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ES2692370T3 - Termómetro de corriente parásita - Google Patents

Termómetro de corriente parásita Download PDF

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ES2692370T3
ES2692370T3 ES10825455.8T ES10825455T ES2692370T3 ES 2692370 T3 ES2692370 T3 ES 2692370T3 ES 10825455 T ES10825455 T ES 10825455T ES 2692370 T3 ES2692370 T3 ES 2692370T3
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ES
Spain
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temperature
parasitic current
magnitude
magnetic field
conductor member
Prior art date
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Active
Application number
ES10825455.8T
Other languages
English (en)
Inventor
Vladimir Malyshev
Evgeni Sorkine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TSI Technologies LLC
Original Assignee
TSI Technologies LLC
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/36Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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Abstract

Un método para determinar la temperatura de un objeto, que incluye los pasos de: - inducir una corriente parásita (28) en un miembro conductor (16) que forma una parte de o en comunicación térmica operativa con dicho objeto, - dicha corriente parásita (28) es inducida sometiendo dicho miembro conductor (16) a un campo magnético, - detectar los cambios de magnitud de la corriente parásita y usar dichos cambios de magnitud detectados para determinar la temperatura de dicho objeto, caracterizado por que - el campo magnético tiene una magnitud que varía sustancialmente de forma lineal a través del tiempo, de modo que la magnitud de la correspondiente corriente parásita cambia exponencialmente a través del tiempo, - dichos cambios correspondientes de magnitud de la corriente parásita son detectados durante dicho paso de sujeción, y tales cambios de magnitud detectados son usados para determinar una constante de tiempo característica de ella, y - la temperatura de dicho objeto es calculada usando dicha constante característica del tiempo.

Description

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DESCRIPCION
Termometro de corriente parasita Antecedentes de la invencion Campo de la invencion
La presente invencion esta ampliamente relacionada con metodos y aparatos para la determinacion de las temperatures de un objeto utilizando corrientes parasitas inducidas por un campo magnetico en un miembro conductor que forma una parte de o en comunicacion termica operativa con el objeto. Mas particularmente, la invencion esta relacionada con metodos de determinacion de la temperatura remotos, sin contacto, en donde las constantes de tiempo caractensticas de las corrientes parasitas son averiguadas y usadas en el calculo de la temperatura del miembro conductor.
Descripcion de la tecnica anterior
Hay una fuerte demanda en la industria moderna y en otros campos de dispositivos de deteccion de la temperatura sin contacto. Esta demanda no la satisfacen los termometros infrarrojos conocidos ya que estos requieren una lmea no obstruida de vision para su funcionamiento. Los circuitos RFID mas avanzados con elementos integrados de deteccion de la temperatura tienden a ser caros y requieren unas condiciones fiables de transferencia de informacion (por ejemplo, RF) que limitan su uso.
Es bien conocido que los campos magneticos alternos producen unas fuerzas electromotrices que excitan corrientes parasitas en objetos conductores de la electricidad. Estas corrientes estan en la forma de vortices cerrados, con la distribucion de la forma y el espacio de estos vertices estando definida por el patron del campo magnetico alterno en el espacio y el tiempo, y por la conductividad y las propiedades magneticas de los objetos conductores. Tales vortices cerrados son considerados como contornos cerrados con un flujo de corriente caracterizado por ciertos valores de inductancia y resistencia.
Se han hecho en el pasado intentos de utilizar el fenomeno de la corriente parasita con el fin de medir las temperaturas de los objetos conductores. Sin embargo, estos esfuerzos no han sido totalmente exitosos. La Patente de EEUU N° 5.573.613 describe un metodo y un aparato para detectar la temperatura de una lmea de enlace metalica (susceptor) en un proceso de soldadura inductiva que emplea un susceptor conductivo en la interfaz entre dos piezas de plastico. Una bobina magnetica de trabajo genera un campo magnetico alterno a traves de las piezas de plastico y alrededor del susceptor. Este a su vez calienta el susceptor, y su resistencia electrica cambia como una funcion del coeficiente termico de resistencia del material del susceptor. Tales cambios de resistencia se reflejan de nuevo como un cambio en la impedancia de la bobina magnetica. Un circuito electrico detecta las resistencias variables, y tales cambios se traducen en temperaturas detectadas. Las temperaturas detectadas pueden entonces ser usadas para ajustar la potencia a la bobina magnetica de trabajo, o la velocidad de desplazamiento de la bobina de trabajo a lo largo de la lmea de enlace. Esta tecnica no requiere una lmea de vision para su funcionamiento. No obstante, una desventaja significativa de este metodo es la dependencia de los cambios de impedancia de la bobina de trabajo, que vana significativamente con la distancia entre la bobina de trabajo y el susceptor. De este modo, la distancia tiene que ser mantenida cuidadosamente para asegurar la exactitud en la medicion de la temperatura.
