(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合部で接続された第１の導体および第２の導体を有する熱電対と、
第１の導体および第２の導体を有する抵抗温度デバイスであって、前記抵抗温度デバイスの前記第１の導体は前記熱電対の第１の導体に接続される、抵抗温度デバイスと、
前記熱電対の前記第２の導体に接続された第１の外部導体であって、前記抵抗温度デバイスのための電圧感知導体および前記熱電対のための電圧感知導体として構成される、第１の外部導体と、
前記熱電対の前記第１の導体および前記抵抗温度デバイスの前記第１の導体に接続された第２の外部導体であって、前記抵抗温度デバイスのための電流導体および前記熱電対のための電圧感知導体として構成される、第２の外部導体と、
前記抵抗温度デバイスの前記第２の導体に接続された第３の外部導体であって、前記抵抗温度デバイスのための電流導体として構成されている、第３の外部導体と
を備える、熱電対温度センサ。
【請求項２】
前記抵抗温度デバイスの前記第２の導体に接続された第４の外部導体をさらに備え、
前記第４の外部導体は、前記抵抗温度デバイスのための電圧感知導体として構成される、
請求項１に記載の熱電対温度センサ。
【請求項３】
前記第３の外部導体は、前記抵抗温度デバイスのための電圧感知導体としてさらに構成される、
請求項１に記載の熱電対温度センサ。
【請求項４】
前記熱電対および前記抵抗温度デバイスの両方を内部に含む外部シースをさらに備える、
請求項１に記載の熱電対温度センサ。
【請求項５】
前記熱電対は第１の温度で第１の環境内に配置されるように構成された前記外部シースの一部内に配置され、
前記抵抗温度デバイスは第２の温度で第２の環境内に配置されるように構成された前記外部シースの第２の部分内に配置される、
請求項４に記載の熱電対温度センサ。
【請求項６】
前記第１の外部導体、前記第２の外部導体および前記第３の外部導体は、それぞれ銅線を含む、
請求項１に記載の熱電対温度センサ。
【請求項７】
前記第１の外部導体、前記第２の外部導体および前記第３の外部導体の前記銅線はそれぞれ１フィートよりも長い、
請求項６に記載の熱電対温度センサ。
【請求項８】
前記第１の外部導体、前記第２の外部導体および前記第３の外部導体は、ワイヤに結合されるように構成された端子を備える、
請求項１に記載の熱電対温度センサ。
【請求項９】
外部シースと、
シース内に配置され、第１の導体および第２の導体を含む抵抗温度デバイスと、
シース内に配置され、前記シースの第１の部分に配置された接点で結合された第１の導体および第２の導体を含む熱電対であって、前記熱電対の前記第１の導体および第２の導体は前記第１の部分から離れた前記シースの第２の部分に配置された自由端部を有し、前記抵抗温度デバイスの第１の導体は前記熱電対の第１の導体の自由端部で前記熱電対の第１の導体と結合されている、熱電対と、
前記抵抗温度デバイスの第１の導体を通過する電流を伝導するとともに前記熱電対の第１の導体からの電圧を伝達するように構成された、第１の外部導体と、
前記熱電対の第２の導体からの電圧を伝達するように構成された第２の外部導体と、
前記抵抗温度デバイスの第２の導体を通過する電流を伝達するように構成された第３の外部導体と、
前記抵抗温度デバイスの第２の導体からの電圧を伝達するように構成された第４の外部導体と、
を含む、熱電対カプセル。
【請求項１０】
前記第１、第２、第３および第４の外部導体は、各々１フィートより長い銅線を含む、
請求項９に記載の熱電対カプセル。
【請求項１１】
前記第１、第２、第３および第４の外部導体は、各々端子を含む、
請求項９に記載の熱電対カプセル。
【請求項１２】
前記抵抗温度デバイスは前記外部シースの第１の端部に配置され、
前記熱電対の熱接点は前記外部シースの第２の端部に配置される、
請求項９に記載の熱電対カプセル。
【請求項１３】
第１の導体および第２の導体を使用して抵抗温度デバイスに電流を流すことと、
前記第２の導体および第３の導体を使用して熱電対の両端の電圧を測定することと、
前記第１の導体及び第２の導体の寄生抵抗を打ち消すブリッジ回路において、電流が通過しない前記第３の導体を使用して、前記電流に応答して、前記抵抗温度デバイスによって生成される寄生抵抗を含まない電圧を決定することと、
