CN107179684A - 一种基于时序控制的温度测量装置 - Google Patents

一种基于时序控制的温度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107179684A
CN107179684A CN201710354297.5A CN201710354297A CN107179684A CN 107179684 A CN107179684 A CN 107179684A CN 201710354297 A CN201710354297 A CN 201710354297A CN 107179684 A CN107179684 A CN 107179684A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
data
sampling instant
acquisition module
temperature measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710354297.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陈永志
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.)
Hangzhou Zhiren Construction Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Zhiren Construction Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Zhiren Construction Engineering Co Ltd filed Critical Hangzhou Zhiren Construction Engineering Co Ltd
Priority to CN201710354297.5A priority Critical patent/CN107179684A/zh
Publication of CN107179684A publication Critical patent/CN107179684A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/022—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for recording
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/20—Compensating for effects of temperature changes other than those to be measured, e.g. changes in ambient temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit

Abstract

本发明设计一种基于时序控制的温度测量装置，其中包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度，不仅能够通过使用多个温度测量器提升测量精度，而且显著提升温度测量的灵敏度。

Description

一种基于时序控制的温度测量装置
技术领域
本发明涉及温度测量领域，具体是一种基于时序控制的温度测量装置。
背景技术
温度传感器(temperaturetransducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。
接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，一般测量精度较高。
而非接触式它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。
鉴于非接触式温仪表具有诸多优点，因此具备广阔的发展空间，但是非接触式温仪表难以避免目标物体的温度之外的其它周围环境所带来的影响的测量，因此精度有限。
此外，在测温过程中，传感器要测量被测介质的温度变化，必须与被测介质建立热平衡，因传感器封装和产品保护外壳会影响热交换，从而导致传感器的响应时间较长，表现为测得的温度与实际温度有一定的延迟(滞后)时间。温度传感器的时间常数和滞后时间与温度传感器的热容量和热阻有关。而正确认识和对待温度传感器的时间常数和滞后，使得传感器的灵敏度提升也是一个很重要的问题。
发明内容
本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，为解决本发明的技术问题所采取的技术方案是：
一种基于时序控制的温度测量装置，包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；
所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；
所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度。
进一步地，在所述基于时序控制的温度测量装置中包括N个温度测量器，所述N个温度测量器被按照以1为步长递增的规则编号，所述时序控制器记录当前采样时刻工作的温度测量器的编号i，并在下一个采样时刻控制编号为i+1的温度测量器工作；若当前采样时刻工作的温度测量器的编号为最大编号，则在下一个采样时刻控制编号最小的温度测量器工作。
进一步地，所述数据处理器包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块；
所述第一数据获取模块获取采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；
所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据，
所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量；
所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。
进一步地，所述温度测量器包括多个温度测定模块和中央处理器，所述多个温度测定模块与所述中央处理器通讯连接；
所述温度测定模块用于响应于时序控制器的指令测定温度并将测出的温度值传输至所述中央处理器；
所述中央处理器用于对多个温度测定模块传输的多个温度值进行数据处理以得到温度输出值，并将所述温度输出值传输至所述数据处理器。
进一步地，所述温度测定模块由用于感知目标物温度的第一感温电路、用于补偿测量过程中温度测量装置产生的温度漂移而设置的第二感温电路和温度输出模块构成。
进一步地，所述第一感温电路由第一感温单元和第一感温数据处理单元串联而成，所述第一感温单元由第一温度输出单元和多个温度测定子构成，所述第一温度输出单元包括多个引线结合部；所述多个温度测定子彼此串联，每个温度测定子均由感温片和恒温片连接构成，在所述感温片和所述恒温片的连接点处设置引线；将各个温度测定子中的引线均连接至所述第一温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值V1；所述第一温度输出单元与所述第一感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值V1传输至第一感温数据处理单元进行数据处理；所述第一感温数据处理单元由信号放大器和调节电阻并联而成，所述调节电阻的阻值与所述信号放大器的放大倍数符合下述公式其中R为调节电阻的阻值，G为信号放大器的放大倍数，K为第一预设常量。
