非侵入式溫度測量組件的制作方法
【專利說明】非侵入式溫度測量組件
【背景技術】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及用于工業(yè)過程的溫度測量組件。具體而言，本發(fā)明涉及用于非 侵入式過程溫度測量的溫度測量組件。
[0002] 非侵入式工業(yè)過程溫度測量組件可W用于測量器皿中過程流體的溫度，而不需要 穿透過程器皿壁。非侵入式溫度測量組件測量器皿壁外部溫度。該種組件可W包括溫度傳 感器和適用于將溫度傳感器的溫度感應探針尖置于器皿壁的外表面上的結構。當過程流體 溫度改變時，器皿壁溫度同樣將改變。器皿壁溫度還將響應于周圍條件（例如陽光、風或 雨）而改變。探針尖周圍的隔熱層為外表面提供一些對周圍條件改變的屏蔽。然而，在隔 熱不理想的情況下，非侵入式過程溫度測量的精度會受影響。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的實施例是一種與過程器皿壁一起使用的溫度傳感器組件，所述組件包 括：基座結構、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和處理器。所述基座結構包括：第一表面 和與所述第一表面隔開的第二表面，所述第一表面被適配為與過程器皿壁的外表面的一部 分形成接觸區(qū)域。所述第一溫度傳感器延伸穿過基座結構到達接觸區(qū)域，W測量所述過程 器皿壁的外表面的溫度。所述第二溫度傳感器處于所述基座結構的第二表面，W測量所述 基座結構的第二表面的溫度。所述處理器與所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器相 連，并被適配為將內部過程器皿壁溫度值確定為所述過程器皿壁的外表面的測量溫度、所 述基座結構的第二表面的測量溫度、基座結構參數(shù)和過程器皿壁參數(shù)的函數(shù)。
[0004] 本發(fā)明的另一實施例是一種與過程器皿壁一起使用的溫度測量組件，所述組件包 括溫度傳感器組件和與所述溫度傳感器組件相連的電子設備外殼。所述溫度傳感器組件包 括；基座結構、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。所述基座結構包括：第一表面和與所述 第一表面隔開的第二表面，所述第一表面被適配為與過程器皿壁的外表面的一部分形成接 觸區(qū)域。所述第一溫度傳感器延伸穿過基座結構到達接觸區(qū)域，W測量所述過程器皿壁的 外表面的溫度。所述第二溫度傳感器處于所述基座結構的第二表面，W測量所述基座結構 的第二表面的溫度。所述電子設備外殼包括處理器和通信接口。所述處理器與所述第一溫 度傳感器和所述第二溫度傳感器相連，并被適配為將內部過程器皿壁溫度值確定為所述過 程器皿壁的外表面的測量溫度、所述基座結構的第二表面的測量溫度、基座結構參數(shù)和過 程器皿壁參數(shù)的函數(shù)。所述通信接口被適配為向控制或監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送內部過程器皿壁溫度 值。
[0005] 本發(fā)明的另一實施例是一種非侵入式確定內部過程器皿壁溫度值的方法。所述方 法包括用基座結構覆蓋過程器皿壁的外表面的一部分。所述方法包括；測量過程器皿壁的 外表面的溫度，并測量所述基座結構的表面的溫度，所述基座結構的表面背朝所述過程器 皿壁。所述方法還包括；基于所述過程器皿壁的外表面的測量溫度、所述基座結構的表面的 測量溫度、基座結構參數(shù)和過程器皿壁參數(shù)，確定內部過程器皿壁溫度值。
【附圖說明】
[0006] 圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的溫度測量組件的側視圖，其中，基座結構是管夾。
[0007] 圖2是圖1的實施例的一部分的截面圖。
[0008] 圖3是針對圖1的實施例的電子器件的示意圖。
[0009] 圖4是實現(xiàn)本發(fā)明的溫度測量組件的另一實施例的一部分的截面圖，其中，基座 結構是平板。
【具體實施方式】
[0010] 圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的溫度測量組件的側視圖。圖1示出了包括溫度傳感器組件 12、電子器件外殼14和傳感器管16的溫度測量組件10。溫度測量組件10附接到過程器皿 壁18,用于測量與過程器皿壁18內包含的過程流體P相關聯(lián)的溫度。在圖1所示的實施 例中，過程器皿壁18形成具有內徑R的管。過程器皿壁18包括外表面20和內表面22,并 且過程器皿壁厚度為Iw。溫度傳感器組件12包括基座結構24。基座結構24可W是彎曲 板，例如管夾，如所示。溫度傳感器組件12通過基座結構24附接到過程器皿壁18的外表 面20。傳感器管16在基座結構24將電子器件外殼14連接到溫度組件12。
