[发明专利]确定物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用电阻温度计确定过程自动化技术的物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法。本发明进一步涉及一种电路并且涉及一种过程自动化技术的传感器，特别是包括这种电路的电导率传感器。

背景技术

纯金属显示出比合金更大的电阻变化并且具有相对恒定的电阻温度系数。为了通过电阻温度计的方式进行精确的温度测量，通常使用贵金属，更通常的，是使用铂或镍，因为特别是这些几乎不表现老化，并且因为能以窄的容差制造电阻温度计。温敏传感器也能以陶瓷(烧结的金属氧化物)或半导体材料(硅)制造，从而实现比采用金属更高的温度系数，并还能获得更高的灵敏度，然而，具有更少的精度和对温度系数的温度依赖性。

Pt1000电阻器是一种纯金属电阻，更通常的，是铂电阻。Pt1000电阻器在温度T为0摄氏度时具有1000欧姆的标称电阻R₀。可选地，现有技术中已知的Pt100和Pt500电阻器，其中在温度T为0摄氏度时分别具有100欧姆或500欧姆的标称电阻R₀。标准(IEC60751：2008)以如下公式(适用于0-850摄氏度)表示出Pt1000-铂电阻器的特性曲线：

R(T)＝R₀(1+αT+βT²)

其中R(T)为随温度而变的电阻，而α以及β表示已知的标准定值。

为了测量电阻，恒定的电流必须流过电阻器。施加的电压是容易测量的与电阻成比例的信号，进而与待测温度成比例。不利的是流经Pt1000的恒定电流的值必须是已知的。

因此通过电路读出电阻，电路包括，例如，模数转换器、放大器、电流源等等。

在确定过程变量的情况下出现的问题是漂移。术语漂移指的是数值相对缓慢的变化。漂移通常是不可预期的。特别应该考虑的是校准传感器(例如建立零点过程中)的情况中的漂移。术语温度漂移指的是由于(环境)温度改变而导致的非预期的物理或化学变量的变化。此外，物理和化学属性能在系统寿命期内变化并且对测量具有影响。

尽管电阻温度计的温度行为可能是已知的，但是测量电路(从而模数转换器、放大器、电流源等)能够，在一定条件下，展现出非常不同的温度行为。此外，电阻温度计的温度行为事实上会变化(例如由于自身发热)。因此，期望准确获知整个电路的温度行为，特别是当温度表示为辅助变量时，以便测量基本变量，例如pH值、电导率等等，并且这些基本变量是依赖于温度的。一般来说，用在过程自动化中的参数通常是高度依赖于温度的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定物理的和/或化学的过程变量的方法和电路，该方法和电路补偿整个系统对温度的依赖。

所述目的是通过采用电阻温度计的方法实现的，其中电阻温度计安装在电路中，包括如下步骤：测量至少第一精密电阻器两端的第一电压；测量至少第二精密电阻器两端的第二电压；测量至少第三精密电阻器两端的第三电压，其中，循环地或持续地发送恒定电流使其经过至少第一精密电阻器、至少第二精密电阻器或至少第三精密电阻器；通过第一电压、第二电压和第三电压确定电路的温度系数特性；发送恒定电流使其经过电阻温度计并且测量电阻温度计两端的电压；通过温度系数和测量的电压确定温度；并且确定考虑了温度的过程变量。

通过确定电路的温度系数特性，就有可能确定整个电路的温度行为。

优选地，这些温度系数是通过求解下面的线性方程组确定的：

U1＝a·R1²+b·R1+c，

U2＝a·R2²+b·R2+c，以及

U3＝a·R3²+b·R3+c。

接着优选通过下面方程确定整个电路的温度：