(57)【要約】ユーザ環境内の温度を測定し、装置が測定した温度を示す装置出力信号を提供するための装置を含んだ熱センサシステムである。システムはまた装置に関連される熱伝導識別部を含んでいる。熱識別部は装置とユーザ環境との間の熱伝導の関数として装置が測定した温度を補償するための熱伝導パラメータを提供する。熱伝導パラメータは装置とユーザ環境との間の熱エネルギの伝導を特徴付けるため予め定められた熱伝導情報と関連される。また、温度測定システム中の熱装置の熱伝導の関数として、ユーザ環境中の熱装置の温度測定を補償する方法が開示されている。【選択図】図８Ｂ
2008511830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ環境内の温度を測定し、センサが測定した温度を示すセンサ信号を出力するセンサと、
センサとユーザ環境との間の熱伝導の関数としてセンサが測定した温度を補償する熱伝導パラメータを提供するために、センサに関連された熱伝導識別部とを含んでおり、前記熱伝導パラメータはセンサとユーザ環境との間の熱エネルギの伝導を特徴付けるための予め定められた熱伝導情報に関連されている熱センサシステム。
【請求項２】
熱伝導パラメータは熱伝導識別部により記憶されるパラメータと、熱伝導識別部により参照されるパラメータとの少なくとも１つである請求項１記載のシステム。
【請求項３】
さらに、熱伝導パラメータの関数としてセンサ信号により示されるようなセンサが測定した温度を補償する熱補償情報を生成するためにセンサに関連付けされる熱伝導モデルを含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項４】
熱伝導モデルはセンサが測定した温度と、ユーザ環境の熱伝導特性との間の熱的関係を規定し、この熱的関係はユーザ情報から少なくとも部分的に決定される請求項３記載のシステム。
【請求項５】
ユーザ情報はリスト、コンピュータプログラム中のメニュー、コンピュータの読取可能な媒体、オンラインインターネットプログラムからなるグループから選択されたソースから受信される情報を含んでいる請求項４記載のシステム。
【請求項６】
熱伝導モデルは伝導性の熱関係、対流熱関係、放射熱関係のうちの少なくとも１つの熱伝導関係を規定している請求項３記載のシステム。
【請求項７】
熱伝導モデルは伝導性の熱モデルの熱伝導関係を規定し、伝導性の熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から測定素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、熱接触抵抗の熱伝送導体Ｇｃのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項３記載のシステム。
【請求項８】
熱伝導モデルは対流熱モデルの熱伝導関係を規定し、対流熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から熱素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、プロセスから外装までの熱伝導導体Ｇｓ２のうちの少なくとも１つを含んでいる請求項３記載のシステム。
【請求項９】
熱伝導モデルは放射熱モデルの熱伝導関係を規定し、放射熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から測定素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、プロセスから外装までの熱伝導導体Ｇｓ２と、放射源から外装までの熱伝導導体Ｇｓのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項３記載のシステム。
【請求項１０】
熱伝導モデルは、センサと、対流熱伝導、伝導性熱伝導、放射熱伝導からなるグループから選択された少なくとも１つの熱伝導タイプとの間の熱伝導を表す熱伝導導体のネットワークを含んでいる請求項３記載のシステム。
【請求項１１】
さらに、センサ信号と熱伝導パラメータを熱伝導識別部から受信する熱伝導補償装置を具備し、この熱伝導補償装置は熱伝導モデルの関数として補償され測定された温度を生成する請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
さらに、熱伝導パラメータを熱伝導識別部から受信する熱伝導補償装置を具備し、この熱伝導補償装置はユーザ環境の熱伝導特性の関数として補償され測定された温度を生成する請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
熱伝導補償装置は、
センサからのセンサ信号と、そのセンサに関連されている熱伝導識別部からの熱伝導パラメータとを受信するための入力モジュールと、
センサからのセンサ信号を受信し、受信されたセンサ信号の関数として測定データを生成する測定モジュールと、
測定データと、センサに関連されている熱伝導パラメータの関数として、補償され測定された温度を決定するためのプロセッサモジュールと、
測定データと熱伝導パラメータを記憶するためのメモリと、
補償され測定された温度を示す補償されたセンサ温度信号を生成するための通信モジュールとを含んでいる請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
センサは熱電対を含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
センサは、抵抗温度検出器、サーミスタ、ダイオード、およびトランジスタの少なくとも１つを具備している請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
熱伝導識別部は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサの情報を通信するように動作可能な記憶装置からなるグループから選択された識別部記憶システムに関連されている請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
熱伝導識別部は、熱伝導補償され測定された温度を提供するようにセンサ信号を補償するための熱伝導パラメータを提供する請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
熱伝導パラメータはセンサの製造業者により与えられる予め定められた情報に関連されている請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
ユーザアプリケーションのセンサ環境内で使用され、センサ信号を提供する温度センサと、
センサとユーザアプリケーション内のセンサ環境との間の熱伝導特性に関連される熱伝導パラメータを提供するためにセンサに関連されている熱伝導識別部と、
通信インターフェースに結合されて動作する温度測定システムに対して熱伝導パラメータを提供する通信インターフェースとを具備しており、前記温度測定システムは熱伝導パラメータの関数として補償されたセンサ信号を決定するように構成されている温度測定誤差補償システム。
【請求項２０】
熱伝導パラメータは熱伝導識別部により記憶されるパラメータと、熱伝導識別部により参照されるパラメータの少なくとも１つである請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
さらに、センサに関連付けられている熱伝導モデルを含み、センサ環境はセンサとセンサ環境との間の熱伝導を識別するために熱伝導モデルにより特徴付けされている請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
センサ環境入力とユーザアプリケーション入力の少なくとも１つを含んでいる、センサ環境とユーザアプリケーションについての熱伝導モデル情報を提供するためのユーザ入力と、
熱プロフィール測定とセンサの参照された熱プロフィール特性の少なくとも１つを含んでいる、センサに関連される情報に基づいて、センサ熱伝導モデルを提供するためのセンサ環境に関連されている熱プロフィール入力と、
センサ環境およびユーザアプリケーション入力の少なくとも１つを解析し、熱プロフィール入力を解析するための、熱伝導関数を提供する熱伝導アルゴリズムとを含み、熱伝導関数はセンサ環境入力とユーザアプリケーション入力の少なくとも１つと、熱プロフィール入力とに基づいた熱モデルの解析を表す請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
熱伝導関数は測定された温度と、センサの熱モデル化から得られるセンサ環境に関連される熱伝導との関係を規定している請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
ユーザ入力は、リスト、コンピュータプログラムのメニュー、コンピュータの読取可能な媒体、センサに関連されるオンラインインターネットプログラムからなるグループから選択されたソースから情報を受信する請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
熱伝導関数は、
測定された温度と、センサとそのセンサを囲むセンサ環境との間の熱伝導との関係を記述している関数と、
測定された温度と、センサとセンサ環境の製造業者が規定した取付け構造に関連される熱伝導との関係を記述する関数とを含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
熱伝導関数は熱伝導導体のネットワークの熱伝導関係を規定し、熱伝導導体のネットワークは、
センサの測定素子とセンサ環境周囲との間の熱抵抗を示す測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、
センサの測定素子とセンサの内装境界との間の熱抵抗を示している外装から測定素子の熱伝導導体Ｇｓ１と、
センサの外装境界とセンサ環境対流プロセスとの間の熱抵抗を示しているプロセスから外装の熱伝送導体Ｇｓ２と、
センサの外装境界とセンサ環境伝導プロセスとの間の熱接触抵抗を示している熱接触抵抗の熱伝導導体Ｇｃと、
センサの外装境界とセンサ環境放射プロセスとの間の熱抵抗を示している放射源から外装までの熱伝導導体Ｇｓからなるグループから選択された少なくとも１つの導体を含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項２７】
熱伝導関数は伝導性熱関係、対流熱関係、放射熱関係のうちの少なくとも１つの熱伝導関係を規定している請求項２２記載のシステム。
【請求項２８】
