CN104792422B - 一种测温装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测温装置和方法，其中，所述测温装置包括PCB板、红外热电堆传感器、参数获取模块、校准模块和计算模块。所述PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，所述导流槽的设置减小了PCB板发热和环境温度对红外热电堆传感器测温的影响，提高了测温的准确度。在计算被测物体温度时，先由校准模块对测温参数进行校准，再由计算模块根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度，不仅提高了测温的准确度，还使测温不受外界环境因素的干扰，扩大了测温方法的运用范围。

Description

一种测温装置和方法
技术领域
本发明涉及温度测量领域，特别涉及一种测温装置和方法。
背景技术
现有利用红外热电堆传感器测温的方法和装置中，通常在测得热电堆的环境温度和热电堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测物体的温度。然而，由于红外热电堆传感器一般都设置在PCB板上，PCB板上往往还集成有其他电路，导致红外热电堆传感器在测温过程中易受PCB板发热的影响，影响到测温的准确性。另外，PCB板装设在壳体内时，由于PCB板的阻隔作用和自身发热的不均，导致PCB板顶面和底面的温度不同，也会影响到测温的准确性。
而且，测温的外界环境并不是理想的常温环境，外界温度通常是时刻变化的，而且，热电堆在测温时自身也会往外辐射能量，这些都会影响到测温的准确性。现有的测温算法中，测温参数均使用经验常数，无法根据外界环境的变化做出调整，更没有方法来校准测温参数，因此，现有的测温方法和装置，其精度有待提高。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种测温装置和方法，通过提高红外热电堆传感器周边空气的对流，减小环境温度对测温的影响，提高了测温的准确性。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种测温装置，所述装置包括：
PCB板和设置在所述PCB板上的红外热电堆传感器，所述PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽；
参数获取模块，用于获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压；
校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
计算模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
所述的测温装置中，所述导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周。
所述的测温装置中，所述计算模块具体用于：
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，所述VOBJ为红外热电堆传感器产生的电压，TDIE为红外热电堆传感器的环境温度，所述TREF为常温，公式中温度的单位均为开尔文。
所述的测温装置中，所述常数a1、a2和c2的具体值为：a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
所述的测温装置中，所述校准模块具体用于：
将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14；
根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE，和公 式计算得出f(VOBJ)的值；
依计算得到的f(VOBJ)的值和公式
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS；
根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；
根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值；
根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值；
根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0；
对测温参数b0、b1、b2和S0进行迭代计算40次，得出最终的测温参数。
一种基于上述测温装置的测温方法，所述方法包括步骤：
A、增加红外热电堆传感器所在的PCB板顶面和底面的空气对流；
B、获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压；
C、根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
D、根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
所述的测温方法中，所述PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，所述导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周。
所述的测温方法中，所述步骤C具体包括：
C1、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
C2、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
C3、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
C4、根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，所述VOBJ为红外热电堆传感器产生的电压，TDIE为红外热电堆传感器的环境温度，所述TREF为常温，公式中温度的单位均为开尔文。
所述的测温方法中，所述常数a1、a2和c2的具体值为：
a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
所述的测温方法中，所述步骤B具体包括：
B1、将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14；
B2、根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE，和 公式计算得出f(VOBJ)的值；
B3、依计算得到的f(VOBJ)的值和公式
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS；
B4、根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；
B5、根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值；
B6、根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值；
B7、根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0；
B8、循环步骤B2-B7进行迭代计算40次，逐步逼近计算出最优化的测温参数b0、b1、b2和S0。