La Patente de EEUU N° 3.936.734 describe la medicion a distancia de conductividades y/o temperaturas de componentes metalicos por medio del efecto de corriente parasita inducido dentro del componente de metal por un campo magnetico alterno. Este campo magnetico es producido por una bobina de excitacion impulsada con una corriente alterna dispuesta de modo que su eje sea perpendicular a la superficie del componente de metal. Tambien, un par de bobinas de medicion de igual radio estan dispuestas coaxial y simetricamente con respecto a la bobina de excitacion en cada extremo de la ultima. Las dos bobinas de medicion estan conectadas electricamente en serie, y el angulo de fase entre la corriente en las bobinas de medicion y la corriente en la bobina de excitacion es tomado como una indicacion de la variable medida. Con el fin de reducir el efecto de los cambios de distancia las bobinas de medicion son colocadas a una distancia de la superficie del componente metalico tal que el angulo de fase entre la senal de la bobina de excitacion y la senal de la medicion sea maximizada. No obstante, este metodo es conveniente en uso practico debido a la necesidad de ajustar mecanicamente las distancias desde el componente metalico a las bobinas del sensor para cada medicion.
Veanse tambien el documento JP2000193531A; Ueda y otros, Desarrollo de una metodologfa para la medicion en servicio de respuestas transitorias del instrumento del proceso usado en LMFBR, Corporacion Internacional y Centro de Desarrollo de Tecnologfa; Takahira y otros, Variacion de la impedancia de una bobina de solenoide frente un conductor de hoja movil, Ingeniena Electrica en Japon, Vol. 103, Numero 3, pp 1-7 (1983); y Keller, Una nueva tecnica para la medicion de la temperatura sin contacto de rodillos rotatorios, Ing. Hierro Acero, Vol. 57, N° 5, pp 4244 (Mayo 1980).
En un metodo de medicion de la temperatura de una pieza de metal revelada en GB 1 425 013 A, una corriente que fluye a traves de una bobina transmisora genera un campo magnetico. Interrumpiendo la corriente se provoca un colapso del campo magnetico, lo que induce unas corrientes parasitas en el metal, que disminuyen con el tiempo
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como una suma de exponenciales. La tasa de disminucion es una funcion de la resistividad del metal, el cual a su vez es una funcion de su temperatura. No obstante, como el voltaje recibido medido durante la disminucion por una bobina es una suma de varias repuestas exponenciales, la exactitud de la temperatura medida es limitada. En particular, el resultado depende de la separacion de la pieza metalica.
El documento US 6.864.108 B1 revela un metodo para medir la temperatura de obleas semiconductoras, en las que una bobina proporciona un campo magnetico variable y por consiguiente unas corrientes parasitas en la oblea. La temperatura de la oblea puede ser determinada monitorizando la inductancia de la bobina.
Compendio de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo de determinacion de la temperatura de un objeto definido en la reivindicacion 1 y a un aparato para la determinacion de la temperatura de un objeto definido en la reivindicacion 7. De la invencion resultan unas realizaciones ventajosas de las reivindicaciones dependientes.
La presente invencion supera las deficiencias de las tecnicas de medicion de la temperatura de corriente parasita y proporciona un metodo y un aparato para la medicion de la temperatura a distancia, sin contacto de un miembro conductor (por ejemplo, un electrolito metalico, semiconductor, o lfquido) que forma una parte de, o en comunicacion termica operativa, con un objeto de interes. Los metodos y aparatos de esto son sustancialmente independientes de la distancia y/o la orientacion angular relativa entre el miembro conductor y un conjunto de bobinas de deteccion.
Hablando en general, la invencion proporciona un metodo y un aparato para determinar la temperatura de un objeto que comprende los pasos de inducir una corriente parasita en tal miembro conductor, en donde la corriente parasita es inducida sometiendo al miembro conductor a un campo magnetico que tiene una magnitud que vana sustancialmente linealmente a traves del tiempo (es decir, no mas de aproximadamente +30% de verdadera linealidad), de modo que la magnitud de la correspondiente corriente parasita vana exponencialmente a lo largo del tiempo. A continuacion, se determina una constante de tiempo caractenstica de los cambios de la magnitud de la corriente exponencial, y se calcula la temperatura del objeto usando esta constante de tiempo caractenstica.
