CN106404210B - 一种测温方法、装置及使用该测温装置的产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测温方法、装置及使用该测温装置的产品，包括以下步骤：A、扫频模块向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号；LC回路的电感器铁芯为温敏磁芯，温敏磁芯感应被测物体温度；B、记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；C、获取当第一工作参数为极值时的扫频模块的第二工作参数，利用扫频模块的第二工作参数计算或查询得到被测物体的温度；第一工作参数包括扫频模块的工作电流；第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。本发明巧妙将谐振原理和温敏磁体的磁导率与温度的变化特性相结合，实现了非接触测温，能够快速准确测量被测物体的温度，适合推广应用。

Description

一种测温方法、装置及使用该测温装置的产品

技术领域

本发明涉及非接触测温技术领域，尤其涉及的是一种测温方法、装置及使用该测温装置的产品。

背景技术

传统的非接触测温一般采用辐射测温仪表，即通过红外线辐射测量被测物的温度。这种测温装置成本较高，结构复杂，一般只应用在工业生产中，不符合日常生活应用。

专利号为2010101367842的发明专利公开了一种非接触式测温方法，公开了利用铁磁体的导磁率温度特性，实现非接触式测温。其原理是：利用铁磁体的导磁率温度特性，当磁性感温元件的磁感应强度随温度变化而变化时，其产生的磁场发生变化，变化的磁场对测温感应线圈做磁力线切割，测温感应线圈中就会产生变化的电流或电压信号，通过感应该电流或电压信号进行温度判断。但是由于物体的温度变化过程是十分缓慢的，因此由于温度变化而引起的铁磁体的导磁率变化（即磁性感温元件的磁感应强度变化）也是十分缓慢的，这种缓慢变化的磁感应强度所反映的电流或电压变化是极其微弱的，因此十分难以测量，而且误差十分大。因此该方案同样不符合日常生活应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度较高的非接触测温方法；本发明的第二个目的是提供实施该方法的测温装置，该测温装置结构简单，成本低，符合日常生活应用。

本发明的基本原理为：利用谐振原理和温敏磁体的磁导率与温度的变化特性相结合，利用谐振原理判断谐振频率（或与谐振频率具有确定关系的相关电气参数），再通过谐振频率或相关电气参数计算/查询电感值，之后通过电感值利用温敏磁体的磁导率与温度的变化特性计算/查询得到温度值，实现非接触测温。

本发明的技术方案如下：一种测温方法，其中，包括以下步骤：

A、扫频模块向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号；所述LC回路的电感器铁芯为温敏磁芯，所述温敏磁芯感应被测物体温度；

B、记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

C、获取当第一工作参数为极值时的扫频模块的第二工作参数，利用扫频模块的第二工作参数计算或查询得到被测物体的温度；

所述第一工作参数包括扫频模块的工作电流；

所述第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。

所述的测温方法，其中，所述步骤A中，包括以下步骤：

a1、设置扫频模块的扫频范围；

a2、扫频模块在所设置的扫频范围内扫频，向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号。

所述的测温方法，其中，所述步骤C中，包括以下步骤：

c1、利用扫频模块的第二工作参数查询数据存储模块；所述数据存储模块预先存储有扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系；

c2、返回查询结果，得到被测物体的温度。

一种测温装置，其中，包括：

LC回路：所述LC回路的电感器铁芯为温敏磁芯，所述温敏磁芯感应被测物体温度；

扫频模块：所述扫频模块向所述LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号；

记录模块：与所述扫频模块连接，记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

计算查询模块：与所述记录模块连接，获取当扫频模块的第一工作参数达到极值时的第二工作参数，并利用第二工作参数查询或计算得到被测物体的温度。

所述的测温装置，其中，所述扫频模块还设置有设定模块，所述设定模块设定所述扫频模块的扫频范围。

所述的测温装置，其中，所述计算查询模块包括：

数据存储模块：用于预先存储扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系；

数据获取查询模块：分别与所述记录模块和所述数据存储模块连接，用于在第一工作参数达到极值时从记录模块获取所述扫频模块的第二工作参数，并利用第二工作参数查询数据存储模块；