熱伝導関数は伝導性熱モデルの熱伝導関係を規定し、その伝導性の熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から熱素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、熱接触抵抗の熱伝送導体Ｇｃのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項２９】
熱伝導関数は対流熱モデルの熱伝導関係を規定し、その対流熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から熱素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、プロセスから外装までの熱伝導導体Ｇｓ２のうちの少なくとも１つを含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項３０】
熱伝導関数は放射熱モデルの熱伝導関係を規定し、その放射熱モデルは、測定素子からセンサ環境周囲までの熱伝導導体Ｇａと、外装から測定素子までの熱伝導導体Ｇｓ１と、プロセスから外装までの熱伝導導体Ｇｓ２と、放射源から外装までの熱伝導導体Ｇｓのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項３１】
熱伝導モデルは、センサと、対流、伝導性、放射熱伝導からなるグループから選択された少なくとも１つの熱伝導タイプとの間の熱伝導を表す熱伝導導体のネットワークを含んでいる請求項２２記載のシステム。
【請求項３２】
さらに、熱伝導識別部から熱伝導関数の熱伝導パラメータを受信し、熱伝導関数の関数としてセンサ信号を調節するための熱伝導補償装置を具備している請求項１９記載のシステム。
【請求項３３】
さらに、熱伝導識別部から熱伝導パラメータを検索し、補償され測定された温度を決定するために熱伝導パラメータの関数としてセンサの測定された温度を調節するための熱伝導補償装置を具備している請求項１９記載のシステム。
【請求項３４】
熱伝導補償装置は、
センサからのセンサ信号と、そのセンサに関連されている熱伝導識別部からの熱伝導パラメータとを受信するための入力モジュールと、
センサからのセンサ信号を受信し、受信されたセンサ信号の関数として測定データを生成する測定モジュールと、
測定データと、センサに関連されている熱伝導パラメータの関数として、補償され測定された温度を決定するためのプロセッサモジュールと、
測定データと熱伝導パラメータを記憶するためのメモリと、
補償され測定された温度を示す補償されたセンサ温度信号を生成するための通信モジュールとを含んでいる請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
センサは熱電対を含んでいる請求項１９記載のシステム。
【請求項３６】
センサは、抵抗温度検出器、サーミスタ、ダイオードおよびトランジスタからなるグループから選択される請求項１９記載のシステム。
【請求項３７】
熱伝導識別部は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサの情報を通信するように動作可能な記憶装置からなるグループから選択された識別部記憶システムに関連されている請求項１９記載のシステム。
【請求項３８】
熱伝導識別部は、熱伝導補償され測定された温度を提供するようにセンサ信号を補償するための熱伝導パラメータを提供する請求項１９記載のシステム。
【請求項３９】
熱伝導関数に関連付けられる熱伝導パラメータの少なくとも１つは、センサ環境、ユーザアプリケーション、センサ製造業者データ、およびセンサ取付け製造業者データからなるグループから選択された予め定められた情報の関数である請求項１９記載のシステム。
【請求項４０】
熱装置と、その熱装置を囲むユーザアプリケーション内のユーザ環境との間の熱伝導を補償するシステムにおいて、
ユーザ環境内に位置され、熱装置信号を提供する熱装置と、
少なくとも部分的に熱装置の温度と、熱装置とユーザ環境の間の熱伝導の関係を規定する熱伝導関数の熱伝導パラメータを与えるために熱装置と関連されている熱伝導識別部と、
熱伝導パラメータを受信し、補償され測定された温度をユーザ環境と熱装置との間の熱伝導の関数として生成するための温度測定補償装置とを具備しているシステム。
【請求項４１】
温度測定補償装置は、ユーザからユーザアプリケーションと環境データを受信するための補償装置ユーザ入力モジュールを含み、温度測定補償装置は受信されたユーザアプリケーションおよび環境データの関数として補償され測定された温度を生成する請求項４０記載のシステム。
【請求項４２】
熱伝導パラメータは熱伝導識別部により記憶されるパラメータと、熱伝導識別部により参照されるパラメータの少なくとも１つである請求項４０記載のシステム。
【請求項４３】
熱装置は熱電対を含んでいる請求項４０記載のシステム。
【請求項４４】
熱装置は、抵抗温度検出器、サーミスタ、ダイオードおよびトランジスタからなるグループから選択される請求項４０記載のシステム。
【請求項４５】
熱伝導識別部は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサの情報を通信するために動作可能な記憶装置からなるグループから選択された識別部記憶システムに関連されている請求項４０記載のシステム。
【請求項４６】
温度測定誤差補償装置は、
熱装置からの熱装置信号と、その熱装置に関連されている熱伝導識別部からの熱伝導パラメータとを受信するための入力モジュールと、
熱装置からの熱装置信号を受信し、受信された熱装置信号の関数として測定データを生成する測定モジュールと、
測定データと、熱装置に関連されている熱伝導パラメータの関数として、補償され測定された温度を決定するためのプロセッサモジュールと、
測定データと熱伝導パラメータを記憶するためのメモリと、
補償され測定された温度を示す補償された装置温度信号を生成するための通信モジュールとを含んでいる請求項４０記載のシステム。
【請求項４７】
熱伝導関数に関連付けられている熱伝導パラメータは、ユーザ環境、ユーザアプリケーション、センサ特定データおよび装置製造業者位置付けデータから選択される予め定められた情報の関数として、熱伝導識別部によって記憶される請求項４０記載の測定システム。
【請求項４８】
温度測定システム中の熱装置の熱伝導の関数として、ユーザ環境中の熱装置の温度測定を補償する方法において、
熱装置の熱伝導特性に関連されている熱伝導パラメータを入力し、
温度測定期間中に熱装置の出力を測定し、
熱伝導関数の関数として測定された熱装置出力を補償するステップを含んでいる方法。
【請求項４９】
さらに、熱伝導特性に基づいて、熱伝導の関数として熱装置の出力に関連される熱装置情報を入力し、
熱伝導パラメータを含む熱伝導関数を生成するために熱伝導特性をモデル化し、
熱装置に関連される熱伝導識別部中に熱伝導パラメータを記憶するステップを含んでいる請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
熱伝導関数に関連されている熱伝導パラメータは数学的なデータ係数と統計的に生成されたパラメータのうちの少なくとも１つに適合される請求項４８記載の方法。
【請求項５１】
熱伝導パラメータは熱装置とユーザ環境との間の熱伝導を表す熱伝導データの２次元マトリックスである請求項４８記載の方法。
【請求項５２】
熱伝導パラメータは熱伝導関数の１以上のセグメントを表す少なくとも１つの数学的関数に関連されている適合された数学的データ係数である請求項４８記載の方法。
【請求項５３】
熱装置は熱電対を含んでいる請求項４８記載の方法。
【請求項５４】
熱装置は、抵抗温度検出器、サーミスタ、ダイオードおよびトランジスタからなるグループから選択される請求項４８記載の方法。
【請求項５５】
さらに、熱伝導特性に基づいて、熱伝導の関数として熱装置の出力に関連されている熱装置情報を入力し、
熱伝導関数を生成するために熱伝導特性をモデル化し、
熱伝導識別部中の熱伝導パラメータを参照するステップを含んでいる請求項４８記載の方法。
【請求項５６】
熱伝導特性のモデル化は、伝導性熱モデル、対流熱モデル、放射熱モデルのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
さらに、熱伝導関数の熱的なモデル化を含み、前記熱的なモデル化は、
ユーザアプリケーション、環境入力および熱装置の製造業者の取付け特性を解析し、温度および熱伝導特性の関係の関数として熱伝導関数を導出し、
熱伝導関数に関連される熱伝導パラメータを記憶するステップを含んでいる請求項４８記載の方法。
【請求項５８】
さらに、熱伝導識別部中に入力熱伝導パラメータを記憶するステップを含んでいる請求項４８記載の方法。
【請求項５９】
熱伝導識別部は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、熱装置システムに関する熱伝導の情報を通信するために動作可能な記憶装置からなるグループから選択された識別部記憶システムに関連されている請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
さらに、熱装置に関連される熱伝導識別部を生成するステップを含み、前記生成するステップは、
ユーザ環境とユーザアプリケーションの少なくとも一方に関する情報を入力し、
熱伝導特性の関数として熱装置の出力に関連される熱装置情報を入力し、
熱伝導関数を決定するために熱装置とユーザ環境との間の熱伝導をモデル化し、
熱装置に関連される熱伝導識別部中に熱伝導パラメータを記憶するステップを含んでいる請求項５８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度管理に関し、特に熱伝導誤差と、温度をベースとされるシステムの環境的な熱伝導に関する特性を補償するためのシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの熱装置は所定の環境的な状態に応答して信号を生成する。例えば熱電対は熱装置の一方の端部から他方の端部までの温度差により電圧出力を有する。熱電対は２つの材料の同種ではない結合部を横切る温度勾配に比例して起電力（ＥＭＦ）を生成するために２つの異なる材料の熱電気特性を使用するアナログ温度センサである。温度測定に使用される通常の熱電対は“測温接点”とも呼ばれている“熱接点”を形成するために１端部で接続される熱素子と呼ばれた異なる熱電特性の２つの金属ワイヤを具備している。ワイヤの他方の端部は熱電対により生成されるＥＭＦを測定するための電圧計のような計器に接続されている。ワイヤは“基準接点”または“冷接点”を形成するために既知の基準温度において計器に接続されている。
【０００３】