En formas preferidas una bobina que transmite un campo magnetico usando una corriente alterna con forma de onda triangular se emplea para inducir la corriente parasita en el miembro conductor, y se dispone un conjunto de bobinas receptoras para detectar el correspondiente campo magnetico inducido por la corriente parasita. El voltaje de salida del conjunto de bobinas receptoras es a continuacion usado para determinar la constante de tiempo caractenstica. El conjunto de bobinas receptoras comprende ventajosamente un par de bobinas receptoras en series electricas, pero de fases opuestas, con las bobinas receptoras colocadas en lados opuestos de la bobina transmisora del campo. Con el fin de facilitar la medicion de la temperatura las bobinas receptoras son compensadas de modo que, en la ausencia del miembro conductor, la salida del voltaje del conjunto de bobinas receptoras es cero.
Los metodos y aparatos de la invencion pueden ser usados en una variedad de contextos en los que se desea una deteccion de la temperatura a distancia y sin contacto. Por ejemplo, la invencion puede ser empleada para determinar la temperatura de un material alimenticio durante su calentamiento. En tales usos se dispone un recipiente de calentamiento que presenta una pared del fondo y que es operativo para mantener el material alimenticio. Un miembro conductor metalico, tal como un cono de aluminio, es posicionado sobre la pared del fondo y tiene una porcion de el que sobresale hacia arriba en el material alimenticio. Una unidad de deteccion de la temperatura es posicionada en la proximidad del recipiente de calentamiento, e incluye un primer conjunto operable para inducir una corriente parasita en el miembro conductor, con la magnitud de la corriente parasita cambiando exponencialmente a traves del tiempo. La unidad tambien incluye un segundo conjunto operable para determinar una constante de tiempo caractenstica de los cambios de magnitud de la corriente parasita, y para calcular la temperatura del miembro conductor, y de aqrn el material alimenticio usando la constante de tiempo caractenstica.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una vista esquematica que ilustra el aparato detector de temperatura a distancia y el metodo de la invencion;
la Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema general preferido para las mediciones a distancia de la temperatura de acuerdo con la invencion;
la Figura 3 es un grafico que ilustra un unico penodo de voltaje de salida de un conjunto de bobinas de recepcion de acuerdo con la invencion;
la Figura 4 es un grafico que ilustra la operacion de deteccion a distancia de la temperatura del aparato de la invencion en comparacion con la deteccion simultanea de la temperatura usando un termopar convencional;
la Figura 5 es una vista esquematica de un material alimenticio dentro de una cazuela de calentamiento convencional, y esta ultima equipada con un miembro conductor que permite la deteccion a distancia, sin contacto de la temperatura del material alimenticio durante su calentamiento;
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la Figura 6 es una vista en perspectiva de un miembro conductor conico util para las determinaciones de la temperatura de los alimentos; y
la Figura 7 es una vista en perspectiva de un miembro conductor de hombros redondeados tambien util para determinaciones de la temperatura de los alimentos.
Descripcion de las realizaciones preferidas
Volviendo ahora a los dibujos, la Figura 2 ilustra esquematicamente un sistema 10 de deteccion de la temperatura sin contacto y a distancia de acuerdo con la invencion. El sistema 10 incluye un generador 12 de forma de onda acoplado operativamente con una bobina 14 transmisora del campo y preferiblemente disenada para proporcionar una corriente de forma de onda de corriente triangular a la bobina 14. El generador 12 y la bobina 14 sirven para crear un campo magnetico alterno que penetra un miembro 16 electricamente conductor. El sistema general 10 incluye un conjunto 18 de bobinas receptoras del campo acoplado con un circuito 20 procesador de senales que puede ser conectado con un interfaz 22 para ademas procesar y visualizar la salida del circuito 20. Se apreciara que los componentes 12, 14, 18, 20, y 22 del sistema pueden ser disenados en una unidad 24 independiente como una parte integral de un instrumento o aparato, o como componentes individuales.
El funcionamiento basico del sistema 10 puede ser comprendido por una consideracion de la Figura 1. Como se muestra en ella, la bobina 14 transmisora del campo, impulsada por el generador 12, produce un campo magnetico que vana linealmente en el tiempo que penetra el miembro conductor 16 (en este caso ilustrado como un plato plano). Unas lmeas de campo ejemplares 26 estan mostradas para ilustrar este efecto. El campo magnetico crea una fuerza electromotriz estable que induce unas corrientes parasitas 28 (en forma de anillos o contornos cerrados). No obstante, la estabilizacion de la corriente parasita no ocurre instantaneamente debido a la inductancia finita L y la resistencia R experimentada por las corrientes parasitas 28. Mas bien, la magnitud I de la corriente parasita se estabiliza de acuerdo con una ley exponencial bien conocida:
I(t) = l0exp(-tR/L) (Ecuacion 1)
en donde t es una variable de tiempo, e I0 es el valor de la corriente estable.