进一步地，所述第二感温电路由第二感温单元和第二感温数据处理单元串联而成，所述第二感温单元由基于热敏电阻的感温电路和第二温度输出单元串联构成，第二温度输出单元包括引线结合部；所述基于热敏电阻的感温电路中设置有引线；将所述引线连接至所述第二温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值V2；所述第二温度输出单元与所述第二感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值V2传输至第二感温数据处理单元进行数据处理；所述第二温数据处理单元用于将得到的温度信号放大并进行线性化。
本发明的有益效果
本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，不仅能够通过使用多个温度测量器提升测量精度，而且能够采对样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度，此外，还对温度测量器的性能进行了改进。
附图说明
图1为本发明一种基于时序控制的温度测量装置框图；
图2为本发明的数据处理器模块框图；
图3为本发明的温度测定模块框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
一种基于时序控制的温度测量装置，如图1所示，包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；
所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；
所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度。
具体地，在所述基于时序控制的温度测量装置中包括N个温度测量器，所述N个温度测量器被按照以1为步长递增的规则编号，所述时序控制器记录当前采样时刻工作的温度测量器的编号i，并在下一个采样时刻控制编号为i+1的温度测量器工作；若当前采样时刻工作的温度测量器的编号为最大编号，则在下一个采样时刻控制编号最小的温度测量器工作。
具体地，如图2所示，所述数据处理器包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块；
所述第一数据获取模块获取采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数。具体地，获取第n次采样数据与第n-1次采样时刻的第一数据的差值D1＝|t1(n)-t1(n-1)|，其中t1(n)为第n次采样数据的第一数据，t1(n-1)为第n-1次采样时刻的第一数据，n为采样次数；比较所述差值与第一阈值，若所述差值大于所述第一阈值，则通过低通滤波获取第n次采样时刻的第一数据，否则，将第n次采样数据设置为第n次采样时刻的第一数据。
所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据。具体地，根据第n次采样时刻的第一数据、第n-1次采样时刻的第一数据和第n-1次采样时刻的第二数据计算第n次采样时刻的第二数据。使用如下公式：t2(n)＝p(K)×(1+τ/c)×t1(n)-p(K)×t1(n-1)+t2(n-1)，其中t2(n)为第n次采样时刻的第二数据，t1(n)为第n次采样时刻的第一数据，p(K)为频率扩展系数，影响温度变化曲线的动态性能
所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量。具体地，根据第n次采样时刻的第二数据t2(n)和第n-1次采样时刻的最终数据tout(n-1)进行加权平均获取所述采样时刻的第三数据t3(n)，所述加权平均公式为t3(n)＝tout(n-1)×(1-A(L))+t2(n)×A(L)，其中，A(L)为低通滤波系数，本实施例中A(L)＝1.0/4.0，t3(n)为所述采样时刻的第三数据。
所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。
进一步地，本发明实施例为温度测量器的性能进行了改进，本发明实施例所述温度测量器包括多个温度测定模块和中央处理器，所述多个温度测定模块与所述中央处理器通讯连接；
所述温度测定模块用于响应于时序控制器的指令测定温度并将测出的温度值传输至所述中央处理器；
所述中央处理器用于对多个温度测定模块传输的多个温度值进行数据处理以得到温度输出值，并将所述温度输出值传输至所述数据处理器。
具体地，所述温度测定模块如图3所示，由用于感知目标物温度的第一感温电路、用于补偿测量过程中温度测量装置产生的温度漂移而设置的第二感温电路和温度输出模块构成。
所述第一感温电路由第一感温单元和第一感温数据处理单元串联而成，所述第一感温单元由第一温度输出单元和多个温度测定子构成，所述第一温度输出单元包括多个引线结合部；所述多个温度测定子彼此串联，每个温度测定子均由感温片和恒温片连接构成，在所述感温片和所述恒温片的连接点处设置引线；将各个温度测定子中的引线均连接至所述第一温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值V1；所述第一温度输出单元与所述第一感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值V1传输至第一感温数据处理单元进行数据处理；所述第一感温数据处理单元由信号放大器和调节电阻并联而成，所述调节电阻的阻值与所述信号放大器的放大倍数符合下述公式其中R为调节电阻的阻值，G为信号放大器的放大倍数，K为第一预设常量。
所述第二感温电路由第二感温单元和第二感温数据处理单元串联而成，所述第二感温单元由基于热敏电阻的感温电路和第二温度输出单元串联构成，第二温度输出单元包括引线结合部；所述基于热敏电阻的感温电路中设置有引线；将所述引线连接至所述第二温度输出单元的引线结合部即可输出测量到的温度对应的电压值V2；所述第二温度输出单元与所述第二感温数据处理单元串联以将测量到的温度对应的电压值V2传输至第二感温数据处理单元进行数据处理；所述第二温数据处理单元用于将得到的温度信号放大并进行线性化。
所述温度输出模块与所述第一感温数据处理单元和所述第二感温处理单元均连接，并根据公式输出测量到的温度值并将所述温度值输出值中央处理器，其中a,b,c均为所述温度测定模块的预设常量。
所述中央处理器包括温度值获取单元、与所述温度值获取单元通讯连接的数据处理单元和与所述数据处理单元通讯连接的数据输出单元；
所述温度值获取单元用于获取各个温度测定模块输出的温度值并将所述温度值传输至所述数据处理单元；
所述数据处理单元用于根据公式得到最终的温度输出值TEP，其中，i表示一个温度测定模块的标号，λi为温度测定模块的权重，Ti为温度测定模块输出值中央处理器的温度输出值；所述数据处理单元还将得到的最终的温度输出值TEP传输至数据输出单元；
所述数据输出单元用于将最终的温度输出值TEP传输至数据处理器。
本发明提供一种基于时序控制的温度测量装置，不仅能够通过使用多个温度测量器提升测量精度，而且能够采对样数据进行自适应低通滤波、频率扩展、动态加速和自适应平滑处理，显著提升温度测量的灵敏度，此外，还对温度测量器的性能进行了改进。通过设置多个温度测定模块并将得到的温度值进行数据处理以提升温度测量的准确度；更重要的是，本发明通过提供两种感温电路以及对两种感温电路得到电压值进行数据处理，成功屏蔽了外界温度对于目标物体测量温度的影响，显著提升了非接触式温度测量装置的测量效率。
本发明提供了一种基于时序控制的温度测量装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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 (5)

