Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern zur Umgebungstemperaturmessung.

Die Kalibrierung von Thermometern wird üblicherweise in Kalibrierbädern, gefüllt mit Flüssigkeiten, Salzen oder Pulvern, in Kalibrieröfen oder mit Hilfe von Fixpunktzellen durchgeführt. Dazu werden die Thermometer entweder ausgebaut und in einem Labor kalibriert oder die Kalibrierung erfolgt direkt vor Ort. Beide Methoden stellen insbesondere im Bereich der Wetterbeobachtung einen großen Aufwand dar. Auch bei Klimakammern bzw. in Lagerräumen ist in den meisten Fällen eine Vor-Ort-Kalibrierung unumgänglich.

Bekannte Thermometer, die ohne Ausbau aus ihrer Messstelle kalibriert werden, sind sogenannte Fixpunktthermometer, die Fixpunktzellen nutzen. Fixpunktzellen enthalten ein Fixpunktmaterial, welches einen temperaturabhängigen Phasenübergang bei einer sehr genau bekannten Temperatur aufweist. Temperaturabhängige Phasenübergänge können den Aggregatzustand des Fixpunktmaterial betreffen oder den Wechsel materialspezifischer Eigenschaften, wie beispielsweise den Übergang vom ferroelektrischen in den paraelektrischen Zustand oder den Wechsel von ferromagnetischen zu paramagnetischen Verhalten oder der Wechsel der Kristallstruktur. Die sehr genau bekannte Temperatur des Phasenübergangs wird zur Überprüfung oder Kalibrierung des Thermometers genutzt.

Fixpunktthermometer besitzen erhebliche technische Nachteile hinsichtlich einer sehr langsamen und trägen Messgeschwindigkeit, deutlich größerer Sensorabmessungen und höherer Eigenerwärmung bei Widerstandsthermometern. Weiterhin ist die notwendige Sensorelektronik deutlich komplizierter und aufwändig.

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Miniatur-Fixpunktzellen, beispielsweise aus DE 195 32 077 A1 , DE 199 41 731 A1 und GB 2 155 238 A, bekannt.

DE 195 32 077 A1 offenbart eine miniaturisierte Fixpunktzelle aus Keramik zur in-situ Kalibration von Temperatursensoren. Die Bauform ermöglicht eine verbesserte thermische Kopplung von Sensor und Referenzsubstanz. DE 199 41 731 A1 offenbart eine Miniatur-Fixpunktzelle zur automatisierten Mehrpunkt-in-situ- Kalibration von Temperatursensoren. Die Miniatur-Fixpunktzelle weist zusätzliche Heiz- und Kühlelemente auf, um Phasenumwandlungsprozesse zu induzieren.

GB 2 155 238 A offenbart ein Temperaturmessgerät umfassend einen Temperatursensor, der innerhalb eines keramischen Isolators angeordnet ist, ein keramisches Gehäuse, welches den keramischen Isolator und eine Miniaturschmelzpunkt- oder Miniaturgefrierpunktzelle enthält. Der Temperatursensor reicht in die Miniaturschmelzpunkt- oder Miniaturgefrierpunktzelle hinein und diese enthält eine Menge eines Material mit bekannten Schmelz- oder Gefrierpunkt. Das Temperaturmessgerät kann somit kalibriert werden, ohne es von seiner Position zur Temperaturmessung zu entfernen.

Derartige Miniatur-Fixpunktzellen nutzen die gleichen Materialien und Techniken wie große Fixpunktzellen, die üblicherweise zur Kalibrierung von ausgebauten Thermometern genutzt werden. Vorteil der Miniatur-Fixpunktzellen sind ihre kompakte Bauform und die dadurch mögliche Integration in das Thermometer. Ein weiterer Nachteil der kleinen und integrierbaren Fixpunktzellen ist die geringere Temperaturstabilität im Vergleich zu großen Fixpunktzellen, so dass kleine Fixpunktzellen eine geringe Präzision aufweisen.

Eine Vorrichtung, die Materialien zur Kalibrierung nutzt, die einen Wechsel ihrer elektrischen oder magnetischen Eigenschaften aufweisen, ist aus DE 10 2015 1 12 425 A1 bekannt.

DE 10 2015 1 12 425 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums umfassend zumindest einen Temperatursensor und zumindest zwei Referenzelemente zur in-situ Kalibrierung und/oder Validierung des Temperatursensors. Die zumindest zwei Referenzelemente bestehen dabei aus zumindest teilweise ferroelektrischen oder ferromagnetischen Materialien.

