CN116046216A - 一种温度传感器校准辅助装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器校准技术领域，公开了一种温度传感器校准辅助装置，包括传感器安装管，传感器安装管的两端接入介质循环管路中，介质循环管路中充满导热介质，导热介质的温度可被改变并能保持在预设的不同的恒温状态；以及基准温度传感器，基准传感器被配置为已通过第三方检测机构检测合格，基准温度传感器的检测端伸入导热介质内用于检测导热介质的基准温度值；传感器安装管的外侧设有若干用于安装待测温度传感器的连接座，待测温度传感器与连接座可拆卸连接，待测温度传感器的检测端伸入传感器安装管内对导热介质的温度进行检测并获得检测值。本发明具有使用方便、能同时对温度传感器进行批量辅助校准的有益效果。

Description

一种温度传感器校准辅助装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及传感器校准技术领域，尤其涉及一种温度传感器校准辅助装置及其使用方法。

背景技术

在生物制药设备领域，几乎所有的设备都会涉及温度控制，温度在生产设备的生产中艺中发挥关键的作用。准确的测量温度是生物制药设备中最重要、最基础的功能。为了确保测量温度的准确性，需要定期对生物制药设备中的温度传感器进行校验，必要时，还需要对温度传感器进行校准，生物制药设备中最常用的温度值有两个，一个是37℃，该温度为细菌、细胞培养的最佳温度，另一个温度是121℃，该温度为灭菌的最佳温度。目前常用的校准设备通常采用恒温槽，恒温槽的恒温范围很广，但是该种校准设备成本高，而且使用不方便，每次只能对单个温度传感器进行校准，而通常一台生物制药设备中就有多个温度传感器，校准效率低。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种使用方便、可对温度传感器进行批量辅助校准的温度传感器校准辅助装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种温度传感器校准辅助装置，包括

传感器安装管，所述传感器安装管的两端接入介质循环管路中，所述介质循环管路中充满导热介质，所述导热介质的温度可被改变并能保持在预设的不同恒温状态；以及

基准温度传感器，所述基准传感器被配置为已通过第三方检测机构检测合格，所述基准温度传感器的检测端伸入导热介质内用于检测导热介质的基准温度值；

其中，所述传感器安装管的外侧设有若干用于安装待测温度传感器的连接座，所述待测温度传感器与连接座可拆卸连接，所述待测温度传感器的检测端伸入传感器安装管内对导热介质的温度进行检测并获得检测值。

将待校准的待测温度传感器安装在连接座上，将基准温度传感器安装在介质循环管路中用于检测介质的温度，进而获得一个基准温度值，将导热介质的温度保持在该基准温度值，然后观察待测温度传感器的检测值，最后将检测值校准为基准温度值。该校准辅助设备其本身是为待测温度传感器提供一个温度基准，待测温度传感器的校准则是通过生物制药设备中自带的校准模块对待测传感器进行校准，该校准辅助设备的特点在于使用方便、能同时为多个待测温度传感器提供温度基准，进而提高温度传感器的校准效率。

作为优选，所述介质循环管路中设有为导热介质加热的电加热器、带动导热介质循环流动的循环泵；介质循环管路的下端设有进液管，进液管上并联有出液管，所述进液管与出液管的连接处设有用于控制介质循环管路中的导热介质压力的安全阀组，所述介质循环管路的上端与出液管之间设有回流管，所述回流管上设有电控阀。回流管在导热介质进入介质循环管道的时候能将里面的空气排出，从而防止介质循环管道中残留的空气对温度的影响。

作为优选，所述的导热介质采用初始温度为5-30℃的冷却水，所述介质循环管路中的导热介质的工作压力为2.5-3.5Bar，当导热介质的工作压力大于3.5Bar时，所述的安全阀组自动排液泄压。直接采用水作为导热介质，成本低、污染小（当常温的自来水满足上述温度范围时，则可以直接采用直来水）；控制导热介质的压力是为了提高水的沸点，使得水能被加热至125℃，以满足生物制药领域的温度传感器校准需求；冷却水的升温是通过电加热器加热，（已经被加热后的）冷却水需要降温时，只需要打开电控阀，使得进液管内的初始温度的冷却水进入介质循环管路中，同时将被加热后的冷却水从电控阀处排出一些，就能对介质循环管路中的导热介质（水）进行降温。