结果返回模块：与所述数据获取查询模块连接，用于返回查询结果，得到被测物体的温度。

本发明还请求保护一种使用上述的测温装置的产品。

本发明的有益效果：本发明巧妙的将谐振原理和温敏磁体的磁导率与温度的变化特性相结合，通过谐振判断出LC回路的谐振频率，再利用谐频率计算得到LC回路的电感值，然后利用温敏磁体的磁导率与温度的变化特性计算得到温度值，巧妙的实现了非接触测温。本发明结构简单实用，能够快速准确的测量被测物体的温度，可以广泛应用于如电饭煲、热水器等各种需要测温控温的日常电器中，适合推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例1的测温方法的流程图。

图2是本发明实施例2的测温方法的流程图。

图3是本发明实施例3的测温方法的流程图。

图4是本发明实施例4的测温装置的模块框图。

图5是本发明实施例5的测温装置的模块框图。

图6是本发明实施例6的测温装置的模块框图。

图7是本发明的数据存储模块存储的扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系。

图8是本发明的数据存储模块存储的扫频模块的第二工作参数范围与被测物体的温度的对应关系。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。需要注意的是，以下实施例所说的“频率连续变化的等幅度的电磁波信号”是指振幅一致的、频率随时间呈规律变化的电磁波信号。

实施例1

本实施例公开了一种测温方法，利用谐振原理和温敏磁体的磁导率与温度的变化特性相结合，实现非接触测温。

具体的，设置一个LC回路，该LC回路包括一个电感和与该电感连接的电容器，该电感的铁芯为温敏磁芯，温敏磁芯与被测物体接触感应被测物体的温度（当然实际应用中不一定需要温敏磁芯与被测物体接触才可以感应被测物体的温度，本实施例只是提供一种具体的实施方式而已，凡是现有技术中可以实现温敏磁芯比较准确的感应被测物体温度的技术手段均在本发明的保护范围内）。实际应用中，温敏磁芯的温度与被测物体（被测点）的温度一致，而温敏磁芯的磁导率与温敏磁芯的温度具有明确的关系曲线，因此可以得出LC回路中的电感值与被测物体（被测点）的温度具有明确的关系，可以通过LC回路的电感值计算出测物体（被测点）的温度值。而又根据LC回路的频率公式可知，在电容值确定的情况下，LC回路的频率与电感值具有确定的关系，因此只需要知道该LC回路的频率（谐振频率），即可知道被测物体的温度值。

参见图1，本实施例的测温方法包括以下步骤：

A、利用扫频模块向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号（即扫频），通过扫频的方式刺激LC回路，使其发生谐振；该LC回路的电感器的温敏磁体与被测物体接触以感应被测物体的温度，或置于被测点处感应被测点的温度。

B、记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

C、获取当第一工作参数为极值时的扫频模块的第二工作参数，利用扫频模块的第二工作参数计算或查询得到被测物体的温度；

本实施例中，第一工作参数包括扫频模块的工作电流，同时还包括在LC回路发生谐振时，扫频模块会产生强烈变化的相关电气参数。

本实施例中，第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。

实际应用中，由于LC回路受到频率连续变化的等幅度的电磁波信号刺激，LC回路自身也会产生电磁信号，而LC回路所产生的电磁信号会反过来对扫频模块产生影响，具体为影响扫频模块的工作电流等相关工作参数（即第一工作参数），因此本实施例基于这种情况，巧妙的利用扫频模块的工作电流等相关工作参数的变化准确合理的判断LC回路是否处于谐振状态。具体为，正常状态下，LC回路所产生的电磁信号十分微弱，此时LC回路对扫频模块的影响也是十分微弱的，当LC回路处于谐振状态时，LC回路所产生的电磁信号变得十分强烈，强烈的电磁电磁信号对扫频模块产生强烈的影响，此时扫描模块的工作电流等相关工作参数会达到极值（最小值或最大值），因此，可以判断LC回路处于谐振状态。

另一方面，扫频模块的第二工作参数并不会受到谐振的LC回路的影响，具体为，扫频模块的输出频率或者可以准确推导得到该输出频率的相关电气参数并不会受到谐振LC回路的影响，当LC回路发生谐振时，可以确定此时扫频模块的输出频率即为LC回路的谐振频率。因此通过记录扫频模块的输出频率或者记录可以准确推导得到输出频率的相关电气参数，即可准确得到LC回路的谐振频率，然后利用LC回路的频率公式计算电感值，最后利用温敏磁芯的电感器的电感值-温度曲线得出温敏磁芯的当前温度（即被测物体的温度）。