DE 196 81 502 T1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur in-situ Kalibrierung eines Temperatursensors innerhalb einer Vorrichtung zur Behandlung von Substraten. Dabei weist die Kalibriereinrichtung mindestens einen in-situ Kalibrierfühler auf, welcher mit einem Stellglied verbunden ist. Während eines Kalibrierzyklus wird der temperaturempfindliche in-situ-Fühler derart dem Substrat angenähert, dass auch im Falle einer Berührung von Substrat und Fühler die Unversehrtheit der Ausrüstung zur thermischen Behandlung erhalten bleibt. Nach Erreichen der Endposition wird die Substrattemperatur zwischen einer ersten und einer zweiten Temperatur mit einer niedrigen Rate geändert. Während der Änderung werden die Daten des Temperatursensors und die Daten des Fühlers mittels einer Datenverarbeitungsanlage gespeichert und ausgewertet. Ergebnis dieser Auswertung sind die Kalibrierparameter des verwendeten Substrattemperatursensors. Nach Beendigung des Kalibrierzyklus wird der in-situ Fühler wieder zurückgezogen.

Nachteilig bei allen Temperatursensoren mit eingebauter Kalibriereinrichtung ist eine deutliche Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des Temperatursensors bedingt durch die Masse der eingebauten Kalibriereinrichtung. Weiterhin nachteilig ist, dass im Temperaturbereich der Phasenumwandlungstemperatur(en) die Umgebungstemperatur durch den Temperatursensor nicht gemessen werden kann.

Gerade in Anwendungsgebieten, wo schnelle und präzise Messungen der Temperatur gefordert werden, haben Thermometer mit integrierter Fixpunktzelle den Nachteil einer verringerten Messgeschwindigkeit bzw. Ansprechzeit auf Temperaturänderungen. Derartige Anwendungsfälle liegen beispielsweise in Präzisionsklimalaboren vor. Ein weiterer Anwendungsfall sind meteorologische Wetterstationen, die teilweise sehr lange unbeaufsichtigt sind oder in schwer zugänglichen Gebieten stehen. Aber auch unbemannte, autonome Fahrzeuge oder Flugkörper benötigen eine schnelle und präzise Temperaturmessung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, um die automatisierte Kalibrierung eines Thermometers vor Ort zu ermöglichen, ohne dass das Thermometer aus seiner Messstelle ausgebaut werden muss und die Nachteile bisheriger Lösungen zur Vor-Ort-Kalibrierung von Thermometern, wie eine Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften überwunden werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern mindestens einen Temperatursensor, mindestens eine Steuereinrichtung, mindestens eine Auswerte- und Speichereinheit, mindestens eine Positioniereinrichtung und mindestens eine Kalibriereinrichtung. Die Kalibriereinrichtung umfasst mindestens eine Fixpunktzelle. Die Positioniereinrichtung ist derart ausgebildet, den mindestens einen Temperatursensor und die Kalibriereinrichtung entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung zu bewegen. Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung die Vor-Ort-Kalibrierung des mindestens einen Temperatursensors, ohne dass dieser aus seiner Messstelle ausgebaut werden muss. Die Positioniereinrichtung ist derart ausgebildet, den für die Kalibrierung thermischen Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle temporär herzustellen, indem der mindestens einen Temperatursensor und die Kalibriereinrichtung entlang der mindestens einen vertikalen Achse der Vorrichtung aufeinander zu- und wegbewegt werden. Die Masse der Kalibriereinrichtung, die mindestens eine Fixpunktzelle umfasst, ist somit temporär, d.h. im Kalibriermodus, in thermischen Kontakt mit dem mindestens einen Temperatursensor. Dadurch wird im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Thermometern mit integrierter Fixpunktzelle die Messdynamik des mindestens einen Temperatursensors im Messmodus nur minimal beeinflusst. Unter Messmodus wird der Zustand verstanden, wenn der mindestens eine Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur steht, um die Umgebungstemperatur zu messen. Unter Kalibriermodus wird der Zustand verstanden, wenn der mindestens eine Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der mindestens einen Fixpunktzelle steht, um den mindestens einen Temperatursensor zu kalibrieren. Weiterhin vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, bei der die mindestens eine Fixpunktzelle und der mindestens eine Temperatursensor nur temporär in thermischen Kontakt stehen, die Verwendung von großen Fixpunktzellen, die eine bessere Genauigkeit als integrierte Miniatur-Fixpunktzellen ermöglichen.

Ein Temperatursensor im Sinne der Erfindung ist ein elektrisches oder elektronisches Bauelement, welches ein elektrisches Signal als Maß für die gemessene Umgebungstemperatur liefert. Derartige Bauelemente sind beispielsweise Platin- oder Halbleiter-Messwiderstände, die als elektrisches Signal als Maß für die Temperatur die Widerstandsänderung nutzen. Weitere bekannte Bauelemente sind beispielsweise Pyrometer, Thermoelemente oder faseroptische Temperatursensoren.

