KR100507606B1 - A Calibration Device Of A Contact Type Surface Temperature Indicator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감지온도와 감지위치간의 선형적 비례관계를 기초로 동일직선상에 위치한 여타 위치에서의 해당 온도를 산출하여 이를 기초로 접촉식 표면온도계의 측정온도를 교정하기 위한 접촉식 표면온도계의 교정장치에 관한 것으로, 높이방향을 따라 일정한 직경을 갖는 시험블럭과, 시험블럭의 하면에 밀착되는 히팅블럭 및 시험블럭에 열이 전도되도록 히팅블럭에 내장된 전열선을 포함하는 히터와, 히팅블럭의 전도열이 높이방향을 따라 분포되도록 시험블럭의 외주연에 외장되는 단열재와, 각 감지온도와 해당 감지위치가 선형적 비례관계를 갖도록 상면에 인접하여 시험블럭에 내치되는 제 1온도감지센서 및 높이방향을 따라 동일 직선상에서 제 1온도감지센서의 하부로 내치되는 제 2온도감지센서 및 시험블럭 상면의 표면온도를 각 감지온도 및 해당 감지위치에 기초한 비례관계로 연산처리하도록 각 온도감지센서에 접선되는 마이컴 구조의 표면온도 인디케이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention calculates the corresponding temperature at other positions located on the same straight line based on the linear proportional relationship between the sensing temperature and the sensing position, and based on this, the calibration of the contact surface thermometer to correct the measured temperature of the contact surface thermometer. An apparatus comprising: a test block having a constant diameter along a height direction, a heating block in close contact with a lower surface of the test block, and a heater including a heating wire embedded in the heating block to conduct heat to the test block; Insulation material which is applied to the outer periphery of the test block so as to be distributed along the height direction, and the first temperature sensor and the height direction placed in the test block adjacent to the upper surface so that each sensing temperature and the corresponding sensing position have a linear proportional relationship. Accordingly, the surface temperature of the upper surface of the second temperature sensor and the test block, which is placed under the first temperature sensor on the same straight line, is measured. And a surface temperature indicator of a microcomputer structure that is tangential to each temperature sensing sensor to perform arithmetic processing in a proportional relationship based on the corresponding sensing position.
Description
본 발명은 접촉식 표면온도계의 교정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히팅블럭에 내치된 각 센서 사이의 선형적 온도구배 관계를 이용하여 표면의 온도로 외삽시켜 표면온도계의 측정온도와 비교함으로써 표면온도계를 교정하기 위한 장치이다.The present invention relates to a device for calibrating a contact surface thermometer, and more particularly, by using a linear temperature gradient relationship between each sensor placed in a heating block, extrapolating to a surface temperature and comparing the surface temperature with a measurement temperature of the surface thermometer. It is a device for calibrating a thermometer.
일반적으로 측정대상의 표면온도를 측정하는 산업용 온도계는 측정대상에 대한 접촉여부에 따라 접촉식 구조와 비접촉식 구조로 크게 구분되는데, 접촉식일 경우 보통 열전쌍(thermocouple)을 센싱부로 채용하여 해당 측정대상의 표면에 접촉시킴으로써 온도를 측정하는 구조이다. 이에 반해 비접촉식 온도계는 적외선이나 레이져를 측정대상의 표면에 조사하는 방식으로 표면의 온도를 측정하는 구조이다.In general, industrial thermometers that measure the surface temperature of a measurement target are largely classified into contact structures and non-contact structures according to whether or not they are in contact with the measurement target. In the case of a contact type, a thermocouple is usually used as a sensing unit to determine the surface of the measurement target. It is a structure which measures temperature by making it contact. In contrast, the non-contact thermometer is a structure that measures the surface temperature by irradiating infrared or laser to the surface of the measurement object.
여기서 상기 접촉식 온도계의 경우 산업계 전반에 걸쳐 널리 이용되고 있기 때문에, 온도측정에 대한 오차교정을 위해 다양한 장치나 시스템의 개발이 이루어지고 있는데, 보통 습식 교정방법과 건식 교정방법으로 구분되어 있다.Since the contact thermometer is widely used throughout the industry, various devices or systems have been developed for error correction for temperature measurement, and are generally classified into a wet calibration method and a dry calibration method.
습식 교정방법은 표면온도의 센싱부를 일정한 온도가 유지되고 있는 항온시스템을 이용하는 방식으로, 액체항온조를 항온시스템으로 구비하여 센싱부를 표준온도계를 담군 뒤 표준온도계와 비교하여 교정하는 방식이다.The wet calibration method is a method of using a constant temperature system in which a constant temperature of a sensing unit of surface temperature is maintained. A liquid calibration chamber is provided as a constant temperature system, and a sensing unit is placed in a standard thermometer and compared with a standard thermometer.
그런데 이와 같은 종래 습식 교정방법은 현장에 직접 적용이 불가능하고, 센싱부의 물리적 변형 등이 발생한 소지가 크며, 교정온도의 영역에 제한을 받게 되는 문제점이 있다.However, such a conventional wet calibration method is not directly applicable to the site, the physical deformation of the sensing unit is large, and there is a problem in that it is restricted in the region of the calibration temperature.
