CN104776921A - 一种多点测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点测温装置，其中，该装置包括：点阵式温度监测单元、控制电路单元、射频收发电路单元和电源；点阵式温度监测单元获取多目标点的温度数据，并将温度数据发送给控制电路单元；控制电路单元用于对温度数据进行处理，并将数字温度信号发送给射频收发电路单元；射频收发电路单元用于将数字温度信号发送至远程主站，并将远程主站发送的控制指令发送给控制电路单元；电源用于提供电能。通过该装置一次能够测量多个目标点的温度并获取目标点的温度信息，测量面积更大，范围更广。

Description

一种多点测温装置

技术领域

本发明涉及数据测量技术领域，具体地，涉及一种多点测温装置。

背景技术

目前现行的非接触式测温装置都是手持式单点测量设备。手持式单点测量设备一般包括测量头、测量仪表、电缆线、电源四个部分。测量头用于照射测量点，测量仪表用于显示测量点的温度，电缆线用于测量头和测量仪表的数据传输，电源用于系统供电。四个部分相互独立，分开管理，不便于现场部署。

手持式单点测量设备在使用时必须要由测量人员在现场进行人工测量，操作时需要测量人员能稳定的将测量头对准待测量点，测量所得的数据也要由测量人员人工记录并在测量结束之后整理反馈。手持式单点测量设备在一次测量过程中仅能测量一个监测点的温度，当温度监控区域间隔很近时，每个待监测点需要多次测量，效率较低。同时，由于测量人员的误操作和单点测量时手持式单点测量设备的人为移动等因素，往往造成测量数据的不准确。现场测量环境中往往存在位于高处或地下的检测点和人员不便进入的区域，从而造成了测量的死角，这些测量死角不能或很难正常的完成测量任务。而大量的人工操作不仅工作量大、拉高了人工成本也给测量带来了更多的人为因素的影响。

综上所述，现有技术存在不易携带管理、难以开展部署，单点测量、测量面积小，人工现场操作、人为因素影响大，数据实时性、准确性差，存在测量死角等诸多技术问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中在测温时只能测量一个目标点温度从而造成测量效率低的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种多点测温装置。

本发明实施例提供的一种多点测温装置，包括：点阵式温度监测单元、控制电路单元、射频收发电路单元和电源；

点阵式温度监测单元与控制电路单元相连，点阵式温度监测单元获取多目标点的温度数据，并将温度数据发送给控制电路单元；

控制电路单元用于对温度数据进行处理，将温度数据转换为数字温度信号，并将数字温度信号发送给射频收发电路单元；

射频收发电路单元与控制电路单元相连，射频收发电路单元用于将数字温度信号发送至远程主站，并将远程主站发送的控制指令发送给控制电路单元；控制电路单元还用于根据控制指令对点阵式温度监测单元进行控制；

电源分别与点阵式温度监测单元、控制电路单元和射频收发电路单元相连，并为其提供电能。

优选的，点阵式温度监测单元包括非接触式温度传感器和数据传输电路，数据传输电路与控制电路单元相连；

控制电路单元包括微控制器和第一晶体谐振器，微控制器用于处理温度数据，第一晶体谐振器为微控制器提供晶振时钟；

射频收发电路单元包括射频收发集成电路、天线和第二晶体谐振器，第二晶体谐振器为射频收发集成电路提供晶振时钟，天线用于收发无线信号。

优选的，点阵式温度监测单元还包括执行器，执行器用于调整点阵式温度监测单元测温目标点的位置。

优选的，点阵式温度监测单元通过IIC总线与控制电路单元相连，射频收发电路单元通过SPI总线与控制电路单元相连。

优选的，该装置还包括：壳体；

壳体包括：底座、上盖、密封圈、第一电路板、第二电路板和天线连接器，密封圈设置于底座和上盖之间，第一电路板安装于底座中部，第二电路板安装于上盖中部，第一电路板与所示第二电路板通过铜导线实现电性连接；

控制电路单元和射频收发电路单元设置于第一电路板上，点阵式温度监测单元设置于第二电路板上，电源设置于壳体内部；

天线连接器设置于壳体的外部，并与射频收发电路单元相连。

优选的，点阵式温度监测单元在接收到控制电路单元发送的唤醒指令后开始测量目标点的温度，在完成测温后点阵式温度监测单元进入休眠状态。

优选的，该装置为采用MEMS技术的无线点阵式红外温度传感器，非接触精确测量静待目标点和/或移动目标点的温度。

本发明实施例提供的一种多点测温装置，一次能够测量多个目标点的温度并获取目标点的温度信息，测量面积更大，范围更广。采用MEMS技术和一体化封装技术，体积小巧、携带方便、安装使用简单；可全方位调节测量角度，避免了测量死角的出现；采用超低功耗设计、可靠性强、环境适应性好。同时，本发明实施例提供的测温装备可以一次性安装，无需人工维护，免除了测量时的人工巡检，减小工作量的同时也降低了人工成本。该装置直接测得实时温度数据并将温度数据以无线的形式发送出去，避免了人工测量时造成数据误差等影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中多点测温装置的结构图；