熱電対及びその他のこのような温度センサの適用に関連する多くの熱誤差が存在する。例えば特定のセンサに特有の誤差と、センサが“フィールド”中のユーザのアプリケーションに配置され、または設置される方法に関するアプリケーション誤差（設置誤差）が存在する。配置又は設置誤差はしばしばユーザアプリケーションにおける温度センサの誤差の主要原因となる。例えば、センサを取付ける深さが浅いか、または温度勾配がセンサの先端近くに存在するならば、熱流“Ｑ”が存在し、これはセンサの圧力に大きく影響する。この誤差は全体的な程度または数十度に容易に達して熱システムで最大の誤差になる可能性がある。
【０００４】
通常、温度センサにおけるこれらの誤差区分はセンサ内の熱的な熱伝導特性と、センサを囲む環境に関連する。例えば、熱プロセスを測定する外装を有するセンサはプロセスから感知素子への熱流を有し、それはプロセスからセンサの外装への境界層熱流と、外装から感知素子への熱流と、外装からセンサの冷端部までの熱流路を有している。示されているそれぞれの熱流路は、適切に対処するかそうでなければ測定システムにより補償されなければ、熱感知システム中の潜在的な熱誤差の別の原因になる。
【０００５】
熱的にプロセス環境に適切におかれているセンサは感知素子とプロセス状態との間の温度において無視できる程度の差を有する。しかしながら、プロセスと適切に接触していないセンサは大きな熱誤差を有する可能性がある。例えば５００℃のホットプレートの表面は室内の空気で囲まれ、プレートの表面の僅かに上方の空気は室温に近い。このような状態における表面センサはターゲットの表面から感知素子の僅かに上方（ほぼ周囲温度）まで、非常に急峻な熱勾配を有し、それによって感知素子とターゲット間に差が存在する可能性が高い。さらに、表面へ位置されるプローブはヒートシンクのように作用し、局部的にターゲットを冷却し、さらに測定誤差の一助となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
幾つかの現在の感知方法は性能を改良するために較正データを使用し、幾つかのシステムは特定のシステムにおける熱解析により補償されることができるが、熱環境、取付け、アプリケーション、センサ特定誤差が依然として存在し、熱感知システムの正確性とプロセスの可変性と、製品の品質を劣化する。
【０００７】
したがって、熱電対システム及びその他の温度管理システムにおけるこのような熱伝導路の改良された補償が必要とされている。改良された補償は、センサとそのセンサを囲む熱環境との間の熱伝導と、ユーザアプリケーションにおけるセンサの熱的な取付け誤差とによるセンサ出力の変化を緩和することにより静的及びダイナミックなシステム誤差を最小にする必要がある。改良された補償は、センサ構造に特定のセンサ特定誤差による変化も緩和しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明の１以上の特徴の基本的な理解をするために簡単化された要約を説明する。この要約は広範囲にわたる概要ではなく、本発明の重要な又は臨界的な要素を識別するものでもなく、またその技術的範囲の詳細な説明を目的とするものでもない。むしろ、要約の主な目的は本発明の幾つかの特徴を、後述のさらに詳細な説明に対する前置きとして簡単化された形態で示すことである。
【０００９】
本発明の１特徴は、ユーザ環境内の温度を測定し、センサが測定した温度を示すセンサ信号を提供するためのセンサを含んだ熱センサシステムを含んでいる。そのシステムはまたセンサに関連される熱伝導識別部を含んでいる。この熱識別部はセンサとユーザ環境との間の熱伝導の関数としてセンサが測定した温度を補償するための熱伝導パラメータを提供する。その熱伝導パラメータはセンサとユーザ環境との間の熱エネルギの伝導を特徴付けるため予め定められた熱伝導情報に関連される。
【００１０】
本発明の別の特徴は、ユーザアプリケーション内のセンサ環境内で使用するための、センサ信号を生成する温度センサを有する温度測定誤差補償システムを含んでいる。そのシステムはまた、センサとユーザアプリケーション内のセンサ環境との間の熱伝導特性に関連される熱伝導パラメータを提供するためにセンサに関連された熱伝導識別部を含んでいる。そのシステムはさらに通信インターフェースに結合されて動作する温度測定システムへ熱伝導パラメータを提供するための通信インターフェースを含んでいる。この温度測定システムは与えられた熱伝導パラメータの関数として補償されたセンサ信号を決定するように構成されている。
【００１１】
さらに別の特徴では、本発明は熱装置と、その熱装置を囲んでいるユーザアプリケーション内のユーザ環境との間の熱伝導を補償するための測定システムを含んでいる。このシステムはユーザ環境内に位置されて熱装置信号を提供する熱装置を含んでいる。このシステムはまた少なくとも部分的に熱装置の温度と、熱装置とユーザ環境との間の熱伝導との間の関係を記述している熱伝導関数の熱伝導パラメータを与えるために熱装置と関連される熱伝導識別部を含んでいる。システムはさらに熱伝導パラメータを受信し、補償され測定された温度をユーザ環境と熱装置との間の熱伝導の関数として生成するための温度測定補償装置を含んでいる。
【００１２】
さらに別の特徴では、本発明は温度測定システム中の熱装置の熱伝導の関数として、ユーザ環境中の熱装置の温度測定を補償する方法を含んでいる。この方法は熱伝導識別部により記憶された熱装置の熱伝導特性に関連される熱伝導パラメータを入力するステップを含んでいる。この方法はまた温度測定中に熱装置の信号を測定し、熱伝導関数の関数として測定された熱装置信号を補償するステップを含んでいる。
【００１３】
本発明の更に別の特徴は、以下与えられている詳細な説明から明白になるであろう。詳細な説明及び特定の例は本発明の好ましい実施形態を示しているが、単なる例示を目的とするものであり、本発明の技術的範囲を限定することを意図しないことを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は詳細な説明と添付図面からさらに十分に理解されるであろう。  
対応する参照符合は図面のうちの幾つかの図を通して対応する部分を示している。
【００１５】
以下の説明は本質的に単なる例示であり、本発明およびその応用、その使用を限定する目的ではない。
【００１６】
本発明の１以上の実施形態は熱装置測定又は制御システムにおける熱伝導に対する補償をするための熱補償システムに関する。補償システムはセンサの出力信号で反映される測定システム内の熱伝導を補償するために、熱装置に関連される予め定められて記憶されているパラメータを利用する。熱伝導関数はその後、熱装置に付随する熱伝導識別部によって参照されるか直接記憶されることができるパラメータを決定するために解析されることができる。記憶されたパラメータは測定又は制御システムにより検索され、熱測定システムの熱伝導関数を再構成するために使用される。熱伝導関数はその後、熱伝導関数に基づいて熱装置の信号を補償するために使用され、したがって熱装置内又はその周囲の熱伝導による変化を緩和しながら熱装置中のこのような熱伝導路に対して補償し、それによって静的及びダイナミックなシステム誤差を最小にする。
【００１７】
前述したように、熱電対又はその他の温度センサのような熱装置をユーザアプリケーションで適用することに関連される熱誤差は数多く存在する。特定の熱装置に特有の誤差と、熱装置がユーザアプリケーションで使用される方法に関するアプリケーション誤差が存在し、アプリケーション誤差には、熱装置が“フィールド”中のユーザのアプリケーションにおける取付けに関する誤差（取付け誤差）が含まれている。これらの熱誤差はユーザアプリケーションにおける温度測定システムの信号に重大な誤差を生じる可能性がある。例えば、熱センサを取付ける深さが浅く、センサは点接触のみを行い、僅かな接触圧力と、緩い適合と、不適切に整合された接触表面形状しか有しないか、または温度勾配がセンサの先端近くに存在するならば、熱流“Ｑ”が存在し、これはセンサの圧力に非常に大きく影響する。これら及びその他の類似の状態では、誤差は熱システム中で最大の誤差になる可能性がある。他の状態では、誤差は比較的小さいが、依然としてプロセスの可変性を非常に劣化する。
【００１８】
通常、熱システムの熱誤差は感知素子と、その周囲の環境との間の熱的な熱伝導特性に関係し、熱装置は典型的に感知素子を保護するための外装を備えている。例えば、熱プロセスを測定する外装を設けられたセンサは、プロセスと、熱導体の回路としてモデル化されることのできる感知素子との間に熱流を有している。熱導体の回路は、プロセスからセンサ外装への境界層導体と、外装から感知素子への伝導性素子と、外装からセンサの冷端部に沿ったより伝導性の素子とに対応することができる。前述の伝導性素子により示される各熱流路はそれぞれが測定システムによって適切に補償されないならば、熱感知システム中の熱誤差の潜在的な原因を与える。
【００１９】
小さい温度測定システムでは、可能な限り多くの情報を生成し、送信して、システムに知識を生成することが望ましい。これを行う１つの方法は、熱装置または感知システムを記述しているパラメータを識別することであり、そのパラメータは（好ましくは熱装置と共に）その情報を測定システムへ通信し、熱装置を“インテリジェント”にする。このシステムはその後、知識ベースのアルゴリズムを生成するためにこのパラメータ情報を使用することができる。１例として、プロセス中のセンサの種々の熱伝導関数と熱モデルが提示される。
【００２０】
先の例は測定誤差が熱システム中に熱流を生じる結果についてである。熱モデルの使用によって、この誤差の幾らかは計算され補正されることができる。熱モデルは説明した熱パラメータが知られていることを必要とする。例えばノード状のメッシュでは、種々の熱導体は、全てのノードにわたるエネルギ平衡に基づいて種々のノードの温度を与える方法を決定する。温度測定システムでは、プロセスから感知素子への熱路と、センサの存在に起因するプロセスから外部周辺への任意の分流する熱伝導も熱導体としてモデル化されるであろう。幸運にも特定のセンサまたはセンサ群（例えば熱センサ）に対する熱導体の大きさは意外に早く決定され、較正データと非常に類似した方法でセンサの特性パラメータとして与えられる（例えばセンサにより記憶される）。したがって、熱モデル化により与えられる付加された予め定められた熱情報によって、スマートな感知システムの測定における誤差を補正するためにセンサはスマートセンサにされる。
【００２１】
熱伝導補償システムはその後、熱装置のユーザから熱装置アプリケーション及び環境に特定された熱情報を集めることにより実現されることができ、これは例えば熱装置の製造業者からの熱装置特定熱情報と組み合わせられることができる。温度センサでは、例えば特定された熱情報は、取付け方法又はシステム、ヒータのような熱源または測定されるアプリケーションに関する取付け位置、センサの取付けの深さ、周囲温度、センサの接触圧力、選択されたセンサのプローブの先端に関するターゲットの取付け形状、予想される動作温度を含んだセンサ位置付けデータであってもよい。熱伝導モデルはその後、熱装置を包囲する熱環境と、ユーザの機械的又は化学的な製造システムにおける熱装置の取付け又は位置付け方法を含むことのできる熱装置のユーザアプリケーションとの関数として、出力信号における変化の熱伝導関数を与えるために解析される。