Las corrientes parasitas 28 generan tambien un correspondiente campo magnetico que es detectado por el conjunto 18 de bobinas receptoras del campo junto con el campo generado por la bobina 14. En este caso el conjunto 18 incluye un par de bobinas receptoras 30, 32 que estan posicionadas en los lados opuestos y alineadas coaxialmente con la bobina 14 transmisora del campo. Las bobinas 30, 32 estan conectadas en serie electrica, pero en fases opuestas. Las posiciones de las bobinas 30, 32 relativas a la bobina 14 transmisora del campo son preferiblemente escogidas de modo que cuando el miembro conductor 16 no esta presente los voltajes inducidos en las bobinas 30, 32 por el campo magnetico generado por la bobina 14 estan totalmente compensadas, con una senal del voltaje de salida resultante de cero.
No obstante, cuando el miembro 16 esta presente las bobinas receptoras 30, 32 estan respectivamente a unas distancias diferentes del miembro 16; por lo tanto, el voltaje inducido en la bobina receptora 30 (por una combinacion de los campos magneticos generados por la bobina 14 del campo y las corrientes parasitas 28) es significativamente mayor que el de la bobina 32. Las senales de salida resultantes del voltaje de las bobinas 30 y 32 son proporcionales a la tasa de cambio del campo magnetico inducido por la corriente parasita. Esto es una funcion exponencial definida por una constante de tiempo caractenstica t = L/R de la Ecuacion 1.
La inductancia L de la corriente parasita esta definida por las dimensiones de las corrientes 28, que a su vez estan determinadas por la configuracion del campo magnetico creado por la bobina 14 transmisora del campo. La resistencia R de la corriente parasita esta definida por esas mismas dimensiones de la corriente 28 y la conductividad electrica a del miembro conductor 16. Dado que las dimensiones de la corriente 28 son estables, la constante de tiempo t = L/R es por lo tanto proporcional a la conductividad a del material que compone el miembro 16. La conductividad a es una funcion monotona bien definida de la temperatura T del miembro 16:
t = Aa(T) = F(T) (Ecuacion 2)
en donde A es una constante, y la dependencia de la conductividad de la temperatura a(T) es bien conocida para esencialmente todos los metales y aleaciones existentes. El valor particular de A para un miembro dado 16 puede ser determinado facilmente, por ejemplo midiendo la constante de tiempo t a una temperatura conocida y usando el correspondiente valor conocido para esa temperatura.
Asf es posible determinar la temperatura T del miembro 16 usando la constante t de tiempo de la corriente parasita medida:
T = F-1(t) (Ecuacion 3)
en donde F-1 es la funcion inversa de F.
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En el caso en que la relacion entre la conductividad a y la temperatura T no es conocida para un miembro conductor dado 16, la funcion F-1(t) puede ser determinada empmcamente midiendo la constante de tiempo t a varias temperaturas, y despues ajustando en una curva los datos de la constante de tiempo obtenidos con un polinomio u otra funcion matematica apropiada.
Hay que entender que el miembro 16 puede ser una zona o area de un objeto sometido a una medicion de temperatura, o puede ser un miembro o cuerpo separado en comunicacion termica operativa con el objeto. En cualquier caso, la temperatura del objeto puede ser medida exactamente.
En principio, una simple medicion de t en la que el campo magnetico de la bobina 14 transmisora del campo asciende linealmente desde cero hasta un cierto maximo es suficiente para determinar un valor caractenstico de la constante de tiempo. Sin embargo, puede ser ventajoso usar un campo magnetico alterno de forma de onda triangular desde la bobina 14 transmisora del campo de modo que una pluralidad de mediciones de t puede ser promediada con el fin de mejorar la exactitud de t. En tal caso, es deseable que un semipenodo del campo magnetico alterno sea sustancialmente mas largo que la constante de tiempo t de la corriente parasita.
Con referencia ahora a la Figura 3, esta ilustrado un unico ejemplo de penodo de la salida de voltaje desde el conjunto 18 de bobinas receptoras del campo. El sistema general 10 fue operado a una frecuencia de 500 Hz, con una bobina 30 receptora situada a una distancia de 25 mm del miembro 16 (formado por una aleacion 2012 de aluminio y con un espesor de 4 mm). La constante de tiempo t fue medida y fue 134 microsegundos.
