳感元件，其特徵在於所述第三裝置包括一隨溫度變化元件，可以從組群中選擇，包括一電阻器，一電容器，一電感器，一二極體，一晶體和一半導體器件。
16.一種自動檢驗溫度傳感器，包括初級傳感裝置，用於發射初級信號；次級傳感裝置，用於發射次級信號；以及計算機裝置，用於確定一來自所述初級和次級信號的檢驗的溫度。
17.如權利要求16所述的傳感器，其特徵在於所述初級傳感器裝置包括一熱電耦。
18.如權利要求17所述的傳感器，其特徵在於所述熱電耦包括一第一隨溫度變化元件，由一第一材料製成；以及一第二隨溫度變化元件，由一不同於第一材料的第二材料製成。
19.如權利要求16所述的傳感器，其特徵在於所述次級傳感器裝置包括一第一隨溫度變化元件。
20.如權利要求19所述的傳感器，其特徵在於所述第一隨溫度變化元件可以從組群中選擇，包括一電阻器，一電容器，一電感器，一二極體，一晶體和一半導體器件。
21.如權利要求19所述的傳感器，其特徵在於所述次級傳感器裝置包括一熱電耦，具有由不同材料製成的第二和第三隨溫度變化元件，並匯集在一接點；以及其特徵在於所述第一隨溫度變化元件具有一耦合到所述接點的第一端部和一耦合到所述初級傳感裝置的第二端部。
22.如權利要求21所述的傳感器，其特徵在於所述的次級裝置還包括一熱元件金屬絲，從在所述第一隨溫度變化元件上的某一點伸出，該第一隨溫度變化元件位於所述熱電耦和所述初級傳感裝置之間。
23.如權利要求16所述的傳感器，其特徵在於所述計算機裝置包括用於將所述初級信號轉換成一初始溫度值的裝置；用於將所述此級信號轉換成一校準參數的裝置；以及用於對比所述初始溫度值和所述校準參數，生成一信賴級的裝置。
24.如權利要求23所述的傳感器，其特徵在於所述計算機裝置還包括重校準裝置，用於當所述信賴值低於某一預定量級時，重校準所述傳感器。
25.如權利要求23所述的傳感器，其特徵在於所述計算機裝置還包括顯示裝置，用於顯示所述初始溫度值和信賴值。
26.一種在自動檢驗溫度傳感器中的傳感元件，該傳感元件包括第一隨溫度變化元件，具有一第一失效模式；第二隨溫度變化元件，具有一第二失效模式；第三隨溫度變化元件，具有一第三失效模式；以及其特徵在於所述第一，第二，和第三隨溫度變化元件被電連接併集體地產生一個限定可檢驗溫度的數據信號。
27.如權利要求26所述的傳感元件，其特徵在於所述第一和第二失效模式不同於所述第三失效模式。
28.如權利要求27所述的傳感元件，其特徵在於所述第一和第二隨溫度變化元件均包括一第一成分的第一熱元件金屬絲；以及一第二成分的第二熱元件金屬絲，所述第一和第二熱元件金屬絲匯集在一接點。
29.如權利要求28所述的傳感元件，其特徵在於所述第三隨溫度變化元件是一阻抗裝置，耦合到所述第一和第二隨溫度變化元件各自的接點。
30.如權利要求29所述的傳感元件，其特徵在於所述阻抗裝置可以從組群中選擇，包括一電阻器，一電容器，一電感器，一二極體，一晶體和一半導體器件。
31.如權利要求26所述的傳感元件，還包括一第四隨溫度變化元件，電連接到所述第三隨溫度變化元件並具有一第四失效模式，其特徵在於所述第四隨溫度變化元件也可產生數據信號。
32.一種採用自動檢驗溫度傳感器測量系統溫度的方法，該方法包括下列步驟獲得來自一初級傳感器的初級數據信號；獲得來自一次級傳感器的次級數據信號；確定來自所述初級數據信號的初級系統溫度；確定來自所述次級數據信號的校準參數；以及對比所述初級系統溫度和所述校準參數，獲得一檢驗的系統溫度。
33.如權利要求32所述的方法，還包括下列步驟從所述初級數據信號和所述次級數據信號，確定所述自動檢驗溫度傳感器的降格量級。
34.如權利要求33所述的方法，還包括下列步驟重校準所述自動檢驗溫度傳感器，以補償所述降格量級。
35.如權利要求32所述的方法，其特徵在於獲得一次級數據信號的步驟包括下列步驟選擇有多個次級傳感器產生的信號。
36.如權利要求34所述的方法，其特徵在於所述重校準步驟包括下列步驟選擇一新的初級傳感器；以及選擇一新的次級傳感器。
37.一種自動檢驗溫度傳感器，包括一隨溫度變化元件；以及一第一熱電耦，包括一第一熱元件，由一第一隨溫度變化材料製成；以及一第二熱元件，由一第二隨溫度變化材料製成並與所述第一熱元件在一第一接點匯集；一第二熱電耦，包括一第三熱元件，由一第一隨溫度變化材料製成；以及一第四熱元件，由一第二隨溫度變化材料製成並與所述第三熱元件在一第二接點匯集；一保護管，包裝所述隨溫度變化元件以及所述第一和第二接點，所述保護管將所述隨溫度變化元件以及所述第一和第二接點保持以等溫關係；電子測量設備，耦合到所述隨溫度變化元件，所述第一熱電耦，和所述第二熱電耦，所述電子測量設備由此而獲得一數據信號；以及一計算機，耦合到所述電子測量設備並接收由此產生的數據信號，所述計算機將數據信號轉換成一溫度值和一信賴值。
38.如權利要求37所述的傳感器，其特徵在於所述數據信號包括一初級數據信號，指示所述溫度值；以及一次級數據信號，指示所述信賴級。
39.如權利要求38所述的傳感器，其特徵在於所述電子測量設備還包括一初級A/D轉換器，接收所述初級數據信號並輸出一數字初級信號到所述計算機；一信號倍增器，接收所述次級數據信號和輸出由此所選擇的信號；以及一次級A/D轉換器，從所述信號倍增器接收所述選擇的信號並輸出一數字次級信號到所述計算機。
40.如權利要求37所述的傳感器，其特徵在於所述隨溫度變化元件是從組群中選擇，包括一電阻器，一電容器，一電感器，一二極體，一晶體和一半導體器件。
全文摘要
一測量和檢驗系統真實熱力學溫度的自動檢驗溫度傳感器和方法,傳感器由多個隨溫度變化元件組合而成:熱元件、電阻、電容和其他電感元件。實施例中,該傳感器具有電阻元件,連接在四個熱元件金屬絲之間。第五熱元件連接到電阻元件。該傳感器從測量值產生數據信號。電子測量設備採集和校驗該數據信號。計算機分析該數據信號並將檢驗的傳感器溫度提供給操作者,使操作者意識到以及計算出傳感器的「偏移」和校準失效。該傳感器能在原位置上重校準,避免了傳感器的撤換。
文檔編號G01K7/00GK1228836SQ97197396
公開日1999年9月15日 申請日期1997年8月19日 優先權日1996年8月23日
發明者詹姆斯·G·隆霍菲, C·湯姆·布萊龍, 貝納德·L·康納爾, 李·崔安瑟, 庫林斯·P·康隆 申請人:阿庫促國際公司