DE102023123698A1

DE102023123698A1 - Method for determining a surface temperature of a component and measuring device for carrying out the method

Info

Publication number: DE102023123698A1
Application number: DE102023123698.9A
Authority: DE
Inventors: Florian Scheuer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-09-04
Filing date: 2023-09-04
Publication date: 2024-10-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Oberflächentemperatur eines Bauteils (01), an dem eine Messvorrichtung (02) angeordnet ist. Die Messvorrichtung (02) umfasst eine Steuereinheit (08), einen primären Temperatursensor (04) und mindestens einen zweiten Temperatursensor (06). Die Temperatursensoren weisen unterschiedliche Positionen innerhalb der Messvorrichtung auf. Zum Bestimmen der Oberflächentemperatur werden verfahrensgemäß Temperaturwerte durch die Temperatursensoren erfasst, mindestens ein Korrekturwert (c) für einen Temperatursensor durch die Steuereinheit bereitgestellt und aus diesen Werten die Oberflächentemperatur durch die Steuereinheit bestimmt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.The present invention relates to a method for determining a surface temperature of a component (01) on which a measuring device (02) is arranged. The measuring device (02) comprises a control unit (08), a primary temperature sensor (04) and at least one second temperature sensor (06). The temperature sensors have different positions within the measuring device. To determine the surface temperature, according to the method, temperature values are recorded by the temperature sensors, at least one correction value (c) for a temperature sensor is provided by the control unit and the surface temperature is determined by the control unit from these values. The invention further relates to a measuring device for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Oberflächentemperatur eines Bauteils. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zum Bestimmen einer Oberflächentemperatur eines Bauteils.The present invention relates to a method for determining a surface temperature of a component. Furthermore, the invention relates to a measuring device for carrying out the method for determining a surface temperature of a component.

Es ist bekannt, dass aufgrund immer vorhandener Wärmeübergangswiderstände bei Temperaturmessungen die thermische Kopplung eines Sensors an eine Messtelle gut sein muss, damit die Messergebnisse nicht zu stark verfälscht werden. Weiterhin ist bekannt, dass die an der Messtelle aufgenommenen Messwerte stark von Umgebungseinflüssen beeinträchtigt werden können. Aus diesem Grund werden bei entsprechenden Präzisionsanforderungen im Stand der Technik die Messstelle und/oder der Sensor durch konstruktive Maßnahme bestmöglich vor Umwelteinflüssen geschützt. Somit zeigt der Stand der Technik, dass ein hoher konstruktiver Aufwand notwendig ist, was erhöhte Kosten und Zeitaufwand bedeutet, oder ungenaue Messungen zu erwarten sind, wenn eine ausreichende Abschirmung vor Umwelteinflüssen nicht möglich ist.It is known that, due to the constant presence of heat transfer resistance in temperature measurements, the thermal coupling of a sensor to a measuring point must be good so that the measurement results are not distorted too much. It is also known that the measured values recorded at the measuring point can be greatly affected by environmental influences. For this reason, with corresponding precision requirements, the state of the art protects the measuring point and/or the sensor as best as possible from environmental influences through design measures. The state of the art therefore shows that a high level of design effort is necessary, which means increased costs and time expenditure, or inaccurate measurements are to be expected if sufficient shielding from environmental influences is not possible.

Aus der EP 2 284 485 A2 ist ein Koordinatenmessgerät mit Sensoren, welche der Messung von Werkstückgeometrien dienen, bekannt. Da temperaurbedingte Positionsänderungen zwischen den Sensoren auftreten und dies zu Messfehlern führt, schlägt die EP 2 284 485 A2 vor, die Temperatur der mechanischen Baugruppen, die zur Befestigung der verschiedenen Sensoren dienen, an einer oder mehreren Stellen zu messen. Dieser Stand der Technik zeigt, dass die Temperatureinflüsse auf Bauteile und/oder Sensoren zu Messfehlern führen und nicht zu vernachlässigen sind. Aus diesem Grund werden Möglichkeiten gesucht, die Temperatureinflüsse zu minimieren oder anderweitig zu berücksichtigen.From the EP 2 284 485 A2 is a coordinate measuring machine with sensors that are used to measure workpiece geometries. Since temperature-related position changes occur between the sensors and this leads to measurement errors, the EP 2 284 485 A2 proposes to measure the temperature of the mechanical assemblies used to attach the various sensors at one or more points. This state of the art shows that the temperature influences on components and/or sensors lead to measurement errors and cannot be ignored. For this reason, ways are being sought to minimize the temperature influences or to take them into account in other ways.