En otra prueba una cazuela de la salsa convencional fue calentada y la temperatura de la cazuela fue determinada por el sistema 10 y por un termopar convencional. La cazuela de la salsa estaba formada por acero inoxidable y tema una capacidad de 1,5 litros. Tambien estaba equipada con un disco de difusion de calor de fondo de aluminio emparedado entre unas capas de acero inoxidable. La bobina receptora 30 fue situada a 25 mm de distancia del fondo de la cazuela de salsa. Un termopar de tipo K fue tambien asegurado al fondo de la cazuela de la salsa por una cinta adhesiva y posteriormente presionado por una pieza de cartulina gruesa. La cazuela de la salsa fue calentada desde su interior por un soplador de aire caliente durante aproximadamente 40 segundos. La Figura 4 representa unos graficos de la temperatura en funcion del tiempo para el sistema 10 de la corriente parasita (EC) de la invencion y las temperaturas del termopar. Se puede ver que mientras que las medidas de EC coherentemente dan unos valores de la temperatura exactos e instantaneos, el TC mostraba un notable retraso en el rapido intervalo de calentamiento. Sin embargo, en los intervalos de cambios lentos de temperatura ambos metodos mostraron unas exactitudes similares. Se debena tambien tener en cuenta que, a pesar de que el disco de difusion de calor de aluminio esta revestido entre capas opuestas de acero inoxidable, la constante de tiempo t estaba de hecho definida por la conductividad a del aluminio. Esto es debido a la mucho menor conductividad del acero inoxidable (aproximadamente 20 veces menor que la del aluminio) y al pequeno espesor del revestimiento de acero inoxidable. En esencia, la contribucion de las senales recibidas del acero inoxidable fue despreciable.
Los metodos y aparatos de determinacion de la temperatura de la invencion no dependen de una orientacion de la lmea de vision entre el sistema 10 y el miembro conductor 16. Como tal, la invencion es muy util en numerosos campos de aplicacion, por ejemplo, reparaciones en la industria aeroespacial, control de procesos de soldadura de plasticos, utensilios de cocina inteligentes, y cualquier otra aplicacion en la que sea ventajosa la determinacion de la temperatura por la lmea de vision a distancia y sin contacto. Como se ha advertido, el objeto de interes en el que se mide la temperatura no necesita el mismo ser conductor, sino que en cambio un miembro conductor separado puede ser usado como un sensor a distancia cuando esta colocado en comunicacion termica con el objeto no conductor. Tales miembros conductores separados pueden estar formados como piezas de lamina conductora, pequenos discos conductores, u otros.
Otra caractenstica importante de la presente invencion reside en el hecho de que el valor de la constante de tiempo t (y por tanto la temperatura T del objeto correspondiente) es esencialmente independiente de la distancia y/o la orientacion angular entre el objeto 16 y el conjunto 18 de bobinas receptoras del campo.
Por ejemplo, un disco de aluminio de 3 mm de espesor que tiene un diametro de 25 mm ha sido probado y encontrado que muestra una buena exactitud de la temperatura. La bobina 14 transmisora del campo en este caso estaba hecha de una bobina cilmdrica con un diametro exterior de 50 mm, 50 mm de altura, una resistencia de 21 ohmios y una inductancia de 40 mH. El conjunto de bobinas receptoras del campo comprendfa unas bobinas 30 receptoras separadas 30, 32 teniendo cada una un diametro de 72 mm, una altura de 8 mm, y con 250 vueltas de un alambre de cobre de 0,2 mm en cada bobina. Las bobinas fueron montadas como esta representado en la Figura 1. La bobina transmisora del campo fue impulsada por una forma de onda de corriente triangular de 500 Hz de frecuencia y una amplitud de 0,5 A. Antes de la prueba las dos bobinas receptoras del campo fueron ajustadas mecanicamente de modo que la senal de salida de ellas en la ausencia de un objeto conductor era igual a cero.
El disco de aluminio fue a continuacion colocado a diferentes distancias de la bobina 30 receptora del campo. El valor de la constante de tiempo medido a 24 mm de distancia fue 150,0 + 0,1 microsegundos. A continuacion, la distancia fue disminuida hasta 20 mm y el valor medido fue nuevamente 150,0 + 0,1 microsegundos. A continuacion, la distancia fue aumentada hasta 28mm, y nuevamente se determino el mismo valor exacto de la constante de tiempo. La conductividad del metal de aluminio que forma el disco vana en 0,4% por °C a temperatura ambiente. Por
lo tanto, la exactitud de la temperatura de esta prueba fue estimada en + 0,17°C. Por consiguiente, el angulo entre el plano del disco de aluminio y la bobina receptora 30 fue alterado de cero a + 15°. No se observaron cambios en el valor de la constante de tiempo medido. Se concluyo asf que el sistema de medidas de la temperatura no mostraba virtualmente una dependencia de la distancia u orientacion angular del disco, y por lo tanto las temperaturas del 5 disco medidas eran igualmente independientes de estos factores.