本实施例提供的测温方法准确度高，并且测量方法简单，可以普遍应用在各个需要测温的领域（当然，考虑到LC回路的各元件和导线的耐热要求，优选用于测量200℃以下的温度）。

实施例2

本实施例是对实施例1的优化，参见图2，具体为：

a1、设置扫频范围。

a2、在所设置的扫频范围内扫频，向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号。

本实施例中，根据LC回路的特性以及物体可能存在的温度变化范围，可以优先合理的设置扫频的范围，在该范围内不断进行扫频工作，可以提高检测出LC回路发生谐振的效率和准确性。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例提出一种利用获取得到的扫频模块的第二工作参数查询得到被测物体温度的方法，如图3所示，步骤C中，包括以下步骤：

c1、利用扫频模块的第二工作参数查询数据存储模块；该数据存储模块预先存储有扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系；实际应用中，第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。上述实施例1的分析可以知道，当LC回路发生谐振时，扫频模块的输出频率相当于LC回路的谐振频率，而谐振频率与LC回路中的温敏磁芯的温度具有确定的关系，因此可以推导出第二工作参数与温敏磁芯的温度具有确定的关系。

c2、返回查询结果，得到被测物体的温度。

本实施例通过预先在数据存储模块中存储第二工作参数与温度的关系，在获取得到第二工作参数时，通过查询的方式可以快速得到温度，避免了实时计算的复杂，提高了测温效率。

实际应用中，参见图7，为数据存储模块存储的扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系。具体实施时，可以采用扫频模块的第二工作参数（图7中为输出频率f）与被测物体温度T一一对应的形式设置，这种方式可以提高测量温度的准确性，适用于对温度测量精度要求较高的应用环境或产品中。

另一种设置方式参见图8，为数据存储模块存储的扫频模块的第二工作参数范围与被测物体的温度T的对应关系，这种设置方式，通过采用扫频模块的第二工作参数范围（图8中为输出频率f范围）与温度一一对应，这种方式可以合理的控制温度测量误差范围，适用于对温度测量精度要求不高的应用环境或产品中。

需要说明的是，图7和图8是为了表达在数据存储模块中的第二工作参数和被测物体温度之间的对应关系：即可以采用如图7的一对一的对应关系，也可以采用如图8的第二工作参数范围对应具体温度的对应关系，当然也可以采用第二工作参数范围对应温度范围的对应关系。在实际应用中，T1-T9均为具体的温度值。

实施例4

本实施例公开了一种测温装置，利用谐振原理和温敏磁体的磁导率与温度的变化特性相结合，实现非接触测温。

具体的，其原理为：设置一个LC回路，该LC回路包括一个电感和与该电感连接的电容器，该电感的铁芯为温敏磁芯，温敏磁芯感应被测物体的温度。实际应用中，温敏磁芯的温度与被测物体的温度一致，而温敏磁芯的磁导率与温敏磁芯的温度具有明确的关系曲线，因此可以得出LC回路中的电感值与被测物体的温度具有明确的关系，可以通过LC回路的电感值计算出测物体（被测点）的温度值。而根据LC回路的频率公式可知，在电容值确定的情况下，可以通过得知LC回路的频率（谐振频率）计算出电感值，因此只需要知道该LC回路的频率（谐振频率），即可知道被测物体的温度值。

实际应用中，本实施例公开的测温装置，参见图4，包括：

LC回路100：该LC回路100的电感器铁芯为温敏磁芯，该温敏磁芯感应被测物体10温度；

扫频模块200：该扫频模块200向该LC回路100发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号，，用以诱发LC回路100发生谐振；

记录模块300：与扫频模块200连接，记录扫频模块200在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

