[发明专利]温度传感器组件

说明书

提供了一种温度传感器组件，该温度传感器组件被配置为热耦合到容器壁来确定容器壁的表面温度，组件包括：第一单分支热传导路径，其位于容器壁的表面与温度传感器组件的环境之间、包括温度测量传感器、且被配置为热耦合到容器壁的表面的第一部位，从而产生第一热阻；以及第二单分支热传导路径，其位于容器壁的表面的第二部位与温度传感器组件的环境之间、包括参考温度传感器、且被配置为热耦合到容器壁的表面，从而产生第二热阻。

技术领域

本发明总体上涉及用于工业过程的温度测量组件。具体地，本发明涉及用于非侵入式过程温度测量的温度测量组件。

背景技术

温度作为过程控制的主要控制参数之一，温度的确定对于设施的安全运行是至关重要的。确保工艺介质的温度测量准确且可重复是关键的。

为了确定容器内介质的温度，通常，表面温度传感器被放置在容器壁的表面处来测量该表面的温度，并且分别确定壁的另一侧处的介质的温度。

此处待解决的问题涉及通过接触式测温法进行准确、可靠和快速响应的表面温度测量。

发明内容

这样的非侵入式工业过程温度测量组件可以被用于在无需在容器壁的表面处穿透工艺容器壁的情况下，测量容器内的工艺流体的温度。这样的组件可以包括温度传感器、和适于将温度传感器的温度感测探针尖端定位在容器壁的外表面上的结构。当工艺流体温度改变时，容器壁温度也将改变。容器壁温度也将响应于环境条件(诸如阳光、风或雨)而改变。探针尖端周围的绝缘提供了一些保护外表面免受环境条件变化的影响。然而，在绝缘不理想的程度上，非侵入式过程温度测量的准确性受损。为了通过接触式测温法改进表面温度测量，可以使用包括温度测量传感器和参考温度传感器的测量组件，其与表面的热接触至少稍微不同。温度测量传感器通常通过以下性质来区分：其与表面的热耦合被选择为比一个或多个参考温度传感器更强，这意味着具有更低的热阻。

这样的组件在概念的鲁棒性方面会产生问题。非侵入式过程温度测量(non-intrusive process temperature measurement，NiTM)的主要问题是温度测量装置相对于其内部热行为(即，测量装置的各个部件的热阻)、及其与其周围环境的热相互作用的可再现制造和安装。例如：热路径的耦合可以在制造中没有很好地限定，或者可以在组件的使用期间随时间而改变。这可能导致用于减小公差或增加耦合件的耐久性的大量努力和/或成本。

本发明的各方面涉及一种被配置为热耦合到容器壁来确定容器壁的表面温度的温度传感器组件、一种用于确定介质温度的方法、一种测量系统、以及具有如独立权利要求所述主题的温度传感器组件的用途。

本发明的有利修改在从属权利要求中陈述。说明书、权利要求书和附图中所公开的至少两个特征的所有组合均落入本发明的范围内。为了避免重复，根据方法所公开的特征也将根据所述系统应用并且要求保护。

为了实现如在本文中体现和广泛描述的这些和其他优点并且根据本发明的目的，提供了温度传感器组件，温度传感器组件被配置成热耦合到容器壁来确定容器壁的表面的温度，其中组件包括：第一单分支热传导路径，该第一单分支热传导路径位于容器壁的表面与温度传感器组件的环境之间，具有温度测量传感器，且被配置为热耦合到容器壁的表面的第一部位从而产生第一热阻；以及第二单分支热传导路径，该第二单分支热传导路径位于容器壁的表面的第二部位与温度传感器组件的环境之间，包括参考温度传感器，被配置为热耦合到容器壁的表面从而产生第二热阻。

如此处所理解的，术语“容器”可以包括将介质与环境分离的任何壁，例如管、管道或槽或器皿等。

对于本领域技术人员而言，在本公开的上下文中，术语“单分支热传导路径”是指：从容器壁的表面的温度测量传感器或参考温度传感器所在的单分支热传导路径的前侧或尖端到外部(热储存器意义上的环境)的热传导、或者从外部到内部(在冷却过程的情况下)的热传导可以通过沿该路径的线性热阻串以良好的近似来描述。横向热流泄漏或流入仅在很小程度上发生。换言之，单分支热传导路径实质上可以是单分支热传导路径。