이에 대해 상기 건식 교정방법은 평편한 열판교정기 위에 표면온도계의 센싱부를 접촉시켜 기준온도계와 비교하는 방식으로, 앞서 언급된 습식방법에서와 같은 센싱부의 변형이 없고, 교정가능한 온도영역이 확대될 수 있는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 교정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있는데 하기와 같은 요인에 의해 야기된다.On the other hand, the dry calibration method is a method of contacting the sensing part of the surface thermometer on a flat hot plate calibrator and comparing it with the reference thermometer. There is no deformation of the sensing part as in the aforementioned wet method, and the correctable temperature range can be enlarged. There is an advantage. Nevertheless, there is a problem that the accuracy of the calibration is poor, which is caused by the following factors.
즉 열판교정기의 표면온도가 공기의 흐름, 복사율, 표면의 열전도도 등과 같은 외부요인에 의해 변화되기 때문에, 민감한 센싱부에서 이러한 외부요인에 의한 오차까지 센싱됨으로 결과적으로 교정의 정확도를 응당 떨어지게 마련이다. 특히 접촉 표면이 금속일 경우 상대적으로 여타 재질에 비해 열전도도가 큰데, 센싱부가 접촉할 경우 센싱부와 접촉표면간의 열전도가 발생됨으로 보다 큰 오차범위를 갖게 되는 문제점이 있다. That is, since the surface temperature of the hot plate Calibrator is changed by external factors such as air flow, emissivity, and thermal conductivity of the surface, the sensitive sensing unit senses errors caused by these external factors, resulting in a drop in accuracy of calibration. . In particular, when the contact surface is metal, the thermal conductivity is relatively higher than that of other materials. When the sensing unit contacts, there is a problem in that the thermal conductivity between the sensing unit and the contact surface is generated, thereby resulting in a larger error range.
이와 같은 문제점에 따라 앞서 언급된 바와 같은 표면온도계 중 비교적 오차가 적은 비접촉식 온도계의 선호 소지가 갈수록 커지고 있지만, 사용이 용이한 장점으로 아직도 산업계 전반에 걸쳐 접촉식 온도계의 이용범위가 넓기 때문에, 그 교정의 정확도를 구현할 수 있는 장치나 시스템의 시급한 개발이 요구되고 있는 실정이다.Due to this problem, the preference of non-contact thermometers with relatively low error among surface thermometers as mentioned above becomes larger and larger, but because of the ease of use, the range of contact thermometers is still wide throughout the industry. There is a need for an urgent development of a device or system that can achieve the accuracy of the system.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 감지온도와 감지위치간의 선형적 비례관계를 기초로 표면온도계의 오차를 교정할 수 있는 접촉식 표면온도계의 교정장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a first object of the present invention is a contact surface thermometer that can correct an error of a surface thermometer based on a linear proportional relationship between a sensing temperature and a sensing position. To provide a calibration device.
그리고 본 발명의 제 2목적은, 접촉식 표면온도계의 센싱부에서 접촉시 발생되는 열전도에 의한 오차까지 고려하여 보다 정확한 교정을 구현할 수 있는 접촉식 표면온도계의 교정장치를 제공하는 것이다.In addition, a second object of the present invention is to provide a calibration apparatus for a contact surface thermometer that can implement more accurate calibration in consideration of errors due to heat conduction generated during contact in the sensing unit of the contact surface thermometer.
이러한 본 발명의 목적들은, 높이방향을 따라 일정한 직경을 갖는 시험블럭;Objects of the present invention, the test block having a constant diameter along the height direction;
상기 시험블럭의 하면에 밀착되는 히팅블럭 및 상기 시험블럭에 열이 전도되도록 상기 히팅블럭에 내장된 전열선을 포함하는 히터;A heater including a heating block in close contact with a bottom surface of the test block and a heating wire embedded in the heating block to conduct heat to the test block;
상기 히팅블럭의 전도열이 높이방향을 따라 분포되도록 상기 시험블럭의 외주연에 외장되는 단열재;Insulation material which is sheathed on the outer periphery of the test block so that the conductive heat of the heating block is distributed along the height direction;
각 감지온도와 해당 감지위치가 선형적 비례관계를 갖도록 상면에 인접하여 상기 시험블럭에 내치되는 제 1온도감지센서 및 높이방향을 따라 동일 직선상에서 상기 제 1온도감지센서의 하부로 내치되는 제 2온도감지센서; 및A first temperature sensor placed in the test block adjacent to the upper surface such that each sensing temperature and a corresponding sensing position have a linear proportional relationship, and a second placed inside the first temperature sensor in the same straight line along the height direction Temperature sensor; And
상기 시험블럭 상면의 표면온도를 상기 각 감지온도 및 해당 감지위치에 기초한 비례관계로 연산처리하도록 상기 각 온도감지센서에 접선되는 마이컴 구조의 표면온도 인디케이터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉식 표면온도계의 교정장치에 의하여 달성된다.And a surface temperature indicator of a microcomputer structure connected to each of the temperature sensing sensors to process the surface temperature of the upper surface of the test block in a proportional relationship based on the sensing temperature and the corresponding sensing position. Achieved by the calibration of a surface thermometer.