前記電流に応答して前記抵抗温度デバイスによって生成される前記電圧に基づいて基準温度を決定することと、
前記熱電対の温度を決定するために、前記基準温度と前記熱電対の両端の前記電圧を使用することと、
を含む、処理液内に配置された熱電対の温度を測定する方法。
【請求項１４】
前記電流に応答して前記抵抗温度デバイスによって生成される前記寄生抵抗を含まない前記電圧を決定することは、前記第１の導体を使用することをさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電流に応答して前記抵抗温度デバイスによって生成される前記寄生抵抗を含まない前記電圧を決定することは、前記抵抗温度デバイスに電気的に結合される電流が通過しない第４の導体を使用することをさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記抵抗温度デバイスおよび前記熱電対は、単一のシース内にある、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記熱電対を含む前記シースの一部が前記処理液を含む導管内に配置され、
前記抵抗温度デバイスを含む前記シースの一部が前記導管の外側に配置される、
請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プロセス産業は化学プラント、パルププラント、石油プラント、医薬プラント、食品プラント、および他の処理プラントにおける固体、スラリー、液体、蒸気、およびガスなどの物質に関連するプロセス変数を監視するために、プロセス変数送信機を使用する。プロセス温度送信機は、感知されたプロセス温度に関連する出力を提供する。温度送信機の出力はプロセス制御ループを介して制御室に伝達することができ、または出力は、プロセスを監視および制御することができるように別のプロセス装置に伝達することができる。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの用途では、温度送信機が温度センサを含む温度センサアセンブリに直接取り付けられる。他の用途では、温度送信機が温度センサアセンブリから離れて取り付けられ、温度センサを取り囲む環境から送信機の電子機器を保護する。
【０００３】
温度センサの１つのタイプは、異なる材料で形成され、「熱」接点と呼ばれる接合部で接続された２つの導体を含む熱電対である。ゼーベック効果のために、温度勾配が自由端部と熱接点との間に存在するとき、導体の自由端部の両端部に電圧が発生する。
【０００４】
熱電対導体の自由端間の電圧の量は、自由端と熱接点（ｈｏｔ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）との間の温度差の関数である。その結果、自由端部の温度が分かっている場合に、自由端部間の電圧を使用して、熱接点の温度を決定することができる。自由端における温度は、基準温度と呼ばれる。
【０００５】
従来技術の下では、熱電対導体の自由端部が自由端部間の電圧が測定される温度送信機内に延在する。送信機内の温度センサは、自由端の基準温度を提供する。この基準温度および測定電圧を使用して、温度送信機は、熱接点における温度を計算する。熱電対導体が温度送信機の内部までずっと延びるこの構造は、直接搭載された送信機と遠隔搭載された送信機の両方に使用される。
【０００６】
第２のタイプの温度センサは、抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）である。ＲＴＤセンサは、導体の抵抗が導体の温度に基づいて変化するという事実を利用する。ＲＴＤの抵抗を測定することによって、その抵抗レベルに関連する対応する温度を調べることが可能である。抵抗を測定するために、ＲＴＤに電流を流し、ＲＴＤの両端の電圧を測定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＲＴＤセンサには、２線式、３線式、および４線式の実装がある。２線式の実施形態では、一方のワイヤがＲＴＤの一端に接続され、第２のワイヤがＲＴＤの他端に接続される。電流は、電流源によって２つのワイヤに通されるか、または電圧源によって２つのワイヤの両端に電圧が印加され、結果として生じる電圧/電流が測定される。次に、結果として得られる電流と電圧の組み合わせを使用して、ＲＴＤの抵抗を決定する。しかしながら、ＲＴＤセンサにつながるワイヤは、電圧/電流源の近くの測定された電流/電圧に影響を及ぼす固有の抵抗を有するので、このような２線式の実施はエラーを起こしやすい。