Eine Positioniereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung, die derart ausgebildet ist, die Kalibriereinrichtung und den Temperatursensor entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung zu bewegen. Dem Fachmann ist bekannt, dass eine derartige Bewegung beispielsweise durch Linearantriebe oder Drehbewegungen zu realisieren ist.

Eine Kalibriereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung, die mindestens eine Fixpunktzelle umfasst. Bekannt sind die unterschiedlichsten Bauformen für Fixpunktzellen. Die Kalibriereinrichtung kann auch mehrere Fixpunktzellen umfassen. Mehrere Fixpunktzellen ermöglichen die Kalibrierung des mindestens einen Temperatursensors an mehreren Fixpunkten. Dem Fachmann sind Verfahren zur thermischen Steuerung und zur Auswertung der gemessenen T emperatursignalverläufe bekannt.

Die Steuereinrichtung dient der Steuerung der Positioniereinrichtung. Vorteilhaft ermöglicht die Steuerungseinrichtung, dass in festgelegten Intervallen der thermische Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle automatisiert hergestellt wird, um den mindestens einen Temperatursensor zu kalibrieren.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht die Steuereinrichtung die automatisierte Durchführung bedarfsgerechter Kalibrierintervalle, beispielsweise in festgelegten Zeitabständen oder nach detektierten Ereignissen, wie beispielsweise schnellen Temperaturwechseln.

Die Auswerte- und Speichereinheit dient der Aufzeichnung und Auswertung der erfassten Messdaten. Vorteilhaft ermöglicht die Auswerte- und Speichereinheit die Weiterverarbeitung und Speicherung der ermittelten Kalibrier- und Messwerte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Positioniereinrichtung derart ausgebildet, nur die Kalibriereinrichtung entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung zu bewegen.

Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, dass der mindestens eine Temperatursensor nicht bewegt wird, um den zur Kalibrierung nötigen thermischen Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle herzustellen. Dadurch können einerseits nachteilige Auswirkungen auf das Kalibrierergebnis durch die Erschütterungsempfindlichkeit des mindestens einen Temperatursensors vermieden werden. Andererseits bleibt der mindestens eine Temperatursensor immer exakt am Ort der Temperaturmessung, so dass auftretende örtliche Temperaturgradienten keinen Einfluss auf die Messung haben.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Positioniereinrichtung derart ausgebildet, die Kalibriereinrichtung zusätzlich entlang einer ersten horizontalen Achse der Vorrichtung zu bewegen und/oder um eine erste vertikale Achse der Vorrichtung zu rotieren.

Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung die Positionierung der Kalibriereinrichtung, so dass der mindestens eine Temperatursensor und die mindestens eine Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Dadurch kann zur Kalibrierung des mindestens einen Temperatursensors durch der thermische Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der Fixpunktzelle durch das Bewegen von Kalibriereinrichtung und Temperatursensor entlang einer vertikalen Achse der Vorrichtung hergestellt werden.

Dem Fachmann ist bekannt, dass derartige translatorische und/oder rotatorische Bewegungen beispielsweise durch Linearantriebe oder rotorische Antriebe realisiert werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf jeder der mindestens einen vertikalen Achsen der Vorrichtung mindestens ein Temperatursensor angeordnet und die vertikalen Achsen der Vorrichtung sind parallel zueinander.

Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, dass mehrere Temperatursensoren nebeneinander auf parallelen vertikalen Achsen oder mehrere Temperatursensoren auf einer vertikalen Achse übereinander angeordnet sind.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, dass mehrere Temperatursensoren in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind und die Umgebungstemperatur erfassen. Dem Fachmann sind entsprechende Verfahren bekannt, um aus den von mehreren Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten den Mittelwert zu bestimmen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kalibriereinrichtung derart ausgebildet, dass die mindestens eine Fixpunktzelle radial beabstandet von der ersten vertikalen Achse angeordnet ist.

Vorteilhaft ermöglicht einen derartige Vorrichtung, dass die mindestens eine Fixpunktzelle während der Positionierung der Kalibriereinrichtung um die erste vertikale Achse rotieren kann, bis der mindestens eine Temperatursensor und die mindestens eine Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind.

In einer Ausführungsform weist die Kalibriereinrichtung eine kreisförmige Halteiung auf, die auf der ersten vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet ist. Die kreisförmige Halterung kann beispielsweise ein Drehteller sein, auf dem die mindestens eine Fixpunktzelle radial beabstandet von der ersten vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern weiterhin einen ersten und einen zweiten Temperatursensor auf. Der erste und der zweite Temperatursensor sind entlang einer vertikalen Achse der Vorrichtung übereinander oder entlang einer zweiten horizontalen Achse der Vorrichtung nebeneinander angeordnet.

Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, dass während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors der zweite Temperatursensor weiterhin die Umgebungstemperatur misst. Dadurch wird vorteilhaft die kontinuierliche Messung der Umgebungstemperatur mittels des zweiten Temperatursensors während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors ermöglicht. Während der Kalibrierung des zweiten Temperatursensors misst der erste Temperatursensor die Umgebungstemperatur.

In einer weiteren Ausführungsform sind der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor über die Steuer- und Auswerteeinheit miteinander gekoppelt.

Vorteilhaft ermöglicht die Kopplung des ersten und des zweiten Temperatursensors, dass der zweite Temperatursensor anhand der kalibrierten Kennlinie des ersten Temperatursensors geprüft werden kann.

Die Kopplung erfolgt durch dem Fachmann bekannte Auswerteverfahren, die in der Auswerte- und Speichereinheit hinterlegt sind. Beispielsweise ist die zu messende Umgebungstemperatur gleich der durch den ersten Temperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur während der Kalibrierung des zweiten Temperatursensors. Während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors ist die zu messende Umgebungstemperatur gleich der durch den zweiten Temperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur. Wenn der erste und der zweite Temperatursensor die Umgebungstemperatur messen, ist die zu messende Umgebungstemperatur beispielsweise der Mittelwert aus den gemessenen Umgebungstemperaturen des ersten und des zweiten Temperatursensors. Dem Fachmann sind weitere Verfahren zur Mittelwertbildung bekannt.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kalibriereinrichtung zwei Fixpunktzellen. Bevorzugt unterscheiden sich die Fixpunkttemperaturen der zwei Fixpunktzellen voneinander. Vorteilhaft ermöglichen die zwei Fixpunktzellen die Kalibrierung des mindestens einen Temperatursensors an zwei Fixpunkttemperaturen. Dadurch wird die Genauigkeit der Kalibrierung erhöht.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kalibriereinrichtung mehr als zwei Fixpunktzellen. Bevorzugt unterscheiden sich die Fixpunkttemperaturen der mehr als zwei Fixpunktzellen. Vorteilhaft wird dadurch die Kalibriergenauigkeit weiter erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern. Diese umfasst die bedarfsgerechte Festlegung von Kalibrierzyklen (z.B. festgelegte Zeitabstände, Kalibrierung nach detektierten Ereignissen, schnellen Temperaturwechselgeschwindigkeiten).

Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung die Einsparung von Kosten gegenüber bekannten Verfahren zur Kalibrierung von Thermometern. Weiterhin vorteilhaft ermöglicht eine derartige Vorrichtung, dass die Kalibrierung ohne geschultes Personal ausgeführt wird. Durch die integrierte Auswerte- und Speichereinheit erfolgt zudem automatisiert die Speicherung und Weiterverarbeitung der Mess- und Kalibrierdaten.

Weiterhin zur Erfindung gehört ein Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern unter Verwendung einer Vorrichtung, umfassend mindestens einen Temperatursensor, mindestens eine Steuereinrichtung, mindestens eine Auswerte- und Speichereinheit, mindestens eine Positioniereinrichtung und mindestens eine Kalibriereinrichtung, wobei die Kalibriereinrichtung mindestens eine Fixpunktzelle umfasst und die Positioniereinrichtung derart ausgebildet ist, den mindestens einen Temperatursensor und die Kalibriereinrichtung entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung zu bewegen. Auf jeder der mindestens einen vertikalen Achsen der Vorrichtung ist mindestens ein Temperatursensor angeordnet und die vertikalen Achsen der Vorrichtung sind parallel zueinander. In Schritt a) wird ein thermischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle hergestellt, um den mindestens einen Temperatursensor zu kalibrieren. Dazu bewegt die Positioniereinrichtung den mindestens einen Temperatursensor und die Kalibriereinrichtung entlang mindestens einer vertikalen Achse aufeinander zu.

Nachfolgend, nach abgeschlossener Kalibrierung des mindestens einen Temperatursensors in Schritt a), wird der thermische Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle entfernt. Dazu bewegt die Positioniereinrichtung den mindestens einen Temperatursensor und die Kalibriereinrichtung entlang der mindestens einen vertikalen Achse voneinander weg, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der zu messenden Umgebungstemperatur besteht, um die Umgebungstemperatur zu messen.

Ist ein thermischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle hergestellt, befindet sich der mindestens eine Temperatursensor im Kalibriermodus.

Besteht ein thermischer Kontakt zwischen dem mindestens einem Temperatursensor und der Umgebungstemperatur befindet sich der mindestens eine Temperatursensor im Messmodus.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass die mindestens eine Fixpunktzelle nur temporär im thermischen Kontakt mit dem mindesten einen zu kalibrierenden Temperatursensor steht, so dass Nachteile bezüglich der Messdynamik des mindestens einen Temperatursensors überwunden werden und eine hohe Messgeschwindigkeit gewährleistet wird.