여기서 상기 히터는 상기 시험블럭의 가열온도에 기초하여 상기 전열선에 대한 전원공급이 조절되도록 상기 시험블럭의 하부에 내장되는 가열온도감지센서 및 상기 가열온도감지센서에 접선되는 온도제어기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The heater further includes a heating temperature sensor embedded in the lower portion of the test block and a temperature controller connected to the heating temperature sensor so that the power supply to the heating wire is controlled based on the heating temperature of the test block. desirable.
그리고 상기 단열재는 상기 시험블럭의 하면에 밀착된 상기 히팅블럭의 표면까지 더 외장되는 것이 바람직하며, 상기 단열재의 재질은 세라믹인 것이 바람직하다.In addition, the heat insulating material is preferably further covered to the surface of the heating block in close contact with the lower surface of the test block, the material of the heat insulating material is preferably ceramic.
또한 상기 각 온도감지센서는 저항온도센서 또는 스테인레스 재질의 열전대(thermocouple) 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.In addition, each of the temperature sensor is preferably any one selected from a resistance temperature sensor or a thermocouple (thermocouple) made of stainless steel.
그리고 상기 시험블럭의 재질은 알루미늄 합금, 인코넬(inconel), 알루미나 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.The material of the test block is preferably any one selected from aluminum alloy, inconel, and alumina.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
다음으로는 본 발명에 따른 접촉식 표면온도계의 교정장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.Next, the calibration apparatus of the contact surface thermometer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 교정장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 교정장치의 구성도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 교정장치(1000)는 시험블럭(100) 내에 안치되어 온도를 감지하는 각 온도감지센서(210,220)의 감지온도가 각 온도감지센서(210,220)의 위치에 따라 선형적 온도구배의 관계를 갖도록 하여 이를 기초로 시험블럭(100)의 표면의 온도를 산출하여 교정할 접촉식 표면온도계(2000)의 측정온도와 비교/교정하기 위한 장치이다.1 is a perspective view of a calibration device according to the invention, Figure 2 is a block diagram of a calibration device according to the invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the calibration apparatus 1000 is placed in the test block 100 to detect the temperature of each of the temperature sensors 210 and 220. In accordance with the relationship between the linear temperature gradient is calculated on the basis of the temperature of the surface of the test block 100 to calculate and compare with the measurement temperature of the contact surface thermometer 2000 to be corrected / calibrated.
이러한 교정장치(1000)는 접촉식 표면온도계(2000)에 상면이 접촉하는 시험블럭(100)과, 상기 시험블럭(100)의 하면에 밀착되어 가열하도록 전열선(520)이 내장된 히팅블럭(510)으로 구성된 히터(500)와, 상기 시험블럭(100)의 상면을 제외하고 시험블럭(100)의 외주연 및 히팅블럭(510)에 외장된 단열재(400)와, 높이방향을 따라 일직선상에서 상기 시험블럭(100)에 내치되는 2개의 온도감지센서(210,220)를 포함하여 구성된다.The calibration device 1000 includes a test block 100 having an upper surface contacting the contact surface thermometer 2000 and a heating block 510 having a heating wire 520 built therein so as to be heated in close contact with the lower surface of the test block 100. Heater 500 consisting of a), the outer periphery of the test block 100, except for the upper surface of the test block 100 and the heat insulating material 400 which is external to the heating block 510, and in a straight line along the height direction It is configured to include two temperature sensor (210, 220) that is placed in the test block 100.
상기 시험블럭(100)은 높이방향을 따라 외경이 일정한 형상이며, 열전도도가 비교적 좋은 알루미늄 합금을 재질로 약 50mm 정도의 직경과 약 30mm 정도의 높이를 갖도록 제작되어 있다. 이에 따라 하부 중앙으로 열이 전달되면 동일 평면상에서 같은 전도거리를 갖는 대칭성 구조를 이루게 된다. The test block 100 has a constant outer diameter along the height direction, and is manufactured to have a diameter of about 50 mm and a height of about 30 mm, which are made of aluminum alloy having a relatively good thermal conductivity. Accordingly, when heat is transferred to the lower center, a symmetrical structure having the same conduction distance on the same plane is achieved.
그런데 상기 시험블럭(100)은 최고 상승온도에 따라 그 재질이 달라질 수 있는데, 만일 최고로 상승하는 온도(가열되는 온도)가 약 500℃ 정도까지일 경우 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용하고, 약 900℃∼1000℃ 정도일 경우 내열합금인코넬(inconel)을 이용하며, 그 이상일 경우 보다 높은 내열성을 갖는 알루미나를 이용한다.However, the material of the test block 100 may vary depending on the maximum rising temperature. If the maximum rising temperature (heating temperature) is about 500 ° C., aluminum or an aluminum alloy is used, and about 900 ° C. to In the case of about 1000 ℃ heat-resistant alloy Inconel (inconel) is used, if more than that using alumina having a higher heat resistance.