【０００８】
この寄生抵抗を測定値から除去するために、３線式の実施形態は、３つのワイヤのうちの２つを使用してＲＴＤに電流を印加するとともに、電流が通過しない第３の検知ワイヤを使用してＲＴＤの端部の電圧を検知する、ブリッジ回路を使用する。ブリッジ回路は、２つの通電ワイヤの寄生抵抗を打ち消すように設計されている。電圧感知ワイヤは、それを通過する電流を有さず、したがって、寄生抵抗を生成しない。
【０００９】
４線式の実施態様では、２つのワイヤがＲＴＤセンサの２つのそれぞれの端部に接続され、ＲＴＤセンサに電流を供給する。２つの追加の電圧感知ワイヤも、ＲＴＤセンサの２つのそれぞれの端部に接続される。２つの電圧感知ワイヤはそれらを通過する電流を有さず、したがって、２つの電圧感知ワイヤによって測定される電圧は寄生抵抗を含まない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
熱電対温度センサは、接合部で接続された第１および第２の導体を有する熱電対と、第１および第２の導体を有する抵抗温度デバイスとを有する。抵抗温度デバイスの第１の導体は、熱電対の第１の導体に接続される。第１の外部導体は熱電対の第２の導体に接続され、第１の外部導体は抵抗温度デバイスのための電圧感知導体および熱電対のための電圧感知導体として構成される。第２の外部導体は熱電対の第１の導体および抵抗温度デバイスの第１の導体に接続され、第２の外部導体は抵抗温度デバイスのための電流導体および熱電対のための電圧感知導体として構成される。第３の外部導体は、抵抗温度デバイスの第２の導体に接続され、抵抗温度デバイスのための電流導体として構成される。
【００１１】
さらなる実施形態では、熱電対カプセルが抵抗温度デバイスを有する外部シースと、シース内に配置された熱電対とを含む。熱電対カプセルの外部導体は抵抗温度デバイスを通過する電流を伝導するとともに、熱電対からの電圧を伝達するように構成される。
【００１２】
さらに別の実施形態では、処理液内に配置された熱電対の温度を測定する方法が提供される。この方法は、第１の導体および第２の導体を使用して抵抗温度デバイスに電流を流すステップと、第２の導体および第３の導体を使用して熱電対の両端間の電圧を測定するステップとを含む。基準温度は電流に応答して抵抗温度デバイスによって生成される電圧に基づいて決定され、基準温度および熱電対の両端間の電圧は熱電対の温度を決定するために使用される。
【００１３】
この概要および要約書は、以下の「発明を実施するための形成」でさらに説明される概念の選択を簡略化された形成で紹介するために提供される。概要および要約書は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による、４線構成を使用する遠隔搭載温度測定システムの平面図である。
【図２】３線構成を用いた遠隔搭載温度検知システムの平面図である。
【図３】温度センサカプセルの別の実施例の断面図である。
【図４】一実施形態による温度を測定する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
遠隔に取り付けられた温度送信機を有する熱電対を使用することは、貴金属熱電対延長ワイヤを必要とする場合には高価になる可能性がある。特に、温度送信機は熱電対導体の自由端の温度を感知するための内部温度センサを含むので、これらの自由端は温度送信機内に配置されなければならない。したがって、遠隔搭載構成の熱電対導体は温度送信機から、温度センサが取り付けられるプロセス導管まで延在しなければならない。熱電対のための金属は銅よりも高価であるので、温度センサから遠隔に取り付けられた温度送信機まで延びるのに必要な延長ケーブルはより高価であり、特殊な設備を必要とする。さらに、熱電対ケーブルは、熱電対温度センサと共に使用するためにのみ必要とされるので、ＲＴＤセンサが熱電対温度センサと交換される場合、ＲＴＤセンサのための既存の銅ケーブルも交換されなければならず、単に温度センサを交換しなければならない場合よりも多くの労力を必要とする。
【００１６】