【００２２】
熱伝導関数は出力の経験的データと、感知された温度、温度の関数としての熱伝導の数学的関数または数学的熱伝導関数の適合されたデータ係数のようなその他のパラメータの表のような任意の多数の方法で記憶され、または記録されることができる。しかしながら、本発明の熱システムの熱装置の実施形態は、例えば製造業者からの特定された部品番号センサの熱伝導特性に関するパラメータを含んでいる。これらのパラメータはその後、所定のユーザアプリケーションの情報と共に、熱伝導モデル化を使用して、センサシステム中の熱伝導に起因する温度測定誤差を補償するために情報がアプリケーション中で使用されることを許容する。
【００２３】
通常のシステムと対照的に、ここで説明した本発明の１以上の実施形態は、熱装置と熱装置中又はその周辺の環境との間の熱伝導に起因する熱装置中の熱誤差を補正又は補償するための熱伝導モデル化の熱装置に関連されているパラメータの提供を含んでいる。したがって、本発明の幾つかの実施形態は予め定められた情報を記憶し、熱装置及び外装との間の熱伝導路と、熱装置の取付けと、熱装置の周囲環境と、そのアプリケーション自体とをモデル化又は特徴付けるために使用される熱モデルへ通信する１以上の手段を提供する。
【００２４】
１実施形態では、システムは加熱装置又は感知装置のような熱装置を含んでいる。例えば熱センサシステムはセンサ環境内に存在しユーザアプリケーション内で使用されることのできる熱電対、ＲＴＤ、サーミスタ、ダイオード、またはトランジスタを含んでいてもよい。熱装置又はシステムはまたセンサと、ユーザアプリケーション中のユーザ環境との間の熱伝導の１組の熱伝導パラメータを記憶又は参照するための熱装置に関連される熱伝導識別部も含むことができる。
【００２５】
補償システムは熱伝導補償装置又は機器（例えばコンピュータ処理される温度、圧力、流動、又は化学的測定機器）で使用されることができる。このような補償装置は熱装置又はシステムに動作可能に結合されることができ、熱伝導識別部により記憶されるパラメータを使用するように動作可能である。熱伝導識別部はＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサシステムに関連する熱伝導の情報を通信するように動作可能な記憶装置を含んだ任意のタイプの適切な媒体に記憶されることができる。記憶された識別部を検索後、補償装置は、その後、熱装置システムの種々の熱伝導路によるシステム出力で示される温度測定誤差を補償するために使用されることのできる熱伝導関数を再構成する。
【００２６】
随意選択的に、特定の熱センサを囲むユーザ環境から入力された熱情報から、本発明の１特徴にしたがって、熱伝導モデル化が実現される。熱情報はユーザのセンサに一体化されている電気的に消去可能でプログラム可能な読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）チップ中に記憶されることができる。１つの例示的な応用では、温度センサは記憶された情報をＥＥＰＲＯＭから検索し、指示された温度の関数として補正値を計算するための熱伝導関数を再構成するために検索された熱パラメータを使用することのできる電子機器に接続される。この計算された補正値はその後、測定システム中でモデル化された熱伝導誤差に関する指示された温度を補償又は補正するために使用される。
【００２７】
実施形態と本発明の構成の１以上の特徴を認識するために、熱伝導補償システム、熱装置及びセンサシステム、センサ測定システム、熱伝導モデルの幾つかの例示的な構成を以下示し、後述の図面に関して説明する。実施形態及び構成を熱電対を使用している例及び図面で示し説明するが、加熱素子および抵抗温度検出器（ＲＴＤ）のような温度測定用のトランスデューサ、サーミスタのような種々の他の熱装置も本発明の実施形態の文脈で期待され、ここでは熱伝導誤差はセンサ出力信号から補償されることができる。
【００２８】
図１は熱電対の製造業者により提供され、温度監視システムで使用されることのできる通常の熱電対装置100を示している。図２は図１のセンサまたは熱電対装置100に添付されている概略シンボル200を示している。最も普通の熱電対は、熱接点と呼ばれる１端部で共に接続されている２つの異なる金属により構成された温度測定装置またはセンサである。２つの金属は相互に関する極性を有し、これらのうちの一方は正のレグ（脚部）と呼ばれ、他方は負のレグ（脚部）と呼ばれている。冷端部と呼ばれる２つの自由端部は熱端部と冷端部との間の温度差に比例する電圧（ＥＭＦ）を提供する。
【００２９】
図１に戻り参照すると、通常の熱電対は典型的に、高温の絶縁されたリード線130の長さに対する転移を保護するために熱電対転移120（例えばステンレス鋼）と共に、そこにポッティング（例えばセラミックまたはエポキシポッティング材料）されることのできる熱接点にわたって保護するためのステンレス鋼の外装110を有する。リード線130はミニプラグコネクタ145で終端する前に、熱収縮保護135とラベル140の長さも有することができる。
【００３０】
図３は、センサシステム300と、２つの例示的な類似の熱センサにおける急峻な熱勾配と温度測定で生じる可能性がある熱誤差の影響を示している対応するグラフ330とを示している。前述したように、プロセス環境に対するセンサの浸漬の程度はセンサの感知素子領域を横切る熱勾配と指示される温度における誤差に非常に影響する可能性がある。システム300は１実施形態ではホットプレートであってもよい熱源Ｔ320の表面318と単一点接触315を有する例示的なセンサＡ310を示している。この例では、熱源Ｔ320の表面318はグラフ330で示されているように、周囲空気温度が７０゜Ｆの部屋では５００゜Ｆの温度にある。グラフ330は温度と熱源Ｔ320からの距離を示している。したがって、５００゜Ｆである表面318から僅かに離れると、周囲の空気温度は熱グラフ330により示されているように周囲温度近くに急峻に転移する可能性がある。
【００３１】
別の例示的なセンサＢ340は熱源Ｔ320の表面318から短い距離“ｓ”350離れて位置されている。センサＡ310は熱源Ｔ320との点接触315だけを行い、急峻な熱勾配が熱源Ｔ320の表面318近くに存在するので、センサＡ310は幾らかの感知した熱を周囲空気へ失う可能性があり、例えば５００゜Ｆの表面温度のすぐ下の約４５０゜Ｆを示すだけである。したがって、センサＡ310はこれらの状態ではターゲットとする（目的の）熱源Ｔ320の実際の温度の約１０％を失う可能性がある。実際の温度と、センサの先端の測定される温度との間の誤差はセンサの“先端感度”のある尺度を与えることができる。熱源Ｔ320から距離“ｓ”350のセンサＢ340はその先端で約９０゜Ｆの空気温度を感知するが、この温度の約１０％を周囲の包囲空気へ失う可能性があり、９０度をかなり下回る読取値になる。
【００３２】
センサＡ310とセンサＢ340の位置の間に配置されているセンサは熱源Ｔ320との簡単なまたは非常に脆弱な接触を示す可能性がある。センサＡ310は表面318のプロセス測定に脆弱な浸漬であるが、センサＢ340は表面318から離れた距離に位置され、それ故、表面318の温度を測定するための浸漬又は取付けが少ない。さらに、熱源Ｔ320の表面318に対して位置される感知プローブはヒートシンクのフィンのように作用し、それによって局部的に冷却する熱源Ｔ320はさらに測定誤差を付加することとなる。
【００３３】
図４は熱源Ｔ420の表面418とのライン接触415を行うセンサ410を有するセンサシステム400を示している。センサ410は直径“ｄ”430と、センサプローブ410の１０の直径“10d”440の長さの熱源Ｔ420の接触表面418とを有している。センサ410のこの取付け構造では、センサ410は図３のセンサＡ310よりも優れた温度測定の正確性における改良を与えることができ、例えば熱源Ｔ420を測定するとき実際の温度の約１−２％の熱誤差しか生成しない。したがって、より理想的な取付け状態でさえも、測定誤差は依然としてシステム中の熱流の結果として経験される可能性がある。この熱流は取付け構造、ユーザ環境、ユーザアプリケーション、またはアプリケーションに対して選択された特定のセンサによるものである。
【００３４】
図５の（Ａ）および（Ｂ）、図６の（Ａ）および（Ｂ）、図７の（Ａ）および（Ｂ）では、幾つかの熱モデルが熱装置アプリケーションで示され、ここでは熱装置はこのアプリケーションの熱伝導の主要なモードとしての、センサが感知する対流、伝導性、放射熱伝導である。
【００３５】
図５の（Ａ）は主として対流熱伝導ユーザアプリケーション500の熱プロセス中に浸漬されている温度センサを示している。図５の（Ｂ）は図５の（Ａ）のように主として対流熱伝導ユーザアプリケーション500中のセンサ520の対流熱コンダクタンスモデル510を示している。例示的な対流熱コンダクタンスモデル510はモデル化され、導体と接続される一連の熱ノードとして示されている。
【００３６】
図５の（Ａ）の対流ユーザアプリケーション500と図５の（Ｂ）の対流熱コンダクタンスモデル510では、例示的な熱電対センサ520は外装540によりカバーされ保護されている測定素子530を有する。センサ520はプロセスの自由流555内で浸漬されるように取付け550部により位置され又は保持されている。センサ520はプロセスのフリー流555中に浸漬されていない冷端部562を含み、それは周囲温度にある。
【００３７】
対流伝導モデル510では、４つの熱ノードが存在し、関連される温度が識別される。Ｔａ560はセンサ520の冷端部562における周囲温度であり、ＴＭ570は測定素子530の温度であり、Ｔｓｂ580はプロセス境界におけるセンサ外装540の温度であり、Ｔ∞590はプロセス自由流555の温度である。これらの熱ノード（例えば560、570、580、590）は熱伝導導体と接続されている。これらの導体はプロセスの自由流555から外装540への熱導体Ｇｓ２585と、外装540から測定素子530への熱導体Ｇｓ１575と、測定素子530からセンサ520の冷端部562への熱導体Ｇａ565とを含んでいる。
【００３８】
図６の（Ａ）は、主として伝導性の熱伝導ユーザアプリケーション600の温度センサを示している。このようなシステムはセンサの外装が機械的に固体表面に保持される接触センサの典型である。図６の（Ａ）では、センサの丸みを帯びた先端は、温度ＴＰ690であるターゲット固体（熱源体）の穿孔された穴のような機械加工された受け部と接触している。図６の（Ｂ）は図６の（Ａ）の主として伝導性の熱伝導ユーザアプリケーション600におけるセンサの伝導性の熱コンダクタンスモデル610を示している。
【００３９】