La invencion es particularmente util en el contexto de medidas de la temperatura a distancia, sin contacto de alimentos durante su calentamiento. Por ejemplo, como esta ilustrado en la Figura 5, una cazuela 34 de acero inoxidable tiene un volumen de material alimenticio 36 en ella. Un miembro conico 38 esta tambien dentro de la cazuela 34, descansando sobre la pared 40 del fondo de ella. Con tal conjunto, la temperatura del material 10 alimenticio 36 puede ser rapidamente monitorizada por medio del uso de un sistema 10 de acuerdo con la invencion. Aunque un miembro conico 38 es preferido debido al hecho de que tiene una superficie 42 de la pared lateral que sobresale bien en el volumen del material alimenticio 36, tambien se pueden emplear otras formas. Por ejemplo, la Figura 7 ilustra un miembro 44 que es sustancialmente circular y tiene un hombro 46 continuo redondeado.
Alternativamente, la cazuela 34 puede estar equipada con un miembro conductor sobre la otra superficie exterior de 15 la pared 40 del fondo. En esta realizacion la temperatura del alimento no sena medida directamente, sino que proporcionana una informacion util sobre la temperatura del alimento. El miembro conductor puede tener la forma de un pequeno disco incrustado en o unido a la pared 40 del fondo.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para determinar la temperature de un objeto, que incluye los pasos de:
    - inducir una corriente parasita (28) en un miembro conductor (16) que forma una parte de o en comunicacion termica operativa con dicho objeto,
    - dicha corriente parasita (28) es inducida sometiendo dicho miembro conductor (16) a un campo magnetico,
    - detectar los cambios de magnitud de la corriente parasita y usar dichos cambios de magnitud detectados para determinar la temperatura de dicho objeto,
    caracterizado por que
    - el campo magnetico tiene una magnitud que vana sustancialmente de forma lineal a traves del tiempo, de modo que la magnitud de la correspondiente corriente parasita cambia exponencialmente a traves del tiempo,
    - dichos cambios correspondientes de magnitud de la corriente parasita son detectados durante dicho paso de sujecion, y tales cambios de magnitud detectados son usados para determinar una constante de tiempo caractenstica de ella, y
    - la temperatura de dicho objeto es calculada usando dicha constante caractenstica del tiempo.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1 que incluye el paso de usar una bobina (14) transmisora del campo para someter dicho miembro (16) a dicho campo magnetico.
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 2 que incluye el paso de impulsar dicha bobina transmisora (14) con una corriente alterna de forma de onda triangular.
  4. 4. El metodo de la reivindicacion 1 que incluye los pasos de usar un conjunto (18) de bobinas receptoras para detectar dicho correspondiente campo magnetico inducido por la corriente parasita y usar el voltaje de salida del conjunto (18) de bobinas receptoras para determinar dicha constante del tiempo caractenstica.
  5. 5. El metodo de la reivindicacion 4, comprendiendo dicho conjunto (18) de bobinas receptoras un par de bobinas receptoras (30, 32) en series electricas, pero en fases opuestas.
  6. 6. El metodo de la reivindicacion 1, siendo dicha constante de tiempo caractenstica el promedio de una pluralidad de valores de la constante de tiempo determinados a traves del tiempo.
  7. 7. Aparato (10) para determinar la temperatura de un objeto que tiene un miembro conductor (16) que forma una parte de el o en comunicacion termica operativa con el objeto, incluyendo dicho aparato:
    - un primer conjunto (12, 14) operable para inducir una corriente parasita en dicho miembro, cambiando exponencialmente a traves del tiempo la magnitud de dicha corriente parasita, comprendiendo dicho primer conjunto (12, 14) una bobina (14) transmisora del campo magnetico operable para generar un campo magnetico alterno que alterna a una tasa sustancialmente lineal, y
    - un segundo conjunto (18, 20, 22) operable para determinar una constante de tiempo caractenstica de dichos cambios de magnitud de la corriente parasita, y para calcular la temperatura de dicho objeto usando dicha constante de tiempo caractenstica.
  8. 8. El aparato de la reivindicacion 7, que incluye un generador (12) de corriente acoplado operativamente con dicha bobina (14) transmisora del campo magnetico que impulsa la bobina 14 transmisora usando una corriente de forma de onda triangular.
  9. 9. El aparato de la reivindicacion 7, comprendiendo dicho segundo conjunto (18, 20, 22) un conjunto (18) de bobinas receptoras operable para detectar dicho correspondiente campo magnetico inducido por dicha corriente parasita.