本実施形態は、遠隔搭載温度送信機のための特殊な延長ケーブルを必要としない熱電対温度センサを提供する。本実施形態の温度センサは、プロセス導管内に配置されるように設計された接合部を有する熱電対と、プロセス導管の外側にあるように設計されたＲＴＤセンサとの両方を収容するシースまたはカプセルを含む。熱電対の自由端はプロセス導管の外側に配置され、熱電対導体の１つはＲＴＤセンサに接続される。次に、３つの外部導体が温度センサカプセルから延出し、一方の導体が熱電対導体の一方の自由端に接続され、第２の外部導体が他方の熱電対導体およびＲＴＤセンサに接続され、第３の導体がＲＴＤセンサの他方の端に接続される。いくつかの実施形態では、第４の外部導体が熱電対の反対側のＲＴＤセンサの端部に接続される。これらの外部導体を使用して、温度送信機はＲＴＤセンサの抵抗を決定することができ、したがって、温度センサのシース内の熱電対の自由端の基準温度を遠隔的に決定することができる。次いで、温度送信機は、この基準温度と、温度センサから外部導体を使用して測定されるような熱電対によって提供される電圧とを使用して、プロセス導管内の熱電対の接合部における温度を決定することができる。
【００１７】
図１は、いくつかの要素を断面で示す、一実施形態による遠隔温度測定システム１００の平面図を提供する。システム１００は、プロセス導管１０４に取り付けられ、４つの外部導体１０８、１１０、１１２および１１４によって温度送信機１０６に遠隔接続された温度センサカプセル１０２を含む。外部導体１０８、１１０、１１２および１１４は、温度センサカプセル１０２に対する温度送信機１０６の遠隔取付けを可能にするために１フィートより長い長さを有する銅線である。温度センサカプセル１０２は、第１の部分または端部１１５および第２の部分または端部１１７を有する外側シース１１６を含む。第１の部分１１５は、プロセス導管１０４内の温度に曝されるように、プロセス導管１０４内の環境内に配置されるように設計される。第２の部分１１７は、工程導管１０４の外側の温度に曝されるように、工程導管１０４の外側の環境に配置されるように設計される。第２の部分１１７は、様々な実施形態における接続部を見やすくするために、第１の部分１１５よりも大きな半径を有するものとして示されている。しかし、ほとんどの実施形態では、第２の部分１１７および第１の部分１１５は、外側シース１１６がその長さに沿って一定の半径を有するように、同じ半径を有する。
【００１８】
外側シース１１６は、「高温」接合部１２４で接合され、それぞれ２つの自由端１２６および１２８を有する第１の金属導体１２０および第２の金属導体１２２からなる熱電対１１８を収容する。熱接点１２４はプロセス導管１０４内の熱に曝されるように、外側シース１１６の第１の部分１１５内に配置されるように設計される。自由端１２６および１２８は、プロセス導管１０４の外側の熱に曝されるように、外側シース１１６の第２の部分１１７内にあるように設計される。シース１１６の第２の部分１１７は、また、ＲＴＤセンサ１３０を含み、その結果としてＲＴＤセンサ１３０はプロセス導管１０４の外部の熱に曝される。
【００１９】
図１に示す実施形態では、熱電対導体１２０の自由端１２６は外部導体１０８に接続され、熱電対導体１２２の自由端１２８はＲＴＤセンサ１３０の一端および外部導体１１０に接続される。ＲＴＤセンサ１３０の他端は、外部導体１１２及び１１４に接続されている。
【００２０】
外部導体１０８および１１０は、温度送信機１０６内の熱電対電圧増幅器１４０に電気的に結合される。熱電対電圧増幅器１４０は、熱電対１１８の自由端１２６と１２８との間の電圧を増幅して、熱電対電圧１４２を、温度送信機１０６内のデジタルプロセッサ１４６によって実行される１組の温度計算１４４に供給する。
【００２１】
ＲＴＤ電流源１４８は、外部導体１１０および１１２を介してＲＴＤセンサ１３０に電流を印加する。したがって、外部導体１１０は、熱電対電圧感知導体としても、ＲＴＤ用の電流導体としても機能する。外部導体１１２は、ＲＴＤのための電流導体としても作用する。
【００２２】