図６の（Ａ）の伝導性のユーザアプリケーションと図６の（Ｂ）の伝導性の熱コンダクタンスモデル610では、例示的な熱電対センサ620は外装640によりカバーされ保護されている測定素子630を有する。センサ620の先端675は、接触部652の放射表面とセンサ620の前面の接触線（リング）654とにより浸漬深さｌｐ692でターゲット固体650中の機械加工された受け部655に保持されている。伝導性のコンダクタンスモデル610では、熱ノードはセンサ620の冷端部632における周囲温度Ｔａ560と、測定素子630の温度ＴＭ570と、処理境界のセンサ外装640の温度Ｔｓｂ580と、ターゲット固体650のプロセス温度Ｔｐ690とを含んでいる。これらの熱ノード（例えば560、570、580、690）は熱伝導導体、すなわちセンサ620の外装640とターゲット固体650プロセスとの間の熱接触抵抗Ｇｃ685と、外装640から温度測定素子630までのＧｓ１575と、測定素子630からセンサ620の冷端部632までのＧａ565と接続されている。熱接触抵抗Ｇｃ685は、センサ620とターゲット固体650との間の放射表面接触652とライン接触654の接触抵抗の並列の組合せを示している。
【００４０】
熱はターゲット固体650とセンサ外装640との間で接触抵抗Ｇｃ685を介して伝導される。熱はその後、熱導体Ｇｓ１575を通ってセンサ外装640から測定素子630へ、その後Ｇａ565を介してセンサ620と外装640を通って周囲環境へ伝導される。Ｇｃ685は単一の導体として示されているが、Ｇｃ685は実際には（図７の（Ａ）および（Ｂ）と関連して説明するように）アプリケーションにしたがって放射及び対流伝導性の成分を含む多数のこのような導体であってもよい。さらに、Ｇｃ685はセンサ620がターゲット固体650と接触し、接触を維持するための力が与えられる接触面積に依存している。
【００４１】
接触面積はセンサ620の幾何学的形状と、アプリケーションターゲット固体650の機械加工された受け部655の幾何学的形状に基づいている。特に、接触面積はセンサ620とアプリケーションの幾何学的形状の類似性または整合に基づいている。多くのユーザアプリケーションでは、より重大な誤差はアプリケーション中の浸漬の深さと、センサ620の先端感度に関係している。例えば浸漬Ｉｐ692の深さがセンサ直径ｄ694に関して小さいとき、増加された熱誤差が生じる可能性がある。この影響は熱分流と呼ばれる。装置の幾何学的形状と先端感度の特徴付けを使用する補償は熱分流誤差の多くを除去することができるが、本発明の実施形態によるアプリケーションの幾何学的形状とアプリケーションの温度プロフィールの特徴はこれらの誤差を除去し、又は最小にする。
【００４２】
図７の（Ａ）は、放射熱伝導コンポーネント、例えば対流／放射アプリケーションも有している主として対流熱伝導ユーザアプリケーション700の温度センサを示している。図７の（Ｂ）は図７の（Ａ）の対流及び放射熱伝導ユーザアプリケーション700中のセンサの対流／放射熱コンダクタンスモデル710を示している。例えばアプリケーションは抵抗加熱素子により加熱される炉を使用でき、熱を炉の負荷へ対流で伝達するために強制的な空気流を使用することができる。このタイプのユーザアプリケーションでは、加熱素子は次式に基づいた熱伝導係数Ｑにより規定されるように熱をセンサへ放射する。  
ＱはＦ、Ａ、εおよび（ΔＴ）４の関数であり、                ［１］  
すなわち、
Ｑ＝ｆ（Ｆ、Ａ、ε、ΔＴ）                            ［２］  
ここで、Ｆはビュー係数であり、Ａは放射源に対して露出されるセンサの面積であり、εは放射率であり、Δはソース温度と外装温度との差である。センサの幾何学的形状は装置の特徴であるが、加熱素子に関するセンサの位置および距離とセンサの露出される面積はアプリケーション特徴に基づいており、これは改良された熱モデルを生成するときにユーザから得ることができる。
【００４３】
対流／放射ユーザアプリケーション700と対流／放射熱モデル710では、例示的な熱電対センサ720は外装540によりカバーされ保護されている測定素子530を含んでいる。センサ720はプロセス自由流555内に浸漬されるように取付け部550により保持され、放射源757へ露出される。対流／放射熱伝導モデル710では、熱ノードは、センサ720の冷端部562の周囲温度のＴａ560と、測定素子530の温度であるＴＭ570と、プロセス境界におけるセンサ外装540の温度のＴｓｂ580と、伝導性プロセス（自由流）555のプロセス温度であるＴ∞790と、放射源757の温度のＴｓ795とを含んでいる。これらの温度ノード（例えば560、570、580、590、795）は熱伝導導体、すなわち対流プロセス555から外装540までの導体Ｇｓ２585と、放射源767から外装540までの導体Ｇｓ792と、外装540から温度測定素子530までの導体Ｇｓ１575と、測定素子530からセンサ720の冷端部562までの導体Ｇａ565とに接続されている。
【００４４】
図８Ａ乃至図８Ｃは、本発明の幾つかの実施形態にしたがってそれぞれ図８Ｂ及び図８Ｃの例示的な温度測定誤差補償システム806および807で使用されることができるような図８Ａの例示的なセンサシステム805の図を示している。センサシステム805は熱伝導識別部として記憶されている熱伝導パラメータの形態の予め定められた情報を提供し、温度監視システムのセンサ中又はその周囲の熱伝導に起因する測定誤差を補償するために例示的な補償システム806と807により使用されることができる。補償システム806と807は、可能な文脈をさらに理解するために、例示的な測定及び補償システムとして含まれ示されており、ここでは本発明の実施形態のセンサシステムが使用されていることに注意すべきである。他のシステムもまた加熱および／または冷却システムの制御に必要とされるように補償のための熱伝導パラメータを使用することができると期待される。
【００４５】
図８Ａのセンサシステム805はセンサ810と、センサ810に関連される熱伝導識別部815とを含んでいる。センサシステム805は例えば熱監視システムへの、温度測定指示のためのセンサ出力又は信号817を有する。熱伝導識別部815は、センサ810と、ユーザアプリケーション内のセンサ810の周囲のユーザ環境850との間の熱伝導に関連される１組のセンサ特定熱伝導パラメータ818を維持することのできる記憶装置に特徴的なマーク、記憶されたデータまたはデータに対する参照を含んでいる。１例により説明すると、識別部815はさらに認識されるように、センサ810またはセンサ810のクラスに関連される。示されるように、熱伝導識別部815は特定のユーザにより選択されたセンサ（図示せず）に関連される識別部記憶システムまたは装置（図示せず）を含むことができる。識別部記憶システムは例示により、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサの情報を通信するように動作可能な別のこのような記憶装置を含むことができる。熱伝導パラメータに対する参照はデータ記憶参照、データベース参照、ネットワーク参照、センサまたはファイル参照、通し番号、モデル番号、バッチ番号又は参照番号を含むことができる。
【００４６】
例えば、識別部815内に記憶されたセンサ熱伝導パラメータ818は、センサ810と周囲のユーザ環境850との間の熱伝導のモデル化のために付加的なアプリケーション及び環境入力と共に、ユーザによってまたは（例えば806、807のような）温度測定システムの熱補償装置又は機器で適切に使用されることができる。センサ810の製造業者はセンサ810の熱伝導特性の関数的関係の類似のモデルを使用して１組のこれらのパラメータを供給することができる。熱伝導に関連されるこれらのパラメータはその後、熱伝導識別部815中にセンサ製造業者により記憶される。
【００４７】
熱伝導関数関係は以下のように、例えば熱伝導関数のように表されることができる。  
１／Ｇ＝１／Ｇａ＋１／Ｇｃ＋１／Ｇｓ１                  ［３］  
および
Ｑ・＝Ｇ＊ΔＴ                                      ［４］  
ここで、Ｑ・は発熱率であり、Ｇは等価の直列の導体である。このようにして、製造業者はセンサ熱伝導パラメータ818を介してユーザへの入力をモデル化するときに後に使用されるセンサ810の予め定められた熱伝導情報を通信することができる。例示的な構成では、センサの製造業者は例えばモデルの導体パラメータＧａとＧｓ１を基本的に供給しており、これはユーザが供給された付加的なアプリケーションおよび環境入力と共に、前述したようにＧｃ導体のさらに随意選択的なモデル化の手段を提供する。これらの入力により、改良された熱伝導モデルはユーザの特定の環境でさらに正確な温度測定に対して得られることができる。
【００４８】
図８Ｂおよび図８Ｃは本発明の幾つかの実施形態により、センサシステム805との関連で使用されることができるような例示的な温度測定誤差補償システム806および807をそれぞれ示している。システム806と807はセンサ810内及びその周囲と監視システム中のユーザ環境の熱伝導源に対して補償するために使用されることができる。システム806と807はセンサ810からセンサ温度測定信号817を受信し、熱伝導源とセンサ810に関連する温度測定誤差の補償に使用される熱伝導識別部815により記憶されるセンサ熱伝導パラメータ818を含んだ識別部出力信号820を検索する。
【００４９】
図８Ｂは例えば熱電対ベースの温度測定システムで使用されることができるような温度監視システムのセンサにおける熱伝導に対して補償するための例示的な温度測定誤差補償システム806を示している。システム806はユーザアプリケーションのユーザ環境850内に存在するセンサ810と、センサ810に関連される熱伝導識別部815を有するセンサシステム805を含んでいる。システム806はさらに、センサ信号817の測定、例えば温度の測定を行い、識別部815により記憶されセンサ識別部出力信号820により与えられるセンサ熱伝導パラメータ818を検索するように、センサシステム805に動作可能に結合されることができる熱伝導補償装置又は機器822を含んでいる。センサシステム805と熱伝導補償機器822とは幾つかの実施形態では、図８Ｂに示されているように別々のコンポーネントであってもよく、また他の実施形態では単一の物理的および／または動作的パッケージ中に結合されてもよいことを理解すべきである。例示により説明すると、センサシステム805と熱伝導補償機器822はアクティブ構造パネル（ＡＳＰ）のコンポーネントであってもよく、また類似装置又はパッケージであってもよい。別の例示的な実施形態では、センサシステム805は熱伝導補償機器822に対するインターフェース、プラグ又はコネクタ装置と両立するように構成される。これはカスタムインターフェースであってもよく、またはＩＥＥＥ（例えばＩＥＥＥ  Ｐ１４５１．４）のような標準的な組織により規定されるような既知の標準方式にしたがうことができ、或いは販売業者の専売またはナショナルインスツルメンツの共同研究の努力のような共同研究標準であってもよい。