[0011] 圖2是圖1的實施例的一部分的截面圖。如圖2所示，基座結構24包括第一表面 26和與第一表面26間隔基座結構厚度町的第二表面28。第一表面26被適配為與過程器 皿壁18的外表面20的一部分物理接觸，形成接觸區(qū)域30。溫度傳感器組件12還包括：第 一溫度傳感器32和第二溫度傳感器34。第一溫度傳感器32包括溫度感測器件36和傳感 器電線38。第二溫度傳感器34包括溫度感測器件40和傳感器電線42。溫度感測器件36 和溫度感測器件40可W是例如熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器、或具有薄膜或繞線元件的 電阻溫度檢測器（RTD)。傳感器管16是空的，并為第一溫度傳感器32和第二溫度傳感器 34提供封裝。傳感器電線38通過傳感器管16延伸，W將溫度感測器件36連接到電子器件 外殼14中的電子器件，如參考圖3所述。類似地，傳感器電線42通過傳感器管16延伸，W 將溫度感測器件40連接到電子器件外殼14中的電子器件。
[0012] 第一溫度傳感器32延伸通過基座結構24到達接觸區(qū)域30,使得第一溫度傳感器 32物理上與過程器皿壁18的外表面20接觸。按該樣布置，第一溫度傳感器32通過在傳感 器電線38之間生成模擬電信號來測量外表面20的溫度?"，該模擬電信號響應于溫度感測 器件36測量的外表面20的溫度?"的改變而變化。第二溫度傳感器34與基座結構24的 第二表面28物理接觸，W測量第二表面28的溫度?B。第二溫度傳感器34通過在傳感器 電線42之間生成模擬電信號來測量第二表面28的溫度?e，該模擬電信號響應于由溫度感 測器件40測量的第二表面28的溫度?B的改變而變化。
[0013] 圖3是針對圖1和圖2的實施例的電子器件的示意圖。圖2示出了包括處理器 50、第一A/D轉換器52、第二A/D轉換器54和存儲器56的電子器件外殼14。處理器 50優(yōu)選地是數(shù)字微處理器。第一A/D轉換器52和第二A/D轉換器54是模數(shù)轉換器。 存儲器56是與處理器50電連接的數(shù)字數(shù)據存儲設備。處理器50通過第一A/D轉換器 52與第一溫度傳感器32相連。第一A/D轉換器52與傳感器電線38電連接，W將來自感 測器件36的模擬電信號轉換為針對處理器50的數(shù)字信號。第二A/D轉換器54將處理 器50連接到第二溫度傳感器34。第二A/D轉換器54與傳感器電線42電連接，W將來自 感測器件40的模擬電信號轉換為針對處理器50的數(shù)字信號。
[0014] 存儲器56包含基座結構參數(shù)和過程器皿壁參數(shù)?；Y構參數(shù)是基座結構24的 物理特性，并可W包括例如基座結構24的導熱值而和基座結構厚度町?；Y構參數(shù)可 W在制造溫度測量組件10時存儲在存儲器56中。備選地，基座結構參數(shù)可W在溫度測量 組件10被配置使用時存儲在存儲器56中，如下文所述。
[0015] 過程器皿壁參數(shù)是過程器皿壁18的物理特性，并包括例如過程器皿壁18的導熱 值K"和過程器皿壁厚度T"。過程器皿壁參數(shù)可W在制造溫度測量組件10時存儲在存儲器 56中。然而，因為不太可能在制造時就已知將附接到溫度測量組件10的過程器皿，過程器 皿壁參數(shù)可W在溫度測量組件10被配置使用時存儲在存儲器56中，如下文所述。備選地 或另外地，當溫度測量組件10被配置使用時，許多過程器皿壁參數(shù)集合可W存儲在存儲器 56中，并選擇存儲器56內的期望集合來使用。
[0016] 根據傅里葉熱傳導定律，流經基座結構24的熱通量應當與流經過程器皿壁18的 熱通量相同。在此情況下，可W從外表面20的測量溫度?"和第二表面28的測量溫度?B 中確定過程器皿壁18的內表面22的溫度?P。
[0017]共同考慮圖1、2和3，溫度測量組件10附接到過程器皿壁18用于W非侵入式方式 確定過程器皿壁18的內表面22的溫度?P。安裝溫度傳感器組件12使得基座結構24的 第一表面26覆蓋外表面20的一部分，形成接觸區(qū)域30。溫度傳感器32測量外表面20的 溫度?"，而溫度傳感器34測量基座結構24的第二表面28的溫度?