이러한 상기 시험블럭(100)의 하면에는 히팅블럭(510)이 밀착되어 있으며 히팅블럭(510)에는 전열선(520)이 내장되어 히터(500)를 구성하고 있다. 이에 따라 상기 시험블럭(100)은 하면에서부터 상향으로 열이 전도되면서 가열된다. The heating block 510 is in close contact with the lower surface of the test block 100, and the heating block 510 has a heating wire 520 therein to configure the heater 500. Accordingly, the test block 100 is heated while conducting heat upward from the lower surface.
이 때 상기 히터(500)의 가열온도가 제어되도록 상기 시험블럭(100)의 하면에서 소정높이로 열전대(thermocouple) 구조의 가열감지센서(530)가 시험블럭(100)에 내장되어 있으며, 그 위치는 히팅블럭(510)과 시험블럭(100)이 밀착되는 지점에서 인접한 위치로 시험블럭(100)의 하부인 것이 전열온도의 감지를 위해 바람직하다. At this time, the heating sensor 530 of the thermocouple structure at a predetermined height from the lower surface of the test block 100 to control the heating temperature of the heater 500 is built in the test block 100, the position It is preferable for the detection of the heat transfer temperature to be the lower portion of the test block 100 to the adjacent position at the point where the heating block 510 and the test block 100 is in close contact.
이러한 상기 가열감지센서(530)는 시험블럭(100)의 밖에 위치한 온도제어기(540)에 약 5mm 정도의 간격으로 접선되어 있으며 상기 온도제어기(540)는 상기 히터(500)의 전열선(520)에 전기적으로 연결됨으로써, 감지온도에 기초하여 상기 전열선(520)에 대한 전원공급을 조절한다. 상기 감지온도는 온도제어기(540) 전면에 설치된 가열온도표시패널(540a)을 통해 섭씨단위로 표시될 수 있으며, 조작스위치(540b)를 눌러 해당 온도까지 히팅블럭(510)이 가열되도록 가열온도를 설정할 수 있는 구조이다.The heating sensor 530 is connected to the temperature controller 540 located outside the test block 100 at intervals of about 5 mm, and the temperature controller 540 is connected to the heating wire 520 of the heater 500. By being electrically connected, the power supply to the heating wire 520 is adjusted based on the sensed temperature. The sensing temperature may be displayed in units of degrees Celsius through a heating temperature display panel 540a installed at the front of the temperature controller 540. The heating temperature is controlled so that the heating block 510 is heated to a corresponding temperature by pressing the operation switch 540b. It is a structure that can be set.
여기서 상기 시험블럭(100) 및 히팅블럭(510)에 외장되어 있는 것이 단열재(400)이다. 상기 단열재(400)는 고열에도 견딜 수 있도록 다층구조의 세라믹으로 이루어져 있으며 접촉식 표면온도계(2000)와 접촉하는 상면을 제외하고 시험블럭(100)의 외주연과 상기 히팅블럭(510)의 표면을 감싸고 있다. 따라서 상기 히팅블럭(510)의 열이 시험블럭(100)의 하면에 전도되면, 외주연은 단열되어 있음으로 노출된 상면을 향해 올라가면서 분포하게 된다. Here, the test block 100 and the heating block 510 are external to the heat insulating material 400. The heat insulating material 400 is formed of a ceramic having a multilayer structure to withstand high heat, and the outer periphery of the test block 100 and the surface of the heating block 510 except for the upper surface in contact with the contact surface thermometer (2000). Wrapping Therefore, when the heat of the heating block 510 is conducted to the lower surface of the test block 100, the outer periphery is insulated and distributed toward the exposed upper surface.
이와 더불어 앞서 언급된 바와 같이 시험블럭(100)은 직경이 일정한 형태이기 때문에, 시험블럭(100) 내부의 중심에서부터 일정 내경에 있는 위치의 감지온도가 동일한 것으로 내삽될 수 있음으로 결국 높이방향에 따른 감지온도만이 열원인 히팅블럭(510)과의 거리에 따라 달라지게 된다.In addition, as mentioned above, since the test block 100 has a constant diameter, the detection temperature of a position at a predetermined inner diameter from the center of the test block 100 may be interpolated to be the same, and thus, according to the height direction. Only the sensing temperature varies depending on the distance from the heating block 510 which is a heat source.
상기 전도열에 의한 시험블럭(100)의 온도상승을 감지하기 위해 상기 시험블럭(100)에 내치되는 것이 2개의 각 온도감지센서(210,220)이다. Two temperature sensing sensors 210 and 220 are placed inside the test block 100 to detect the temperature rise of the test block 100 due to the conductive heat.
상기 각 온도감지센서(210,220)는 약 3.2mm 외경의 스테인레스로 이루어진 쉬스형 열전대(thermocouple)이며 상기 히터(500)의 가열감지센서(530)보다 시험블럭(100) 내에서 높이방향을 따라 동일직선상에서 보다 높은 위치를 점하고 있다. 이 때 상기 각 온도감지센서(210,220)는 상기 시험블럭(100)의 상승온도에 따라 상기 쉬스형 열전대 이외에, 산업용 저항온도센서 구조를 사용할 수 있는데 만일 시험블럭(100)의 최고온도가 약 500℃ 정도까지일 경우 산업용 저항온도센서 구조를 사용하고, 약 900℃∼1000℃ 정도나 그 이상일 경우에는 상기 열전대 구조를 사용한다.Each of the temperature sensors 210 and 220 is a sheath-type thermocouple made of stainless steel having an outer diameter of about 3.2 mm, and is arranged in the same direction along the height direction in the test block 100 than the heat sensor 530 of the heater 500. Higher position in the image. In this case, each of the temperature sensors 210 and 220 may use an industrial resistance temperature sensor structure in addition to the sheath type thermocouple according to the rising temperature of the test block 100. If the maximum temperature of the test block 100 is about 500 ° C. When the temperature is up to about 50 ° C. and about 900 ° C. to about 1000 ° C. or more, the thermocouple structure is used.