Weiterhin vorteilhaft ermöglich ein derartiges Verfahren die Einsparung von Kesten, da die Temperatursensoren nicht aus der Messstelle ausgebaut werden müssen. Weiterhin erfordert das erfindungsgemäße Verfahren kein geschultes Personal, welches die Kalibrierung vornimmt, vielmehr erfolgt die Kalibrierung und die Verarbeitung der Kalibrier- und Messwerte automatisiert.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, bedingt durch den nur temporären Kontakt zwischen dem mindestens einen Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle, die Verwendung von großformatigen Fixpunktzellen innerhalb der Kalibriereinrichtung. Großformatige Fixpunktzellen bieten gegenüber kleineren integrierbaren Fixpunktzellen den Vorteile einer besseren Genauigkeit der Kalibrierung.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern wird vor Schritt a) in einem Schritt c) die Kalibriereinrichtung positioniert. Die Kalibriereinrichtung wird in Schritt c) derart positioniert, dass der mindestens eine Temperatursensor und die mindestens eine Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind.

Vorteilhaft ermöglicht der Schritt a) vorangehende Schritt c); dass die Kalibriereinrichtung auf einer vertikalen Achse mit dem jeweils zu kalibrierenden mindestens einen Temperatursensor angeordnet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt c)die Kalibriereinrichtung positioniert, indem die Positioniereinrichtung die Kalibriereinrichtung translatorisch entlang einer horizontalen Achse der Vorrichtung und/oder rotatorisch um die mindestens eine vertikale Achse der Vorrichtung bewegt.

Vorteilhaft ermöglicht das Verfahren, dass mehrere Temperatursensoren, die auf mehreren parallelen vertikalen Achsen der Vorrichtung entlang einer horizontalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind, nacheinander durch Positionierung der Kalibriereinrichtung kalibriert werden können.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht das Verfahren, dass mehrere Fixpunktzellen, die die Kalibriereinrichtung umfasst, zur Kalibrierung des mindestens einen Temperatirsensor genutzt werden können. Dadurch wird die Genauigkeit der Kalibrierung erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern unter Verwendung einer Vorrichtung, weiterhin aufweisend einen ersten und einen zweiten Temperatursensor. Der erste und der zweite Temperatursensor sind entlang einer vertikalen Achse der Vorrichtung übereinander oder entlang einer horizontalen Achse der Vorrichtung auf zwei parallelen vertikalen Achsen nebeneinander angeordnet. In Schritt a) wird der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle hergestellt, um den ersten Temperatursensor zu kalibrieren. Gleichzeitig steht der zweite Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der zu messenden Umgebungstemperatur, um die Umgebungstemperatur zu messen. Der erste Temperatursensor befindet sich im Kalibriermodus, während der zweite Temperatursensor sich im Messmodus befindet.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass die Umgebungstemperatur mittels des zweiten Temperatursensors kontinuierlich auch während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors erfasst wird.

Bevorzugt sind der erste und der zweite Temperatursensor über die Auswerte- und Speichereinheit miteinander gekoppelt, so dass die Mittelwertbildung aus den gemessenen Temperaturwerten nach bekannten Verfahren bestimmt wird.

Vorteilhaft kann somit der zweite Temperatursensor anhand der kalibrierten Kennlinie des ersten Temperatursensors oder der erste Temperatursensor anhand der kalibrierten Kennlinie des zweiten Temperatursensors überprüft werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern werden nach Schritt b) die Schritte c), a) und b) wiederholt. In Schritt c) wird die Kalibriereinrichtung positioniert, so dass der zweite Temperatursensor und die mindestens eine Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Nachfolgend wird in Schritt a) ein thermischer Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle hergestellt, um den zweiten Temperatursensor zu kalibrieren. Anschließend wird in Schritt b) der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der mindestens einen Fixpunktzelle entfernt, so dass der zweite Temperaturmodus in thermischen Kontakt mit der zu messenden Umgebungstemperatur steht.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass nach der Kalibrierung des ersten Temperatursensors auch der zweite Temperatursensor kalibriert wird. Damit sinkt die Unsicherheit der Temperaturmessung.

Weiterhin vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass immer zwei kalibrierte Temperatursensoren zur Messung der Umgebungstemperatur zur Verfügung stehen.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern können die Wiederholungen der Schritte c), a), b) in beliebiger Reihenfolge wiederholt werden. So kann beispielweise beim erstmaligen Durchführen von Schritt c) die Kalibriereinrichtung derart positioniert werden, dass der zweite Temperatursensor und die mindestens eine Fixpunktzelle aus einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern unter Verwendung einer Vorrichtung, weiterhin aufweisend eine erste und eine zweite Fixpunktzelle. Die Schritte c), a), b) werden viermal wiederholt, um den ersten Temperatursensor zu positionieren und nacheinander mittels der ersten und der zweiten Fixpunktzelle zu kalibrieren und anschließend den zweiten Temperatursensor zu positionieren und nacheinander mittels der ersten und zweiten Fixpunktzelle zu kalibrieren.