Bei den meisten Vorrichtungen und Verfahren zur Temperaturmessung besteht daher eine Abweichung zwischen der gemessenen Oberflächentemperatur des Bauteils zu der realen bzw. tatsächlichen Oberflächentemperatur.In most temperature measurement devices and methods, there is therefore a deviation between the measured surface temperature of the component and the real or actual surface temperature.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass eine verbesserte, genauere Temperaturmessung an Bauteilen ermöglicht, insbesondere deren Oberflächentemperatur bestimmt und die dabei auftretenden Fehler weitgehend eliminiert, ohne den technischen Aufwand deutlich zu erhöhen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messvorrichtung bereitzustellen, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführen kann.One object of the present invention, based on the prior art, is to provide a method that enables improved, more precise temperature measurement on components, in particular determines their surface temperature and largely eliminates the errors that occur without significantly increasing the technical effort. A further object of the invention is to provide a measuring device that can carry out the method according to the invention.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Oberflächentemperatur eines Bauteils gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Messvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9.The stated object is achieved by a method for determining a surface temperature of a component according to the appended claim 1 and by a measuring device for carrying out the method according to the appended independent claim 9.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Oberflächentemperatur eines Bauteils dient der verbesserten, genauen Temperaturmessung, wobei das Messergebnis unabhängig von der Güte der thermischen Kopplung einer genutzten Messvorrichtung mit einem Sensor an eine Messstelle des Bauteils ist. Die Messvorrichtung umfasst eine Steuereinheit, einen primären Temperatursensor und mindestens einen zweiten Temperatursensor, wobei die Messvorrichtung an dem Bauteil angeordnet ist, dessen Temperatur bestimmt werden soll. Als Messstelle ist der Ort definiert, an der die Messvorrichtung an dem Bauteil mittelbar oder unmittelbar angeordnet ist. Zur Befestigung der Messvorrichtung am Bauteil kann beispielweise ein Klebstoff oder ein konstruktives Verbindungselement, wie ein Gewinde, eine Kühlkörperfläche oder dergleichen vorgesehen sein. Die mindestens zwei Temperatursensoren weisen unterschiedliche, d.h. voneinander abweichende Positionen innerhalb der Messvorrichtung auf. Aufgrund der unterschiedlichen Positionen in der Messvorrichtung haben die mindestens zwei Temperatursensoren verschiedene Wärmeübergangswiderstände gegenüber der Messstelle und regelmäßig auch gegenüber der Umgebung.The method according to the invention for determining a surface temperature of a component serves for improved, precise temperature measurement, wherein the measurement result is independent of the quality of the thermal coupling of a measuring device used with a sensor to a measuring point of the component. The measuring device comprises a control unit, a primary temperature sensor and at least one second temperature sensor, wherein the measuring device is arranged on the component whose temperature is to be determined. The measuring point is defined as the location at which the measuring device is arranged directly or indirectly on the component. For example, an adhesive or a structural connecting element such as a thread, a heat sink surface or the like can be provided to attach the measuring device to the component. The at least two temperature sensors have different, i.e. differing positions within the measuring device. Due to the different positions in the measuring device, the at least two temperature sensors have different heat transfer resistances with respect to the measuring point and usually also with respect to the environment.