作为优选，传感器安装管两端均设有管接头，管接头的内端与传感器安装管固定连接，管接头的下端与介质循环管路通过卡箍连接。传感器安装管的两端均通过管接头与介质循环管路通过卡箍连接，安装、拆卸均非常方便。

作为优选，其中一个管接头的上端延伸形成上通道，所述上通道的上端设有上卡箍座，所述基准温度传感器的上端固设有连接套，所述连接套的下端设有下卡箍座，所述基准温度传感器的检测端从上通道内自上而下沿轴向插入介质循环管路中，所述上卡箍座与下卡箍座之间通过卡箍连接；另一个管接头的上端与所述的回流管的上端连通。基准温度传感器的检测端直接插入介质循环管路的中心位置，进而能过获得非常准确的基准温度值；而且为了确保整个校准辅助装置的精度，需要定期送检，本申请中基准温度传感器直接通过卡箍连接，拆卸非常方便，因此送检时只需要直接把基准温度传感器单独拆下后去第三方送检即可，无需把整个装置搬去送检。

作为优选，所述传感器安装管呈U形结构，其构成的平面水平分布且设置在介质循环管路的上端，所述连接座的外端设有卡盘接口，所述待测温度传感器与卡盘接口之间通过卡箍连接。待测温度传感器与连接座之间安装、拆卸非常方便。

作为优选，所述连接座交替分布在传感器安装管的两侧，所述连接座的轴线穿过传感器安装管的轴线，所述连接座的外端倾斜朝上分布，连接座的轴线与水平面之间构成45°-60°的夹角。待测温度传感器的检测端伸入传感器安装管内并与连接座连接，此时沿着传感器安装管的轴向，相邻两个待测温度传感器是错位分布的（不在同一相位上），这样使得导热介质在传感器安装管内流动时，导热介质部位的温度更加趋于均匀，减小导热介质温度局部差异带来的误差。

作为优选，所述连接座的内端向传感器安装管的内部中心延伸形成封闭的导热隔离套，所述导热隔离套将导热介质与连接座的内部空间完全隔离，所述导热隔离套内填充有导热硅油；所述导热隔离套的外壁设有若干环形槽。导热隔离套使得连接座内外被完全隔离，进而使得待测传感器与导热介质隔离，防止导热介质的压力作用在待测温度传感器上，利用导热介质的热量传递给导热硅油，使得导热硅油的温度与导热介质相同，最终待测温度传感器检测的导热硅油温度值即为导热介质的温度值；环形槽有效的增加导热面积。

作为优选，还包括机架、设在机架上的用于调节介质循环管路中介质温度的控制器，所述电加热器、循环泵、电控阀均与控制器连接；所述机架的底部设有便于移动的滚轮。

一种温度传感器校准装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将已通过第三方检测机构检测合格的基准温度传感器安装在介质循环管路中，将待测温度传感器从其它生物制药设备上拆卸并安装在连接座上，待测温度传感器本身仍通过数据线与生物制药设备连接；

S2、打开回流管上的电控阀，将导热介质从进液管处供入介质循环管路中，待介质循环管路中的空气完全从回流管处排出后关闭电控阀，待介质循环管路中的压力达到预设值时，安全阀组关闭，整个介质循环管路形成封闭的回路；

S3、循环泵开启，同时通过电加热器对导热介质进行加热，当基准温度传感器的检测值达到预设温度值t1时，此时控制器根据t1的值对介质循环管路中的导热介质反馈调节，使得导热介质稳定的在t1的恒温状态，t1即为基准温度值；

S4、从生物制药设备上获得相应待测温度传感器的检测值T1，若检测值T1与基准温度值t1相等或误差在允许范围内，则无需对待测温度传感器进行校准，若检测值T1与基准温度值t1的误差超出允许范围内，则直接在生物制药设备上对待测温度传感器进行校准，使得检测值T1与基准温度值t1相等；