  10. 10. El aparato de la reivindicacion 9, comprendiendo dicho conjunto (18) de bobinas un par de bobinas receptoras (30, 32) en serie electrica, pero de fases opuestas.
  11. 11. El aparato de la reivindicacion 10, estando dicho par de bobinas receptoras (30, 32) colocadas respectivamente en lados opuestos de dicha bobina transmisora (14).
  12. 12. El aparato de la reivindicacion 7, siendo dicho miembro (16) separable de dicho objeto.
  13. 13. El aparato de la reivindicacion 7, el cual es un aparato para determinar la temperatura de un material alimenticio (36) durante su calentamiento y que ademas comprende un recipiente de calentamiento (34) operable para mantener dicho material alimenticio (36) y que presenta una pared (40) del fondo;
    en donde dicho miembro conductor (16) es un miembro (38) conductor metalico posicionado sobre dicha pared (40) del fondo; y
    en donde dicho miembro conductor metalico (38) constituye dicho objeto, de modo que dicho segundo conjunto (18, 20, 22) es operable para calcular la temperatura de dicho miembro conductor metalico (38), y por lo tanto la temperatura de dicho material alimenticio (36).
  14. 14. El aparato de la reivindicacion 13, en el que dicho miembro conductor metalico (38) esta posicionado dentro 10 de dicho recipiente de calentamiento (34) y que descansa sobre dicha pared (40) del fondo, teniendo dicho miembro conductor metalico (38) una porcion que sobresale en dicho material alimenticio (36), en donde dicho miembro conductor (38) es preferiblemente separable de dicha pared (40) del fondo.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7385357B2 (en) 1999-06-21 2008-06-10 Access Business Group International Llc Inductively coupled ballast circuit
DE102007032063A1 (de) * 2007-07-10 2009-02-05 Siemens Ag Induktionsthermographie-Prüfstand
GB2478674B (en) 2009-01-06 2014-05-07 Access Business Group Int Llc Smart cookware
KR101821904B1 (ko) 2010-04-08 2018-01-24 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 Pos 유도성 시스템 및 방법
US9417292B1 (en) 2011-06-08 2016-08-16 Hrl Laboratories, Llc Thermomagnetic temperature sensing
US9486109B2 (en) * 2011-07-14 2016-11-08 Tsi Technologies Llc Induction heating system employing induction-heated switched-circuit vessels
US9618396B1 (en) 2013-03-15 2017-04-11 Hrl Laboratories, Llc Thermomagnetic resonator-based temperature sensing
US9719863B1 (en) 2013-03-15 2017-08-01 Hrl Laboratories, Llc Thermomagnetic temperature sensing
KR20160003169A (ko) * 2013-05-03 2016-01-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 전기 도체의 온도를 모니터링하기 위한 시스템
TWI692274B (zh) * 2014-05-21 2020-04-21 瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司 用於加熱氣溶膠形成基材之感應加熱裝置及操作感應加熱系統之方法
JP2016087780A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
US20160121452A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-05 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
GB201518809D0 (en) * 2015-10-23 2015-12-09 The Technology Partnership Plc Temperature sensor
CN105466604A (zh) * 2015-11-20 2016-04-06 国家电网公司 一种开关电磁铁线圈发热量计算方法及装置
GB2565513B (en) 2016-06-29 2022-03-09 Omg Inc Temperature sensing induction heating tool

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3164993A (en) 1960-08-17 1965-01-12 Shell Oil Co Instrument for measuring a physical condition
US3129355A (en) * 1961-07-07 1964-04-14 Westinghouse Electric Corp Linear magnetic sweep generator
US3742178A (en) * 1971-12-29 1973-06-26 Gen Electric Induction cooking appliance including cooking vessel having means for wireless transmission of temperature data
GB1425013A (en) 1972-07-14 1976-02-18 British Steel Corp Method of measuring the temperature of metal
CH568569A5 (es) * 1974-02-06 1975-10-31 Bbc Brown Boveri & Cie
CA1053761A (en) * 1974-12-13 1979-05-01 White-Westinghouse Corporation Induction cooking apparatus
CH586397A5 (es) 1975-06-16 1977-03-31 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS52111775A (en) * 1976-03-17 1977-09-19 Nippon Kokan Kk Temperature measuring instrument and method of using same
JPS52119370A (en) * 1976-03-31 1977-10-06 Yokogawa Hokushin Electric Corp Eddy current type thermometer and flow velocity meter
JPS5320986A (en) * 1976-08-11 1978-02-25 Toshiba Corp Measuring apparatus for temperature of conductive body
CH625619A5 (es) 1977-12-07 1981-09-30 Bbc Brown Boveri & Cie