여기서 상기 제 1온도감지센서(210)는 시험블럭(100)의 상면에서 약 3mm 정도의 깊이로 설치되어 있고, 제 2온도감지센서(220)는 높이방향을 따라 동일직선상에서 약 10mm 정도의 깊이에 설치되어 있어 각 온도감지센서(210,220)간 직선거리는 약 7mm 정도이다. 따라서 상기 전도열이 시험블럭(100)의 높이방향을 따라 올라오게 됨으로 제 2온도감지센서(220)에서 감지되는 온도가 제 1온도감지센서(210)에서 감지되는 온도보다 더 높다. 이에 따라 각 온도감지센서(210,220)의 깊이와 감지온도의 선형적 비례관계가 도출될 수 있다.Here, the first temperature sensor 210 is installed to a depth of about 3mm from the upper surface of the test block 100, the second temperature sensor 220 is about 10mm in the same straight line along the height direction. Is installed in the linear distance between each temperature sensor 210, 220 is about 7mm. Therefore, the conduction heat is raised along the height direction of the test block 100, so that the temperature detected by the second temperature sensor 220 is higher than the temperature detected by the first temperature sensor 210. Accordingly, a linear proportional relationship between the depths of the temperature sensors 210 and 220 and the detected temperature can be derived.
이러한 상기 각 온도감지센서(210,220)는 표면온도 인디케이터(300)에 접선되어 있다. 이 때 접선부위를 통해 방출되는 열을 감축하고자 접선거리는 짧을수록 좋으나 교정작업의 편의성을 고려하여 본 발명에서는 일실시예로서 약 5mm 정도의 길이로 접선 처리되어 있다. Each of the temperature sensors 210 and 220 is in contact with the surface temperature indicator 300. At this time, the shorter the tangential distance is better to reduce the heat emitted through the tangential portion, but in the present invention is tangentially treated to a length of about 5mm in one embodiment in consideration of the convenience of the calibration operation.
상기 표면온도 인디케이터(300)는 마이컴 형태로 구조인데, 앞서 언급된 온도제어기(540)와 더불어 동일한 하우징(600)을 갖는 구조이며, 단일의 공용 전원스위치(610) 및 전원공급 구조를 갖는다. 여기서 각 온도감지센서(210,220)가 상대적으로 위에 위치하고 그 아래에 가열감지센서(530)가 위치함으로 동일한 하우징(600) 구조에서 위에는 인디케이터(300)가 설치되어 있고 그 아래에 온도제어기(540)가 설치되어 있다.The surface temperature indicator 300 has a structure of a microcomputer, a structure having the same housing 600 together with the aforementioned temperature controller 540, and a single common power switch 610 and a power supply structure. Here, each of the temperature sensors 210 and 220 is relatively positioned above and the heating sensor 530 is positioned below, so that the indicator 300 is installed above the same structure of the housing 600 and the temperature controller 540 is disposed below. It is installed.
이러한 인디케이터(300)는 각 온도감지센서(210,220) 간의 거리와 이를 통해 감지되는 온도차이를 기초로 하는 선형적 온도구배에 따라 시험블럭(100)의 상면에 접촉하는 표면온도계(2000)의 오차범위를 외삽할 수 있도록 논리 프로그램되어 있다.The indicator 300 is an error range of the surface thermometer 2000 in contact with the upper surface of the test block 100 in accordance with a linear temperature gradient based on the distance between the temperature sensor (210, 220) and the detected temperature difference. Logic is programmed to extrapolate.
즉 제 1온도감지센서(210)의 위치 및 감지온도를 X1 및 T1이라고 설정하고, 제 2온도감지센서(220)에서의 위치 및 감지온도를 X2 및 T2라 설정한 뒤, 시험블럭(100)의 상면의 위치 및 온도를 "0" 및 TS로 설정한다.That is, the position and the sensing temperature of the first temperature sensor 210 are set to X 1 and T 1 , the position and the sensing temperature of the second temperature sensor 220 are set to X 2 and T 2 , and then tested. The position and temperature of the top surface of block 100 are set to " 0 " and T S.