外部導体１０８および１１４はＲＴＤ電圧増幅器１５０に電気的に結合され、ＲＴＤ電圧増幅器１５０はＲＴＤ電圧１５２をＥＭＦ補償ユニット１５４に供給するために、２つの導体間の電圧を増幅する。ＥＭＦ補償１５４は以下でさらに説明するように、ＲＴＤセンサ１３０に電流が存在しないときに外部導体１０８と１１４との間に存在するベースラインＥＭＦについてＲＴＤ電圧１５２を補償するために、デジタルプロセッサ１４６によって実行される命令である。ＥＭＦ補償されたＲＴＤ電圧１５６は次に、温度計算１４４に供給される。
【００２３】
したがって、外部導体１０８および１１４はＲＴＤセンサ１３０の電圧感知導体として働き、それぞれの電圧をＲＴＤ電圧増幅器１５０に伝達する。外部導体１０８および１１０は熱電対１１８のための電圧感知導体として作用し、熱電対１１８の自由端１２６および１２８からのそれぞれの電圧を熱電対電圧増幅器１４０に伝達する。外部導体１１０および１１２はＲＴＤセンサ１３０のための電流導体として作用し、ＲＴＤセンサ１３０を介して電流を伝導する。したがって、外部導体１０８および１１０は、それぞれ２つの機能を実行する。外部導体１０８は、熱電対１１８およびＲＴＤセンサ１３０の両方のための電圧感知導体として作用する。外部導体１１０は、熱電対１１８のための電圧感知導体として、およびＲＴＤセンサ１３０のための電流導体として働く。したがって、外部導体１１０は、ＲＴＤセンサ１３０を介して電流を伝導することと、熱電対１１８から熱電対電圧増幅器１４０に電圧を伝達することとの両方を行うように作用する。複数の目的のために外部導体１０８および１１０を使用することによって、温度センサカプセル１０２と温度送信機１０６との間に必要とされる導体の総数が低減される。
【００２４】
ＥＭＦ補償されたＲＴＤ電圧１５６は、熱電対１１８の自由端１２８および１２６の基準温度を決定するために温度計算１４４によって使用される。特に、温度はＲＴＤ電流源１４８によって印加される電流およびＥＭＦ補償されたＲＴＤ電圧１５６に基づいてＲＴＤセンサ１３０の抵抗を計算し、次いで、測定された抵抗を抵抗対温度曲線に適用することによって決定することができ、抵抗対温度曲線は、方程式として、または温度送信機１０６内のテーブルエントリのセットとして記憶することができる。ＲＴＤセンサ１３０から決定される基準温度が自由端部１２６および１２８の温度を正確に反映することを確実にするために、ＲＴＤセンサ１３０および自由端部１２６および１２８は、互いに熱的に近接しているべきである。
【００２５】
基準温度が決定されると、温度計算１４４は、基準温度および熱電対電圧１４２を使用して、熱接点１２４における温度を計算する。特に、基準温度は基準温度における特性関数の値を生成するために特性関数に適用され、この値は熱接点１２４の感知された温度における特性関数の値を生成するために電圧に加えられる。特性関数のこの値は次に、感知された温度を熱電対１１８の特性関数の値に相関させるテーブルから感知された温度を検索するために使用される。次いで、得られた感知温度は、２線プロセス制御ループのような有線または無線通信を用いて制御室または他のプロセス装置と通信する通信インターフェース１６０に提供される。
【００２６】
外部電圧感知導体１１４および１０８はＲＴＤセンサ１３０および熱電対１１８の両方の両端間の電圧を感知するので、ＲＴＤ電圧増幅器１５０に供給される電圧はＲＴＤセンサ１３０の両端間の電圧だけでなく、熱電対１１８によって生成される電圧も含む。熱電対電圧がＲＴＤ電圧１５２から除去されない場合、ＲＴＤ電圧１５２から計算された基準温度はエラーになる。デジタルプロセッサ１４６によって実行されるＥＭＦ補償１５４は熱電対電圧を識別し、熱電対電圧をＲＴＤ電圧１５２から除去する。一実施形態では、ＥＭＦ補償１５４がＲＴＤ電流源１４８をオフにすることによって熱電対電圧を決定する。ＲＴＤ電流源１４８がオフであるとき、外部電圧感知導体１０８と１１４との間の電圧は、回路内の温度勾配および他の漂遊ＥＭＦによる熱電対電圧からなる。次いで、この電圧はＥＭＦ補償１５４によって記憶され、ＲＴＤ電流源１４８がオンに戻されると、記憶された電圧はＲＴＤ電圧１５２から減算されて、ＥＭＦ補償されたＲＴＤ電圧を生成する。
【００２７】
代替の実施形態では、ＥＭＦ補償ユニット１５４がＲＴＤ電流源１４８によって生成される電流の方向を変更して、２つの異なるＲＴＤ電圧読み取り値を生成する。１つは電流を第１の方向に読み取り、もう１つは電流を第２の方向に読み取りする。これらの２つの電圧読み取り値を減算し、２で割ることにより、回路内の温度勾配および他の漂遊ＥＭＦによる熱電対電圧が除去され、ＲＴＤ１３０の両端間の電圧が提供され、次いで、ＥＭＦ補償１５４は、この電圧をＥＭＦ補償ＲＴＤ電圧１５６として出力する。