S5、重复步骤S3、S4若干次，获得基准温度值t2、t3……tn情况下相应的待测温度传感器的检测值T2、T3……Tn,将检测值Tn与基准温度值tn进行比较，并依据步骤S4中的方法对相应的待测传感器进行校准；

S6、待测温度传感器校准后，从连接座上拆除、清理后装回对应的生物制药设备中。

因此，本发明使用方便，可以同时安装多个待测温度传感器，并为待测温度传感器提供基准温度；基准温度传感器拆装方便，可单独送检；利用水作为循环导热介质，整体成本低、污染小；设置导热隔离套将待测传感器与水分离，既能保护待测温度传感器，又能防止连接处发生泄漏。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为传感器安装管接入介质循环管路的示意图。

图3 为待测温度传感器与传感器安装管的连接示意图。

图4为图3的正视图。

图5为图4中A-A处剖视图。

图6为图4中B-B处剖视图。

图中：传感器安装管1、连接座10、卡盘接口100、导热隔离套101、导热硅油102、环形槽103、介质循环管路2、进液管20、出液管21、安全阀组22、回流管23、电控阀24、导热介质3、基准温度传感器4、连接套40、下卡箍座41、测温度传感器5、电加热器6、循环泵7、机架8、滚轮80、控制器9、管接头11、上通道110、上卡箍座111、卡箍12。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

应理解，在本文中，表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性，也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地表示包括至少一个该特征。

如图1-图6所示的一种温度传感器校准辅助装置，包括传感器安装管1，传感器安装管的两端接入介质循环管路2中，介质循环管路中充满导热介质3，导热介质3的温度可被改变并能保持在预设的不同的恒温状态；以及基准温度传感器4，基准传感器4被配置为已通过第三方检测机构检测合格，基准温度传感器4的检测端伸入导热介质内用于检测导热介质的基准温度值；传感器安装管1的外侧设有若干用于安装待测温度传感器5的连接座10，待测温度传感器5与连接座可拆卸连接，待测温度传感器5的检测端伸入传感器安装管1内对导热介质的温度进行检测并获得检测值。

介质循环管路2中设有为导热介质加热的电加热器6、带动导热介质循环流动的循环泵7；介质循环管路2的下端设有进液管20，进液管上并联有出液管21，进液管与出液管的连接处设有用于控制介质循环管路中的导热介质压力的安全阀组22，介质循环管路的上端与出液管之间设有回流管23，回流管上设有电控阀24。本实施例中的介质循环管路2安装在机架8上，机架8上安装有用于调节介质循环管路中介质温度的控制器9，电加热器6、循环泵7、电控阀24均与控制器连接，机架的底部设有便于移动的滚轮80。回流管初始阶段用于排空介质循环管道内的空气，空气排净后，电控阀关闭。

导热介质3采用初始温度为5-30℃的冷却水，介质循环管路中的导热介质的工作压力为2.5-3.5Bar，当导热介质的工作压力大于3.5Bar时，安全阀组自动排液泄压。一般情况下，冷却水直接采用室温状态的自来水，如果自来水初始温度超过需求，则将自来水先经过冷却器进行冷却后再供入介质循环管路中使用。

初始温度的冷却水进入介质循环管路中后，通过电加热器对冷却水进行加热，加热至预设的基准温度；如果需要对加热后的冷却水降温时，直接打开电控阀，进液管继续向介质循环管道中供入初始温度的冷却水，加热后的冷却水则从回流管处排出，从而实现降温。控制器结合基准温度传感器的检测值（该检测值即为基准温度值），通过上述加热或降温的方式对加热介质进行反馈调节，使得加热介质在基准温度值处保持恒温。控制器基于基准温度值，对电加热器、电控阀的进行控制使得导热介质维持恒温的调节控制方式，其本身为现有技术，在此不展开赘述。

如图3和图5所示，传感器安装管1两端均设有管接头11，管接头11的内端与传感器安装管固定连接，管接头的下端与介质循环管路通过卡箍12连接，其中一个管接头11的上端延伸形成上通道110，上通道的上端设有上卡箍座111，基准温度传感器4的上端固设有连接套40，连接套的下端设有下卡箍座41，基准温度传感器的检测端从上通道内自上而下沿轴向插入介质循环管路中，上卡箍座与下卡箍座之间通过卡箍连接；另一个管接头的上端与回流管的上端连通。