그러면 각 위치에서 갖는 감지온도에서의 선형적 온도구배관계에 따라, 제 1온도감지센서(210)를 기준으로 할 경우 상기 제 1온도감지센서(210)와 상면 사이의 온도차이(T1-TS)와 제 1온도감지센서(210)와 제 2온도감지센서(220) 사이의 온도차이(T2-T1)는, 제 1온도감지센서(210)와 상면 사이의 직선거리차이(X1-0)과 제 1온도감지센서(210)와 제 2온도감지센서(220) 사이의 직선거리차이(X2-X1)에 대해 비례관계를 갖는다.Then, according to the linear temperature gradient relationship at the sensing temperature at each position, when the first temperature sensor 210 is based on the temperature difference between the first temperature sensor 210 and the upper surface (T 1 -T) S ), and the temperature difference T 2 -T 1 between the first temperature sensor 210 and the second temperature sensor 220 is a linear distance difference X between the first temperature sensor 210 and the upper surface. 1 -0) and the linear distance difference (X 2 -X 1 ) between the first temperature sensor 210 and the second temperature sensor 220 has a proportional relationship.
이러한 온도와 위치(거리)의 선형적 비례관계에 따라 상기 상면에서의 표면온도 Ts는 하기식으로 표현될 수 있다.According to the linear proportional relationship between the temperature and the position (distance), the surface temperature Ts on the upper surface may be expressed by the following equation.
따라서 상기와 같은 설정 및 선형적 온도구배를 통해 구해진 상기 수학식 1을 통해 TS를 산출한다.Therefore, T S is calculated through Equation 1 obtained through the above setting and linear temperature gradient.
그리고 산출된 상기 TS 즉 시험블럭(100)의 표면온도와 접촉식 표면온도계(2000)로 시험블럭(100)의 표면온도를 측정하였을 경우의 온도차이를 기초로 당해 표면온도계(2000)의 오차범위를 알 수 있게 된다.The error of the surface thermometer 2000 based on the temperature difference when the surface temperature of the test block 100 is measured using the calculated T S, that is, the surface temperature of the test block 100 and the contact surface thermometer 2000. The range is known.
본 발명에서는 상기와 같이 제 1온도감지센서(210)의 감지온도, 제 2온도감지센서(220)에서의 감지온도 및 시험블럭(100) 상면에서의 산출온도가 표시되어야 함으로, 상기 인디케이터(300)에는 제 1표시패널(310), 제 2표시패널(320) 및 제 3표시패널(330)이 전면에 구비되어 있다. In the present invention, as described above, the detection temperature of the first temperature sensor 210, the detection temperature of the second temperature sensor 220 and the calculated temperature on the upper surface of the test block 100 should be displayed, the indicator 300 ), The first display panel 310, the second display panel 320, and the third display panel 330 are provided on the front surface.
상기 인디케이터(300)는 마이컴 구조이므로 마이크로프로셰서에 상기 각 온도감지센서(210,220)가 연결되어 있고, 상기 선형적 온도구배에 관한 논리프로그램은 메모리에 설정되어 있다. 따라서 상기 각 감지온도가 송출되면 마이크로프로셰서에서는 메모리에 설정된 온도구배 관계를 로딩하여 연산처리함으로써, 시험블럭(100) 상면에서의 온도를 산출할 수 있다.Since the indicator 300 has a microcomputer structure, each of the temperature sensors 210 and 220 is connected to a microprocessor, and a logic program relating to the linear temperature gradient is set in a memory. Therefore, when each of the sensing temperatures is sent, the microprocessor may calculate the temperature on the upper surface of the test block 100 by loading and processing the temperature gradient relationship set in the memory.
앞서 제 1표시패널(310) 및 제 2표시패널(320)에서는 각 온도감지센서(210,220)에서 감지한 온도가 섭씨단위로서 표시되고, 상기 산출된 상면에서의 온도는 제 3표시패널(330)에서 표시된다.In the first display panel 310 and the second display panel 320, temperatures sensed by the temperature sensors 210 and 220 are displayed in degrees Celsius, and the calculated temperature on the upper surface is displayed in the third display panel 330. Is displayed.
도 3은 본 발명에 따른 교정장치의 사용상태도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 히터의 전열선에 전원이 공급되면서 뜨거워진 히팅블럭을 통해 시험블럭에 열이 전도된다. 그런데 단열재에 의해 시험블럭의 외주연이 단열되어 있음으로 전도열(화살표식으로 표시됨)은 노출된 상면을 향하여 진행하게 된다.3 is a state diagram used in the calibration apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 3, heat is conducted to the test block through the heating block heated while power is supplied to the heating wire of the heater. However, since the outer periphery of the test block is insulated by the heat insulator, the conductive heat (indicated by the arrow mark) proceeds toward the exposed upper surface.
이 때 교정을 위한 접촉식 표면온도계(2000)가 시험블럭(100)의 노출된 상면에 접촉하고 있다. 상기 표면온도계(2000)의 접촉부위는 열전대로 이루어진 센싱부(2100)이며 상기 센싱부(2100)는 얇은 판재를 만곡되게 구부려 놓은 형태이다. 상기 센싱부의 양측에는 상기 센싱부(2100)의 접촉위치를 지지할 수 있도록 긴봉 형태의 지지대(2300)가 각각 위치하고 있다. At this time, the contact surface thermometer 2000 for calibration is in contact with the exposed upper surface of the test block 100. The contact portion of the surface thermometer 2000 is a sensing portion 2100 made of a thermocouple and the sensing portion 2100 is a shape in which a thin plate is bent to bend. On both sides of the sensing unit, a support rod 2300 having a long rod shape is positioned to support the contact position of the sensing unit 2100, respectively.