计算查询模块400：与记录模块300连接，获取当扫频模块200的第一工作参数达到极值时的第二工作参数，并利用第二工作参数计算得到被测物体的温度。

本实施例中，第一工作参数包括扫频模块的工作电流，同时还包括在LC回路发生谐振时，扫频模块会产生强烈变化的相关电气参数。

本实施例中，第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。

实际应用中，由于LC回路100受到频率连续变化的等幅度的电磁波信号刺激，LC回路100自身也会产生电磁信号（参见图4），而LC回路100所产生的电磁信号会反过来对扫频模块200产生影响，具体为影响扫频模块200的工作电流等相关工作参数（即第一工作参数），因此本实施例基于这种情况，巧妙的利用扫频模块200的工作电流等相关工作参数的变化准确合理的判断LC回路是否处于谐振状态。具体为，正常状态下，LC回路100所产生的电磁信号十分微弱，此时LC回路100对扫频模块200的影响也是十分微弱的，当LC回路100处于谐振状态时，LC回路100所产生的电磁信号变得十分强烈，强烈的电磁电磁信号对扫频模块200产生强烈的影响，此时扫描模块200的工作电流等相关工作参数会达到极值（最小值或最大值），因此，可以判断LC回路处于谐振状态。

另一方面，扫频模块200的第二工作参数并不会受到谐振的LC回路100的影响，具体为，扫频模块200的输出频率或者可以准确推导得到该输出频率的相关电气参数并不会受到谐振LC回路100的影响，当LC回路100发生谐振时，可以确定此时扫频模块200的输出频率即为LC回路100的谐振频率。因此通过记录扫频模块200的输出频率或者记录可以准确推导得到输出频率的相关电气参数，即可准确得到LC回路100的谐振频率，然后利用LC回路100的频率公式计算电感值，最后利用温敏磁芯的电感器的电感值-温度曲线得出温敏磁芯的当前温度（即被测物体的温度）。

本实施例提供的测温装置准确度高，并且结构简单实用，可以普遍应用在各个需要测温的领域（当然，考虑到LC回路的各元件和导线的耐热要求，优选用于测量200℃以下的温度）。

需要注意的是，本实施方式的 LC回路100不需要设置电源，LC回路100只是单纯的包括一个带有温敏磁芯的电感器和与该电感器连接的电容器，因此LC回路100可以设置成感应温度的标准件封装在被测物体10中。当需要对该物体进行测温时，只需要利用扫频模块200对被测物体10中的LC回路100进行扫频，检测LC回路100是否发生谐振，并且获取谐振频率或可以准确推导得到谐振频率的相关电气参数，即可知道被测物体10的当前温度，方便实用。

实施例5

本实施例是对实施例4的进一步优化，参见图5，扫频模块200还设置有设定模块210，该设定模块210设定该扫频模块200的扫频范围。

本实施例中，根据LC回路100的特性以及被测物体可能存在的温度变化范围，可以优先合理的设置扫频的范围，在该范围内不断进行扫频工作，可以提高检测出LC回路100发生谐振的效率和准确性。

实施例6

本实施例基本与实施例4一致，不同的是，本实施例提出一种利用第二工作参数快速查询得到温度的装置。

具体的，参见图6，计算查询模块400包括：

数据存储模块410：用于预先存储扫频模块200的第二工作参数与被测物体10的温度的对应关系；实际应用中，第二工作参数包括扫频模块200的输出频率或可以准确推导得到扫频模块200的输出频率的电气参数。上述实施例1和4的分析可以知道，当LC回路100发生谐振时，扫频模块200的输出频率相当于LC回路100的谐振频率，而谐振频率与LC回路100中的温敏磁芯的温度具有确定的关系，因此可以推导出第二工作参数与温敏磁芯的温度具有确定的关系。

数据获取查询模块420：分别与记录模块300和数据存储模块410连接，用于在第一工作参数达到极值时从记录模块300获取扫频模块200的第二工作参数，并利用第二工作参数查询数据存储模块410。

结果返回模块430：与数据获取查询模块420连接，用于返回查询结果，得到被测物体的温度。

本实施例通过预先在数据存储模块410中存储第二工作参数与温度的关系，在获取得到第二工作参数时，通过查询的方式可以快速得到温度，避免了实时计算的复杂，提高了测温效率。

实际应用中，参见图7，为数据存储模块410存储的扫频模块200的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系。具体实施时，可以采用扫频模块200的第二工作参数（图7中为输出频率f）与被测物体10温度T一一对应的形式设置，这种方式可以提高测量温度的准确性，适用于对温度测量精度要求较高的应用环境或产品中。