Das Verfahren sieht in einem ersten Verfahrensschritt vor, dass mittels des primären Temperatursensors ein erster oder primärer Temperaturmesswert erfasst wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mit dem zweiten Temperatursensor ein zweiter Temperaturmesswert erfasst. Diese beiden Schritte werden regelmäßig parallel und ggf. mit fortlaufender Wiederholung ausgeführt, wenn eine kontinuierliche Temperaturerfassung an der Messstelle gewünscht ist. Durch die Steuereinheit wird ein vom Wärmeübergangswiderstand, der dem jeweiligen Sensor zugehörig ist, abhängiger Korrekturwert für mindestens einen der beiden Temperatursensoren bereitgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Oberflächentemperatur des Bauteils durch eine Berechnung mittels der Steuereinheit ermittelt, wobei der bereitgestellte Korrekturwert sowie der erste Temperaturmesswert und der zweite Temperaturmesswert in die Berechnung einbezogen werden. Alternativ kann die Berechnung in einem Zentralsystem erfolgen, in welchem die Korrekturwerte zu den Temperatursensoren hinterlegt sind und zu welchem die Temperaturmesswerte von den mindestens zwei Sensoren übertragen werden. Die Korrekturwerte wurden zuvor empirisch und/oder rechnerisch bestimmt.In a first step, the method provides that a first or primary temperature measurement is recorded using the primary temperature sensor. In a further step, a second temperature measurement is recorded using the second temperature sensor. These two steps are regularly carried out in parallel and, if necessary, with continuous repetition if continuous temperature recording is desired at the measuring point. The control unit provides a correction value for at least one of the two temperature sensors that depends on the heat transfer resistance associated with the respective sensor. In a further step, the surface temperature of the component is determined by a calculation using the control unit, with the correction value provided as well as the first temperature measurement and the second temperature measurement being included in the calculation. Alternatively, the calculation can be carried out in a central system in which the correction values for the temperature sensors are stored and to which the temperature measurements from at least two sensors are transmitted. The correction values were previously determined empirically and/or mathematically.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Berechnung der Messstellentemperatur T_Messstelle (Oberflächentemperatur des Bauteils an der Messstelle), unter Berücksichtigung der von zwei Sensoren gelieferten Messwerte, welche jeweils eine Temperatur T₁; T₂ repräsentieren und eines Korrekturwerts bzw. Korrekturfaktors, gemäß folgender Formel erfolgen: $T_{Messstelle} = T_{1} + c * T_{2}$

Within the scope of the method according to the invention, the calculation of the measuring point temperature T _{measuring point} (surface temperature of the component at the measuring point) can be carried out according to the following formula, taking into account the measured values provided by two sensors, each of which represents a temperature T ₁ ; T ₂ and a correction value or correction factor:

T_{measuring point} = T_{1} + c * T_{2}

Da beide Sensoren innerhalb einer Vorrichtung oder eines Gerätes oder eine Baugruppe angeordnet sind, kann die Messstellentemperatur ohne zusätzliche Messung der Außentemperatur und ohne Erfassung einer exakten Messtellentemperatur am Bauteil bestimmt werden; vielmehr wird die Messtellentemperatur als Näherung mithilfe des Korrekturfaktors berechnet. In der weiter unten folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden weiter Angaben zur Herleitung dieses Zusammenhangs gemacht.Since both sensors are arranged within a device or an assembly, the measuring point temperature can be determined without additional measurement of the outside temperature and without recording an exact measuring point temperature on the component; instead, the measuring point temperature is calculated as an approximation using the correction factor. The detailed description of the figures below provides further information on how this relationship is derived.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Oberflächentemperatur des Bauteils unabhängig vom Abstand zwischen dem Bauteil und dem angeordneten Temperatursensor, insbesondere dem primären Temperatursensor bestimmbar ist, da sowohl der Abstand zum Bauteil und/oder die thermischen Kopplung und/oder die Montage der Messvorrichtung an dem Bauteil mithilfe der durch den Korrekturwert beaufschlagten Messwerte des zweiten Temperatursensors berücksichtigt werden, um den Messwert des primären Sensors zu korrigieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Messergebnis erreicht, welches der tatsächlichen Oberflächentemperatur an der Messstelle am Bauteil hinreichend nahekommt. Eine aufwändige, kostenintensive, konstruktive Maßnahme mit direkter Messung der Temperatur an der Messstelle des Bauteils sowie eine sehr gute thermische Kopplung der Messvorrichtung am Bauteil werden durch die Erfindung entbehrlich. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt weiterhin, dass die Umgebungstemperatur die Messung mit der Messvorrichtung signifikant beeinflusst. Da die Umgebungstemperatur im Rahmen der rechnerischen Korrektur berücksichtigt wird, verfälscht sie das Messergebnis nicht in relevantem Ausmaß.An advantage of the method according to the invention is that the surface temperature of the component can be determined independently of the distance between the component and the arranged temperature sensor, in particular the primary temperature sensor, since both the distance to the component and/or the thermal coupling and/or the mounting of the measuring device on the component are taken into account using the measured values of the second temperature sensor, which are affected by the correction value, in order to correct the measured value of the primary sensor. The method according to the invention achieves a measurement result that is sufficiently close to the actual surface temperature at the measuring point on the component. A complex, costly, structural measure with direct measurement of the temperature at the measuring point of the component and a very good thermal coupling of the measuring device on the component are dispensed with by the invention. The method according to the invention also takes into account that the ambient temperature significantly influences the measurement with the measuring device. Since the ambient temperature is taken into account as part of the computational correction, it does not distort the measurement result to a relevant extent.