相较于现有技术，本发明提供的测温装置和方法，通过在PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，使PCB板顶面和底面的温度均匀，减小了PCB板发热和环境温度对红外热电堆传感器测温的影响，提高了测温的准确度。
附图说明
图1为本发明提供的测温装置的立体图。
图2为本发明提供的测温装置的后视图。
图3为本发明提供的测温装置的剖面图。
图4为本发明提供的测温装置的结构框图。
图5为本发明提供的测温方法的流程图
图6为本发明提供的测温方法中，步骤S40的具体方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种测温装置和方法，通过在PCB板上开设用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，减小了PCB板发热和环境温度对红外热电堆传感器测温的影响，提高了测温的准确度。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的测温装置，包括PCB板10和设置在所述PCB板10上的红外热电堆传感器20，所述PCB板10上开设有用于增加PCB板10顶面和底面空气对流的导流槽110，所述导流槽110设置在所述红外热电堆传感器20的四周。所述导流槽110不仅可以增加PCB板10顶面和底面的空气对流，使PCB板10顶面和底面的温度均匀，还能减小环境温度对红外热电堆传感器20的影响，提高了测温的准确性。
进一步的，请参阅图1和图2，所述PCB板10上的导流槽110有四个，对称设置在所述红外热电堆传感器20的四周，可隔绝PCB板上其他元件对红外热电堆传感器的影响，提高了测温的准确度。所述导流槽110为“L形”，可最大限度的增加PCB板10的空气对流。
请继续参阅图1，本发明提供的测温装置还包括用于传导被测物体热量的金属套30，所述金属套30设置在所述PCB板10上，所述红外热电堆传感器20设置在所述金属套30底部的中央。所述金属套30的顶部和底部均开有圆口，所述金属套30底部开圆口用于放置红外热电堆传感器20，所述金属套30顶部开圆口有利于将被测物体辐射的红外线导入到红外热电堆传感器20上。所述金属套30的设置，使被测物体的热量可以通过该金属套30迅速的传导到红外热电堆传感器20上，缩短了测温时间，同时，由于测温时间短，也减小了红外热电堆传感器20自身热辐射和外界环境对测温的影响，提高了测温的准确度。
进一步的，所述金属套30为铜套，所述铜套呈喇叭状，铜套的顶部面积大于底部面积。优选的，所述铜套的顶部的内径为11.5mm，所述铜套的底部的内径为5.5mm，所述铜套的壁厚为0.5mm。
请参阅图3，本发明提供的测温装置还包括用于防止所述金属套30热量散失的保温套40，所述保温套40罩设在所述金属套30上。所述保温套40可以避免金属套30在测温过程中的热量散失，使所述金属套30内的温度接近被测物体的温度，最大限度的减小了外界环境对红外热电堆传感器20的影响，提高了测温的精确性。进一步的，所述保温套40顶部开有与所述金属套30顶部大小相同的孔，以便于被测物体的红外线直接传递到红外热电堆传感器20上。
请参阅图4，本发明提供的测温装置，还包括：参数获取模块50、校准模块60和计算模块70。在测温时，所述被测物体放置在红外热电堆传感器20的正上方。
所述红外热电堆传感器20具有高精度、高灵敏度、低反应时间等特点，可运用在各种环境的测温中。所述红外热电堆传感器20中，热电堆吸收在感测范围内被测物体发出的红外能量(热量)，热电堆产生的电压代表了红外能量。故可以通过热电堆产生的电压经过一系列计算后，得出被测物体的温度。
参数获取模块50，用于获取红外热电堆传感器20的环境温度和红外热电堆传感器20产生的电压。所述红外热电堆传感器20的环境温度为红外热电堆传感器20自身的温度，具体为红外热电堆传感器20中热电堆的温度。红外热电堆传感器20产生的电压为被测物体放置在红外热电堆传感器20正上方后，热电堆接收到被测物体辐射的能量后产生的电压。
校准模块60，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数。
计算模块70，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
进一步的，所述本发明提供的测温装置中，所述计算模块70具体用于：
根据红外热电堆传感器20的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器20的环境温度和红外热电堆传感器20产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器20的环境温度和红外热电堆传感器20产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
根据红外热电堆传感器20的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数；所述VOBJ为红外热电堆传感器20产生的电压；TDIE为红外热电堆传感器20的环境温度；所述TREF为常温，具体为298.15K(25℃)；公式中温度的单位均为开尔文。
所述计算模块70运用的计算公式的理论依据是：斯特藩-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law)：一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量(称为物体的辐射度或能量通量密度)与黑体本身的热力学温度T(又称绝对温度)的四次方成正比。设被测物体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量为ERed，则根据斯特藩-玻尔兹曼定律有：其中，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，σ＝5.7×10-12W/cm2/K4。ε为被测物体的发射率，指被测物体的辐射能力与相同温度下黑体的辐射能力之比，又称为黑度。
所述VOBJ为红外热电堆传感器20热电堆产生的电压，VOBJ近似等于红外热电堆传感器热电堆吸收的全部热量减去自身辐射的热量，需要说明的是，热电堆吸收的全部热量即为被测物体辐射出的总能量ERed，即本发明近似认为热电堆已完全吸收被测物体辐射出的总能量。则有由此可以推导出被测物体的温度为：
其中，S是整个测温的系统参数，该参数包含环境变化，热源辐射特性等因素对热电堆的影响，即所述系统参数S包含有εσ，还包含环境变化，热源辐射特性等因素对热电堆的影响。所述f(VOBJ)与VOBJ有映射关系(具体见公式
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2)，而所述系统参数S使得f(VOBJ)为热红外辐射过来的量值，即被测物体辐射出来的能量，其去除了周边物体的热辐射及热传导的影响，与接收到被测物体的辐射存在一个映射关系，被测物温度升高时，f(VOBJ)也相应升高，反之减少。VOS是热电堆自身的热辐射，b0、b1和b2是环境温度对VOS的影响因子，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，需要经过校准。所述a1，a2，c2是红外热电堆传感器的参数，其值为常数。所述常数a1、a2和c2的具体值为：
a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
进一步的，本发明提供的测温装置中，所述校准模块60具体用于：
将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14；