상기 센싱부(2100)가 시험블럭(100)의 상면에 접촉함과 동시에 해당 접촉부위의 온도를 감지하면 표면온도계(2000)에 내장된 측정온도표시패널(2200)을 통해 감지온도가 섭씨단위로 표시된다.When the sensing unit 2100 contacts the upper surface of the test block 100 and simultaneously senses the temperature of the corresponding contact portion, the sensing temperature is measured in degrees Celsius through the measurement temperature display panel 2200 built in the surface thermometer 2000. Is displayed.
이 때 상기 센싱부(2100)가 상기 시험블럭(100)의 상면에 접촉하면서 서로간에도 온도차이에 의한 열전도가 이루어지게 된다. 즉 히팅블럭(510)에 의해 시험블럭(100)이 가열됨으로 상대적으로 센싱부(2100)에 비해 시험블럭(100)의 온도가 높음으로 시험블럭(100)에서 센싱부(2100)로 열이 전도된다. 이러한 열전도에 의해 오차가 발생하는 것이다.At this time, the sensing unit 2100 is in contact with the upper surface of the test block 100 is made of thermal conductivity due to the temperature difference between each other. That is, since the test block 100 is heated by the heating block 510, the temperature of the test block 100 is higher than that of the sensing unit 2100, so that heat is conducted from the test block 100 to the sensing unit 2100. do. This heat conduction causes an error.
이러한 오차범위를 정확히 알 수 있도록 우선 시험블럭(100)에 내치된 2개의 각 온도감지센서(210,220)에서, 제 1온도감지센서(210)를 중심으로 각 온도감지센서(210,220)간 거리와 온도차이와, 제 1온도감지센서(210)와 시험블럭(100) 상면 사이의 거리와 온도차이에 대한 관계를 온도와 거리의 선형적 비례관계로 설정하여 상기 상면에서의 온도를 산출한다.In order to know the error range accurately, first, in each of the two temperature sensors 210 and 220 placed in the test block 100, the distance and the temperature between each temperature sensor 210 and 220 around the first temperature sensor 210. The difference and the relationship between the distance between the first temperature sensor 210 and the upper surface of the test block 100 and the temperature difference are set as a linear proportional relationship between the temperature and the distance to calculate the temperature on the upper surface.
우선 제 1온도감지센서(210)의 위치 및 감지온도를 X1 및 T1 이라고 설정하고, 제 2온도감지센서(220)에서의 위치 및 감지온도를 X2 및 T2 라 설정한 뒤, 시험블럭(100) 상면의 위치 및 온도를 "0" 및 TS 로 설정한다.First, the position and the sensing temperature of the first temperature sensor 210 are set to X 1 and T 1 , and the position and the sensing temperature of the second temperature sensor 220 are set to X 2 and T 2 , and then the test is performed. The position and temperature of the top surface of the block 100 are set to "0" and T S.
이러한 설정에 따라 본 발명에 따른 교정장치(1000)의 구조에 의해 발현되는 교정과정을 구체적인 수치를 들어 설명하면, 각 온도감지센서(210,220)의 해당 깊이는 X1 = 3mm, X2 = 10mm 로 상기 시험블럭(100)의 제작시 이미 정해진 수치이다. 그리고 일실시예로서 각 온도감지센서(210,220)에서의 감지온도는 T1 = 80℃, T2 = 100℃ 이며, 이는 인디케이터(300)의 제 1표시패널(310) 및 제 2표시패널(320)에서 표시된다.Referring to the calibration process expressed by the structure of the calibration device 1000 according to the present invention according to such a setting for a specific value, the corresponding depth of each of the temperature sensor (210,220) is X 1 = 3mm, X 2 = 10mm It is a predetermined value when the test block 100 is manufactured. In addition, in one embodiment, the sensing temperatures of the respective temperature sensing sensors 210 and 220 are T 1 = 80 ° C. and T 2 = 100 ° C., which is the first display panel 310 and the second display panel 320 of the indicator 300. ) Is displayed.
이와 같은 상기 각 온도감지센서(210,220)의 위치(X1,X2)는 상면의 위치를 원점으로 하기 때문에, 상면에서 멀수록 더 큰 값을 가진다. 그리고 상기 각 온도감지센서(210,220)에서 감지한 온도(T1, T2)는 히팅블럭(510)에 가까울수록 더 높은 온도를 가진다.Since the position (X 1 , X 2 ) of each of the temperature sensor (210,220) as the origin of the upper surface, the larger the distance from the upper surface. And the temperature (T 1 , sensed by each of the temperature sensor 210,220) T 2 ) has a higher temperature as it gets closer to the heating block 510.
이와 같이 제시된 상기 각 수치를 시험블럭(100) 상면에서의 온도 TS 에 관해 정렬된 수학식 1에 대입하면, 약 71.4℃ 정도의 결과수치를 얻게 된다. 이는 인디케이터(300)의 제 3표시패널(330)에 표시된다.Substituting the numerical values presented above into Equation 1 aligned with respect to the temperature T S on the upper surface of the test block 100, a result value of about 71.4 ° C. is obtained. This is displayed on the third display panel 330 of the indicator 300.