Der (absolute) Wärmeübergangswiderstand, der im genannten Korrekturfaktor seinen Niederschlag findet, kann auch als Wärmeleitwiderstand oder thermischer Widerstand bezeichnet werden.The (absolute) heat transfer resistance, which is reflected in the correction factor mentioned above, can also be referred to as thermal resistance or thermal resistance.

Der primäre Temperatursensor ist bevorzugt ein Sensor, der üblicherweise in einer zum jeweiligen Anwendungsfall passend gewählten Messvorrichtung integriert ist. Der zweite Temperatursensor kann vorzugsweise ein zusätzlicher in die Messvorrichtung eingebauter Sensor sein oder - in alternativen Ausführungsformen - ein Sensor, der sowieso schon in der Messvorrichtung integriert ist, beispielsweise um die Messtellentemperatur an einem anderen Bauteil der Gesamtvorrichtung zu erfassen, insoweit wird dieser Sensor einer Doppelnutzung zugeführt.The primary temperature sensor is preferably a sensor that is usually integrated in a measuring device selected to suit the respective application. The second temperature sensor can preferably be an additional sensor built into the measuring device or - in alternative embodiments - a sensor that is already integrated in the measuring device, for example to record the measuring point temperature on another component of the overall device, in this respect this sensor is used for two purposes.

Das Bauteil, dessen Oberflächentemperatur bestimmt werden soll und an dem die beschriebene Messvorrichtung mit dem primären Temperatursensor angeordnet ist, kann beispielsweise ein Maschinenteil, eine elektronische Schaltungseinheit, ein Teil einer Produktionsanlage, ein Lager oder dergleichen sein.The component whose surface temperature is to be determined and on which the described measuring device with the primary temperature sensor is arranged can be, for example, a machine part, an electronic circuit unit, a part of a production plant, a bearing or the like.

In der Steuereinheit ist bevorzugt ein vom Wärmeübergangswiderstand abhängiger Korrekturwert für den ersten Temperatursensor und ein vom Wärmeübergangswiderstand abhängiger zweiter Korrekturwert für den zweiten Temperatursensor hinterlegt. Vorzugsweise werden beide Korrekturwerte zur Bestimmung der Oberflächentemperatur des Bauteils verwendet. Die Korrekturwerte können als feste Daten, Datentabelle mit zahlreichen Werten oder als Funktion hinterlegt sein.A correction value for the first temperature sensor, which is dependent on the heat transfer resistance, and a second correction value for the second temperature sensor, which is dependent on the heat transfer resistance, are preferably stored in the control unit. Preferably, both correction values are used to determine the surface temperature of the component. The correction values can be stored as fixed data, a data table with numerous values, or as a function.

In einer abgewandelten Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung drei oder mehr Temperatursensoren, welche jeweils einen Temperaturmesswert erfassen. Der dritte und die weiteren Temperaturmesswerte werden ebenfalls zur Bestimmung der Oberflächentemperatur des Bauteils herangezogen. Vorzugsweise ist für den dritten Temperatursensor in der Steuereinheit ein vom Wärmeübergangswiderstand abhängiger Korrekturwert hinterlegt. Alternativ bevorzugt sind für die weiteren Temperatursensoren vom Wärmeübergangswiderstand abhängige Korrekturwerte in der Steuereinheit hinterlegt. Die mindestens drei Temperatursensoren haben unterschiedliche Positionen innerhalb der Messvorrichtung.In a modified embodiment, the measuring device comprises three or more temperature sensors, each of which records a temperature measurement value. The third and the further temperature measurements are also used to determine the surface temperature of the component. Preferably, a correction value dependent on the heat transfer resistance is stored in the control unit for the third temperature sensor. Alternatively, correction values dependent on the heat transfer resistance are preferably stored in the control unit for the further temperature sensors. The at least three temperature sensors have different positions within the measuring device.

Der Korrekturwert bzw. Korrekturfaktor bzw. die mehreren Korrekturfaktoren werden in einem weiteren Verfahrensschritt durch empirische Messungen ermittelt.The correction value or correction factor or the multiple correction factors are determined in a further process step by empirical measurements.