1.一种基于时序控制的温度测量装置，其特征在于：包括时序控制器、多个温度测量器和数据处理器；所述多个所述温度测量器均与所述数据处理器通讯连接；所述多个温度测量器均与所述时序控制器通讯连接；
所述时序控制器用于控制在采样时刻具体由哪个温度测量器测量温度；
所述数据处理器用于获取温度测量器输出的温度并进行数据处理以得到最终温度。
2.根据权利要求1所述的一种基于时序控制的温度测量装置，其特征在于：在所述基于时序控制的温度测量装置中包括N个温度测量器，所述N个温度测量器被按照以1为步长递增的规则编号，所述时序控制器记录当前采样时刻工作的温度测量器的编号i，并在下一个采样时刻控制编号为i+1的温度测量器工作；若当前采样时刻工作的温度测量器的编号为最大编号，则在下一个采样时刻控制编号最小的温度测量器工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于时序控制的温度测量装置，其特征在于：所述数据处理器包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、第三数据获取模块和最终数据获取模块；
所述第一数据获取模块获取采样时刻的第一数据并将所述第一数据传输至所述第二数据获取模块，所述采样时刻的第一数据为所述采样时刻的采样数据经过自适应低通滤波后获得的数据；
所述第二数据获取模块获取所述采样时刻的第二数据并将所述第二数据传输至所述第三数据获取模块，所述采样时刻的第二数据为所述采样时刻的第一数据经过频率扩展后获得的数据，
所述第三数据获取模块获取所述采样时刻的第三数据并将所述第三数据传输至所述最终数据获取模块，所述采样时刻的第三数据为所述采样时刻的第二数据经过加速处理后的第一次修正量；
所述最终数据获取模块对所述采样时刻的第三数据进行自适应平滑处理，得到并输出所述采样时刻的最终数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于时序控制的温度测量装置，其特征在于：所述温度测量器包括多个温度测定模块和中央处理器，所述多个温度测定模块与所述中央处理器通讯连接；
所述温度测定模块用于响应于时序控制器的指令测定温度并将测出的温度值传输至所述中央处理器；
所述中央处理器用于对多个温度测定模块传输的多个温度值进行数据处理以得到温度输出值，并将所述温度输出值传输至所述数据处理器。
5.根据权利要求4所述的一种基于时序控制的温度测量装置，其特征在于：
所述温度测定模块由用于感知目标物温度的第一感温电路、用于补偿测量过程中温度测量装置产生的温度漂移而设置的第二感温电路和温度输出模块构成。
CN201710354297.5A 2017-05-18 2017-05-18 一种基于时序控制的温度测量装置 Withdrawn CN107179684A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710354297.5A CN107179684A (zh) 2017-05-18 2017-05-18 一种基于时序控制的温度测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710354297.5A CN107179684A (zh) 2017-05-18 2017-05-18 一种基于时序控制的温度测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107179684A true CN107179684A (zh) 2017-09-19

Family

ID=59831759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710354297.5A Withdrawn CN107179684A (zh) 2017-05-18 2017-05-18 一种基于时序控制的温度测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107179684A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11187729B2 (en) Current sensor chip with magnetic field sensor
CN107014523A (zh) 一种带有自校正功能的温度测量系统
CN101553717B (zh) 过程变量变送器中的温度传感器配置检测
CN101706346B (zh) 智能力传感器测量非线性温度漂移的温度补偿方法
CN106289563A (zh) 温度检测方法、系统及装置
CN103575414B (zh) 一种热电偶温度测量误差补偿方法
CN105258779B (zh) 电子秤自动校准方法
CN106093575A (zh) 一种变温下测量导体常温电阻率及电阻温度系数的方法
CN107101741A (zh) 一种测温系统及方法
EP3032230A2 (en) Flow meter and a method of calibration
CN108956009B (zh) 一种压电式压力传感器校准方法及装置
CN107255534B (zh) 一种热电阻测温仪的误差测量方法
CN106482868A (zh) 温差校准方法及其系统
CN103411699B (zh) 一种高精度测温仪
CN205826750U (zh) 一种变温下测量导体常温电阻率及电阻温度系数的装置
CN102735152B (zh) 一种吸波涂层测厚仪的校准和测量方法
CN107505061A (zh) 一种双电流源的铂电阻测温装置
CN106989826A (zh) 一种温度测量装置
CN107179684A (zh) 一种基于时序控制的温度测量装置
CN103869151B (zh) 一种基于红外原理的采样电阻实时纠偏补偿方法
CN215893841U (zh) 一种新型六边形排布的温度传感器的高精度测试装置
CN102809445B (zh) 热电偶检测方法
CN105547484B (zh) 用于线阵探测器可靠性筛选的像元辐射响应标定方法
CN104515600B (zh) 红外传感器
CN103852182B (zh) 一种高温熔融物料温度的自校正方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20170919

WW01 Invention patent application withdrawn after publication