【００５０】
熱伝導補償装置822は、随意選択的に熱伝導モデル又は関数を構成し、センサ信号817を補償するために、ユーザアプリケーション及び環境入力830と共にセンサ伝導パラメータ818を使用する。１つの好ましい随意選択的な実施形態では、ユーザアプリケーション及び環境入力830は図８Ｂに示されているように、熱伝導補償装置822のユーザにより直接入力されることができる。このような実施形態では、１以上のユーザアプリケーション及び環境入力830は、ユーザ及び熱伝導補償装置822により選択され使用されるために熱伝導補償装置822のメモリ（図示せず）に入力され記憶されることができる。別の好ましい随意選択的な実施形態では、ユーザアプリケーション及び環境入力830は熱伝導識別部815に入力され記憶され、熱伝導補償装置822に転送されることができる。幾つかの実施形態では、ユーザアプリケーション及び環境入力830の一部またはサブセットは熱伝導識別部815中に記憶されることができ、例えばその一部分はユーザアプリケーション又は環境の通常のセット又はタイプに関連される。このような場合、ユーザアプリケーション及び環境入力830の別の部分は、通常適用可能なデータまたは特別なアプリケーションデータを含み熱伝導補償装置822に直接入力されることができ、そのいずれかはコンプリメントであり、熱伝導補償装置822により使用されるためのユーザアプリケーション及び環境入力830のフルセットに対して提供する。
【００５１】
センサの熱伝導パラメータと随意選択的なユーザアプリケーションおよび環境入力830を受信した後、熱伝導補償装置822はユーザアプリケーションおよび環境入力830に基づいて温度の関数としてセンサ810の熱伝導プロフィールにしたがって、温度測定誤差を補償された信号890を提供する。温度測定誤差を補償された信号890は他のコンポーネント、データ又は情報を含むことができ、熱誤差の補正を含んでいる。
【００５２】
図８Ｃは例えば熱電対ベースの温度測定システムを含めた種々のセンサ測定システムで使用されるような、本発明の幾つかの実施形態にしたがって温度監視システムのセンサ810の熱伝導を補償するための例示的な温度測定誤差補償システム807を示している。図８Ｃのシステム807はユーザアプリケーションのユーザ環境850内に存在するセンサ810とセンサ810に関連される熱伝導識別部815とを有するセンサシステム805を含んでいる。システム807はさらにセンサ信号817を測定（例えば温度の測定）し、熱伝導識別部815により記憶されセンサ識別部出力信号820により与えられるセンサ熱伝導パラメータ818を検索するセンサシステム805に動作可能に結合される熱伝導補償装置822を有している。
【００５３】
図８Ｃの熱伝導補償装置822は、熱伝導モデルまたは関数を構成または再構成するために随意選択的にユーザアプリケーションおよび環境入力830と共にセンサ熱伝導パラメータ818とセンサ810の補償センサ信号817を使用する。装置822はその後ユーザアプリケーション及び環境入力830と、センサ810の製造業者により供給されたセンサ特定入力915に基づいて温度の関数としてセンサ810の熱伝導プロフィールにしたがって温度測定誤差を補償された信号890を提供する。
【００５４】
熱伝導補償システム807はさらに、センサシステム805及びユーザ環境850と温度測定システムのセンサシステム805を囲むアプリケーションとの間の熱伝導を特徴付けしモデル化するための熱伝導モデル835を含むことができる。随意選択的に、熱伝導モデル835はユーザアプリケーション及び環境入力830を受信し、熱伝導識別部815により記憶されているセンサ熱伝導パラメータ818に基づいて関数関係または熱伝導関数840を生成するように動作可能である。関数関係840は前述したように、例えば熱伝導関数［３］および［４］として表されることができる。これは１つの例示的なモデルであるが、本発明の実施形態の技術的範囲内に入るように種々のその他のモデルが使用されることができ、考えられることができる。
【００５５】
熱伝導モデル835への入力の熱伝導モデル化の結果として、熱伝導の関数として特定のセンサタイプの熱伝導関数840（例えば熱センサの温度と熱伝導の関数）が提供される。熱伝導関数とユーザにより選択されたセンサに関連する伝達パラメータは、温度測定誤差補償された信号890を提供するために測定信号817中の誤差を補償するように補償装置822によって使用される。
【００５６】
このようにして、動作可能にセンサシステム805に結合されることのできる熱伝導補償装置822はセンサ信号817を測定（例えば温度の測定）し、熱伝導識別部815により記憶されている熱伝導関数840を表すパラメータ818を検索することができる。熱伝導補償装置822はその後、熱伝導関数およびセンサ810の補償信号817を再構成するために種々の熱パラメータを使用する。装置822はその後、ユーザアプリケーションおよび環境入力830と、製造業者により供給されたセンサ特定入力915とに基づいて温度の関数としてセンサ810の熱伝導プロフィールにしたがって温度測定誤差を補償された信号890を提供する。
【００５７】
温度測定誤差補償システム806および807の種々のエレメントは以下の図面の例で最良に認識されるであろう。さらに本発明の種々の実施形態の文脈と以下の例では、このようなデータの生成ではなくユーザからの熱伝導に関連されるデータを求めるための手順が行われることに注目すべきである。以下説明されるモデルは熱アプリケーションの完全な熱モデル化ではなく補償のためのパラメータを提供する助けを行う。
【００５８】
図９Ａは例えば本発明の１実施形態による、図８のモデル835に類似の例示的な熱伝導モデル900のブロック図である。図９Ａのモデル900は、温度およびユーザアプリケーションと、熱センサの場合のセンサを囲んでいる環境の関数として特定のセンサに関連された熱伝導関数と熱伝導識別部を得るために使用されることができる。モデル900はユーザ環境及びアプリケーション入力830（質問またはプロンプトのプログラムされたリストからのユーザが供給された情報）と製造業者のセンサ特定入力915（例えば特定のセンサの製造業者からの熱伝導プロフィール）を受信し、熱伝導解析装置920に動作可能に結合された熱伝導モデル（例えばＱ・＝Ｇ＊ΔＴ）835を生成するように動作可能な熱伝導モデル化装置905を具備している。モデル900は実験的および／または予め定められたデータを含むこともできる。
【００５９】
熱伝導解析装置920は例えば熱伝導関数935を生成するために一時的にメモリ925に記憶されている熱伝導モデル835を解析するようにコンピュータプログラム中のアルゴリズムまたはマクロ930を使用することができる。解析装置920はまた実験的および／または予め定められたデータを利用することもできる。熱伝導関数935は例えば熱伝導関数それ自体935として、熱伝導関数935の熱導体パラメータ940（例えばＧａ、Ｇｓ１）として、熱伝導パラメータのセットまたはパラメータ945に対する参照として解析装置920から出力される。解析装置920の出力は特定のユーザにより選択されたセンサ（図示せず）に関連される識別部記憶システムまたは装置（図示せず）の熱伝導識別部815として記憶される。識別部記憶システムは、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、バーコード、ＲＦＩＤタグ、ネットワーク上の仮想記憶位置、メモリ装置、コンピュータの読取可能な媒体、コンピュータディスク、センサの情報を通信するように動作可能な別のこのような記憶装置を含むことができる。
【００６０】
図９Ｂは、本発明の幾つかの実施形態により、図８Ａ、８Ｂ、８Ｃのシステムの熱伝導モデルの種々のユーザ入力パラメータを使用して、センサの外装とターゲットの熱源との間の熱接触抵抗Ｇｃ685を決定するための例示的なシステムを示している。
【００６１】
１実施形態では、熱モデルは測定システム中の熱伝導の補償を行うための３つのパラメータを含んでいる。図５乃至８の熱モデルに関して示されているように、これらのパラメータは式［４］の例示的な熱伝導関数の一連の熱伝導導体Ｇａ565、Ｇｃ685、Ｇｓ１575により表されることができる。
【００６２】
これらのパラメータＧｓ１575とＧａ565およびセンサの幾何学的形状は典型的に予め定められたセンサ特定情報として製造時に知られており、アプリケーション状態とは独立している。さらにＧｃ685はユーザアプリケーションの規定とモデル化を助けるために、センサ自体に特有のセンサのユーザ（カスタマ、アプリケーションエンジニア）補償データと他のこのような貢献情報をユーザ入力と共に提供されることによって計算されることができる。これらのユーザが提供した入力により、センサ出力または信号のアプリケーションに特定された補償が実現されることができる。
【００６３】
例えば図９Ｂでは、例示的なシステム960は解析装置970によりＧｃ685を決定するときに種々のユーザアプリケーション及び環境入力830を解析する。ユーザ入力830は熱源温度（Ｔソース）と、周囲温度（Ｔ周囲）と、センサの取付け穴の幾何学的形状と、穴の深さと、穴の表面仕上げと、センサが適合する締付けの程度と、センサと熱源部との間の接触抵抗に影響するアプリケーションに特有の事項である可能性がある。温度の差（Ｔソース−Ｔ周囲）が大きいとき、センサ取付け穴が浅いとき、センサ環境は熱的な取付け誤差を受けやすい。センサでは、大きい直径、低い抵抗材料（高い熱伝導性材料）、大きな材料の断面積は全てその熱的な取付け誤差に影響する。さらにセンサの先端に関する感知素子の位置と、センサパッケージの外部と内部の感知素子との間の接触抵抗も熱的な取付け誤差に影響し、したがってＧｃ685の決定値に影響する。
【００６４】
図１０は、本発明の幾つかの実施形態による、センサの熱伝導パラメータへセンサ特定入力と熱プロフィール情報とを処理するための例示的な熱電対の熱伝導モデル化システム1000を示している。パラメータは図８および９に説明されているように本発明の幾つかの実施形態にしたがってメモリ装置に熱伝導識別部として記憶されることができる。随意選択的に、システム1000はセンサのユーザからのアプリケーション及び環境入力を支援する。
【００６５】