传感器安装管1呈U形结构，其构成的平面水平分布且设置在介质循环管路2的上端，连接座10的外端设有卡盘接口100，待测温度传感器与卡盘接口之间通过卡箍连接（图中略去卡箍，卡箍具体结构参见卡箍12）；连接座10交替分布在传感器安装管1的两侧，连接座的轴线穿过传感器安装管的轴线，连接座的外端倾斜朝上分布，连接座的轴线与水平面之间构成45°-60°的夹角。本实施例中的连接座设置有十个，U形的传感器安装管的两段各设置五个，连接座的轴线与水平面的夹角设置为45°。

如图6所示，连接座10的内端向传感器安装管的内部中心延伸形成封闭的导热隔离套101，导热隔离套将导热介质与连接座的内部空间完全隔离，导热隔离套内填充有导热硅油102；导热隔离套的外壁设有若干环形槽103。通过导热隔离套将导热介质与连接座的内壁空间完全隔离，待测传感器插入导热硅油中，导热介质的热量通过导热隔离套传递给导热硅油，使得导热硅油的温度与导热介质的温度相等。由于导热介质具有较大的压力，待测温度传感器直接与导热介质接触时，存在导热介质渗入待测传感器内部的风险，导热隔离套的设置使得导热介质（水）与待测温度传感器完全隔离，杜绝了该种风险，也有效的防止待测温度传感器与连接座的连接处发生泄漏；而且在校准过程中，由于不同生物制药设备上的待温度传感器的校准点存在差异，在校准过程中，可以根据实际需求，随时可以拆卸或更换待测温度传感器，而不会影响其他待测温度传感器，使用更加机动灵活。

一种温度传感器校准辅助装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将已通过第三方检测机构检测合格的基准温度传感器安装在介质循环管路中，将待测温度传感器从其它生物制药设备上拆卸并安装在连接座上，待测温度传感器本身仍通过数据线与生物制药设备连接；

S2、打开回流管上的电控阀，将导热介质从进液管处供入介质循环管路中，待介质循环管路中的空气完全从回流管处排出后关闭电控阀，待介质循环管路中的压力达到预设值时，安全阀组关闭，整个介质循环管路形成封闭的回路；

S3、循环泵开启，同时通过电加热器对导热介质进行加热，当基准温度传感器的检测值达到预设温度值t1时，此时控制器根据t1的值对介质循环管路中的导热介质反馈调节，使得导热介质稳定的在t1的恒温状态，t1即为基准温度值；

S4、从生物制药设备上获得相应待测温度传感器的检测值T1，若检测值T1与基准温度值t1相等或误差在允许范围内，则无需对待测温度传感器进行校准，若检测值T1与基准温度值t1的误差超出允许范围内，则直接在生物制药设备上对待测温度传感器进行校准，使得检测值T1与基准温度值t1相等；

S5、重复步骤S3、S4若干次，获得基准温度值t2、t3……tn情况下相应的待测温度传感器的检测值T2、T3……Tn,将检测值Tn与基准温度值tn进行比较，并依据步骤S4中的方法对相应的待测传感器进行校准；

S6、待测温度传感器校准后，从连接座上拆除、清理后装回对应的生物制药设备中。

本实施例中t1、t2、t3……tn的温度值设置规则为将t1设置为37℃，tn设置为121℃，然后分别在37℃-121℃之间每隔一段温度设置一个值，例如t2设置为60℃，t3设置为90℃，设置37℃、60℃、90℃、121℃四个校准点，对待测传感器进行校准。本领域技术人员可以根据待测传感器的校准精度需求增减校准点。

在本发明的描述中，需要理解的是，上下左右、内端、外端、一端、另一端等指示的方向或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了更加清楚的便于描述本发明的技术方案，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具备特定的方向、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限定。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，包括

传感器安装管，所述传感器安装管的两端接入介质循环管路中，所述介质循环管路中充满导热介质，所述导热介质的温度可被改变并能保持在预设的不同恒温状态；以及

基准温度传感器，所述基准传感器被配置为已通过第三方检测机构检测合格，所述基准温度传感器的检测端伸入导热介质内用于检测导热介质的基准温度值；

其中，所述传感器安装管的外侧设有若干用于安装待测温度传感器的连接座，所述待测温度传感器与连接座可拆卸连接，所述待测温度传感器的检测端伸入传感器安装管内对导热介质的温度进行检测并获得检测值。