【００２８】
図２は、温度送信機２０６および温度センサカプセル２０２を含む温度感知システム２００の別の実施形態の平面図を提供する。温度センサカプセル２０２は、外部電圧検知導体１１４が温度センサカプセル２０２内に存在しないことを除いて、温度センサカプセル１０２と同一である。
【００２９】
温度送信機２０６において、熱電対電圧増幅器１４０は、外部熱電対電圧感知導体１０８および１１０に電気的に結合され続け、導体１０８と１１０との間の電圧に基づいて増幅された熱電対電圧１４２を提供する。従って、熱電対電圧の決定は、温度送信機２０６においては温度送信機１０６におけるものと同じである。
【００３０】
温度送信機２０６はまた、３つの抵抗器２１０、２１２および２１４からなるブリッジ回路２０８を含む。ブリッジ電力コントローラ２１６は、ブリッジ回路２０８に印加される電力を制御する。特に、ブリッジ電力コントローラ２１６は抵抗２１２と２１０との間のノード２１８に第１の電圧を印加し、抵抗２１４と外部導体１１２との間のノード２２０に第２の電圧を印加する。抵抗２１２のノード２１８とは反対側の他端は外部導体１１０に接続されている。その結果、正の電圧がノード２１８とノード２２０との間に印加されると、外部導体１１０は、ＲＴＤセンサ１３０を通過して外部導体１１２に戻される電流を運ぶ。この電流は、ＲＴＤセンサ１３０の両端間に電圧を生成する。
【００３１】
抵抗２１０及び２１４の接続点におけるノード２２２と、外部導体１０８との間のブリッジ回路２０８の両端間の電圧を測定することにより、ＲＴＤセンサ１３０の測定抵抗に対する外部導体１１０及び１１２の線抵抗の影響を除去することが可能である。特に、電流が外部導体１０８を通過しないので、外部導体１０８によって供給される電圧は外部導体１０８の抵抗によって影響されず、外部導体１１０および１１２の抵抗はブリッジ回路２０８によって平衡化される。
【００３２】
したがって、図２に示す実施形態では、外部導体１０８が熱電対電圧増幅器１４０およびＲＴＤブリッジ電圧増幅器２２４の両方に電圧を伝達することによって、熱電対１１８およびＲＴＤセンサ１３０の両方のための電圧感知導体として働く。外部導体１１０は、熱電対１１８の自由端１２８からの電圧を熱電対電圧増幅器１４０に伝達することによって、熱電対１１８の電圧感知導体として作用する。外部導体１１０はまた、ＲＴＤセンサ１３０を通過する電流を伝導することによって、ＲＴＤセンサ１３０のための電流導体として作用する。最後に、外部導体１１２は、ＲＴＤセンサ１３０を通過する電流も伝導することによって、ＲＴＤセンサ１３０のための電流導体として作用する。外部導体１０８および１１０に２つの異なる機能を実行させることによって、図２の実施形態は、温度センサカプセル２０２に接続されなければならない導体の数を減少させる。
【００３３】
ノード２２２と導体１０８との間の電圧は、ＲＴＤブリッジ電圧増幅器２２４に印加される。ＲＴＤブリッジ電圧増幅器２２４は、ＥＭＦ補償２２８に供給される増幅電圧２２６を生成する。ＥＭＦ補償２２８は、デジタルプロセッサ１４６上で実行され、増幅された電圧２２６を変更して、熱電対１１８の熱電対電圧および導体１０８上の他の漂遊ＥＭＦを除去する。次いで、ＥＭＦ補償２２８は、補償された電圧２３０を温度計算２３２に供給する。デジタルプロセッサ１４６によって実行される温度計算２３２は最初に、補償電圧２３０、ブリッジ回路２０８のアーキテクチャ、およびブリッジ電力コントローラ２１６によってブリッジ回路２０８に供給される電力に基づいて、ＲＴＤセンサ１３０の抵抗値を決定する。次に、温度計算２３２はＲＴＤセンサ１３０の抵抗に基づいて基準温度を決定し、基準温度は、熱電対１１８の自由端１２８および１２６の温度を表す。上述のように、この基準温度は、ＲＴＤセンサ１３０の抵抗対温度曲線を使用することによって、またはＲＴＤセンサ１３０の抵抗値の温度値のテーブルを調べることによって決定することができる。
【００３４】