Die Wärmeübergangswiderstände sind jeweils vom Abstand der Temperatursensoren zum Bauteil und/oder vom Abstand zur Umgebung und/oder vom Wärmeübergangskoeffizienten abhängig.The heat transfer resistances depend on the distance of the temperature sensors to the component and/or the distance to the environment and/or the heat transfer coefficient.

Der erste bzw. primäre Temperatursensor und der zweite Temperatursensor sowie in Ausführungsformen jeder weitere Temperatursensor sind in einem Gehäuse der Messvorrichtung angeordnet.The first or primary temperature sensor and the second temperature sensor and, in embodiments, each additional temperature sensor are arranged in a housing of the measuring device.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung dient der Ausführung des Verfahrens zur Bestimmung einer Oberflächentemperatur eines Bauteils gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren sowie dessen Ausführungsformen. Die Messvorrichtung umfasst einen ersten, primären Temperatursensor und mindestens einen zweiten Temperatursensor sowie eine Steuereinheit.The measuring device according to the invention serves to carry out the method for determining a surface temperature of a component according to the previously described method and its embodiments. The measuring device comprises a first, primary temperature sensor and at least one second temperature sensor as well as a control unit.

In einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung ein Gehäuse, welches alle Temperatursensoren und ggf. weitere Baueinheiten einschließt.In one embodiment, the measuring device comprises a housing which encloses all temperature sensors and possibly other components.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

1: eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Oberflächentemperatur eines Bauteils;
2: ein erstes Funktionsdiagramm der Messvorrichtung;
3: ein zweites Funktionsdiagramm der Messvorrichtung.

Further advantages, details and modifications of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment, with reference to the drawing. They show:

1 : a schematic sketch of a measuring device according to the invention for carrying out a method according to the invention for determining a surface temperature of a component;
2 : a first functional diagram of the measuring device;
3 : a second functional diagram of the measuring device.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Bauteils 01 sowie eine an diesem angebrachte erfindungsgemäße Messvorrichtung 02, wobei die Messvorrichtung 02 an einer Messstelle 03 des Bauteils 01 angeordnet ist. Die Messvorrichtung 02 umfasst einen ersten, primären Temperatursensor 04 und einen zweiten Temperatursensor 06, welche der Bestimmung von Temperaturmesswerten dienen. Die Messvorrichtung 02 kann optional weitere Temperatursensoren umfassen, wobei ein dritter Temperatursensor 07 in der Figur angedeutet ist. Die Messvorrichtung 02 ist zum Datenaustausch mit einer Steuereinheit 08 gekoppelt. Diese Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Alternativ kann die Steuereinheit 08 auch in das Gehäuse der Messvorrichtung 02 integriert sein. 1 shows a simplified representation of a component 01 and a measuring device 02 according to the invention attached to it, wherein the measuring device 02 is arranged at a measuring point 03 of the component 01. The measuring device 02 comprises a first, primary temperature sensor 04 and a second temperature sensor 06, which serve to determine temperature measurement values. The measuring device 02 can optionally comprise further temperature sensors, wherein a third temperature sensor 07 is indicated in the figure. The measuring device 02 is coupled to a control unit 08 for data exchange. This coupling can be wired or wireless. Alternatively, the control unit 08 can also be integrated into the housing of the measuring device 02.

Da das Bauteil 01 und die Messvorrichtung 02 thermisch nicht ideal miteinander verbunden sind, die Temperatursensoren 04, 06 in der Messvorrichtung 02 unterschiedliche Positionen aufweisen und auch die Umgebungstemperatur das Messergebnis beeinflusst, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung einer in der Steuereinheit 08 hinterlegte Berechnungsvorschrift die Oberflächentemperatur des Bauteils 01 bestimmt werden. Die Berechnungsvorschrift wendet mindestens einen in der Steuereinheit 08 hinterlegten Korrekturwert auf die Werte mindestens eines der beiden Temperatursensoren 04, 06 an.Since the component 01 and the measuring device 02 are not ideally connected to one another thermally, the temperature sensors 04, 06 in the measuring device 02 have different positions and the ambient temperature also influences the measurement result, the surface temperature of the component 01 can be determined using the method according to the invention using a calculation rule stored in the control unit 08. The calculation rule applies at least one correction value stored in the control unit 08 to the values of at least one of the two temperature sensors 04, 06.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Oberflächentemperatur des Bauteils 01 durch die Messvorrichtung 02 an der Messstelle 03 wird durch die beiden nachfolgenden 2 und 3 näher erläutert.The method according to the invention for determining the surface temperature of the component 01 by the measuring device 02 at the measuring point 03 is described in the following two steps. 2 and 3 explained in more detail.