US4438311A (en) * 1979-07-05 1984-03-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Induction heating cooking apparatus
US4290018A (en) * 1979-08-22 1981-09-15 Rockwell International Corporation Magnetic field strength measuring apparatus with triangular waveform drive means
JPS5834331A (ja) * 1981-08-25 1983-02-28 Nippon Kokan Kk <Nkk> 温度測定装置
US4617441A (en) * 1983-07-08 1986-10-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Temperature controlled induction heating and cooking apparatus
JPS60138430A (ja) * 1983-12-27 1985-07-23 Kawasaki Steel Corp 電磁誘導による金属板の温度測定方法
US4701588A (en) * 1984-02-09 1987-10-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Oscillation control circuit of an induction heating apparatus
JPS61133828A (ja) * 1984-12-04 1986-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 温度測定装置
US4737716A (en) * 1986-02-06 1988-04-12 General Electric Company Self-shielded gradient coils for nuclear magnetic resonance imaging
EP0250718A1 (de) * 1986-06-30 1988-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgung für einen induktiven Verbraucher, insbesondere eine Gradientenspule, mit Steuer- und Regeleinrichtung
JPS63289614A (ja) * 1987-05-22 1988-11-28 Fuji Electric Co Ltd 磁束制御回路
US5162736A (en) * 1987-08-14 1992-11-10 National Research Development Corporation NMR imaging
US4970670A (en) * 1988-11-30 1990-11-13 Westinghouse Electric Corp. Temperature compensated eddy current sensor temperature measurement in turbine blade shroud monitor
US5019775A (en) * 1989-07-21 1991-05-28 Iowa State University Research Foundation, Inc. Calibrating an eddy-current-probe using a modulated thermal energy source
JPH0398488A (ja) * 1989-09-08 1991-04-24 Omron Corp 電動式パワーステアリングモータの温度検出装置
US5122748A (en) * 1990-08-13 1992-06-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and apparatus for spatial localization of magnetic resonance signals
US5655533A (en) * 1994-06-30 1997-08-12 Picker International, Inc. Actively shielded orthogonal gradient coils for wrist imaging
US5573613A (en) 1995-01-03 1996-11-12 Lunden; C. David Induction thermometry
US5701075A (en) * 1996-01-04 1997-12-23 General Electric Company Magnetic resonance imaging shimming by superconducting gradient shield
JP3034511B1 (ja) 1998-12-25 2000-04-17 東京瓦斯株式会社 温度計測装置および温度計測要素およびこれらの製造方法ならびに床暖房装置の温度検出用温度計測装置
JP2001041828A (ja) * 1999-07-27 2001-02-16 Tokyo Gas Co Ltd 温度測定装置及びそれを利用した測定方法
JP3907182B2 (ja) * 2002-05-07 2007-04-18 株式会社東芝 磁気共鳴映像装置
WO2004094971A1 (en) 2003-03-27 2004-11-04 Dresser, Inc. Temperature measurement device
JP2004340786A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 Bridgestone Corp ゴム製品の温度測定方法およびこれに用いられるゴム製品温度測定装置
US7385549B2 (en) * 2003-08-12 2008-06-10 Trex Enterprises Corp Millimeter wave portal imaging system
US6864108B1 (en) * 2003-10-20 2005-03-08 Texas Instruments Incorporated Measurement of wafer temperature in semiconductor processing chambers
US7112964B2 (en) * 2004-08-02 2006-09-26 General Electric Company Eddy current measurement and correction in magnetic resonance imaging systems with a static phantom
US20060056488A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Boris Surname Method and apparatus for measuring temperature with the use of an inductive sensor
US7173410B1 (en) * 2004-09-28 2007-02-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Proximity sensor combining impedance, frequency and decay constant information
US7173411B1 (en) * 2004-09-30 2007-02-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Inductive proximity sensor using coil time constant for temperature compensation
US7162384B1 (en) * 2005-09-21 2007-01-09 General Dynamics Advanced Information System and method for temperature compensation of eddy current sensor waveform parameters
CN101034150A (zh) * 2007-02-15 2007-09-12 武汉高科康田科技投资有限公司 基于优化的永磁体及线圈的磁共振装置
CN100575889C (zh) * 2007-03-22 2009-12-30 武汉光迅科技股份有限公司 光纤光栅温度电流传感器及其测量装置
DE102008063527A1 (de) * 2008-12-18 2010-07-01 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung und Verfahren zum Auswerten eines Sensors
US9678175B2 (en) * 2010-07-26 2017-06-13 Radiation Monitoring Devices, Inc. Eddy current detection
US9486109B2 (en) * 2011-07-14 2016-11-08 Tsi Technologies Llc Induction heating system employing induction-heated switched-circuit vessels

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