Bevorzugt unterscheiden sich die erste und die zweite Fixpunktzelle voneinander, so dass die erste und die zweite Fixpunktzelle unterschiedliche Fixpunkttemperaturen aufweisen.

Beim erstmaligen Durchführen der Schritte c), a), b) wird in Schritt c) die Kalibriereinrichtung positioniert, so dass der erste Temperatursensor und die erste Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Anschließend wird in Schritt a) der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der ersten Fixpunktzelle hergestellt und der erste Temperatursensor mittels der ersten Fixpunktzelle kalibriert. Gleichzeitig besteht der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der Umgebungstemperatur, so dass der zweite Temperatursensor im Messmodus ist. In Schritt b) wird anschließend der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der ersten Fixpunktzelle entfernt, so dass der erste Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur steht. Gleichzeitig steht der zweite Temperatursensor ebenfalls in thermischen Kcntakt mit der Umgebungstemperatur.

Beim zweitmaligen Durchführen der Schritte c), a), b) wird in Schritt c) die Kalibriereinrichtung positioniert, so dass der erste Temperatursensor und die zweite Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Anschließend wird in Schritt a) der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der zweiten Fixpunktzelle hergestellt und der erste Temperatursensor mittels der zweiten Fixpunktzelle kalibriert. Gleichzeitig besteht der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der Umgebungstemperatur, so dass der zweite Temperatursensor im Messmodus ist. In Schritt b) wird anschließend der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der zweiten Fixpunktzelle entfernt, so dass der erste Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur steht. Gleichzeitig steht der zweite Temperatursensor ebenfalls in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur.

Beim drittmaligen Durchführen der Schritte c), a), b) wird in Schritt c) die Kalibriereinrichtung positioniert, so dass der zweite Temperatursensor und die erste Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Anschließend wird in Schritt a) der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der ersten Fixpunktzelle hergestellt und der zweite Temperatursensor mittels der ersten Fixpunktzelle kalibriert. Gleichzeitig besteht der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der Umgebungstemperatur, so dass der erste Temperatursensor im Messmodus ist. In Schritt b) wird anschließend der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der ersten Fixpunktzelle entfernt, so dass der zweite Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur steht. Gleichzeitig steht der erste Temperatursensor ebenfalls in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur.

Beim viertmaligen Durchführen der Schritte c), a), b) wird in Schritt c) die Kalibriereinrichtung positioniert, so dass der zweite Temperatursensor und die zweite Fixpunktzelle auf einer vertikalen Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Anschließend wird in Schritt a) der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der zweiten Fixpunktzelle hergestellt und der zweite Temperatursensor mittels der zweiten Fixpunktzelle kalibriert. Gleichzeitig besteht der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor und der Umgebungstemperatur, so dass der erste Temperatursensor im Messmodus ist. In Schritt b) wird anschließend der thermische Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor und der zweiten Fixpunktzelle entfernt, so dass der zweite Temperatursensor in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur steht. Gleichzeitig steht der erste Temperatursensor ebenfalls in thermischen Kontakt mit der Umgebungstemperatur.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass der erste und der zweite Temperatursensor mittels der ersten und der zweiten Fixpunktzelle kalibriert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Kalibriereinrichtung mehr als zwei Fixpunktzellen auf. Die Schritte c), a), b) werden dann in entsprechender Anzahl wiederholt. Damit kann vorteilhaft die Kalibriergenauigkeit weiter erhöht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Positioniereinrichtung derart ausgebildet, nur die Kalibriereinrichtung entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung zu bewegen.

Vorteilhaft ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass der mindestens eine Temperatursensor nicht bewegt wird. Dadurch werden nachteilige Auswirkungen auf das Kalibrierergebnis durch die Erschütterungsempfindlichkeit des mindestens einen Temperatursensors vermieden. Weiterhin vorteilhaft bleibt der mindestens eine Temperatursensor immer exakt am Ort der Temperaturmessung, so dass auftretende örtliche Temperaturgradienten keinen Einfluss auf die Messung haben. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern zur Kalibrierung von Thermometern verwendet.

Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mindestens einem T emperatursensor.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Temperatursensor, die übereinander angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Temperatursensor, die nebeneinander angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 , umfassend mindestens einem Temperatursensor 2, eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt in Fig. 1 ), eine Auswerte- und Speichereinheit (nicht dargestellt in Fig. 1 ), eine Positioniereinrichtung 3 und eine Kalibriereinrichtung 4. Die Kalibriereinrichtung 4 umfasst mindestens eine Fixpunktzelle 4a. Die Positioniereinrichtung 3 bewegt den mindestens einen Temperatursensor 2 und die Kalibriereinrichtung 4 entlang mindestens einer vertikalen Achse der Vorrichtung 6. Der mindestens eine Temperatursensor 2 und die mindestens eine Fixpunktzelle 4a sind auf einer vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 angeordnet.

In dem Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern mit mindestens einem Temperatursensor unter Verwendung einer Vorrichtung 1 entsprechend Fig. 1 bewegt die Positioniereinrichtung 3 in Schritt a) die Kalibriereinrichtung 4 und den Temperatursensor 2 entlang einer vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 aufeinander zu, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem Temperatursensor 2 und der Fixpunktzelle 4a besteht, um den Temperatursensor 2 zu kalibrieren. Während der Kalibrierung des Temperatursensors 2, d.h. im Kalibriermodus, befindet sich die Kalibriereinrichtung 4 in der Kalibrierposition 5. Dadurch ist der thermische Kontakt zwischen dem Temperatursensor 2 und der Fixpunktzelle 4a temporär hergestellt. Nach abgeschlossener Kalibrierung des Temperatursensors 2 bewegt in Schritt b) die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung 4 und den Temperatursensor 2 entlang der vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 voneinander weg, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem Temperatursensor 2 und der zu messenden Umgebung besteht, um die Umgebungstemperatur zu messen. Der Temperatursensor 2 befindet sich im Messmodus.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einem ersten Temperatursensor 2a, einem zweiten Temperatursensor 2b, eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt in Fig. 2), eine Auswerte- und Speichereinheit (nicht dargestellt in Fig. 2), einer Positioniereinrichtung 3 und einer Kalibriereinrichtung 4. Der erste Temperatursensor 2a und der zweite Temperatuisensor 2b sind entlang einer vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 übereinander angeordnet. Die Kalibriereinrichtung 4 umfasst eine Fixpunktzelle 4a. Der erste Temperatursensor 2a, der zweite Temperatursensor 2b und die Fixpunktzelle 4a sind auf einer vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 angeordnet.

In dem Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Temperatursensor 2a, 2b, die entlang einer vertikalen Achse 6 der Vorrichtung übereinander angeordnet sind entsprechend Fig. 2 bewegt die Positioniereinrichtung 3 in Schritt a) die Kalibriereinrichtung 4 und den ersten Temperatursensor 2a entlang der vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 aufeinander zu, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor 2a und der Fixpunktzelle 4a besteht, um den Temperatursensor 2a zu kalibrieren. Gleichzeitig besteht ein thermischer Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor 2b und der Umgebungstemperatur, so dass kontinuierlich die Umgebungstemperatur erfasst wird. Während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors 2a, d.h. im Kalibriermodus, befindet sich die Kalibriereinrichtung 4 in der Kalibrierposition 5. Dadurch ist der thermische Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor 2a und der Fixpunktzelle 4a temporär hergestellt und gleichzeitig die weitere Erfassung der Umgebungstemperatur durch den zweiten Temperatursensor 2b ermöglicht. Wenn der erste Temperatursensor 2a im Kalibriermodus ist, so ist die gemessene Umgebungstemperatur gleich die vom zweiten Temperatursensor 2b erfasste Umgebungstemperatur. Der erste und der zweite Temperatursensor 2a, 2b sind über die Auswerte- und Speichereinheit miteinander gekoppelt, so dass der zweite Temperatursensor 2b anhand der kalibrierten Kennlinie des ersten Temperatursensors 2a geprüft wird. Nach abgeschlossener Kalibrierung der ersten Temperatursensors 2a bewegt in Schritt b) die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung 4 und den ersten Temperatursensor 2a entlang der vertikalen Achse 6 der Vorrichtung 1 voneinander weg, so dass der erste Temperatursensor 2a wieder in thermischen Kontakt mit der Umgebung steht, um die Umgebungstemperatur zu messen. Der erste und der zweite Temperatursensor 2a, 2b befinden sich im Messmodus, so dass beide Sensoren die Umgebungstemperatur erfassen. Durch bekannte Auswerteverfahren wird der Mittelwert aus den vom ersten und zweiten Temperatursensor 2a, 2b erfassten Temperaturwerte gebildet.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einem ersten Temperatursensor 2a, einem zweiten Temperatursensor 2b, einer Positioniereinrichtung 3 und einer Kalibriereinrichtung 4. Der erste Temperatursensor 2a und der zweite Temperatursensor 2b sind entlang einer horizontalen Achse 7 der Vorrichtung 1 nebeneinander angeordnet. Die Kalibriereinrichtung 4 umfasst eine Fixpunktzelle 4a, die radial beabstandet von der ersten vertikalen Achse 6a der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die Positioniereinrichtung 3 ist derart ausgebildet, die Kaibriereinrichtung 4 um die erste vertikale Achse 6a der Vorrichtung 1 rotatorisch zu bewegen.