图2为本发明实施例中多点测温装置的详细结构图；

图3为本发明实施例中无线点阵式红外温度传感器测量4*4目标点的覆盖图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电型探测器作为检测元件。红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，该辐射能量的大小及其能量按波长的分布与物体的表面温度联系十分密切，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。所以根据普朗克公式，可以根据监测电压获得被测量设备表面的温度值。

根据本发明实施例，提供了一种多点测温装置，图1为该多点测温装置的结构图，包括：点阵式温度监测单元11、控制电路单元12、射频收发电路单元13和电源14。

点阵式温度监测单元11与控制电路单元12相连，点阵式温度监测单元11获取多目标点的温度数据，并将温度数据发送给控制电路单元12。

点阵式温度监测单元11具体包括非接触点阵式温度传感器111和数据传输电路112，数据传输电路112与控制电路单元12相连。非接触点阵式温度传感器111可以为点阵式红外传感器，通过红外辐射测量目标点的温度，点阵式红外传感器可以同时测量多个目标点，比如4*4点阵式红外传感器同时可以测量16个目标点，这样避免测温过程中一次只能同时测量一个目标点的缺陷，可以大大提高测量效率，同时测量面积更大、范围更广。数据传输电路112用于实现点阵式温度监测单元11与控制电路单元12之间的数据传输。具体的，点阵式温度监测单元11通过IIC（Inter-IntegratedCircuit，内部集成电路）总线与控制电路单元12相连。该多点测温装置的详细结构图参见图2所示。

优选的，点阵式温度监测单元11还包括执行器113。执行器113用于调整点阵式温度监测单元11测温目标点的位置。当测温物体发生移动时，通过执行器113可以改变测温目标点的位置，从而可以测量静待目标点和/移动目标点的温度，测量更加灵活。

控制电路单元12用于对温度数据进行处理，将温度数据转换为数字温度信号，并将数字温度信号发送给射频收发电路单元13。

控制电路单元12是多点测温装置的核心处理部件，关系到整个装置的性能指标。控制电路单元12具体包括微控制器121和第一晶体谐振器122，微控制器121用于处理温度数据，具体为单片机或ARM芯片，第一晶体谐振器122为微控制器121提供晶振时钟。控制电路单元12还可以控制执行器113调整测温目标点，从而可以灵活测温。

控制电路单元12还用于根据远程主站发送的控制指令对点阵式温度监测单元11进行控制。

优选的，点阵式温度监测单元11在接收到控制电路单元12发送的唤醒指令后开始测量目标点温度，在完成测温后进入休眠状态。

射频收发电路单元13与控制电路单元12相连，射频收发电路单元13用于将数字温度信号发送至远程主站，并将远程主站发送的控制指令发送给控制电路单元12。

测量所得的温度数据以数字信号的形式发送至远程主站，因此具有更好的抗干扰能力和更强的抗信道损耗性能，且传输差错可以控制。采用再生中继、纠错编码等差错控制措施后，数字信号可以再生而消除噪声的累积，甚至可在噪声远大于有用信号的情况下，保证获得可接受的保真度和误码率；通过不同的信道编码，可以得到不同的编码增益，从而根据通信质量的要求采用不同的编码方式，从而改善整个通信系统的传输质量；同时，数字硬件实现灵活，便于采用大规模集成电路、数字信号处理、计算机软件技术和微处理器技术，在复杂的传输条件下便于使用现代数字信号处理技术对所传输的数字信息进行处理(如信源编码和为提高整个通信链路性能的均衡技术)，嵌入式软件实现的信号处理技术可以在不重新设计硬件或替换硬件的情况下改变和提高通信设备性能。

射频收发电路单元13具体包括射频收发集成电路131、天线132和第二晶体谐振器133。第二晶体谐振器133为射频收发集成电路131提供晶振时钟，天线132用于收发无线信号。具体的，射频收发电路单元13通过SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）总线与控制电路单元12相连。

电源14分别与点阵式温度监测单元11、控制电路单元12和射频收发电路单元13相连，并为其提供电能；控制电路单元12还用于控制电源14对点阵式温度监测单元11和射频收发电路单元13的供电。

其中，电源14可采用一次性电池。由于该多点测温装置一般处于休眠状态，在接收到唤醒指令后才开始进行测温，耗电量不高，一次性电池可以满足工作需要，而且该装置采用一次性电池时，不会受外部供电故障的影响。