図１０の例示的なモデル化システム1000では、特定のセンサのタイプ又はセンサの系統が類似の熱プロフィール特性を有して製造される。センサ（例えば熱電対）1005は熱プロフィーラ1010のような試験セットアップ装置中で熱的にプロフィールされる。モデル化システム1000はセンサ1005のタイプに関連されるセンサ特定入力915を受信するコンピュータ1012又はその他のこのような解析装置を含んでいる。随意選択的に、システム1000はセンサ特定入力915と共に、センサのユーザからのユーザアプリケーション及び環境入力830の受信を支援する。ユーザアプリケーション及び環境入力830、センサ特定入力915、プロフィーラ1010からの熱プロフィール1018の解析に基づいて、コンピュータ1012は熱伝導モデルと熱伝導関数を生成し記憶する。図１４は後に、特定化されたコンピュータモデル化プログラムを適用する１つのこのようなユーザ入力または情報獲得方法を示している。代わりに、熱モデルは部分的に予め定められたセンサ特定入力915で構成されることができ、それに続いてユーザがアプリケーションおよび／または環境入力830を供給することによってアプリケーションのインストールを完了されることができる。
【００６６】
図１０のコンピュータ1012により生成された熱伝導関数はさらに、熱伝導パラメータ940または熱伝導関数のパラメータ945に対する参照、パラメータが記憶されている外部位置に対する参照、または熱伝導関数の幾つかの部分が記憶されている位置を得るために処理されることができる。熱伝導パラメータ940またはパラメータ945に対する参照はその後、プログラムされるか、そうでなければ例えばＥＥＰＲＯＭプログラマまたはバーナー1035を使用して熱伝導識別部815（例えばＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、メモリ装置、ネットワーク上のメモリ位置、ＲＦＩＤタグまたはバーコード）により記憶される。
【００６７】
熱プロフィーラ1010では、例えば熱電対センサ1005は、熱的な試験チャンバ1055内のセラミック隔離スリーブ1050中の真の温度を読み取るための基準熱電対1045のような既知の基準標準と共に、試験スタンド1040に取付けられることができる。基準センサ1045と共にセンサ1005はプラグおよび受け部1060を介して測定装置1065（例えばＤＭＭまたはＡＤＣ）とコンピュータ1012へ結合されることができる。例えばソフトウェアのマクロ又は特定されたプログラムと、コンピュータのメモリと共にコンピュータ1012は熱センサ1005の熱伝導関数に関連される温度及び種々の環境特性に関して、センサ1005の熱プロフィールを生成し記憶するために使用される。熱試験チャンバ1055はまた熱試験チャンバ1055中の温度の正確な調節のためにコンピュータ1012から温度制御信号1070も受信する。別の実施形態では、センサはセンサのユーザアプリケーションを表すことのできる浅い浸漬または他のモデル化装置の下でプロフィール化されることができる。
【００６８】
熱伝導情報が（例えばパラメータまたは数学的関数を介して）ユーザのセンサに関連される熱伝導識別部に通信されると、その情報は温度測定装置の出力を補償するために使用されることができる。
【００６９】
例えば、図１１は、本発明の１実施形態による熱電対および関連される熱伝導識別部を有する熱電対センサシステムの信号を測定し補償するための例示的な熱測定誤差システム1100を示している。センサシステム1100は、コネクタハウジング1122中に共に収納されている熱電対センサ810と、関連される熱伝導識別部815（例えばＥＥＰＲＯＭメモリ）とを具備している。センサ810と識別部815は、特定のパラメータにより連結されており、このパラメータはセンサ810の熱伝導特性に関連されるかそれを表しており、識別部815により記憶されている。これらのパラメータにより、特定のユーザアプリケーション中の特定の環境を有するユーザはユーザ環境のアプリケーションに対するセンサ810の熱伝導をモデル化することができる。例えば、センサ810はアナログ信号817を提供し、識別部出力信号820はＥＥＰＲＯＭメモリのような識別部815により提供され、パラメータ818を提供する。両者は動作可能に結合される熱電対熱伝導補償装置822へ与えられる。センサ信号817はデジタル信号への変換のために補償装置822のアナログデジタル変換器ＡＤＣ1140に動作可能に結合され、一方で識別部815の識別部出力信号820は直列又は並列フォーマットのいずれかでデジタル入力ポート1145を介して補償装置822へ入力される。
【００７０】
１つの例示的な実施形態では、コネクタハウジング1122内に位置されることができる冷接点補償（ＣＪＣ）センサ1147は示されているように補償装置822内であるか、別の装置内または独立したコンポーネントとして設けられてもよい。ＣＪＣセンサ1147のＣＪＣセンサ信号1120は冷接点補償回路1148に戻されて動作可能に結合され、この信号は冷接点での温度測定に基づいて、センサ信号1120の冷接点補償のためにマイクロプロセッサ1150へ提示するためにＡＤＣ1140によりデジタル値に変換される。
【００７１】
例示的な熱電対の熱伝導補償装置822は、識別部815からのパラメータと温度測定読取を（例えば補償装置822のパワーアップで）検索し、それらを局部メモリ1155に記憶するマイクロプロセッサ1150を含んでいる。クロック1157により同期されるマイクロプロセッサ1150とメモリ1155は温度と熱伝導に関する温度測定を解析し、メモリ1155の記憶された熱伝導パラメータにしたがってセンサ信号817を補償し、補償装置822の通信インターフェース1165から熱伝導補償された信号890を提供する。
【００７２】
例えば、センサ810の感知部は１，０００℃の炉中に配置され、一方でコネクタハウジング1122は通常、炉外の周囲温度で存在し、したがって識別部815とそこに記憶されている熱伝導パラメータを熱的に保護する。
【００７３】
随意選択的に、システム1100は、ユーザがセンサ810の熱伝導関数をユーザ環境へモデル化することを助けるために、ユーザにより提供され補償システム822へ受信されるアプリケーションおよび環境入力830および／または熱伝導関数840の受信を支援する。
【００７４】
図１２の（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の幾つかの実施形態により、温度測定システム内の熱伝導に関連されるパラメータを記憶するための種々のタイプの熱伝導識別部815を使用する幾つかの例示的なセンサシステム（例えば熱電対センサシステム）を示している。例えば図１２の（Ａ）はセンサシステム1200のコネクタハウジング1220内に埋設されることのできる１つの例示的なＥＥＰＲＯＭ熱伝導識別部1210のセンサシステム1200を示している。この例では、熱電対1230はコネクタハウジング1220内で１組の熱電対コネクタピン1235aおよび1235bに動作可能に結合されることができ、一方、ＥＥＰＲＯＭ1210は例えばパワー及びメモリアクセス制御のための付加的なＥＥＰＲＯＭコネクタピン1237を必要とする可能性がある。このタイプの熱伝導識別部の利点は、熱電対1230に関連される記憶されたパラメータの迅速で遠隔の検索を行うために、接続されたセンサ監視システムがＥＥＰＲＯＭ熱伝導識別部1210に対して直接的にアクセスできることである。
【００７５】
図１２の（Ｂ）はコネクタハウジング1220内に埋設されている無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ1250を具備する別の例示的な熱伝導識別部815を有する別のセンサシステム1240を示している。この場合にも、ＲＦＩＤ熱伝導識別部1250は本発明の幾つかの実施形態により、温度測定システム内に熱伝導に関連されるパラメータを記憶する。このタイプの熱伝導識別部の利点は、付加的なコネクタピンが必要とされず、記憶されたパラメータはセンサと直接接触せずに、センサから幾らか離れて読み取られることができ、恐らく記憶されたパラメータを迅速に遠隔位置で検索するために、短い距離にあるセンサ監視システムにより読み取られることができることである。
【００７６】
図１２の（Ｃ）は、例えばコネクタハウジング1220上のラベル1270a、収縮ラップラベル1270b、またはＩＤまたは通し番号ラベル1270cのような別の部分として与えられる例示的なバーコード熱伝導識別部1270を有する別の例示的なセンサシステム1260を示している。バーコード熱伝導識別部1270は本発明の幾つかの実施形態にしたがって、温度測定システム内の熱伝導に関連されるパラメータを記憶している。このタイプの熱伝導識別部の利点は付加的なコネクタピンが必要とされず、廉価であり、記憶されたパラメータが通常のバーコード読取装置により走査されることができ、記憶されたパラメータの検索のためにセンサと直接的に接触せずに読み取られることである。勿論、他のタイプのバーコードシステムまたはデータマトリックスもまた熱伝導識別部として使用されることができる。
【００７７】
本発明の別の構成はここで示し説明したような温度測定システム内の熱伝導を補償する方法と、熱伝導誤差を有する他のタイプのセンサ測定システムを提供する。
【００７８】
１実施形態では、その方法はセンサのような熱装置と、ユーザアプリケーション中のセンサを囲む環境との間の熱伝導に起因するセンサ測定システムで生じる可能性のある熱誤差の原因を補正又は補償し、それによってシステムの出力における変化を最小にする。本発明の１構成はさらに、特定のセンサタイプと、アプリケーション環境と、取付け構造と、ユーザ／カスタマのアプリケーションの温度状態と、熱誤差によるその補正のためにユーザ入力を可能にすることによって、特定の熱装置のタイプ、環境、アプリケーションの変化にさらに適合させる。
【００７９】
方法の幾つかの実行は、熱装置と、熱システム内の熱装置を囲む環境との間の熱伝導が熱的にモデル化され、測定システム中の熱誤差に起因するセンサの出力又は信号を補償するために使用される関数を表す熱伝導関数またはパラメータを得るためのベースとして使用されるという予想にしたがう。例えば温度センサでは、熱誤差はモデル化され、例えば温度およびセンサとその周囲の環境との間の熱伝導の関数として１以上の試験センサに対して特徴付けられることができる。熱誤差を補償するために、熱伝導関数はその後、特定のセンサ、環境、アプリケーション、および温度状態に対する温度の関数としての出力における変化である。熱伝導関数は、種々のフォーマット、例えばデータ表、温度の関数としての数学的な熱伝導を表すパラメータで、種々の媒体又は装置、例えば熱伝導識別部を有するＥＰＲＯＭ、ＲＦＩＤタグ、バーコードラベルに記録又は記憶されることができる。センサシステムは、熱伝導識別部により記憶される熱伝導関数又はパラメータがユーザの特定されたアプリケーション環境、取付け構造、温度状態で利用される同じタイプのセンサと関連されるときに形成される。
【００８０】
本発明の方法の１実行では、熱装置が（例えば図１０の熱伝導補償及び測定システムで）使用され監視されるとき、熱伝導関数（例えば１組のパラメータ）は熱装置測定、信号、および／または出力における熱誤差を補償するために使用されることができる。
【００８１】