根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE，和公 式计算得出f(VOBJ)的值；
依计算得到的f(VOBJ)的值和公式
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS；
根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；
根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值；
根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值；
根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0，具体的，对(TOBJ 4-TDIE 4)计算出的值和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]计算出的值进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0；
对测温参数b0、b1、b2和S0进行迭代计算40次，得出最终的测温参数。换而言之，利用测温参数的初始值，计算测温参数b0、b1、b2和S0，并用计算得到的测温参数，替换掉原来的测温参数，并依此循环计算40次，得到最终的测温参数。
本发明提供的测温装置，通过在PCB板上设置导流槽，增加了PCB板顶面和底面的空气对流，使PCB板10顶面和底面的温度均匀，减小了PCB板发热对红外热电堆传感器测温的影响。将导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周，可隔绝PCB板上其他元件对红外热电堆传感器的影响，提高了测温的准确度。而且，所述测温装置只需获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压，即可校准测温参数，并利用校准参数和、红外热电堆传感器的环境温度和其产生的电压计算出被测物体的温度，使温度测量变得简单而又精确。
基于上一实施例提供的测温装置，本发明还对应提供一种测温方法，请参阅图5，所述方法包括步骤：
S10、增加红外热电堆传感器所在的PCB板顶面和底面的空气对流。具体的，在所述PCB板上开设用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，所述导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周。
所述步骤S10之后，还包括步骤S110：在被测物体和红外热电堆传感器之间设置一个用于传导被测物体热量的金属套。所述金属套呈喇叭状，金属套的顶部面积大于底部面积。
S20、获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压。
S30、根据所述环境温度和电压，校准测温参数。
S40、根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度。
请参阅图6，所述步骤S40具体包括：
S410、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S，该参数包含环境变化，热源辐射特性等因素对热电堆的影响，所述系统参数S的具体计算公式如下：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
S420、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
S430、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
S440、根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数；所述VOBJ为红外热电堆传感器产生的电压；TDIE为红外热电堆传感器的环境温度；所述TREF为常温，具体为298.15K(25℃)；公式中温度的单位均为开尔文。
所述步骤S40具体计算公式的理论依据是斯特藩-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law)：一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量(称为物体的辐射度或能量通量密度)与黑体本身的热力学温度T(又称绝对温度)的四次方成正比。设被测物体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量为ERed，则根据斯特藩-玻尔兹曼定律有：其中，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，σ＝5.7×10-12W/cm2/K4。ε为被测物体的发射率，指被测物体的辐射能力与相同温度下黑体的辐射能力之比，又称为黑度。
所述VOBJ为红外热电堆传感器热电堆产生的电压，VOBJ近似等于红外热电堆传感器热电堆吸收的全部热量减去自身辐射的热量，需要说明的是，热电堆吸收的全部热量即为被测物体辐射出的总能量ERed，即本发明近似认为热电堆已完全吸收被测物体辐射出的总能量。则有由此可以推导出被测物体的温度为：
其中，b0、b1和b2是环境温度对VOS的影响因子，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，需要经过校准。所述a1，a2，c2是红外热电堆传感器的参数，其值为常数。所述常数a1、a2和c2的具体值为：a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
进一步的，所述步骤S30具体包括：
S310、将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14。
S320、根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE， 和公式计算得出f(VOBJ)的值。具体的，计算f (VOBJ)的公式为：f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S。
S330、依计算得到的f(VOBJ)的值和公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS。计算VOS的公式为：
S340、根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；以此次计算得到的b0、b1、b2的值，将原来设置的初始值替换掉。
S350、根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值。
S360、根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值。
S370、根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0，具体的，对(TOBJ 4-TDIE 4)计算出的值和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]计算出的值进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0。
S380、循环步骤S320-S370进行迭代计算40次，逐步逼近计算出最优化的测温参数b0、b1、b2和S0；换而言之，利用步骤S310中的测温参数的初始值，计算测温参数b0、b1、b2和S0，并用计算得到的测温参数，替换掉原来的测温参数，并依此循环计算40次，得到最终的测温参数。