2.根据权利要求1所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，所述介质循环管路中设有为导热介质加热的电加热器、带动导热介质循环流动的循环泵；介质循环管路的下端设有进液管，进液管上并联有出液管，所述进液管与出液管的连接处设有用于控制介质循环管路中的导热介质压力的安全阀组，所述介质循环管路的上端与出液管之间设有回流管，所述回流管上设有电控阀。

3.根据权利要求2所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，所述的导热介质采用初始温度为5-30℃的冷却水，所述介质循环管路中的导热介质的工作压力为2.5-3.5Bar，当导热介质的工作压力大于3.5Bar时，所述的安全阀组自动排液泄压。

4.根据权利要求2所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，传感器安装管两端均设有管接头，管接头的内端与传感器安装管固定连接，管接头的下端与介质循环管路通过卡箍连接。

5.根据权利要求4所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，其中一个管接头的上端延伸形成上通道，所述上通道的上端设有上卡箍座，所述基准温度传感器的上端固设有连接套，所述连接套的下端设有下卡箍座，所述基准温度传感器的检测端从上通道内自上而下沿轴向插入介质循环管路中，所述上卡箍座与下卡箍座之间通过卡箍连接；另一个管接头的上端与所述的回流管的上端连通。

6.根据权利要求1所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，所述传感器安装管呈U形结构，其构成的平面水平分布且设置在介质循环管路的上端，所述连接座的外端设有卡盘接口，所述待测温度传感器与卡盘接口之间通过卡箍连接。

7.根据权利要求6所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，所述连接座交替分布在传感器安装管的两侧，所述连接座的轴线穿过传感器安装管的轴线，所述连接座的外端倾斜朝上分布，连接座的轴线与水平面之间构成45°-60°的夹角。

8.根据权利要求7所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，所述连接座的内端向传感器安装管的内部中心延伸形成封闭的导热隔离套，所述导热隔离套将导热介质与连接座的内部空间完全隔离，所述导热隔离套内填充有导热硅油；所述导热隔离套的外壁设有若干环形槽。

9.根据权利要求2所述的一种温度传感器校准辅助装置，其特征是，还包括机架、设在机架上的用于调节介质循环管路中介质温度的控制器，所述电加热器、循环泵、电控阀均与控制器连接；所述机架的底部设有便于移动的滚轮。

10.一种温度传感器校准辅助装置的使用方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、将已通过第三方检测机构检测合格的基准温度传感器安装在介质循环管路中，将待测温度传感器从其它生物制药设备上拆卸并安装在连接座上，待测温度传感器本身仍通过数据线与生物制药设备连接；

S2、打开回流管上的电控阀，将导热介质从进液管处供入介质循环管路中，待介质循环管路中的空气完全从回流管处排出后关闭电控阀，待介质循环管路中的压力达到预设值时，安全阀组关闭，整个介质循环管路形成封闭的回路；

S3、循环泵开启，同时通过电加热器对导热介质进行加热，当基准温度传感器的检测值达到预设温度值t1时，此时控制器根据t1的值对介质循环管路中的导热介质反馈调节，使得导热介质稳定的在t1的恒温状态，t1即为基准温度值；

S4、从生物制药设备上获得相应待测温度传感器的检测值T1，若检测值T1与基准温度值t1相等或误差在允许范围内，则无需对待测温度传感器进行校准，若检测值T1与基准温度值t1的误差超出允许范围内，则直接在生物制药设备上对待测温度传感器进行校准，使得检测值T1与基准温度值t1相等；

S5、重复步骤S3、S4若干次，获得基准温度值t2、t3……tn情况下相应的待测温度传感器的检测值T2、T3……Tn,将检测值Tn与基准温度值tn进行比较，并依据步骤S4中的方法对相应的待测传感器进行校准；

S6、待测温度传感器校准后，从连接座上拆除、清理后装回对应的生物制药设备中。

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