2 zeigt ein erstes Funktionsdiagramm der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 02. Zu bestimmen ist eine Oberflächentemperatur bzw. Messstellentemperatur T_Messstelle am Bauteil (hier nicht gezeigt). Beeinflusst wird das Messergebnis von der thermischen Kopplung der Temperatursensoren 04, 06 an das Bauteil. Weiterhin wird das Messergebnis von einer Umgebungstemperatur T_Umgebung beeinflusst. Der Abstand der Temperatursensoren 04, 06 zum Bauteil (und die dort verwendeten Materialien) sowie die Höhe der Umgebungstemperatur T_Umgebung werden abgebildet durch Wärmeübergangswiderstände R12, R13, R14, R15. Zwischen dem ersten Temperatursensor 04 und der Messstellentemperatur T_Messstelle besteht ein Wärmeübergangswiderstand R12 und zwischen dem ersten Temperatursensor 04 und der Umgebungstemperatur T_Umgebung besteht ein Wärmeübergangswiderstand R13. Zwischen dem zweiten Temperatursensor 06 und der Messstellentemperatur T_Messstelle besteht ein Wärmeübergangswiderstand R14 und zwischen dem zweiten Temperatursensor 06 und der Umgebungstemperatur T_Umgebung besteht ein Wärmeübergangswiderstand R15. 2 shows a first functional diagram of the measuring device 02 according to the invention. A surface temperature or measuring point temperature T _{measuring point} on the component (not shown here) is to be determined. The measurement result is influenced by the thermal coupling of the temperature sensors 04, 06 to the component. The measurement result is also influenced by an ambient temperature T _ambient . The distance of the temperature sensors 04, 06 to the component (and the materials used there) as well as the level of the ambient temperature T _ambient are represented by heat transfer resistances R12, R13, R14, R15. There is a heat transfer resistance R12 between the first temperature sensor 04 and the measuring point temperature T measuring _point, and there is a heat transfer resistance R13 between the first temperature sensor 04 and the ambient temperature T _ambient . There is a heat transfer resistance R14 between the second temperature sensor 06 and the measuring point temperature T _{measuring point,} and there is a heat transfer resistance R15 between the second temperature sensor 06 and the ambient temperature T _ambient .

In dem in 2 gezeigten Funktionsdiagramm wird die durch die Temperatursensoren 04, 06 zu bestimmende Temperatur am Messort der Temperatursensoren 04, 06 als gewichteter Mittelwert der Umgebungstemperatur T_Umgebung und der Messstellentemperatur T_Messstelle betrachtet. Es folgt, dass der Temperatursensor 04 eine Temperatur T₁ misst, welche durch die Wärmeübergangswiderständen R12, R13 beeinflusst wird. Der Temperatursensor 06 misst eine Temperatur T₂, die durch die Wärmeübergangswiderständen R14, R15 beeinflusst wird. Im Idealfall gilt für den Temperatursensor 04: $T_{1} = T_{Umgebung} * (R_{13} / (R_{12} + R_{13})) + T_{Messstelle} * (R_{12} / (R_{13} + R_{12}))$

In the 2 In the functional diagram shown, the temperature to be determined by the

temperature sensors

04, 06 at the measuring location of the

temperature sensors

04, 06 is calculated as a weighted average of the ambient ambient temperature T _ambient and the measuring point temperature T _{measuring point} . It follows that the temperature sensor 04 measures a temperature T ₁ , which is influenced by the heat transfer resistances R12, R13. The temperature sensor 06 measures a temperature T ₂ , which is influenced by the heat transfer resistances R14, R15. In the ideal case, the following applies to the temperature sensor 04:

T_{1} = T_{Vicinity} * (R_{13} / (R_{12} + R_{13})) + T_{measuring point} * (R_{12} / (R_{13} + R_{12}))

Analog gilt für den Temperatursensor 06: $T_{2} = T_{Umgebung} * (R_{15} / (R_{14} + R_{15})) + T_{Messstelle} * (R_{14} / (R_{15} + R_{14}))$