이 때 만일 상기 접촉식 표면온도계(2000)의 센싱부(2100)를 시험블럭(100)의 상면에 접촉하여 얻은 측정결과가 만일 약 75.5℃ 정도라고 측정온도표시패널(2200)에 표시된다면, 결국 상기 표면온도계(2000)의 오차는 약 4.1℃ 정도가 되며 시험블럭(100)과 동일재질의 측정대상의 표면온도를 측정할 경우 약 4.1℃ 정도의 오차를 갖는다고 예측하여 보다 정확한 교정결과를 획득할 수 있다.In this case, if the measurement result obtained by contacting the sensing unit 2100 of the contact surface thermometer 2000 with the upper surface of the test block 100 is displayed on the measurement temperature display panel 2200 as about 75.5 ° C., The surface thermometer 2000 has an error of about 4.1 ° C., and when the surface temperature of the measurement target of the same material as that of the test block 100 is measured, it has an error of about 4.1 ° C. to obtain more accurate calibration results. can do.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 접촉식 표면온도계의 교정장치(1000)에서, 상기 시험블럭(100)은 외경에 비해 작은 높이의 원판 형태 이외에, 외경에 비해 큰 높이의 원형기둥, 외경과 높이가 같은 원형부재 등과 같이 외경이 일정한 원형단면을 가지며 균질한 내부구조를 갖는 금속재질(예를 들어, 알루미늄, 동 및 동합금, 철 및 철합금, 금, 은 등) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.In the calibration device 1000 of the contact surface thermometer according to the present invention as described above, the test block 100 has a circular column, outer diameter and height of a large height compared to the outer diameter, in addition to the disk shape of the small height compared to the outer diameter. The same circular member may be selected from metal materials having a uniform circular cross section and having a uniform internal structure (for example, aluminum, copper and copper alloys, iron and iron alloys, gold, silver, etc.).
아울러 제 1온도감지센서(210)를 기준으로, 위치에 따른 온도의 선형구배관계를 설명되어졌지만, 제 2온도감지센서(220)를 기준으로 하여 수학식 1과 같이 비례관계식을 도출하여 시험블럭(100) 상면의 온도를 산출하는 방식의 사용도 물론 가능하다.In addition, although the linear gradient relationship of the temperature according to the position has been described based on the first temperature sensor 210, the test block is derived by deriving a proportional relation as shown in Equation 1 based on the second temperature sensor 220. It is of course also possible to use a method of calculating the temperature of the (100) upper surface.
또한 보다 정확한 교정온도의 산출을 위해 각 온도감지센서(210,220) 및 가열감지센서(530)와 상기 인디케이터(300) 및 온도제어기(540) 간의 접선부위는 별도 단열처리되어 사용할 수 있다.In addition, in order to calculate a more accurate calibration temperature, the tangential portion between each of the temperature sensors 210 and 220 and the heating sensor 530 and the indicator 300 and the temperature controller 540 may be separately insulated.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 접촉식 표면온도계의 교정장치에 의하면, 교정장치와 표면온도계의 접촉부위간에서 발생되는 열전도에 의한 교정오차를 고려하여 교정이 이루어짐으로 보다 정확한 교정을 구현할 수 있는 특징이 있다.According to the calibration device of the contact surface thermometer according to the present invention as described above, the correction is made in consideration of the calibration error due to the heat conduction generated between the contact portion of the calibration device and the surface thermometer can be realized more accurate calibration There is this.
아울러 사용에 편리한 건식 교정구조를 갖춤으로써, 산업계 전반에 걸쳐 접촉식 표면온도계의 교정을 용이하게 실시할 수 있으며 그 교정원리가 간단하여 초보시행자의 사용이 가능한 효과가 있다.In addition, by having a dry calibration structure that is convenient to use, it is possible to easily perform the calibration of the contact surface thermometer across the industry, the simple principle of calibration has the effect that can be used by beginners.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
도 1은 본 발명에 따른 교정장치의 사시도,1 is a perspective view of a calibration device according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 교정장치의 구성도,2 is a block diagram of a calibration device according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 교정장치의 사용상태도이다.3 is a state diagram used in the calibration apparatus according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
100: 시험블럭 210: 제 1온도감지센서100: test block 210: first temperature sensor
220: 제 2온도감지센서 300: 표면온도 인디케이터220: second temperature sensor 300: surface temperature indicator
310: 제 1표시패널 320: 제 2표시패널310: first display panel 320: second display panel
330: 제 3표시패널 400: 단열재330: third display panel 400: heat insulating material
500: 히터 510: 히팅블럭500: heater 510: heating block
520: 전열선 530: 가열감지센서520: heating wire 530: heating sensor
540: 온도제어기 540a: 가열온도표시패널540: temperature controller 540a: heating temperature display panel
540b: 조작스위치 600: 하우징 540b: operation switch 600: housing
610: 전원스위치 1000: 교정장치610: power switch 1000: calibration device
2000: 표면온도계 2100: 센싱부2000: surface thermometer 2100: sensing unit
2200: 측정온도표시패널 2300: 지지대2200: measurement temperature display panel 2300: support
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