由于本发明提供的测温方法的原理和特点已在上一实施例中详细阐述，在此不再赘述。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种测温装置，其特征在于，所述装置包括：
PCB板和设置在所述PCB板上的红外热电堆传感器，所述PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽；所述导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周；四个所述导流槽对称设置，所述导流槽为“L形”；所述PCB板上设置有用于传导被测物体热量的金属套，所述金属套上罩设有用于防止所述金属套热量散失的保温套；所述金属套底部开圆口用于放置所述红外热电堆传感器，所述导流槽位于所述保温套内且位于所述金属套底部开圆口之外；
参数获取模块，用于获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压；
校准模块，用于根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
计算模块，用于根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度；
所述计算模块具体用于：
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，所述VOBJ为红外热电堆传感器产生的电压，TDIE为红外热电堆传感器的环境温度，所述TREF为常温，公式中温度的单位均为开尔文；
所述红外热电堆完全吸收所述被测物体辐射出的总能量。
2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述常数a1、a2和c2的具体值为：a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
3.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述校准模块具体用于：
将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14；
根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE，和公式计算得出f(VOBJ)的值；
依计算得到的f(VOBJ)的值和公式
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS；
根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；
根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值；
根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值；
根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0；
对测温参数b0、b1、b2和S0进行迭代计算40次，得出最终的测温参数。
4.一种基于权利要求1所述测温装置的测温方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
A、增加红外热电堆传感器所在的PCB板顶面和底面的空气对流；所述PCB板上开设有用于增加PCB板顶面和底面空气对流的导流槽，所述导流槽设置在所述红外热电堆传感器的四周；四个所述导流槽对称设置，所述导流槽为“L形”；所述PCB板上设置有用于传导被测物体热量的金属套，所述金属套上罩设有用于防止所述金属套热量散失的保温套；所述金属套底部开圆口用于放置所述红外热电堆传感器，所述导流槽位于所述保温套内且位于所述金属套底部开圆口之外；
B、获取红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压；
C、根据所述环境温度和电压，校准测温参数；
D、根据所述环境温度、电压和校准后的测温参数，计算被测物体的实际温度；
所述步骤C具体包括：
C1、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算整个测温过程的系统参数S：
S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]；
C2、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热电堆自身的热辐射VOS：
VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]；
C3、根据红外热电堆传感器的环境温度和红外热电堆传感器产生的电压计算热红外辐射过来的量值f(VOBJ)：
f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2；
C4、根据红外热电堆传感器的环境温度、热红外辐射过来的量值和系统参数，计算被测物体的实际温度TOBJ：
其中，所述a1、a2和c2为常数，所述b0、b1、b2和S0为测温参数，所述VOBJ为红外热电堆传感器产生的电压，TDIE为红外热电堆传感器的环境温度，所述TREF为常温，公式中温度的单位均为开尔文；
所述红外热电堆完全吸收所述被测物体辐射出的总能量。
5.根据权利要求4所述的测温方法，其特征在于，所述常数a1、a2和c2的具体值为：a1＝1.75×e-3，a2＝-1.68×e-5，c2＝13.4。
6.根据权利要求4所述的测温方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、将红外热电堆传感器的测温参数的初始值设置为：
b0＝-2.94×e-5，b1＝-5.7×e-7，b2＝4.78×e-9，s0＝6×e-14；
B2、根据红外热电堆传感器产生的电压VOBJ，红外热电堆传感器的环境温度TDIE，和公式计算得出f(VOBJ)的值；
B3、依计算得到的f(VOBJ)的值和公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，计算得出热电堆自身的热辐射VOS；
B4、根据公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]，对VOS和(TDIE-TREF)进行二项式拟合，得出测温参数b0、b1、b2的值；
B5、根据计算得出的测温参数b0、b1、b2的值，由公式VOS＝b0+b1×(TDIE-TREF)+b2×(TDIE-TREF)2]重新计算出VOS的值；
B6、根据公式f(VOBJ)＝(VOBJ-VOS)+c2×(VOBJ-VOS)2，重新计算出f(VOBJ)的值；
B7、根据公式f(VOBJ)＝(TOBJ 4-TDIE 4)×S和公式S＝S0×[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，得出公式(TOBJ 4-TDIE 4)×S0＝f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]，对(TOBJ 4-TDIE 4)和f(VOBJ)/[1+a1×(TDIE-TREF)+a2×(TDIE-TREF)2]进行一次线性拟合，得出新的测温参数S0；
B8、循环步骤B2-B7进行迭代计算40次，逐步逼近计算出最优化的测温参数b0、b1、b2和S0。
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