另一种设置方式参见图8，为数据存储模块410存储的扫频模块200的第二工作参数范围与被测物体10的温度T的对应关系，这种设置方式，通过采用扫频模块200的第二工作参数范围（图8中为输出频率f范围）与温度一一对应，这种方式可以合理的控制温度测量误差范围，适用于对温度测量精度要求不高的应用环境或产品中。

需要说明的是，图7和图8是为了表达在数据存储模块中的第二工作参数和被测物体温度之间的对应关系：即可以采用如图7的一对一的对应关系，也可以采用如图8的第二工作参数范围对应具体温度的对应关系，当然也可以采用第二工作参数范围对应温度范围的对应关系。在实际应用中，T1-T9均为具体的温度值。

实施例7

本实施例公开了将实施例4-5所公开的测温结构中的任意一个应用在电饭煲产品的具体应用，具体为：将LC回路设置成一个独立的标准感温元件，扫频模块、记录模块和计算查询模块设置成一个测温电路；该标准感温元件内置在电饭煲的内胆中（电器灌封在电饭煲的内胆内部，感应内胆温度），该测温电路置于电饭煲的外壳中并与电饭煲的控制系统连接，同时该测温电路提前记存储该感温元件的谐振频率和温度的对应关系。

工作时，电饭煲的控制系统只需要向测温电路发送一个温度询问信号，测温电路的扫频模块工作扫频，记录模块记录扫频模块的第一工作参数和第二工作参数，并在扫频模块的第一工作参数达到极值时，将扫频模块的第二工作参数发送给计算查询模块，计算查询模块利用第二工作参数计算或查询得到温敏磁芯的实时温度（即内胆的当前温度值），然后将该温度值反馈给电饭煲的控制系统。

本实施例的电饭煲，由于可以实时准确知道其内胆的温度，因此对于内胆的温度控制具有非常大的帮助。

当然，实施例4-6所公开的测温结构也可以应用在其他需要测温或者控温的产品上（例如热水器、热水壶等），根据不同的产品的特性、工作原理和工作环境等因素，对实施例4-6所公开的测温结构进行简单的调整使其符合要求即可。任何使用实施例4-6所公开的测温结构的产品均在本发明的保护范围之内。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、扫频模块向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号；所述LC回路的电感器铁芯为温敏磁芯，所述温敏磁芯感应被测物体温度；

B、记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

C、获取当第一工作参数为极值时的扫频模块的第二工作参数，利用扫频模块的第二工作参数计算或查询得到被测物体的温度；

所述第一工作参数包括扫频模块的工作电流；

所述第二工作参数包括扫频模块的输出频率或可以准确推导得到扫频模块的输出频率的电气参数。

2.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，所述步骤A中，包括以下步骤：

a1、设置扫频模块的扫频范围；

a2、扫频模块在所设置的扫频范围内扫频，向LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号。

3.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，所述步骤C中，包括以下步骤：

c1、利用扫频模块的第二工作参数查询数据存储模块；所述数据存储模块预先存储有扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系；

c2、返回查询结果，得到被测物体的温度。

4.一种测温装置，其特征在于，包括：

LC回路：所述LC回路的电感器铁芯为温敏磁芯，所述温敏磁芯感应被测物体温度；

扫频模块：所述扫频模块向所述LC回路发送频率连续变化的等幅度的电磁波信号；

记录模块：与所述扫频模块连接，记录扫频模块在扫频过程中的第一工作参数和第二工作参数；

计算查询模块：与所述记录模块连接，获取当扫频模块的第一工作参数达到极值时的第二工作参数，并利用第二工作参数查询或计算得到被测物体的温度。

5.根据权利要求4所述的测温装置，其特征在于，所述扫频模块还设置有设定模块，所述设定模块设定所述扫频模块的扫频范围。

6.根据权利要求4所述的测温装置，其特征在于，所述计算查询模块包括：

数据存储模块：用于预先存储扫频模块的第二工作参数与被测物体的温度的对应关系；

数据获取查询模块：分别与所述记录模块和所述数据存储模块连接，用于在第一工作参数达到极值时从记录模块获取所述扫频模块的第二工作参数，并利用第二工作参数查询数据存储模块；

结果返回模块：与所述数据获取查询模块连接，用于返回查询结果，得到被测物体的温度。

7.一种使用根据权利要求4-6任意一项所述的测温装置的产品。