The same applies to temperature sensor 06:

T_{2} = T_{Vicinity} * (R_{15} / (R_{14} + R_{15})) + T_{measuring point} * (R_{14} / (R_{15} + R_{14}))

3 zeigt ein zweites Funktionsdiagramm der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 02, wobei 3 teilweise 2 gleicht. 3 zeigt ein vereinfachtes Modell von 2, wobei von einem konstanten Temperaturgradienten innerhalb der Messvorrichtung 02 ausgegangen wird. Vereinfacht gilt hier: $R12 + R13 = R14 + R15$

3 shows a second functional diagram of the measuring device 02 according to the invention, wherein 3 partially 2 equals. 3 shows a simplified model of 2 , assuming a constant temperature gradient within the measuring device 02. In simplified terms:

R12 + R13 = R14 + R15

Es wird in diesem Modell außerdem davon ausgegangen, dass die Messstellentemperatur T_Messstelle immer größer als die Umgebungstemperatur T_Umgebung ist, wonach sich der vereinfachte Zusammenhang folgendermaßen darstellen lässt: $T_{Messstelle} = T_{1} * c_{1} + T_{2} * c_{2}$

c₁ und c₂ sind Konstanten, die als Korrekturwert dienen und die durch empirische Versuche ermittelbar sind.In this model, it is also assumed that the measuring point temperature T _{measuring point} is always greater than the ambient temperature T _ambient , according to which the simplified relationship can be represented as follows:

T_{measuring point} = T_{1} * c_{1} + T_{2} * c_{2}

c ₁ and c ₂ are constants that serve as correction values and can be determined by empirical tests.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

0101: Bauteilcomponent
0202: Messvorrichtungmeasuring device
0303: Messstellemeasuring point
0404: primärer Temperatursensorprimary temperature sensor
0505: --
0606: zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
0707: weiterer Temperatursensoradditional temperature sensor
0808: Steuereinheitcontrol unit
R12, R13, R14, R15, R16R12, R13, R14, R15, R16: Wärmeübergangswiderstandheat transfer resistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2284485 A2 [0003]

Claims

Method for determining a surface temperature (T _{measuring point} ) of a component (01) on which a measuring device (02) is arranged, wherein the measuring device (02) comprises a control unit (08), a primary temperature sensor (04) and at least one second temperature sensor (06), wherein the temperature sensors (04, 06) occupy different positions within the measuring device (01) and are each thermally coupled to the component via a heat transfer resistor, wherein the method comprises the following steps: - detecting a first temperature measurement value (T ₁ ) with the primary temperature sensor (04); - detecting a second temperature measurement value (T ₂ ) with the second temperature sensor (06); - providing a correction value (c) which is dependent on the respective associated heat transfer resistance for at least one of the two temperature sensors (04, 06), and - determining the surface temperature (T _{measuring point} ) of the component from the first temperature measurement value and the second temperature measurement value using the correction value by the control unit according to the general formula T _{measuring point} =T ₁ +c*T ₂ .

procedure according to claim 1 , characterized in that a correction value for the primary temperature sensor (04) dependent on the associated heat transfer resistance and a correction value for the second temperature sensor dependent on the associated heat transfer resistance are provided by the control unit (08) and used to determine the surface temperature of the component (01).

procedure according to claim 1 or 2 , characterized in that three or more temperature sensors (04, 06, 07) are integrated in the measuring device, each of which records a temperature measurement value which is used to determine the surface temperature of the component (01).

procedure according to claim 3 , characterized in that the three or more temperature sensors (04, 06, 07) have different positions within the measuring device (02).

procedure according to claim 3 or 4 , characterized in that correction values for the temperature sensors (04, 06, 07) are stored in the control unit (08), wherein the correction values (c) are each dependent on the associated heat transfer resistance.

Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the correction values (c) represent the associated heat transfer resistances, each dependent on the distance of the temperature sensors (04, 06, 07) to the component (01) and on the distance to the environment of the measuring device (02).

Method according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the measuring device (02) is arranged at a measuring point (03) on the component (01).

Method according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the measuring device (02) has a housing which encloses the temperature sensors (04, 06, 07).

Measuring device (02) for carrying out the method for determining a surface temperature of a component according to one of the Claims 1 until 8 , wherein the measuring device comprises a control unit (08), a primary temperature sensor (04) and at least one second temperature sensor (06).