基準温度が決定されると、温度計算２３２は、基準温度および熱電対電圧１４２を使用して、熱接点１２４における温度を決定する。特に、上述したように、基準温度を特性関数に適用することができ、その結果得られる値を熱電対電圧に加算して、熱接点１２４の温度における特性関数の値を生成することができる。次に、その値をテーブルに適用して、熱接点１２４における対応する温度を識別することができる。次いで、熱接点１２４の温度は通信インターフェース１６０に供給され、これは温度を制御室または２線プロセス制御ループのような無線または有線接続を用いて１つ以上の他のプロセス装置に送信する。
【００３５】
図１および図２の実施形態では、外部導体が温度センサ・カプセル１０２および２０２から１フィートを超える距離まで延びる銅線の形態をとり、温度送信機１０６および２０６が温度センサ・カプセル１０２および２０２に対して遠隔に取り付けられることを可能にする。
【００３６】
図３は、温度センサカプセル３００が、銅接続ワイヤ３２０、３２２、３２４および３２６が接続され得る端子の形成をとる、４つの外部導体３０８、３１０、３１２および３１４を有する別の実施例を提供する。銅接続ワイヤ３２０、３２２、３２４、３２６は、温度センサカプセル３００から遠隔に取り付けられた温度送信機３３０まで延びている。温度センサカプセル３００は、外部導体１０８、１１０、１１２および１１４がそれぞれ外部導体３０８、３１０、３１２および３１４に置き換えられていることを除いて、図１の温度センサカプセル１０２と同一である。したがって、外部導体３０８は熱電対導体１２０の自由端１２６に接続され、外部導体３１０は熱電対導体１２２の自由端１２８およびＲＴＤセンサ１３０に接続され、外部導体３１２および３１４はＲＴＤセンサ１３０の他端に接続される。図３では、外部導体３１４および銅接続ワイヤ３２６は任意選択であり、図２で論じたような３線検知実施形態を実施するために除去することができることに留意されたい。
【００３７】
図４は、熱電対接合部における温度を決定する方法の流れ図を提供する。ステップ４００では、ＲＴＤ電圧読み取りにおけるベースラインＥＭＦが確立される。これは、ＲＴＤ電流源１４８をオフにすることによって、またはブリッジ電力コントローラ２１６の出力にゼロ電圧を印加し、次いで、外部ＲＴＤ電圧感知導体を使用してＲＴＤセンサ１３０の両端間の電圧を測定することによって達成することができる。次いで、検知された電圧は、ＲＴＤ電圧読取りにおけるベースラインＥＭＦである。あるいは、ＲＴＤ電流源１４８を第１の方向に電流を印加するように設定し、第１のＲＴＤ電圧を測定し、次いでＲＴＤ電流源１４８を逆方向に電流を設定し、第２の電圧を測定することによって、ベースラインＥＭＦを決定することができる。ベースラインＥＭＦを識別するために、２つの電圧を一緒に加算し、２で割ることができる。図２の実施形態では、ベースラインＥＭＦがブリッジ電力コントローラ２１６の出力に第１の電圧を印加し、第１のＲＴＤブリッジ電圧を測定し、次にブリッジ電力コントローラ２１６の出力に負の電圧を印加し、第２のＲＴＤブリッジ電圧を測定することによって決定することができる。これらの２つのブリッジ電圧は、一緒に加算され、２で除算されて、ベースラインＥＭＦに到達することができる。
【００３８】
ステップ４００でベースラインＥＭＦが決定された後、ステップ４０２で、第１の導体および第２の導体を使用してＲＴＤセンサに電流が印加される。次に、ステップ４０４において、第２の導体および第３の導体を使用して熱電対の両端間の電圧が測定され、ステップ４０６において、ＲＴＤの両端間の電圧によって少なくとも部分的に形成される電圧が、第３の導体のみを使用して、または第１の導体または第４の導体のいずれかとともに第３の導体を使用して測定される。次に、ステップ４０８において、ＲＴＤの両端間の電圧に少なくとも部分的に基づく電圧読取値がベースラインＥＭＦに基づいて調整され、ステップ４１０において、調整されたＲＴＤ電圧が基準温度を決定するために使用される。次に、ステップ４１２において、基準温度および熱電対の両端間の電圧を使用して、処理液導管内の温度を決定する。
【００３９】
本発明は好ましい実施形態に関して説明されているが、当業者であれば、様々な変更が本発明の精神および範囲から逸脱することなく形状および細部になされてもよいことは認識できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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