[發明專利]具有連接檢測電路的熱電偶溫度傳感器

有效

• 申請號: 201080014379.1
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102369422A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 羅伯特·J·卡辛斯基;查里斯·E·格茨辛格爾
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: G01K7/13
• 分類號: G01K7/13;G01K7/12;G01K7/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

背景技術

本發明涉及熱電偶，具體地，涉及熱電偶連接。熱電偶是廣泛應用的溫度傳感器類型。基本上，熱電偶包括由不同金屬制成正引線和負引線，正引線和負引線的一端(通常稱作過程端、過程接點、熱端、熱接點或主接點)耦合在一起。另一端通常稱作冷端、或冷接點。典型地，熱接點暴露于具有未知溫度的環境中，冷接點暴露于具有已知溫度的環境中。然后，測量冷接點上的電壓。

以這種方式測量冷接點上的電壓指示了未知溫度和已知溫度之間的溫度差。這是因為任何金屬在暴露于熱梯度時都會產生電壓。指定的金屬傾向于根據熱梯度幅度產生可預測的電壓；而不同的金屬在暴露于相同的梯度時產生不同的電壓。因此，由兩種不同金屬制成的熱電偶會在熱接點和冷接點之間產生兩個不同的電壓。因此，從一個冷接點端到另一冷接點端的可測量電壓降可靠地與未知溫度和已知溫度之間的溫差相對應。

熱電偶測量的電壓必然依賴于為正引線和負引線選擇何種金屬。例如，K型熱電偶對正電極使用鉻鎳合金，而對負電極使用阿留麥爾鎳基合金。可以取而代之地使用其它金屬；但是每種金屬的性質必須是已知的，以獲知如何將所測量的電壓轉換為溫度。

在傳統應用中，將熱電偶的冷接點保持在恒定的已知溫度，例如，0攝氏度。當冷接點在溫度可以改變的環境中時，可以使用另一熱敏器件(例如，熱敏電阻、二極管和電阻式溫度檢測器)來測量冷接點溫度。可以對熱電偶執行的每個測量應用適當的校正，以針對冷接點處變化的溫度而進行調整。該技術一般稱為冷接點補償。

發明內容

根據本發明，一種裝置包括熱電偶、冷接點傳感器和電路。熱電偶具有過程端和冷接點端。冷接點端具有第一和第二冷接點端子。冷接點傳感器被支撐在冷接點端附近，并且被配置為測量冷接點端處的溫度。電路與冷接點傳感器、第一和第二冷接點端子電連接。電路被配置為根據第一冷接點端子和第二冷接點端子上的電壓來生成熱電偶信號，以及根據冷接點傳感器測量的冷接點端的溫度來生成冷接點傳感器信號。電路還被配置為計算熱電偶信號和冷接點傳感器信號之間的相關度。還包括了使用該裝置的方法。

附圖說明

圖1是溫度傳感器的示意圖。

圖2是熱電偶測量圖。

圖3是測量相關度圖。

具體實施方式

一般說來，本發明提供了一種用于確定熱電偶的正引線和負引線是否與溫度感測電路正確連接的裝置和方法。

圖1是溫度傳感器10的示意圖。溫度傳感器10包括熱電偶(TC)正引線12、TC負引線14、正冷接點(CJ)端子16、負CJ端子18、過程端20、冷接點補償器(CJC)電路22、CJC正引線24、CJC負引線26、CJ溫度傳感器28、輸出電路30、輸出連接32、變送器34、變送器連接36和用戶接口38。TC正引線12與TC負引線14在過程端20耦合。過程端20可以暴露于期望知道溫度的過程環境中。過程端20通常還被稱為“主接點”和“熱接點”。TC正引線12還與正CJ端子16耦合，TC負引線14還與負CJ端子18耦合。CJC電路22經由CJC正連接24與正CJ端子16相連，經由CJC負連接26與負CJ端子18相連。正CJ端子16和負CJ端子18一起被稱作冷接點。輸出電路30經由輸出連接32與CJC電路22相連。在所示的實施例中，正CJ端子16、負CJ端子18、過程端20、CJC電路22、CJC正引線24、CJC負引線26、CJ溫度傳感器28、輸出電路30和輸出連接32是變送器34的一部分。

實質上，TC正引線12可以由適于針對熱電偶目的而用作正引線的任何導電材料(例如，鉻鎳合金)制成。實質上，TC負引線14可以由適于用作與為TC正引線12選擇的材料配對的負引線的任何導電材料(例如，阿留麥爾鎳基合金)制成。TC正引線12和TC負引線14一起包括熱電偶。CJC電路22可以測量正CJ端子16和負CJ端子18之間的電壓。CJC電路22還使用CJ溫度傳感器28來測量冷接點處的溫度。CJ溫度傳感器28是熱敏器件，例如，熱敏電阻、二極管或電阻式溫度器件。CJC電路22然后基于冷接點的溫度計算校正電壓。CJC電路22經由輸出連接32將特定信號傳遞給輸出電路30。這些信號包括：對在正CJ端子16和負CJ端子18之間測量的電壓加以表示的信號，以及表示校正電壓的信號。