In dem Verfahren zur automatisierten Kalibrierung von Thermometern unter Verwendung einer Vorrichtung entsprechend Fig. 3 positioniert in Schritt c) die Positioniereinrichtung durch eine rotatorische Bewegung um die erste vertikale Achse 6a der Vorrichtung 1 die Kalibriereinrichtung 4 derart, dass der erste Temperatursensor 2a und die Fixpunktzelle 4a auf einer zweiten vertikalen Achse 6b der Vorrichtung 1 angeordnet sind.

In dem nachfolgenden Schritt a) bewegt die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung 4 entlang der ersten vertikalen Achse 6a der Vorrichtung 1 auf den ersten Temperatursensor 2a zu, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor 2a und der Fixpunktzelle 4a besteht, um den ersten Temperatursensor 2a zu kalibrieren. Gleichzeitig besteht ein thermischer Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor 2b und der Umgebungstemperatur, so dass kontinuierlich die Umgebungstemperatur erfasst wird. Während der Kalibrierung des ersten Temperatursensors 2a, d.h. im Kalibriermodus, befindet sich die Kalibriereinrichtung 4 in der Kalibrierposition 5a.

Nach abgeschlossener Kalibrierung des ersten Temperatursensors 2a bewegt in Schritt b) die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung von dem ersten Temperatursensor 2a entlang der ersten vertikalen Achse 6a der Vorrichtung 1 voneinander weg, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor 2a und der Umgebung besteht, um die Umgebungstemperatur zu messen. Der erste und der zweite Temperatursensor 2a, 2b befinden sich im Messmodus. Anschließend wird der Schritt c) wiederholt. Die Positioniereinrichtung 3 positioniert durch eine rotatorische Bewegung um die erste vertikale Achse 6a der Vorrichtung 1 die Kalibriereinrichtung 4 derart, dass der zweite Temperatursensor 2b und die Fixpunktzelle 4a auf einer dritten vertikalen Achse 6c der Vorrichtung 1 angeordnet sind.

Nachfolgend bewegt in Schritt a) die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung 4 entlang der ersten vertikalen Achse 6a der Vorrichtung 1 auf den zweiten Temperatursensor 2b zu, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor 2b und der Fixpunktzelle 4a besteht, um den zweiten Temperatursensor 2b zu kalibrieren. Gleichzeitig besteht ein thermischer Kontakt zwischen dem ersten Temperatursensor 2a und der Umgebungstemperatur, so dass kontinuierlich die Umgebungstemperatur erfasst wird. Während der Kalibrierung des zweiten Temperatursensors 2b, d.h. im Kalibriermodus, befindet sich die Kalibriereinrichtung 4 in der Kalibrierposition 5b.

Nach abgeschlossener Kalibrierung des zweiten Temperatursensors 2b bewegt in Schritt b) die Positioniereinrichtung 3 die Kalibriereinrichtung von dem zweiten Temperatursensor 2b entlang der ersten vertikalen Achse 6a der Vorrichtung 1 voneinander weg, so dass ein thermischer Kontakt zwischen dem zweiten Temperatursensor 2b und der Umgebung besteht, um die Umgebungstemperatur zu messen. Der erste und der zweite Temperatursensor 2a, 2b befinden sich im Messmodus.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleich wirkenden Ausführungsformen. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die speziell beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein, sofern sich die Einzelmerkmale nicht gegenseitig ausschließen, oder eine spezifische Kombination von Einzelmerkmalen nicht explizit ausgeschlossen ist.

Bezugszeichen

1 Vorrichtung

2 Mindestens ein Temperatursensor

2a Erster Temperatursensor

2b Zweiter Temperatursensor

3 Positioniereinrichtung

4 Kalibriereinrichtung

4a Mindestens eine Fixpunktzelle

4b Erste Fixpunktzelle

4c Zweite Fixpunktzelle

5 Kalibrierposition bei Kalibrierung des mindestens einen

T emperatursensors

5a Kalibrierposition bei Kalibrierung des ersten Temperatursensors

5b Kalibrierposition bei Kalibrierung des zweiten Temperatursensors

6 Mindestens eine vertikale Achse der Vorrichtung

6a Erste vertikale Achse der Vorrichtung

6b Zweite vertikale Achse der Vorrichtung

6c Dritte vertikale Achse der Vorrichtung

7 Eine horizontale Achse