図１３を参照すると、本発明の幾つかの特徴により、システム中の熱誤差を補償するために使用される熱測定誤差補償システムのための例示的な方法1300が示されている。例えばこのような補償システムは図１１のシステム、または図８Ｂおよび図８Ｃの補償システムと類似していてもよい。例示的な方法1300は温度測定システム（806、807、1100）中の熱装置の出力における誤差を補償する。システム1300は熱装置の熱伝導特性に関連される熱伝導識別部手段によって記憶された予め定められた情報の熱伝導パラメータを使用する。熱モデルは熱装置の熱伝導特性の熱伝導関数を形成するためにパラメータを使用する。熱装置の温度測定が得られ、その出力は熱モデルからの熱伝導関数にしたがって補償される。
【００８２】
ここでの方法1300と他の方法を一連の動作または事象として以下示し説明するが、本発明の実施形態はこのような動作または事象の説明された順序に限定されないことが認識されるであろう。例えば幾つかの動作は本発明の１実施形態にしたがって、異なる順序で、および／またはここで示し説明したこととは別の動作または事象と同時に行われることができる。さらに、本発明の幾つかの実施形態による方法を実行するために説明した動作又はステップが全て必要とされるわけではない。さらに、本発明の幾つかの実施形態による方法1300はここで示し説明した補償システム、制御システム、素子、装置に関連して、および説明されていない他のシステム、素子、装置に関連して実行されることができる。
【００８３】
図１３の例示的な熱伝導補償方法1300は動作1305で開始する。最初に動作1310で、熱装置810の熱伝導特性の熱伝導識別部815により記憶された予め定められた情報の熱装置システムパラメータは、例えば熱装置810の製造業者から熱補償装置822へ入力される。動作1320で、熱伝導パラメータ（例えばパラメータ818を含む信号820）は熱的にモデル化され、特定された熱装置810に対する温度の関数として出力の変化の熱伝導関数を得るために解析される。熱伝導関数を表す関数又はパラメータは例えば熱伝導補償装置822の局部メモリ1155に記憶されることができる。
【００８４】
動作1330で、温度センサ信号817が測定される。動作1340で、センサ信号817はセンサの熱伝導特性に基づいた熱伝導関数を使用して補償される。最後に、動作1350で、補償された熱信号890はセンサ810の信号817中の熱誤差の補償を行う。
【００８５】
その後、熱伝導補償方法1300は動作1390で終了する。したがって、本発明の１つの例示的な方法は、特定のセンサタイプの熱伝導特性に基づいてセンサに関連される熱伝導識別部によって記憶されている熱伝導関数に関連されるパラメータから、センサの熱伝導を熱的にモデル化する。この方法はまたセンサに一体化された熱伝導識別部によって記憶されているパラメータを使用して、センサの出力で生じる熱誤差を補償する。
【００８６】
随意選択的に、本発明の他の実行は、ユーザにより与えられるアプリケーションおよび環境入力830または熱伝導の関数を受信するステップを含んでいる。これらの入力は例えばユーザの環境内で利用される特定のセンサの熱伝導をユーザがモデル化することを助けるように補償システム822へ受信されることができる。
【００８７】
図１４は、熱装置ユーザ／カスタマから熱情報を得るためのコンピュータ熱モデル化プログラム1400の例示的なウィンドウシーケンスを示している。熱モデル化プログラム1400はまた、ユーザ情報と、熱装置の製造業者から入手可能な熱装置のタイプのプログラム内に埋設されている知識ベースに基づいて熱モデルを生成することができる。
【００８８】
例示的な熱モデル化プログラム1400は、熱装置のタイプ（例えばＲＴＤ、熱電対、サーミスタ）、熱装置モデル（例えばＫ型の熱電対モデル＃Ｋ−１２３４５６）、および熱感知モード（例えば放射、伝導性、または対流型感知）のような情報をユーザに求める。感知はさらに１次、２次、３次感知モードに細分され、図７の（Ａ）と（Ｂ）に示されているように、例えば１次＝伝導性、２次＝放射のような１以上の感知のタイプを含むアプリケーションを考慮する。モデル化プログラム1400はまた取付け構造（例えば図３の310のような単一点接触を有する前面取付けまたは図４のような放射ライン接触）、結合度（例えば１直径よりも小さいか大きい）のような情報も求めることができる。図１４に示されているウィンドウ（５）はウィンドウ（４）で“前面、表面接触”、“前面＆放射表面接触”または“放射、ライン接触”等の“結合の深さ”を有する取付け構造が選択される場合にのみこの情報をユーザに与えるようにプログラムされることに注意する。モデル化プログラム1400はまた接触の密着度または接触力（例えば結合するアプリケーションの熱装置における熱装置の緩い、適度な、または圧縮力）を要する可能性があり、又はその代わりに接触力は数量化されることができる。
【００８９】
プログラム1400のモデル化により得られる別の特徴には、接触表面の仕上げ、接触表面の面積又は長さ、温度感知素子からの接触距離、熱装置又は先端の感度が含まれている。
【００９０】
さらに、熱装置と、温度測定システム中の熱装置を囲む熱環境との間の熱伝導特性を決定するのに有用な熱装置のユーザアプリケーションにおける任意の他の環境状態は本発明の１特徴にしたがって熱モデルに含まれることができる。ユーザが（例えば対話的ウェブサイトに関連して）このような情報を提供した後、適切な熱伝導補償データは補償装置又は機器822にダウンロードされることができる。その代わりに、熱装置に関連される識別部により提供された熱モデルは機器で使用されることができ、補償モデルを完成するために使用されることができる。
【００９１】
いくつかの例示的な熱電対感知装置および熱補償方法は、例示的な熱装置および熱モデル化プログラムと温度補償システム中の熱装置を囲む熱環境の熱伝導特性を説明するために伝導性の感知モードで使用されるが、任意のタイプの熱装置が熱的にモデル化され、本発明の１つの文脈で考慮されることができる。
【００９２】
本発明の特徴又はその実施形態を紹介するとき、冠詞“ａ”、“ａｎ”，“ｔｈｅ”，ｓａｉｄ”は１以上のエレメントの存在を意味することを目的としている。用語“comprising”、“including”、“having”は含まれることを意味しており、列挙されたエレメント以外に付加的なエレメントが存在する可能性があることを意味している。
【００９３】
上述の説明を考慮して、本発明のいくつかの特徴は実現され、他の有効な結果が達成された。種々の変更が本発明の技術的範囲を逸脱せずに上述の例示的な構造及び方法で行われることができるので、上述の説明に含まれ、または添付図面に示されている全ての事項は限定の意味ではなく例示として解釈されるべきである。
【００９４】
さらに、ここで説明したステップは、説明又は示した特定の順序においてそれらが動作することを必要とされると解釈されてはならないことが理解されなければならない。また、付加的な又は別のステップが使用されてもよいことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】温度監視システム中で使用されることができるような通常の熱電対装置を示す図。
【図２】図１の従来技術に概略シンボルが添付されている熱電対と、この装置により与えられるＥＭＦの極性を示す。
【図３】２つの例示的な熱センサとホットプレート、即ちホットプレートと点接触を行う第１のセンサと、プレートから離れた距離に位置している第２のセンサとを示しており、センサにおける急峻な熱勾配と温度測定で生じる可能性がある熱誤差の影響を示す図。
【図４】ホットプレートのような熱源とライン接触するセンサの図。
【図５】本発明の１実施形態による顕著な対流熱伝導のユーザアプリケーションにおけるセンサと、その顕著な対流熱伝導のユーザアプリケーションにおけるセンサの１次元熱伝導モデルを示す図。
【図６】本発明の１実施形態による顕著な対流熱伝導のユーザアプリケーションにおけるセンサと、本発明の１実施形態によるその顕著な対流熱伝導のユーザアプリケーションにおけるセンサの１次元熱伝導モデルを示す図。
【図７】本発明の１実施形態による顕著な対流熱伝導のユーザアプリケーションにおける、放射熱伝導コンポーネントを有するセンサと、本発明の１実施形態によるそのセンサの対流および放射熱伝導のユーザアプリケーションにおけるセンサの熱伝導モデルを示す図。
【図８Ａ】本発明の１実施形態によるセンサと、センサを囲むユーザ環境との間の熱伝導源を補償するために使用されることのできる予め定められた情報パラメータを提供する例示的なセンサシステムの図。
【図８Ｂ】本発明の１実施形態によるセンサと、監視システムのセンサ内のセンサ取付け及び熱伝導を含むセンサを囲むユーザ環境との間の熱伝導源を補償するための図８Ａのセンサシステムに関連して使用されることのできるような例示的な熱伝導補償システムの概略図。
【図８Ｃ】本発明の１実施形態によるセンサと、監視システムのセンサ内のセンサ取付け及び熱伝導を含むセンサを囲むユーザ環境との間の熱伝導源を補償するための図８Ａのセンサシステムに関連して使用されることのできるような例示的な熱伝導補償システムの概略図。
【図９Ａ】本発明の１実施形態により、図８のシステムで伝導された熱の関数としてのセンサ特定情報と組み合わせて、ユーザの環境及びアプリケーションに与えられるときのセンサに関連する熱伝導関数及び熱伝導識別部を得るための例示的な熱伝導モデルを示すブロック図。
【図９Ｂ】本発明の１実施形態により、図８のシステムの熱伝導モデルの種々のユーザ入力パラメータを使用して、センサの外装とターゲットの熱源との間の熱接触抵抗ＧＣを決定するための例示的なシステムのブロック図。
【図１０】本発明の幾つかの実施形態により、メモリ装置中の熱伝導識別部として記憶されたセンサの熱伝導パラメータへユーザ及びセンサ特定入力と熱プロフィール情報とを処理するための例示的な熱電対の熱伝導モデル化システムを示す図。
【図１１】本発明の１実施形態により、熱電対と関連される熱伝導識別部を有するＴＣセンサシステムの出力を測定し補償するための例示的な温度測定及び熱伝導補償システムを示す簡単化された図。
【図１２】本発明の１実施形態により、温度監視システムの熱伝導に関連されるパラメータを記憶するための種々の熱伝導識別部を示す幾つかの例示的な熱電対センサシステムの概略図。
【図１３】本発明の幾つかの実施形態により、センサ測定システムの熱伝導を補償する方法を示すフローチャート。
【図１４】本発明の１特徴にしたがって、温度測定システムの熱伝導特性を決定するために、ユーザに特定のセンサと、ユーザのセンサアプリケーションの環境状態の情報を催促するための例示的なユーザ入力コンピュータプログラムのコンピュータウィンドウシーケンスを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2008511830.tif 000020
2008511830.tif 000021
2008511830.tif 000022