优选的，该多点测温装置还包括壳体，壳体具体包括：底座、上盖、密封圈、第一电路板、第二电路板和天线连接器。其中密封圈设置于底座和上盖之间，第一电路板安装于底座中部，第二电路板安装于上盖中部，且第一电路板与第二电路板通过铜导线实现电性连接；控制电路单元12和射频收发电路单元13设置于第一电路板上，点阵式温度监测单元11设置于第二电路板上，电源14设置于壳体内部；天线连接器设置于壳体外部，并与射频收发电路单元13相连，可用于安装射频收发电路单元13的天线132。壳体主要起保护内部器件单元的作用，同时还具有防尘防水以及支撑的作用。

该壳体具体可以为铝合金材料，即底座和上盖都采用铝合金底座设计而成。同时上盖表面附有多个测量孔，壳体内部的点阵式温度监测单元11可以通过该测量孔测量外部目标点的温度。

优选的，该多点测温装置为采用MEMS（Micro Electro MechanicalSystem，微机电系统）技术的无线点阵式红外温度传感器，用于非接触精确测量静待目标点和/或移动目标点的温度。

微机电系统是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。微机电系统具有体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点。

本发明实施例中，该无线点阵式红外温度传感器采用MEMS技术和一体化的封装技术，具体可以包括：非接触点阵式温度传感器111、执行器113、微控制器121、射频收发电路单元13和电源14。其中，无线点阵式红外温度传感器非接触精确测量4*4目标点覆盖图如图3所示。

本发明实施例提供的一种多点测温装置，一次能够测量多个目标点的温度并获取目标点的温度信息，测量面积更大，范围更广。采用MEMS技术和一体化封装技术，体积小巧、携带方便、安装使用简单；可全方位调节测量角度，避免了测量死角的出现；采用超低功耗设计、可靠性强、环境适应性好。同时，本发明实施例提供的测温装备可以一次性安装，无需人工维护，免除了测量时的人工巡检，减小工作量的同时也降低了人工成本。该装置直接测得实时温度数据并将温度数据以无线的形式发送出去，避免了人工测量时造成数据误差等影响。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图3为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多点测温装置，其特征在于，包括：点阵式温度监测单元、控制电路单元、射频收发电路单元和电源；

所述点阵式温度监测单元与所述控制电路单元相连，所述点阵式温度监测单元获取多目标点的温度数据，并将所述温度数据发送给所述控制电路单元；

所述控制电路单元用于对所述温度数据进行处理，将所述温度数据转换为数字温度信号，并将所述数字温度信号发送给所述射频收发电路单元；

所述射频收发电路单元与所述控制电路单元相连，所述射频收发电路单元用于将所述数字温度信号发送至远程主站，并将所述远程主站发送的控制指令发送给所述控制电路单元；所述控制电路单元还用于根据所述控制指令对所述点阵式温度监测单元进行控制；

所述电源分别与所述点阵式温度监测单元、所述控制电路单元和所述射频收发电路单元相连，并为其提供电能。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述点阵式温度监测单元包括非接触式温度传感器和数据传输电路，所述数据传输电路与所述控制电路单元相连；

所述控制电路单元包括微控制器和第一晶体谐振器，所述微控制器用于处理温度数据，所述第一晶体谐振器为所述微控制器提供晶振时钟；

所述射频收发电路单元包括射频收发集成电路、天线和第二晶体谐振器，所述第二晶体谐振器为所述射频收发集成电路提供晶振时钟，所述天线用于收发无线信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述点阵式温度监测单元还包括执行器，所述执行器用于调整所述点阵式温度监测单元测温目标点的位置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述点阵式温度监测单元通过IIC总线与所述控制电路单元相连，所述射频收发电路单元通过SPI总线与所述控制电路单元相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：壳体；

所述壳体包括：底座、上盖、密封圈、第一电路板、第二电路板和天线连接器，所述密封圈设置于所述底座和所述上盖之间，所述第一电路板安装于所述底座中部，所述第二电路板安装于所述上盖中部，所述第一电路板与所示第二电路板通过铜导线实现电性连接；

所述控制电路单元和所述射频收发电路单元设置于所述第一电路板上，所述点阵式温度监测单元设置于所述第二电路板上，所述电源设置于所述壳体内部；

所述天线连接器设置于所述壳体的外部，并与所述射频收发电路单元相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述点阵式温度监测单元在接收到所述控制电路单元发送的唤醒指令后开始测量目标点的温度，在完成测温后所述点阵式温度监测单元进入休眠状态。

7.根据权利要求1-6任一所述的装置，其特征在于，所述装置为采用MEMS技术的无线点阵式红外温度传感器，非接触精确测量静待目标点和/或移动目标点的温度。